Einführung und Grundlagen des energiesparenden Bauens

Vorlesung Energieeffizientes Bauen und Sanieren
17.03.2011
Einführung und Grundlagen des
energiesparenden Bauens
Inhaltsübersicht
 Vorstellung
 Organisatorisches
 Erwartungen an die Vorlesung
 Fraunhofer IBP
 Hintergrund
 Energieeffizienz
 Komfort/Luftqualität
 Schadensfreiheit
Team der Lehrbeauftragten
Christoph Mitterer
Simone Steiger
Florian Antretter
christoph.mitterer@ibp.fraunhofer.de simone.steiger@ibp.fraunhofer.de florian.antretter@ibp.fraunhofer.de
Team der Lehrbeauftragten
Fraunhofer-Institut für Bauphysik
in Holzkirchen
Professor Dr. Andreas Holm
holm@hm.edu
Zur Person
Florian Antretter
florian.antretter@ibp.fraunhofer.de
+49 8024 643-242
Abteilung Raumklima / Gruppenleiter Klimadesign
Dipl.-Studium Holzbau und Ausbau
(-2004)
Master-Studium Holztechnik
(-2007)
Fraunhofer IBP Holzkirchen
(2002-2011)
Oak Ridge National Laboratory, Tennessee
(2004)
Freiberufliches Ingenieurbüro
(2006-2011)
Lehrstuhl für Bauphysik der TUM
(2007-2008)
Organisatorisches
Modul:
Energieeffizientes Bauen und Sanieren
Kreditpunke
4 ECTS
Arbeitsaufwand
60 h Präsenzzeit = (4SWS SU) * 15 h/SWS
60 h Selbstarbeit
120 h Gesamtaufwand
Literatur
Skripten der Dozenten
Lehrbücher der Bauphysik
(wird noch bekanntgegeben und durch jeweilige
Neuerscheinungen einschlägiger Fachliteratur ergänzt)
Skripten der Dozenten
 Foliensätze der jeweiligen Seminareinheiten
 Übungs- und Rechenbeispiele
 Evtl. zusätzliches Informationsmaterial zu den Themen
Wo?
www2.ibp.fraunhofer.de/lehre/hm
Zugangs-ID
ss2010
Password
enbs10
Organisatorisches
Wöchentlich:
Jeden Donnerstag
Zeit:
15:45 – 17.15 h und
17.30 – 19.00 h
Ausnahmen:
Raum:
21. April
(Gründonnerstag)
02. Juni
(Christi Himmelfahrt)
23. Jun
(Fronleichnam)
401
(oder PC-Raum, wird bekannt gegeben)
Veranstaltungsform und Prüfungsleistung
Seminaristischer Unterricht und Übungen
 Interaktives erarbeiten der Lehrinhalte am Beispiel der Studienarbeit
 Praktische Vorführung
 Rechenbeispiele
 Einführung in relevante Softwaresysteme
Studienarbeit
 Energiekonzept für die Sanierung eines einfachen Gebäudes und
Nachweisführung
Schriftliche Prüfung
Lern- und Qualifikationsziele
Die Planung um Umsetzung von nachhaltigen Niedrigenergie- oder
Plusenergiehäusern im Neu- und Altbau erfordert vertiefte
bauphysikalische Kenntnisse.
Die Studierenden erhalten die Fertigkeit normungs- und praxisgerechte
Gebäude energieeffizient, behaglich und schadensfrei zu planen sowie
national verlangte Nachweise professionell führen zu können.
Zahlreichen Praxisbeispielen helfen die Thematik zu vertiefen.
Zeitplan und Themen
Datum
Thema
Lehrbeauftragte(r)
17.03.11
Einführung und Grundlagen des energieeffizienten Bauens
Antretter
24.03.11
Vorstellung Projektarbeit und EnEV I
Mitterer
31.03.11
Wärmebrücken und U-Wert zusammengesetzter Bauteile
Antretter
07.04.11
EnEV II
Mitterer
14.04.11
Sommerlicher Wärmeschutz
Mitterer
28.04.11
Erstellung eines Energieausweises
Mitterer
05.05.11
Grundlagen Gebäudetechnik: Heizung
Steiger
12.05.11
Grundlagen Gebäudetechnik: Lüftung
Steiger
19.05.11
Grundlagen Gebäudetechnik: Kühlung
Steiger
26.05.11
Grundlagen Gebäudetechnik: Photovoltaik; Solartechnik
Steiger
09.06.11
Präsentation Projektarbeit
Antretter/Mitterer/Steiger
16.06.11
Thermographie/Luftdichtheit
Antretter
30.06.11
Gebäudesimulation
Antretter
07.07.11
Prüfungsvorbereitung
Antretter/Mitterer/Steiger
Jetzt sind Sie gefragt?
Welche Erwartungen haben Sie an diese Veranstaltung?
Wann und wie ist Ihnen Energieeffizientes Bauen schon begegnet?
Was wollen Sie in dieser Veranstaltung NICHT auf den Tisch bekommen?
Die Fraunhofer-Gesellschaft
Die Fraunhofer-Gesellschaft im Profil
 60 Institute
 17 000
Mitarbeiterinnen und
Mitarbeiter
 ca. 1,5 Mrd Euro
Budget







IUK-Technologie
Life Sciences
Mikroelektronik
Light & Surfaces
Produktion
Werkstoffe, Bauteile ­ MATERIALS
Verteidigungs- und Sicherheitsforschung VVS
Die Fraunhofer-Gesellschaft
Standorte in Deutschland
Rostock
Itzehoe
Lübeck
Bremerhaven
Bremen
Hannover
 60 Institute
 17 000 Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter
Potsdam
Braunschweig
Berlin
Teltow
Magdeburg
Cottbus
Oberhausen
Dortmund
Duisburg
Schmallenberg
St. Augustin
Aachen
Euskirchen
Darmstadt
St. Ingbert
Halle
Schkopau
Dresden
Jena
Chemnitz
Ilmenau
Würzburg
Kaiserslautern
Leipzig
Erlangen
Fürth
Nürnberg
Saarbrücken Karlsruhe
Pfinztal
Stuttgart
Freising
Freiburg
EfringenKirchen
München
Holzkirchen
Die Fraunhofer-Gesellschaft
Forschung und Entwicklung
 anwendungsorientierte Forschung zum unmittelbaren Nutzen für
Unternehmen und zum Vorteil der Gesellschaft
 anwendungsorientierte Grundlagenforschung
 Ressortforschung für das Bundesverteidigungsministerium
Unternehmertum
 Institute arbeiten als Profit-Center
 ein Drittel des Budgets sind Einnahmen aus Industrieprojekten
 Ausgründungen durch Fraunhofer-Forscher werden gefördert
Vertragspartner/Auftraggeber
 Industrie- und Dienstleistungsunternehmen
 öffentliche Hand
Die deutsche Forschungslandschaft
*Gesamthaushalt
Angaben in Mrd Euro
Forschungscharakter
marktorientiert
Fraunhofer
1,43
BundLänderInstitute
0,9
FuE-Ausgaben der
Wirtschaft
(interne, externe)
WGL*
1,122
55,41
AiF
~ 0,25
erkenntnisorientiert
MPG*
1,442
HGF*
2,42
Universitäten
9,2
Finanzierung
vorwiegend institutionell
vorwiegend privat
1
HGF
WGL
AiF
MPG
Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft
Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen
Max-Planck-Gesellschaft
Schätzung Wissenschaftsstatistik für 2008,
Stifterverband
2 2007
3 2008
Quelle:
Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft, Destatis
Bündelung der Kompetenzen durch Vernetzung
Fraunhofer-Allianzen
 Adaptronik
 Optic Surfaces
 Advancer
 Photokatalyse
 Ambient Assisted
Living AAL
 Polymere Oberflächen
POLO
 Bau
 Reinigungstechnik
 Digital Cinema
 Simulation
 E-Government
 SysWasser
 Energie
 Verkehr
 Food Chain Management  Vision
 Generative Fertigung
 Grid Computing
 Nanotechnologie
Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Geschichte, Organisationsstruktur und Arbeitsbereiche
Auf Wissen bauen
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Geschichte
1929
1936
1959
1972
Anstalt für Schall- und Wärmetechnik, Stuttgart
Institut für Technische Physik an der TH Stuttgart
Eingliederung in die Fraunhofer-Gesellschaft
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Personal
>283 Mitarbeiter (>214 Stamm, 69 sonstige)
Haushalt
18,7 Mio. Euro (2009)
Finanzierung
8,0
3,7
0,4
6,6
Mio. Euro Wirtschaftserträge
Mio. Euro Öffentliche Erträge
Mio. Euro EU-Erträge
Mio. Euro sonstige Erträge und Grundfinanzierung
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Projektgruppe Kassel
Institutsteil
Holzkirchen
Institut Stuttgart
Kassel
Stuttgart
Holzkirchen
Freilandversuchsstelle Holzkirchen – gegründet 1951
1951
Der Institutsteil Holzkirchen – 25 Jahre später
1976
Das Freigelände im Jahre 2006
Themengebiete des Fraunhofer IBP
Energie
Ökologie
Gebäude als Kraftwerke
Mensch
Haupt-Geschäftsfelder des Fraunhofer IBP
Hochbau
Aviation
Automotive
Im Profil: Fraunhofer-IBP
Auf Wissen bauen
Schwerpunkte:
 Bauakustik, Techn. Akustik, Raumakustik
 Bauchemie, Baubiologie, Hygiene
 Bausubstanzerhaltung
 Flugzeuglabor FTF (Flight Test Facility)
 Hygrothermik
 Kraftfahrzeug-Prüfstände
 Neue Baustoffe und Bauteile
 Raumklima, Klimawirkungen
 Wärmetechnik, Energieeffizienz, Lichttechnik
Organigramm des Fraunhofer IBP
Abteilung Raumklima
„Klimaeffiziente Räume und Gebäude“
Raumklima
Klimadesign
Raumklimasysteme
Simulation
Feuchtemanagement
Denkmalpflege
und präventive
Konservierung
Raumklima, Klimawirkungen
„Klimaeffiziente Räume und Gebäude“
 30 Wissenschaftler & Ingenieure
 9 Doktoranden
 diverse raumklimatische Labors
 umfangreiche Messtechnik und Simulationskompetenz
 Veröffentlichungen, Patente
 Software (WUFI-Plus)
Raumklima, Klimawirkungen
Fragestellungen
Auswirkungen auf
•Mensch
•Gebäude
•Bauteile und
•Oberflächen
Untersuchung von
•Baulichen Varianten
•Anlagenvarianten
Verbesserung durch
•Steuer und
Regelungsalgorithmen
•Entwurfsanforderung
•Produkte und Systeme
Methoden
Planung
•Wahl Analysemethodik
•Versuchsdesign
Befragung
•In kontrollierter
Umgebung
•In natürlicher Umgebung
Messungen
•In-Situ Monitoring
•Visualisierung
Simulation
•Gebäudesimulation
•Strömung
•Regelungsalgorithmen
Entwicklungsprozesse
Wissen generieren
•Öffentliche Projekte
•Auftragsforschung
•Promotionen
Wissenstransfer
•Richtlinien,
Empfehlungen
•Planungsgrundlagen
•Anforderungen an
Produkte und Systeme
•Lehre
•Kooperationen
Umsetzung
•Validierung und
Optimierung
•Demonstration
Raumklima, Klimawirkungen
 Klimadesign
 Klimagerechte Architektur
 Umsetzungskonzepte in der
Praxis
 Monitoring und Begehung
 Automation und Optimierung
 Hybride Systeme
 Gebäudesimulation
 Nutzerverhalten und Komfort
Kontakt: Florian Antretter
Raumklima, Klimawirkungen
 Raumklimasysteme
 Konditionierung
 Mechanische Lüftungssysteme
 Strahlungstemperierung
 Nutzerakzeptanz
 Energetische Systemoptimierung
 Regelungssysteme und
-strategie
Kontakt: Dr.-Ing. Gunnar Grün
Raumklima, Klimawirkungen
 Simulation
 Computational Fluid Dynamics
(CFD)
 Strömungsvisualisierung
 Thermoregulationsmodelle
 Behaglichkeitsbewertung
 Zonale Verfahren
 Building Information Modeling
(BIM)
Kontakt: Dr.-Ing. Christoph van Treeck
Raumklima, Klimawirkungen
 Feuchtemanagement
 Aktive und passive Systeme
für Be- und Entfeuchtung
 Lüftungsverhalten und
Mindestluftwechsel
 Luftdichtheit
 Biohygrothermik
 Nutzungssicherheit
 In-Situ Monitoring
 Demonstration und
Wissenstransfer
Kontakt: Dr.-Ing. Martin Krus
Raumklima, Klimawirkungen
 Denkmalschutz und präventive
Konservierung
 Denkmalschutz und -pflege
 Anamnese historischer Gebäude
 Klimastabiliät und
Energieeffizienz in Museen und
Depots
 Risikobewertung
 Denkmalpflegezentrum
Benediktbeuern
 Restaurierungsmethoden
Kontakt: Ralf Kilian
Forschung für Innovationen
Von der
Schallplatte
Vom analogen
Telefon
Von der
Glühbirne
zum
MP3-Player
zur
digitalen Vermitt- zur
lungstechnik
Leuchtdiode
Vom
Nomadenzelt
zum
7-Sterne-Hotel
Forschung für Innovationen
Von der
Schallplatte
Vom analogen
Telefon
Von der
Glühbirne
zum
MP3-Player
zur
digitalen Vermitt- zur
lungstechnik
Leuchtdiode
Vom Altbau
zum
sanierten Altbau
Energieeffizienz
Warum Energieeffizienten Bauen? - Hintergrund
Warum Energieeffizienten Bauen? - Hintergrund
Warum Energieeffizienten Bauen? - Hintergrund
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Haushalte
Rund 1/3 des Energieverbrauchs wird
für die Beheizung von Gebäuden verwendet.
44
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Quelle: ForschungsVerbund Sonnenenergie / Fraunhofer ISE
Quelle: Solarhaus / Joseph D. / www.flickr.com
Photovoltaik: Hightech mit großen Exportchancen
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Quelle: Wind park in north-eastern Germany (Mecklenburg) Bild: Philipp Hertzog
Photovoltaik: Hightech mit großen Exportchancen
Windenergie: Schlüsseltechnologie mit gutem Einsparpotential
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Photovoltaik: Hightech mit großen Exportchancen
Windenergie: Schlüsseltechnologie mit gutem Einsparpotential
Gebäudedämmung: „Lowtech“ mit der größten Effektivität
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Nutzung
erneuerbarer
Energien in
Deutschland
in TWh (2008)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009)
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Nutzung
erneuerbarer
Energien in
Deutschland
in TWh (2008)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009)
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Nutzung
erneuerbarer
Energien in
Deutschland
in TWh (2008)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009); Energiesparkompass (2009)
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Nutzung
erneuerbarer
Energien in
Deutschland
in TWh (2008)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009); Energiesparkompass (2009)
Warum ist energieeffizienten Bauens so wichtig?
Nutzung
erneuerbarer
Energien in
Deutschland
in TWh (2008)
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009); Energiesparkompass (2009)
Potential der
Energieeinsparung
durch Steigerung
der Energieeffizienz
in Gebäuden
Warum Energieeffizienten Bauen?
Entwicklung des energiesparenden Bauens
Energieeffizienz
Gewünschten Nutzen mit möglichst wenig Energieeinsatz erreichen!
 durch EG-Richtlinie 2002/91/EG „Energy Performance of Buildings
Directive (EPBD)“ eingeführt
 Umsetzung dieser Richtlinie in nationales Recht durch
Energieeinspargesetz und EnEV
 Maß für die Energieeffizienz ist der „Endenergiebedarf“
Begriffsdefinitionen
Primärenergie
natürlich vorkommende Energieform
Endenergie
Teil der Primärenergie, der dem Verbraucher zur
Verfügung steht (nach Abzug von Transport- und
Umwandlungsverlusten)
Nutzenergie
Teil der Endenergie, die dem Endnutzer für seine
Bedürfnisse zur Verfügung steht (z.B. Wärme zur
Raumheizung, Licht zur Arbeitsplatzbeleuchtung)
Steigerung der Energieeffizienz
Unverarbeitete
Energie
Energieform beim
Verbraucher
Echte
Energiedienstleistung
Energieeffizientes Bauen – was heißt das?
gewünschter Nutzen:
- Behagliches und gesundes Raumklima
- Hohe Raumluftqualität
- Schadensfreie Gebäudehülle
Effizient erreichbar durch:
1. Minimierung der Energieverluste
2. Deckung der noch erforderlichen Energie aus regenerativen Quellen
Energieeffizientes Bauen und Sanieren
thermisch-hygrische
Behaglichkeit
Anforderungen
ans Gebäude
Luftqualität
Schadensfreiheit
Energiebedarf
Lage/Orientierung
Lüftung
Bauteile/Material
Gebäude
Wärmebrücken
Gebäudetechnik
Heizung/Kühlung
Luftdichtheit
Be-/Entfeuchtung
...
Strom
Iterationen um Bedarf zum Erfüllen der
Anforderungen möglichst gering zu halten
...
Entwicklung der erreichbaren Gebäudestandards
Quelle: DENA 2010
Energieverluste am Gebäude
Dach 7 %
Wände
40 %
Fensterlüftung 17 %
Transmissionsverluste 30 %
Keller 6 %
Freistehendes Einfamilienhaus (Baujahr 1984)
Energieströme
Einflussfaktoren
Heizenergieeinsparung
Rein bauliche Maßnahmen
Baukörpergestaltung
(Grundriss)
Wärmeschutz der
Gebäudehülle
(Dach, Wand,
Fenster, Keller)
Lüftung
(Fensterfugen)
Einflussfaktoren
Rein bauliche Maßnahmen
Baukörpergestaltung
Wärmeschutz der
Gebäudehülle
Lüftung
Raumklima
Raumklima
thermisch/hygrisches
Raumklima
mikrobielles Raumklima
Raumklima
olfaktorisch/chemisches
Raumklima
akustisches Raumklima
visuelles Raumklima
Raumklima
Thermisch-Hygrisch
Lufttemperatur, Strahlungstemperatur,
Relative Luftfeuchte,
Luftgeschwindigkeit, Turbulenzgrad
Akustisch
Schalldruckpegel,
Frequenzzusammensetzung
Visuell
Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und –
unterschiede, Tageslichtanteil,
Lichtfarbe, Farbwiedergabe
Olfaktorisch/Chemisch
Empfundene Luftqualität, flüchtige
organische Verbindungen, Feinstaub,
Kohlendioxidgehalt
Mikrobiell
Bakterien, Pilze, Milben, Endotoxine,
Allergene
Quelle: Skript Hellwig „Behaglichkeit“ TUM WS0708
Beeinflussung der Behaglichkeit
Wahrnehmung
Quelle: nach Schmidt/Thews, Physiologie des Menschen 1983
Was ist thermische Behaglichkeit?
Thermal Comfort
is that condition of mind that expresses satisfaction with
the thermal environment.
ASHRAE Standard 55
The condition of thermal comfort
is sometimes defined as a state in which there are no
driving impulses to correct the environment by
behaviour.
Benzinger 1979 in Hensen 1990
Thermische Behaglichkeit
 Optimale Verfassung des Menschen = ausgeglichener Wärmehaushalte
mit praktisch konstanter Körpertemperatur
(ca. 37 ° Celsius)
 Nur dann fühlt sich der Mensch thermisch wohl  beste
Leistungsreserven mit geringer Ermüdbarkeit.
 Thermische Behaglichkeit ≠ subjektive Empfindungsgröße
 Thermische Behaglichkeit = objektive Basisgröße für
körperliches und geistiges Leistungsvermögen.
Einflüsse auf die Behaglichkeit
Luftbewegung
Luftdruck
Luftzusammensetzung
Luftelektrizität
Akustische Einflüsse
Optische Einflüsse
Adaption u.
Akklimation
Tages- u.
Jahresrhythmus
Raumbesetzung
Intermediäre
Bedingungen
Umschließ.flächen.Temp.
Relative Feuchte
Tätigkeitsgrad
Psychosoz. Faktoren
Konstitution
Körperliche
Verfassung
Geschlecht
Alter
Ethnische Einflüsse
Nahrungsaufnahm
e
Physiologische
Bedingungen
Physikalische
Bedingungen
Lufttemperatur
Gesundheit und Behaglichkeit
Kleidung
Einflussgrößen auf die thermische Behaglichkeit
Quelle: Frank 1975
Temperaturregelung – so macht‘s der Mensch
Der Mensch ist ein gleichwarmes Lebewesen.
Körper(kern)temperatur „unabhängig“ von Außentemperatur
Die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur ist als Regelkreislauf zu
verstehen.
Soll-/Ist-Wert Vergleich mit Stellgliedern zur Angleichung
Temperaturregelung - Regelkreis
Quelle: Dietrich auf Wikipedia 2009
Temperaturregelung: „Sensoren“
Kaltrezeptoren:
sprechen verstärkt ab Temperaturen von ca. 34 °C
abwärts an
-> an Körperoberfläche (unter der Haut)
-> erhöhter Stoffwechsel bei zunehmender
Abkühlung
Warmrezeptoren:
sprechen verstärkt ab Temperaturen von ca. 37 °C
aufwärts an
-> im Stammhirn
-> Schwitzen bei Schwellenwertüberschreitung
Temperaturverlauf im menschlichen Körper in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur
37
36
34
31
36
37
32
28
Lufttemperatur
20 °C
35 °C
Temperaturregelung
Es gibt:
- autonome Temperaturregelung
- willkürliche Temperaturregelung (Verhalten)
- technische Temperaturregelung
Beeinflusste Größe
Autonome Regelung
Verhaltensweise
Wärmebildung
Muskeltonus, Kältezittern,
zitterfreie Thermogenese
Willkürbewegung
Wärmewiderstand
Hautdurchblutung
Kleidung, Körperhaltung
Wärmeabsorption
Schweißsekretion
Befeuchten des Körpers
Auswirkungen ungünstiger thermischer Bedingungen
auf den Menschen - Temperatur
Bedingung
Effekt
zu kalt
Der Körper gibt mehr
Wärme an die Umgebung
ab, als er durch den
Energieumsatz erzeugt
zu warm
Der Körper kann die
erzeugte Wärme nicht an
die Umgebung abgeben
Wirkungen auf
Gesundheit,
Leistung, Befinden
• unangenehm
• feinmotorische Arbeiten
werden schwieriger
• häufigeres Auftreten von
Erkältungskrankheiten
• unangenehm
• die Konzentration lässt
nach
• die Reizbarkeit nimmt zu
• die körperliche Leistungsfähigkeit nimmt ab,
Ermüdung tritt früher
ein
Auswirkungen ungünstiger thermischer Bedingungen
auf den Menschen - Luftfeuchtigkeit
Bedingung
Effekt
zu trocken
Die Schleimhäute
trocknen aus
zu feucht
Die Schweißverdunstung
wird behindert
Wirkungen auf
Gesundheit,
Leistung, Befinden
• unangenehm
• Heiserkeit tritt auf
• Erkrankungen des NasenRachenraumes und der
Atemwege treten auf
• unangenehm
• bei gleichzeitiger Hitze
besteht die Gefahr
schneller Überwärmung
Auswirkungen ungünstiger thermischer Bedingungen
auf den Menschen - Luftgeschwindigkeit
Bedingung
zu hoch
Effekt
Wirkungen auf
Gesundheit,
Leistung, Befinden
örtliche Unterkühlung,
• Erkältungen treten auf
besonders, wenn
• Schleimhäute trocknen
gleichzeitig geschwitzt wird
aus
• Erkrankungen des NasenRachenraumes und der
Atemwege entstehen
Auswirkungen ungünstiger thermischer Bedingungen
auf den Menschen - Wärmestrahlung
Bedingung
Effekt
zu stark
Der Körper wird lokal oder
als Ganzes stark aufgeheizt
Wirkungen auf
Gesundheit,
Leistung, Befinden
• unangenehm
• die Thermoregulation
wird gestört
Auswirkungen der Umgebungstemperatur auf den
Wärmehaushalt des menschlichen Körpers
Niedrige
Umgebungstemperatur
Erhöhte
Umgebungstemperatur
führt zu Wärmemangel des Körpers
führt zu Wärmeüberschuss des Körpers
Körperreaktionen:
Körperreaktionen:
• Erhöhung der
Sauerstoffaufnahme
d.h. erhöhte Wärmeproduktion im
Körper
• Schweißverdunstung
d.h. Entzug von Wärme durch
Wasserverdampfung
• Absenken der Herzfrequenz
d.h. Verringerung der
Blutumlaufgeschwindigkeit, dadurch
Verringerung der Abgabe von Wärme
des Körperkerns an die Umgebung
• Erhöhung der Herzfrequenz
d.h. Erhöhung der
Blutumlaufgeschwindigkeit, dadurch
Steigerung der Wärmeableitung über
Haut und Atemwege
Wege der Wärmeabgabe des Menschen an die Umgebung
Schweißverdunstung
an der Hautoberfläche
(Wasserverdampfung
ca. 60% der
Wärmeabgabe)
Wärmestrahlung im
Austausch mit den
Umschließungsflächen
(ca. 20% der Wärmeabgabe)
Konvektion an die
direkte Wärmeleitung
umgebende Raumluft
z.B. von den Fußsohlen
durch die Schuhsohle
an den Fußboden
(ca. 15% der Wärmeabgabe)
(ca. 5% der Wärmeabgabe)
Wärmeabgabe des normal bekleideten ruhenden Menschen
Quelle: Taschenbuch für Heizung + Klimagechnik
Recknagel, Sprenger, Schramek 2003/04
Menschliche Wärmebilanz
Individuelle Parameter
- Bekleidungsdämmung
- Aktivitätsgrad
Raumklimaparameter
- Lufttemperatur
- Strahlungstemperatur
- Luftgeschwindigkeit
- Luftfeuchte
Bekleidungsdämmung
Bekleidungsdämmung nach DIN EN ISO 7730:2006
Ermittlung des Bekleidungsisolationswertes Icl
(in clo oder in m²K/W) durch:
- Angabe von Dämmwerten für typische
Kleidungskombinationen
- Aufsummieren der partiellen
Isolationswerte für einzelne Kleidungsstücke
Allgemein:
DIN EN ISO
7730
Im Feld
(Hellwig 2005)
Winterkleidung
1,0 clo
~ 0,7 clo
Sommerkleidung
0,5 clo
~ 0,5 clo
Aktivitätsgrade
Aktivitätsgrade nach DIN EN ISO 7730:2006
Angabe in W/m² oder
in met
1 met = 1 metabolism
= 58 W/m²
Klimamessung (Messgrößen und -geräte)
Klimagröße
Meßgröße
Meßgerät
Maßeinheit
Lufttemperatur
Trockentemperatur
Thermometer
Grad Celsius,
Kelvin
Luftfeuchte
Feuchttemperatur
Aspirationspsychrometer
Prozent relativer
Feuchte
Luftgeschwindigkeit
Luftströmungsgeschwindigkeit
Flügelrad-,
thermisches
Anemometer
Meter pro
Sekunde
Wärmestrahlung
Wärmestromdichte
Globethermometer, Infrarotmeßsonden
Watt pro m2
Behaglichkeitsbereiche der Klimagrößen bei sitzender
Bürotätigkeit
Klimagröße
Grenze des Behaglichkeitsbereiches
Anmerkung
Lufttemperatur
20-23 °C im Sommer (bei höheren
Außentemperaturen als 20 °C im
Arbeitsraum nicht mehr als 4°C unter
Außentemperatur),
18-22 °C im Winter.
Frauen bevorzugen meist um
1-2°C höhere Temperaturen als
Männer (bei üblicher Bürokleidung). Reguliermöglichkeiten
durch Bekleidung ausnutzen.
relative Luftfeuchte
30-65 %
Niedrige Luftfeuchte wird im Regelfall
nur bei überhöhter Temperatur als
unangenehm bewertet.
Geringe Luftfeuchtigkeit
begünstigt elektrostatische
Aufladungen.
Luftgeschwindigkeit
0,05-0,1 m/s
(an der Körperoberfläche),
bei höheren Temperaturen auch mehr.
Manche Menschen bewerten
Luftgeschwindigkeiten über 0,1
m/s als störenden Zug.
Wärmestrahlung
Nicht mehr als 250 Watt
pro Quadratmeter
Keine Wärmeabstrahlung auf
unterkühlte
Raumumschließungsflächen.
Bewertungsmethode des Raumklimas
Eine thermische Umgebung kann physikalisch, physiologisch und
psychologisch untersucht werden.
1
Physikalisch:
durch Messungen der Klimafaktoren
Lufttemperatur, Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit,
Luftdruck
2
Physiologisch: durch Messungen der physiologischen Faktoren
des Menschen
Hauttemperatur, Kerntemperatur, Hautbenetzungsgrad,
Schweißrate..
3
Psychologisch: durch direkte Fragen
Thermisches Empfinden, Präferenz,
Behaglichkeit, Zufriedenheit…
Bewertungsmethode des Raumklimas
Summengrößen
ET, Teq
Modelle
1
thermische Umgebung
ta, tr, va, pa
2
Reaktion des Menschen in der
Umgebung: tsk, tcr, w
3
Bewertung des Menschen
thermisches Empfinden,
thermische Behaglichkeit
PMV
Physikalische Indikatoren
Einflussfaktoren bei der Bewertung des Raumklimas
- Individuelle Faktoren
- Klimafaktoren
1. Kleidung
1. Lufttemperatur
2. Energieumsatz
ET
2. Strahlungstemperatur
3. Luftfeuchte
4. Luftbewegung
ET = Effektivtemperatur
Teq = Äquivalenttemperatur
Teq
Operativtemperatur nach DIN EN ISO 7730
Die operative Temperatur ist die gleichmäßige Temperatur eines Raumes, bei der der
Mensch die gleiche Wärmemenge für Strahlung und Konvektion abgibt wie bei der
gegebenen nicht gleichförmigen Umgebung.
toperativ  a  t Luft  1  a  t Strahlung
wobei
a = 0,5 für Luftgeschwindigkeiten v < 0,2 m/s
a = 0,6 für v = 0,2 ... 0,6 m/s
a = 0,7 für v = 0,6 ... 1,0 m/s
Klimasummengröße PMV
Personen geben ein Votum ab
 mittleres Votum vieler Personen
 Vorausgesagtes mittleres Votum nach Fanger
PMV: Predicted Mean Vote
(beinhaltet individuelle und Klimaparameter)
PPD: Predicted Percentage Dissatisfied
(prozentualer Anteil Unzufriedener)
Beurteilungsskala aus DIN EN
ISO 7730:2006
PMV und PPD nach Fanger in DIN EN ISO 7730
Kategorien für das
Umgebungsklima
nach Norm
PMV und PPD
neuere Untersuchungen:
-
höherer vorhergesagter
Anteil Unzufriedener
-
verschobenes mittleres
Votum
PMV Bestimmung mit Tabelle
PMV grafisch nach DIN EN ISO 7730
met
clo
Beispiel
Sitzende Bürotätigkeit
0,8 met
Normale Kleidung mit Jacke
1,0 clo
Lufttemperatur
24 °C
mittlere Temperatur der Umgebungsflächen
22 °C
Relative Luftfeuchte
50 %
mittlere Luftgeschwindigkeit
0,1 m/s
 operative Temperatur
22 °C
 PMV
-1,12
Adaptives Modell nach DIN EN 15251
-
nur für Räume
ohne maschinelle
Kühlung
-
zur
Berücksichtigung
der Adaption ans
Außenklima
Kategorien nach DIN EN 15251
Temperaturbereiche für drei Innenraumklima-Kategorien
Feuchtebereiche für drei Innenraumklima-Kategorien
Behaglichkeitsfelder – Oberflächen/Raumluft
30
unbehaglich
warm
noch
behaglich
28
24 °C
Gemessene Temperatur: 22
°C °C
Empfundene Temperatur: 20
Raumumschließungstemperatur [°C]
26
24
22
behaglich
20
Kalte Fläche
Warme Fläche
18
20 °C
Gemessene Temperatur: 18
°C °C
Empfundene Temperatur: 20
16
14
unbehaglich
kalt
12
10
12
14
16
18
20
22
Lufttemperatur [°C]
24
26
28
Behaglichkeitsfelder Oberflächen/Raumluft
Behaglichkeitsfelder – Luftfeuchte/Lufttemperatur
100
Erhöhte Behaglichkeit
durch sinnvolle Lüftung!
Relative Luftfeuchte [%]
unbehaglich
feucht
80
60
behaglich
40
noch
behaglich
20
unbehaglich
trocken
0
12
16
20
24
Lufttemperatur [°C]
28
Behaglichkeitsfelder - sonstige
Lokale thermische Unbehaglichkeit
Eine Person fühlt sich möglicherweise behaglich, was den Körper als Ganzes
betrifft, kann sich dennoch unbehaglich fühlen, wenn ein Teil des
Körpers warm und ein anderer kalt ist.
Strahlungstemperatur - Asymmetrie
-
warme Decke und
kalte Wände
Unkritisch:
-
kühle Decke und
warme Wände
(bei Kühldecken
Taupunkttemperatur
beachten!)
Anteil der Unzufriedenen [%]
Kritisch:
Strahlungstemperaturasymmetrie [K]
Quelle: DIN EN ISO 7730:2006
z.B. abhängig von
der
Beheizungsform
Anteil der Unzufriedenen [%]
Vertikale Temperaturunterschiede
vertikaler Temperaturunterschied Knöchel/Kopf [K]
Quelle: DIN EN ISO 7730:2006
z.B. bei
Fußbodenheizung
beachten!
Anteil der Unzufriedenen [%]
Fußbodentemperatur
Fußbodentemperatur [°C]
Quelle: DIN EN ISO 7730:2006
Beispiel Berechnung Oberflächentemperatur innen
s ,i  i  U / hs ,i * (i  e )
s , i
i
e
U
hs ,i
Oberflächentemperatur des Bauteils innen
Lufttemperatur innen, °C
Lufttemperatur außen, °C
U-Wert des Bauteils, W/m²K
Wärmeübergangskoeffizient, W/m²K
Beispiel: Angaben
U-Werte
3,2 W/m²K
Wärmeübergangsk.
7,7 W/m²K
Innentemperatur
22 °C
Außentemperatur
-10 °C
1,1 W/m²K
0,2 W/m²K
...
17,4
... °C
...
21,2
... °C
Oberflächentemperatur innen
Schätzung
Rechnung
...
8,7
... °C
Raumluftqualität
Raumluftqualität umfasst alle Aspekte der Raumluft, die Auswirkungen
auf das Wohlbefinden und die Gesundheit der Menschen haben (und
nicht in Verbindung mit der Beheizung des Raumes stehen).
Die zwei wesentlichen Anforderungen der Nutzer sind:
- keine Schadstoffe in gefährlichen Konzentrationen
- kein muffiges, übelriechendes oder abgestandenes Empfinden der
Raumluft ( subjektive Wahrnehmung)
Luftqualität und Lüftung
Aufgabe der Lüftung:
- Erneuerung der Raumluft
- Erwärmung und Kühlung der Außenluft
- Reinigung der Raumluft
- Be- und Entfeuchten der Raumluft
Luftbelastung in Innenräumen
-
menschliche Stoffwechselprodukte: Wasserdampf, Körpergeruchstoffe,
CO2-Emissionen
-
Geruchstoffe und Wasserdampf aus haushaltsüblichen Tätigkeiten
(Kochen, Waschen, ...) und Zimmerpflanzen
-
Einrichtungsgegenstände
-
Haushaltsprodukte
-
Baumaterialien, Holzschutzmittel, Lacke, Kleber, Hobbyprodukte, ...
-
Verbrennungsprodukte (offene Feuerstellen, Tabakrauch, ...)
-
Staub und mikrobiologische Belastungen aus Textilien und von
Haustieren
Luftbelastung und Lüftung
Luftwechsel
Definition:
Luftwechsel(zahl)
n = VAU/ VRaum
VAU
Außenluftvolumenstrom [m³/h]
n
Luftwechsel(zahl) [h-1]
VRaum Volumen des betrachteten Raumes [m³]
Arbeitsstättenrichtlinie (§23):
Arbeitsräume (mind. Grundfläche: 8 m²)
Mindestluftraum je Person:
12 m³ bei überwiegend sitzender Tätigkeit
15 m³ bei überwiegend nichtsitzender Tätig.
18 m³ bei schwerer körperlicher Arbeit
Wie viel Luft braucht der Mensch?
Ein Mensch atmet durchschnittlich 0,4 m³/h Luft ein.
Die frische Luft enthält:
Die ausgeatmete Luft enthält:
ca. 21% O2 (Sauerstoff) und
ca. 0,03 % CO2(Kohlendioxid)
ca. 16 % O2 und
ca. 4 % CO2
 Bei der Atmung werden somit 21 - 16 = 5% O2 für den Stoffwechsel
verbraucht. Der Sauerstoffgehalt der Raumluft wird durch ausgeatmete
Kohlendioxyde, Wasserdampf und andere Emissionen verdrängt.
CO2 Emission pro Stunde und Person:
Schlafen 12 l/h
Mittel 18 l/h
Arbeit 23 l/h
CO2 als Indikator für die Raumluftqualität
Maßstab: CO2-Gehalt der Luft
 0,07 Vol.-%: Empfohlen für Aufenthaltsräume
 0,1 Vol.-%: Pettenkofer
 0,15 Vol.-%: [DIN 1946-2]
 0,5 Vol.-%: Industrie-Räume
 4,0 Vol.-%: Ausgeatmete Luft
 Hinweis: ab 2,5 Vol.-% CO2: Gefährdung der Gesundheit!
Warum CO2?
-
CO2 ist ein Indikator für die Raumluftqualität
-
dient zur Beurteilung der Verschlechterung der Raumluft durch
Geruchsstoffe und Ausdünstungen von Personen
ab: 0,1 Vol.%
Probanden beschreiben Luftqualität als nicht befriedigend
0,15 Vol.% akzeptabel, aber u.U. Müdigkeit und verr. Leistungsfähigkeit
3,0 Vol.%
Kopfschmerz und Schwindel
Außenluftmenge pro Person
5
4
m
en
sc
hl
mittlere CO2-Konzentration der ausgeatmeten Luft
.W
är
m
ep
ro
d.
Grenze gleichbleibender geistiger Leistungsfähigkeit bei Kurzaufenthalt
2
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
Industrie-Räume (MAK-Wert)
11
5
0,3
0,2
W
23
0
W
35
0
W
oberer Grenzwert für Büros und öffentliche Versammlungsräume
hygienisch zulässiger Grenzwert für dauernd bewohnte Räume (Pettenkofer)
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
empfohlener Wert für Aufenthaltsräume
Außenluftzufuhr pro Person [m³/h]
50
60
70
80
90
100
40
30
20
5
6
7
8
9
10
4
3
2
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,4
0,03
0,3
CO2-Konzentration der Luft [Vol.-%]
3
Notwendige Außenluftrate
Außenluftrate pro Person
100
[m³/h]
80
70
CO -Emission pro Stunde und Person
2
Schlafen (12 l/h)
Mittel
(18 l/h)
Arbeit
(23 l/h)
60
50
40
30
20
10
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
[Vol%]
einzuhaltende CO2 -Konzentration im Raum
Berechnungsbeispiel Luftmenge – CO2
Die CO2-Abgabe bei einem arbeitenden Menschen beträgt ca. 20 l/h.
Die mittlere CO2-Konzentration der Außenluft beträgt ca. 0,04 Vol.% oder 400 ppm.
Die Belegungsdichte beträgt 0,07 Personen/m² Grundfläche.
Frage: Welcher Außenluftvolumenstrom ist notwendig, damit die CO2-Konzentration
im Raum 0,1 Vol.% oder 1000 ppm nicht übersteigt?
VAU 
G
C R  C AU
VAU
Außenluftvolumenstrom
G
Schadstoffemission
CR
zulässige Schadstoffkonzentration
C AU
Schadstoffkonzentration in der Außenluft
Berechnungsbeispiel Luftmenge – CO2
CO2-Abgabe
20 l/hPers = 20 cm/hPers m³/10³dm³ = 0,020 m³/hPers
CO2-Konz. außen
0,04 Vol.% = 0,04 Vol.%/100 Vol.% = 0,0004
CO2-Konz. Raum
0,1 Vol.% = 0,1 Vol.%/100 Vol.% = 0,001
Belegungsdichte
0,07 Personen/m²
 VAU = G/(CR-CAU)
VAU = (20 l/hPers * 0,07 Pers/m²) / (0,1 Vol.%-0,04 Vol.%)
= (20 l/hPers * 0,07 Pers/m²) / (0,06 Vol.%)
VAU = (0,020 m³/hPers * 0,07 Pers/m²) / (0,001-0,0004)
VAU = 2,33 m³/hm²
Bewertung der Luftqualität
Oftmals nur CO2
 besser: Alle Schadstoffe erfassen
Technisch möglich, aber sehr aufwendig
Fanger (1980):
Wirkung verschiedener Verunreinigungsquellen auf die
Empfindung des Menschen durch zwei neue Einheiten:
- Olf
- Dezipol
Definition von Olf
Definition:
Ein Olf bezeichnet die
Verunreinigungslast einer
Standardperson.
Emission
Verunreinigungslasten allgemein
Jede andere Verunreinigungsquelle kann durch die
Verunreinigungslast einer entsprechenden Anzahl von
Standardpersonen in Olf ausgedrückt werden.
Verunreinigungslasten I
Verunreinigungslast
[olf/Person]
Erwachsener bei sitzender Tätigkeit (1-1,2 met)
0% Rauchera)
1
20% Raucher
2
40 % Raucher
3
100% Raucher
6
Erwachsene mit erhöhtem Aktivitätsgrad
niedrig (3 met)
4
mittel (6 met)
10
hoch (19 met, Sportler)
20
Kinder
Kindergarten, 3-6 Jahre, typ. Aktivität 2,7 met
1,2
Schule, 14-16 Jahre, typ. Aktivität 1-1,2 met
1,3
Quelle: Rietschel, Raumklimetechniok, 1994
Verunreinigungslasten II
Bezogene Verunreinigungslast
olf/m² Bodenfläche
Mittelwert
Bereich
Büro
0,3
0,02 - 0,95
Klassenzimmer
0,3
0,12 - 0,54
Kindergarten
0,4
0,08 - 1,05
Versammlungsraum
0,5
0,13 - 1,32
Bestehende Gebäude
Wenig emittierende Gebäude
Zielvorstellung
0,05 - 0,1
Verunreinigungslasten III (aus DIN 1946-3)
Definition von Dezipol
Definition:
Einheit für die empfundene
Luftqualität, die durch eine
Standardperson in einem Raum
verursacht wird, der mit 10 l/s reiner
Luft belüftet wird.
 1 dp = 1 olf / 10 l/s
Raumluftqualität
Qualität der Innenluft
Kein geeignetes Messinstrument
deshalb:
Ermittlung der Geruchsbelastung
durch trainierte Testpersonen
Bewertung der Raumluftqualität
Die Größen Olf und Dezipol können die empfundene Luftqualität
hinreichend beschreiben und sind vergleichbar mit anderen
physikalischen Größen.
Bereiche empfundener Luftqualität (nach DIN 1946-2)
Empfundene Raumluftqualität
Empfundene Raumluftqualität
Abhängigkeit der
Unzufriedenheit, die
durch eine
Standardperson (1 olf)
hervorgerufen wird,
vom Außenluftstrom
0
36
72
Quelle: Rietschel, Raumklimatechnik 1994
108
144 m³/h180
Empfundene Raumluftqualität
Abhängigkeit der
Unzufriedenheit
von der
empfundenen
Luftqualität
Qualität der Innenluft
Richtwerte für die empfundene Raumluftqualität (DIN 1946-2)
Raumluftqualität
Unzufriedene
%
Empfundene
Erforderliche
Luftqualität
Luftrate
dezipol
l/(s·olf) [m³/h·olf]
Hoch
10
0,6
16
[58]
Standard
20
1,4
7
[25]
Minimum
30
2,5
4
[14]
Behaglichkeitsgleichung der Raumluftqualität
Mit den Luftverunreinigungslasten von beliebigen Quellen und der empfundenen
Luftqualität ist es möglich, die Bilanz der Luftverunreinigung für einen Raum
aufzustellen.
C R  C AU  10 
G
j
j
VAU
Mit
CR
empfundene Raumluftqualität [dezipol]
CAU
empfundene Außenluftqualität [dezipol]
Gj
Verunreinigungslast aus Raum oder Lüftungssystem [olf]
VAU
Außenluftstrom [l/s]
Berechnungsbeispiel Außenluftvolumenstrom
Für ein neues Gebäude, gelegen in einer Stadt mit ausgezeichneter
Außenluftqualität, ist Standardraumluftqualität gefordert.
Es besteht Rauchverbot.
Die Belegungsdichte beträgt 0,07 Personen pro m² Grundfläche.
Es werden ausschließlich Materialien mit einer geringen Verunreinigungslast
verwendet.
ausgezeichnete Außenluftqualität:
CAU = 0,1 dezipol
Standardraumluftqualität
CR = 1,4 dezipol
Verunreinigungslast/Person
1 olf/Pers
Verunreinigungslast/Gebäude
1 olf/m²
Berechnungsbeispiel Außenluftvolumenstrom
Personen:
0,1 olf/Person * 0,07 Pers/m² =
0,07 olf/m²
Gebäude:
0,10 olf/m²
Gesamte Verunreinigungslast
0,17 olf/m²
Erforderlicher Außenluftvolumenstrom:
Standardraumluftqualität:
Minimale Raumluftqualität:
Hohe Raumluftqualität:
10  0,17
l
m³
 1,3
 4,7
VAU 
1,4  0,1
s  m²
h  m²
10  0,17
l
m³
 0,7
 2,55
VAU 
2,5  0,1
s  m²
h  m²
10  0,17
l
m³
VAU 
 3,4
 12,24
0,6  0,1
s  m²
h  m²
Vergleich Frischluftzufuhr
Hygienisch erforderlicher
Außenluftstrom
CO2
Luftqualitätsoptimierter Außenluftstrom
DIN
Min
Standard
Max
(max. 1000ppm)
m³/hm²
2,3
4
2,6
4,7
12,2
m³/hPers
33
40
37
67
174
Randbedingungen:
Person: Nichtraucher, Aktivität ~120 W, Büro
Belegungsdichte: 0,07 Pers/m²
Materialien mit geringer Verunreinigungslast
Einfluss von Feuchte und Temperatur auf die Luftqualität
Quelle: Fang, Clausen, Fanger 2000
Schadensfreiheit
Schimmelpilz
Quelle: Lindsey 2007
Schimmelpilzbildung
Schimmelpilzbildung
Schimmelpilz in Wohnräumen
Erkrankungen des Menschen durch Schimmelpilz
Quelle: Sedlbauer 2001
Einflussfaktoren auf das Schimmelpilzwachstum
Schimmelpilzwachstum
Wachstumswahrscheinlichkeit
Feuchte
Nährboden
1
1
0
50
100
Relative Feuchte [%]
0
0
Wachstumswahrscheinlichkeit
Temperatur
Zeit
1
1
0
0
0
Quelle: IBP
Temperatur [°C]
1
Qualität
50
0
Stunden/Tag
12
Wachstum von Schimmelpilzen
Temperaturabhängigkeit des Wachstums
Quelle: IBP
Feuchteabhängigkeit des Wachstums
Quelle: IBP
Relative Feuchte und Temperatur als Wachstumsvoraussetzung
Quelle: Sedlbauer 2001
Isoplethensystem
Gemessenes
Isoplethensystem
eines einzelnen
Pilzes
(Aspergillus
restrictus (Smith))
Quelle: Sedlbauer 2001
Isoplethensystem
Für jede Pilzart
einzeln zu ermitteln
Quelle: Sedlbauer 2001
Isoplethensystem zur Bewertung von Schimmelpilzbildung
Quelle: Sedlbauer 2001
Optimales Substrat
Myzelwachstum auf Toast
Isoplethen für ein optimales Substrat
Quelle: Sedlbauer 2001
Isoplethen auf unterschiedlichen Substraten
Quelle: Sedlbauer 2001
Einfluss des Substrats auf die Sporenkeimung
Substratgruppen
II biologisch kaum verwertbare
Substrate
(z.B. mineralische Baustoffe)
I biologisch gut verwertbare
Substrate
(z.B. Tapeten, Verschmutzung)
0 optimales Substrat
(biologische Vollmedien)
Quelle: Sedlbauer 2001
Wachstumsintensitätsklassen
Quelle: Erhorn, Reiß
Anwendung der Isoplethensysteme
Vergleich Angaben Wachstumsvoraussetzungen
In Deutschland:
DIN 4108: 80 %
Algen
Algenwachstum auf Fassaden
Ursachen:
- nächtliche Unterkühlung
- Tauwasserausfall
- starke Niederschlagsbelastung
Instationäre hygrothermische Vorgänge an der Wand
Bewertung biologischer Bewuchs
Bewertungsskala:

(+)
nur 1 Punkt; sehr wenig oder sehr schwach
+
Bewuchs vorhanden
+(+)
vorhanden bis mäßig
++
mäßig
++(+)
mäßig bis deutlich
+++
deutlich
+++(+)
deutlich bis stark
++++
stark
im unteren Bereich
stärker differenziert
++++(+) stark bis durchgehend bewachsen
+++++
durchgehend bewachsen
Biologischer Bewuchs
Bewertung (+)
Biologischer Bewuchs
Bewertung +
Biologischer Bewuchs
Bewertung ++
Biologischer Bewuchs
Bewertung +++(+)
ältere Versuchsreihe
Mögliche Lösungsansätze
Konstruktive Maßnahmen (Dachüberstände, Sträucher weg,...)
Einsatz von Bioziden
Hydrophobierung der Oberfläche (?)
Nutzung von Selbstreinigungseffekten
Änderung der strahlungstechnischen Oberflächeneigenschaften
Erhöhung der kurzwelligen Absorption (dunkle Farbe)
Verringerung der langwelligen Emission (IR-Effekt)
Erhöhung der Wärmespeicherkapazität
Dickputz
Latentwärmespeicher (PCM)
Experimentelle Untersuchungen an 4 Standorten
Norddeutschland
Südwesten
Westen
Südosten: Holzkirchen
Einfluss der Bauweise
Stunden mit 100 % Feuchte an der Oberfläche
Auswertungszeitraum:
Sept. + Okt. 2002
U-Werte
Standardkonstr.:
0,35 W/(m²K)
Einfluss des Dämmstandards
Einfluss der Wandausrichtung
Integrale der Taupunktunterschreitungen
Einfluss des Dämmstoffs
WDVS mit Polystyrol
WDVS mit Holzfaserplatte
Vergleich der unterschiedlichen Maßnahmen
Auswertungszeitraum:
Sept. + Okt. 2002
Vorlesung Energieeffizientes Bauen und Sanieren
17.03.2011
Einführung und Grundlagen des
energiesparenden Bauens