Tato diplomová práce se zaměřuje na mezinárodní právní nástroje ochrany klimatu, zejména flexibilní mechanismy v kontextu Kjótského protokolu a Evropský systém pro obchodování s povolenkami na emise ("EU ETS"). První kapitola představuje vědecké teorie zabývající se změnou klimatu. Ve druhé kapitole je shrnut historický vývoj mezinárodní činnosti v oblasti ochrany klimatu. Ve třetí kapitole se nachází analýza principů vztahujících se k ochraně klimatu a úprava flexibilních mechanismů. Následující kapitola analyzuje ochranu klimatu v kontextu EU. Pátá kapitola detailněji analyzuje EU ETS, jeho praktické aspekty a další vývoj. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Many U.S. municipalities are engaged in climate protection planning, or efforts to reduce their communities' greenhouse gas (GHG) emissions through land use, transportation, and energy planning. However, they face a number of procedural and institutional obstacles that limit the adoption and implementation of those plans. The literature on climate protection planning identifies some of the factors that lead municipalities to join relevant policy networks, but provides little guidance for overcoming the aforementioned obstacles and adopting policies to reduce community-wide GHG emissions. This dissertation increases the understanding of climate protection planning by examining whether the adoption of these plans and policies is driven primarily by local demographic, economic, environmental, or political characteristics. It also contributes to the literature on local government policy diffusion by examining whether the spread of climate protection policies is dictated primarily by internal or external determinants. The research for this report includes a survey with responses from 255 U.S. municipal leaders. These responses are combined with secondary data and analyzed using multiple regression techniques to estimate the impact of 15 demographic, political-institutional, economic, and environmental variables on the adoption of climate protection plans and policies. A series of follow-up telephone interviews provides a more detailed understanding of how these factors influence the extent of climate protection planning. The quantitative findings indicate that the influence of neighboring jurisdictions, the presence of staff members assigned to energy or climate planning, and the level of community environmental activism have the greatest impact on climate protection policy adoption. The interviews reveal that the most successful municipalities tend to coordinate with their neighbors on energy and climate issues and incorporate meaningful community participation in their climate protection planning processes. This supports the conclusion that the extent of climate protection planning is driven primarily by internal processes, and municipalities that are successful in this area do not fit any one profile according to their demographic, economic, or environmental characteristics. Therefore, most if not all municipalities have the potential to adopt climate protection policies if sufficient resources, support, and initiative are in place. / Ph. D.

As much as urban areas are centres of greenhouse gas emissions, cities hold a unique position in tackling climate change as they have legal authority over key sectors such as buildings, transportation, and urban planning. Recognising the benefit of coordinating activities on the local level, transnational municipal networks (TMNs) unite local governments across borders, providing particular services to its members. In Europe, there are several TMNs focusing on issues related to climate protection. This study examines four of these networks (ICLEI, Climate Alliance, Energy Cities, EUROCITIES) and the functions they hold available. Interviews were conducted with representatives from the networks and a sample of German cities in order to depict both their perspectives. In terms of functions provided by the TMNs as a whole, lobbying for needs and concerns of the municipalities was considered as one of the networks’ main task. Further, two forms of lobbying were identified that varied depending on the respective network: lobbying, including mayoral support; and lobbying on a technical level. In addition, interviewees valued the exchange of information and experiences that these networks enable and foster. Lastly, their role in project management was stated as an important reason for network membership. A TMN-specific analysis revealed that ICLEI’s main strength was seen in lobbying on international level for its members’ concerns by also involving its member cities’ mayors. Municipalities seemed to turn to Energy Cities and EUROCITIES with regard to lobbying concentrated at EU decision-making, project cooperation, and the exchange of information. Climate Alliance’s unique selling point – since none of the other networks was associated with this function – appeared to be in organising awareness raising events and campaigns in cooperation with its members.

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Legal regulation of climate protection after the Paris Agreement adoption Abstract Since the early 1990s, most of the world countries have been cooperating to create a common climate protection system, which would be effective and would help to protect the Earth ecosystem for future generations without severe and irreversible changes. After more than 20 years of difficult international negotiations without any particular outcome, the ambitious Paris Agreement on climate change was adopted in December 2015. The main aim of this thesis is to evaluate whether the Paris Agreement is a suitable instrument for climate protection and if it leads to the goals set in it. The first part of the thesis analyses the international climate protection development previous to the Paris Agreement adoption. The thesis describes the development since the cornerstones of the climate protection, over the first meteorological conferences, to the adoption of the UN Framework Convention on Climate Change and the subsequent Kyoto Protocol. It deals with the Kyoto Protocol and disappointments caused by it. The end of the first part is devoted to the Copenhagen Accord, its specific status, and further development before the Paris Climate Conference in 2015. The second part deals with the analysis of the Paris Agreement itself, its...

Diploma thesis "EU as an actor of world environmental policy with special focus on agreements concerning climate protection" tries to find answer to the question of the relevance and strength of European Union in the field of world climate protection. The analysis of three important world meetings (Earth Summit in Rio de Janeiro, 1992, negotiations of COP5 in Kyoto, Japan in, 1997, and Copenhagen Summit in 2009) is the main tool in the search of the answer to the question, what makes EU relevant and strong actor in the world climate policy, whether its position is strong and what makes it an actor. Diploma thesis focuses not only on European powers in international arena, but also on its powers towards its member states. In this area, thesis focuses on EU powers towards its members, how the powers are used during the phase of enforcement and implementation of EU legislative and how successful the EU is in enforcing its will towards its member states in the field of climate protection. The aim of the thesis is to evaluate, to what extend EU can be considered to be an international actor in the field of climate protection policy and find out, if it has powers to influence other actors, negotiations and agreements and whether it can be considered a strong actor.

Klimatförändringar stället fastighetsägaren inför valet mellan att inte alls skydda sin fastighet, att utföra åtgärder som dämpar en pågående påverkan eller att förebygga i ett tidigt skede. Fastighetsägaren väljer främst utifrån fastighetsvärde, budgetrestriktioner och hur välinformerad den. Finns incitamentet – men budgetrestriktioner hindrar att skyddsåtgärden utförs, eller om det finns skalfördelar av att fler samsas om skyddsåtgärder – uppstår behov av någon form av spelplan för samverkan med gemensamma regler för förhandlingar etc. Fastighetsrättsliga institutioner – olika typer av fastighetssamfälligheter – kan erbjuda sådana spelplaner. Eftersom det ofta är samhällsekonomiskt mer fördelaktigt att ett tidigt förebyggande sker undersöks frågan huruvida fastighetsägaren kan beläggas med ansvar för att skydda sin fastighet för att förebygga klimatskadorna samt vilka institutioner som svensk fastighetsrätt erbjuder som kan vara lämpliga samverkansformer för fastighetssamarbete. Studien visar att ett strikt ansvar för fastighetsägaren att vidta åtgärder inte kan påvisas vid pågående markanvändning samt att ansvar i mindre mån kan utkrävas vid särskild verksamhetsutövning och vid förändrad markanvändning, särskilt nybyggnation. Genom kommunal planering kan planmyndigheten påtvinga fastighetsägare att utföra skyddsåtgärder eller skyddsanläggningar. Å andra sidan har inte det offentliga någon skyldighet att vidta förebyggande åtgärder på fastighetsägarens mark. Det offentliga har istället generellt skyldigheten att informera, planera och i något fall att övervaka. Fyra fallstudier belyser specifika problem som uppkommer vid jorddominerade snabba massrörelser (skred), vattendominerade snabba massrörelser (slamströmmar), översvämningar och vattenbrist. Fallstudierna behandlar skred i Göta älvdalen, slamströmmar vid Åre, översvämningar i Byälvens avrinnings-område i Värmland och vattenbrist i Öland. Fallstudierna belyser vilka förebyggande åtgärder som utförts i respektive fall och vem som initierat åtgärder och finansierat dem. Det finns förväntningar om att det är kommuner eller andra offentliga aktörer som ska agera och utföra skydd mot förväntade klimateffekter, vilket i vissa fall, om inte ofta, har gjorts. Därmed kan fastighetsägare vara ovilliga att delta i skyddsåtgärder för sina fastigheter även om det skulle finnas ekonomisk båtnad därtill. Det diskuteras om detaljplaneinstitutet skulle kunna bidra till att skyddsåtgärder och samverkan om förebyggande skydd i sådana fall ändå utförs. Svensk fastighetsrättslig lagstiftning erbjuder i de allra flesta fall goda möjligheter för fastighetsägare att kunna samverka inom ramen för en fastighetsrättslig institution. Det konstateras att gemensamhetsan-läggningsinstitutionen är den mest flexibla som dock har i huvudsak två begränsningar som här gör sig aktuella. För det första kan i huvudsak endast fastighetsägare vara deltagare i en gemensamhetsanläggning vilket hindrar sådana parter som ej har fastighetsanknytning att delta. I vissa fall kan sådana parters intresse vara av avgörande betydelse för att en skyddsanläggning kan inrättas. För det andra är gemen-vsamhetsanläggningar förbehållet just (stadigvarande) anläggningar och kan inte användas för icke-fysiska åtgärder och inte heller för åtgärdersom avser viss markavvattning och bevattning. För icke-fysiska åt-gärder kan vattenförbund vara alternativet och vad gäller markavvattning kan både fastighetsägare och andra verksamhetsutövare delta i markavvattningssamfälligheter. Förrättningsexempel och exempel från domstolsprocesser visar att gemensamhetsanläggning såväl som markavvattningssamfälligheter har tilllämpats för att skydda mot klimateffekter eller därmed jämförbaraändamål. Vid konkurrenssituationer som kan uppkomma vid bevattning har kommunermöjlighet att påbjuda fastighetsägare som vanligtvis inte behöver tillstånd att ta vatten att söka tillstånd. I sådana fall kan det, förutom samverkan genom en gemensamhetsanläggning, finnas möjlighet att samverka genom en vattenrättslig samfällighet för bevattningsändamål. / Expectations due to more frequent occurrences of extreme weather puts the light on what liability real property owners may have to properly defend their property from the effects of extreme weather incidents and how property owners can collaborate with others to make joint arrangements to protect property. The climate effects due to extreme weather occurrences that are affecting real property are identi-fied as rapid slope moments (landslides, mudflows etc.), floods and water scarcity (droughts). A broad panoply of arrangements can be used to protect for these climate effects, mainly it can be done through either adding a protecting facility or through avoid exposing property value by simply removing buildings or other facilities that are in the risk of taking damage or by planning or governance avoid those facilities in the risk zone of being exposed are built or are getting another land use that is more sensitive for nega-tive influence from the climate effects. Climate change puts the real property owner in the option of choosing between mainly three types of actions: to not take any action at all (laissez-fair), to mitigate ongoing changes or to take pre-emptive actions in an earlier stage. The real property owner is fore-mostly making the choice depending on the property value, budget restrictions and how well the owner is informed. If there are incitements – but budget restrictions hinder a protective arrangement to be taken or if the economy of scale makes a joint arrangement of damage protection advantageous – the need arises for some sort of a collaborative playing field with sets of corporate rules for negotiations etc. Institutions regulated in real property law – different types of joint property units or associations – could provide such playing fields. Since, from a socio-economic viewpoint, it will be more beneficial to do pre-emptive arrangements in most cases, the question of whether a real property owner can be imposed with liability to take preventive actions in order to protect its property from climate damages arises as well as what kind of institutions, Swedish real property regulations offer suitable for real property collaboration for such arrangements. It is determined that strict liability in those matters cannot be imposed for properties with ongoing land use. In some cases, liability can be imposed to a lesser extent if the land use is about to change, especially in case land is being built, or if certain activities deemed as noxious in environmental legislation are being operated. The most far-reaching road to impose liability on real property owners is by communal planning of the built environment whereby municipalities through the Swedish Built Environment act (plan- och bygglagen) can oblige real property owners to conduct certain arrangements. At the other hand, there is no obligation for the public to undertake any pre-emptive arrangements on anybody ́s real property or instead of a real property owner. The public has instead a general obligation to inform, plan and at certain occasions to supervise situations regarding climate change. Four case studies illuminate specific problems which emerge in dealing with soil-dominated rapid slope movements (landslides), water-dominated rapid slope movements, floods and water scarcity. The case studies cover landslides in the Göta Älvdal, mudflows in Åre, floods in the watershed area of Byälven in Värmland and water scarcity in Öland. The case studies shed light on which pre-emptive arrangements have been achieved in each case and which party have been initiating and financing the arrangements. In many cases, municipalities and other public actors are, due to historic and other reasons, anticipated to carry out pre-emptive arrangements, which can lead to private real property owners being unwilling to participate in arrangements even though an economic advantage could be ascertained. Proactive use of zoning plans may contribute to the achievement of pre-emptive arrangements and collaborations for the benefit thereof in such cases. In most cases, Swedish real property legislation offers good opportunities for real property owners for collaborating within a joint property setting. Joint facilities are by far providing the most flexible solution for this but which has mainly two limitations to be aware of. Firstly, only parties definable as real property owners and a few other, but similar, types of parties can be participators, effectively preventing others with no duly association to property ownership to join. This problem is not always foreseeable; in certain cases, such parties’ involvement can be determinant for establishing a certain protective facility or arrangement. Secondly, a joint facility can only be ordered for permanent facilities and cannot be used for non-physical arrangements either for several cases of drainage and water irrigation. Water federations (vattenförbund) can prove useful as a suitable form of collaboration in cases of non-physical arrangements. When it comes to drainage, joint drainage associations (markavvattningssamfällighet) are useful since both real property owners and operators with no real property connections can participate in such associations. Examples from relevant cadastral procedures and procedures in court prove that joint facilities, as well as joint drainage associations, have been used to achieve protective arrangements regarding climate effects or comparison purposes. Regarding irrigation and water use, municipalities have in case of water scarcity the legal ability to command real property owners that in normal cases have no obligation to seek permission to draw water, to apply for water catchment permission. In such cases, besides the form of joint facility, a possibility to collaborate through a joint association for irrigation use is presented.

Der Bausektor wird von Politik und Öffentlichkeit als einer der größten Verbraucher von Ressourcen und als Verursacher hoher CO2-Emissionen wahrgenommen und steht deshalb bereits seit längerem im Fokus von Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsdiskussionen. Zur Unterstützung der im „Grünen Deal“ der EU und im Klimaschutzgesetz (KSG) der Bundesrepublik vorgezeichneten ambitionierten Ziele hat der DAfStb eine Roadmap „Nachhaltig bauen mit Beton“ erarbeitet. Diese beinhaltet konkrete kurz- und mittelfristige Maßnahmen zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele, aus denen dann weitere langfristig angelegte Vorhaben (Forschung, Richtlinien, Normung) entwickelt werden.

Der Klimaschutz ist eine Herausforderung und eine Verantwortung insbesondere gegenüber den nachfolgenden Generationen. Ein Baustein zum Klimaschutz ist die erhebliche Senkung des Energieverbrauches der bestehenden Gebäude. Bei der Sanierung von älteren oder gar zu Denkmalen erklärten Gebäuden stellt die Erhaltung der Originalsubstanz und des Erscheinungsbildes erhöhte Anforderungen an alle am Bau Beteiligten. Für eine energetische Ertüchtigung von historischen Fenstern, welche auch zukünftigen Anforderungen an den Klimaschutz genügen, zeigt diese Arbeit, dass eine detaillierte Planung und eine bauphysikalische Betrachtung notwendig sind. Diese Arbeit leistet einen Beitrag, damit zukünftig das thermische Verhalten der einzelnen Bestandteile (Verglasung, Randverbund, Rahmen) des energetisch ertüchtigten Fensters realitätsnah simuliert und bewertet werden kann. Ausgehend von einer vorbildhaften energetischen Sanierung eines Baudenkmals, welche auch zukünftige Anforderungen an den Klimaschutz genügt, wurden die Erfahrungen der Herstellung der Hochleistungsfenster des Modellgebäudes über die Beobachtungen in einem Zeitraum von über 15 Jahren dargelegt. Bei der Literaturrecherche zum Stand der Wissenschaft und Technik zum Thema Berechnung und Simulation von transparenten Bauteilen wurde besonders auf die freie Konvektion im geschlossenen Scheibenzwischenraum eingegangen. Darauf beruhend wurden eine Parameterstudie und eine Bewertung der Konvektionsmodelle vorgenommen. Das am Institut für Bauklimatik entwickelte numerische Simulationsprogramm [DELPHIN] beruht auf der Finite-Volumen-Methode für opake Bauteile und berücksichtigt den gekoppelten Wärme-, Feuchte-, Luft- und Salztransport für 1D-, 2D- und 3D- Probleme. Dieses Programm wurde parallel zu dieser Arbeit durch das DELPHIN-Entwicklerteam auf der Grundlage der Validierungen mittels Messungen an den Fenstern des Modellgebäudes um die freie Konvektion im geschlossenen Hohlraum zu einem Programm zur Berechnung von transparenten Bauteilen weiterentwickelt. Zusätzlich können damit unter Berücksichtigung der Feuchtespeicherung hygrothermische Schadensprognosen in der Ingenieurpraxis vorgenommen werden. Im Vergleich zur CFD-Simulation wird nur ein Bruchteil der Rechenleistung und Rechenzeit benötigt. Der Ansatz, mit den Messungen der Oberflächentemperatur und der Globalstrahlung senkrecht zur Fassadenebene alle wesentlichen Parameter zu erfassen und durch Nachsimulation von Scheibenoberflächentemperaturen im Kastenzwischenraum das Simulationsmodell und das Programm zu validieren, hat sich bewährt. Durch die Validierung unter Realbedingungen steigt die Akzeptanz dieser Simulation vor allem in der Praxis. Das entwickelte Simulationsmodell stellt ein Werkzeug für die wissenschaftlich gestützte Weiterentwicklung moderner Fenster für die Industrie dar. Zukünftig soll es zur Optimierung von anderen transparenten Bauteilen wie z. B. der thermischen Solarkollektoren sowie der Kombination aus thermischen Solarkollektoren und PV-Kollektoren beitragen. Eine weitere Zielgruppe dieser Arbeit sind Fachplaner und Fachbetriebe, welche sich auf die energetische Sanierung von Bestandsfenstern spezialisiert haben. Die Simulationen der Kastenfenster haben gezeigt, dass bei der Bauteil- und Gebäudesimulation die Berücksichtigung der Absorption der kurzwelligen Strahlung und die daraufhin veränderten freien Konvektionen und der langwellige Strahlungsaustausch in den geschlossenen Hohlräumen nicht vernachlässigt werden können. Der Fehler bei dem Monatsbilanzverfahren zur Berechnung des Heizenergiebedarfes ist bei 2-Scheibenverglasungen noch vertretbar. Bei hochenergieeffizienten Mehrscheibenverglasungen sollte das normative statische Berechnungsverfahren zur U-Wertermittlung von transparenten Bauteilen Verglasungen vorzugsweise durch eine thermische Simulation ersetzt werden. Hierbei sind der Klimastandort und die Ausrichtung für die Absorption der kurzwelligen Strahlung zu berücksichtigen. Eine Vereinfachung für ein Monatsbilanzverfahren für die jeweiligen Klimastandorte der Testreferenzjahre (TRY) [DWD] ist vorstellbar. Bei der Bauteil- und Gebäudesimulation unter Verwendung von Stundenwerten und noch kleineren Zeitschritten sowie in der Hitzeperiode muss diese Modellerweiterung implementiert werden. Durch die realitätsnahe Simulation der Scheibenoberflächentemperaturen auf der Raumseite kann die Empfindungstemperatur berechnet und nachfolgend eine Behaglichkeitsbewertung durchgeführt werden. Die Untersuchungsergebnisse beim Modellgebäude und der Simulation fließen in Vorschläge zur energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern mittels schmaler Wärmeschutzverglasung mit reduziertem Emissionsgrad ein. Auf der Grundlage dieses Modells kann das Optimum des Scheibenzwischenraumes der einzelnen Edelgase in Abhängigkeit der Neigung ermittelt werden. Das Modell gibt die Möglichkeit zur Bewertung und nachfolgend zur Minimierung von Schadprozessen, welche die Dauerhaftigkeit von transparenten Bauteilen beeinträchtigen. Für die Gebäudesimulation ist die Simulation der Wärmeströme der Verglasung und eine Betrachtung der Strahlungstransmission zu empfehlen. Die separate Simulation von U-Werten ist nicht zu bevorzugen.:1. Motivation, Ausgangssituation und Ziele 9 1.1. Motivation 9 1.2. Ziele, Thesen, Methodik und Relevanz des Dissertationsthemas 11 1.3. Strukturierung der Arbeit 16 2. Modellgebäude Handwerk 15 in Görlitz 17 2.1. Energetisches Gesamtkonzept 18 2.1.1. Dämmmaßnahmen 19 2.1.2. Erneuerung Anlagentechnik 20 2.2. Geschichte und Beurteilung des Denkmalwertes des Modellobjektes 24 2.3. Besondere Anforderungen an die Fenster am Beispiel des Gebäudes Handwerks 15 32 2.3.1. Brandschutzanforderungen 32 2.3.2. Schallschutzanforderungen 33 2.3.3. Belichtung 33 2.3.4. Architektonische Anforderungen-Beibehaltung des historischen Erscheinungsbildes 34 2.4. Energetische Ertüchtigung der Fenster des Modellgebäudes 37 2.4.1. Ausgangssituation 37 2.4.2. Verwendete Verglasung und Low-e-Beschichtung 39 2.4.3. Holz-Kastenfenster mit 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 41 2.4.4. Holz-Einfachfenster mit 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 44 2.5. Messungen und Beobachtungen am Modellgebäude 46 2.5.1. Messkonzept und Dokumentation des Monitorings und Messerfassungssystems 47 2.5.2. Messaufbau zur Erfassung des Innen- und Außenklimas 48 2.5.3. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 2. OG Nord 50 2.5.4. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 1. DG Süd 54 2.5.5. Bauteilmessstrecke Dachliegefenster, Nord, 2. DG 57 2.5.6. Beschreibung von bauphysikalischen Vorgängen bei den Verglasungen 63 2.5.7. Beschreibung von physikalischen Schadprozessen bei Fenstern 65 2.5.8. Zusammenfassung und Fazit aus den Messungen und den Beobachtungen 70 3. Stand der Wissenschaft und Technik 71 3.1. Aktuelle europäische Normung 72 3.2. Analytisches Modell für die Konvektion innerhalb des Scheibenzwischenraumes 78 3.3. Modell nach ISO 15 099 88 3.4. Modell nach Hollands, Unny, Raithby und Konicek u. a. 90 3.5. Modellzusammenstellung nach Klan und Thess 93 3.6. CFD-Simulationen von Mehrscheibenverglasungen 96 3.6.1. CFD-Simulationen im Vergleich zur DIN EN 673 96 3.6.2. CFD-Simulationen in Kombination mit Messungen im Versuchsstand 102   3.7. Übersicht über die Umsetzung der Verglasungsmodelle in den Computerprogrammen 104 3.7.1. Programm glaCE 3.03 von Glas-Trösch 105 3.7.2. Programm Calumen II 1.3.3/ CalumenLive von SAINT-GOBAIN GLASS 105 3.7.3. Programmpaket Optics, Windows und Therm mit Übergabe in Energy Plus 105 3.7.4. Einzonensimulationsprogramm Therakles 3.0 vom Institut für Bauklimatik 110 3.7.5. Programme der Energieeinsparverordnung 111 3.7.6. Programmpaket PHPP 8 111 3.7.7. Übersicht über die Software zur Berechnung von Verglasungskennwerten 112 3.8. Übersicht über die thermische Beanspruchung von Verglasungen 113 4. Vergleich und Bewertung der Konvektionsmodelle 117 4.1. Analytische Konvektionsmodelle 117 4.2. CFD–Simulation mit EasyCFD 124 4.3. Zusammenfassung und Bewertung der Konvektionsmodelle 125 5. Herleitung und Anwendung des Simulationsmodells 127 5.1. Benennung und Beschreibung der Wärmetransportmechanismen 127 5.2. Algorithmus zur thermischen Simulation von transparenten Bauteilen 140 5.3. Auswertung der Messung und der Simulation bei Kastenfenstern 148 5.4. Validierte thermische Simulation der Kastenfenster 156 5.5. Auswertung der Messung bei dem Dachliegefenster 160 6. Energetische Ertüchtigung von Bestandsfenstern 163 6.1. Situation bei Bestandsfenstern 164 6.2. Beispiele für die energetische Fenstersanierung 166 6.2.1. Bestandskastenfenster 167 6.2.2. Kastenfenster mit K-Glass™ 171 6.2.3. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Innenflügelpaar 174 6.2.4. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Außenflügelpaar 178 6.2.5. Energetische Ertüchtigung durch zusätzliche Fensterebene 182 6.3. Ergebnisse der umgesetzten energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern 186 7. Zusammenfassung und Ausblick 187 Literaturverzeichnis 189 Anhang 197 Anhang I. Begriffe und Kennzahlen der Strömungsmechanik 197 Anhang II. Eigenschaften von Gasen nach DIN EN 673 199 Anhang III. Berechnung des optimalen Scheibenabstandes 202 Anhang IV. Simulation des optimalen Scheibenabstandes 205 Anhang V. Hinweise zur statistischen Auswertung 208 / Climate protection is a challenge and a responsibility, especially towards future generations. One component of climate protection is the considerable reduction of the energy consumption of existing buildings. When renovating older buildings or even buildings that have been declared monuments, the preservation of the original substance and appearance places increased demands on all those involved in the construction. For an energetic retrofitting of historic windows, which also meet future requirements for climate protection, this work shows that a detailed planning and a structural-physical consideration are necessary. This work makes a contribution so that in the future the thermal behavior of the individual components (glazing, edge seal, frame) of the energetically upgraded window can be realistically simulated and evaluated. Based on an exemplary energetic refurbishment of an architectural monument, which also meets future climate protection requirements, the experiences of the production of the high-performance windows of the model building were presented via the observations over a period of more than 15 years. During the literature research on the state of the art in science and technology on the subject of calculation and simulation of transparent building components, special attention was paid to free convection in the closed space between the panes. Based on this, a parameter study and an evaluation of convection models were carried out. The numerical simulation program [DELPHIN] developed at the Institute of Building Climatology is based on the finite volume method for opaque building components and considers the coupled heat, moisture, air and salt transport for 1D, 2D and 3D problems. This program was further developed in parallel to this work by the DELPHIN development team on the basis of validations by means of measurements at the windows of the model building around the free convection in the closed cavity to a program for the calculation of transparent building components. In addition, hygrothermal damage predictions can be made in engineering practice with this program, taking moisture storage into account. Compared to CFD simulation, only a fraction of the computing power and computing time is required. The approach to capture all essential parameters with measurements of surface temperature and global radiation perpendicular to the facade plane and to validate the simulation model and the program by post-simulation of pane surface temperatures in the inter-box space has proven to be successful. The validation under real conditions increases the acceptance of this simulation, especially in practice. The developed simulation model represents a tool for the scientifically supported further development of modern windows for the industry. In the future, it should contribute to the optimization of other transparent components such as thermal solar collectors as well as the combination of thermal solar collectors and PV collectors. Another target group of this work are professional planners and specialized companies, which have specialized in the energetic renovation of existing windows. The simulations of the box-type windows have shown that in the component and building simulation, the consideration of the absorption of short-wave radiation and the resulting changes in free convection and long-wave radiation exchange in the closed cavities cannot be neglected. The error in the monthly balance method for the calculation of the heating energy demand is with 2-pane glazing is still acceptable. In the case of highly energy-efficient multi-pane glazing, the normative static calculation procedure should be used for the U-value calculation of transparent glazing components should preferably be replaced by a thermal simulation. Here, the climatic location and orientation should be taken into account for the absorption of short-wave radiation. A simplification for a monthly balance procedure for the respective climate locations of the test reference years (TRY) [DWD] is conceivable. For the component and building simulation using hourly values and even smaller time steps as well as in the heat period, this model extension has to be implemented. By the realistic simulation of the pane surface temperatures on the room side, the sensation temperature can be calculated and subsequently a comfort evaluation can be carried out. The results of the investigations in the model building and the simulation are incorporated into proposals for the energy upgrading of existing windows by means of narrow thermal insulation glazing with reduced emissivity. On the basis of this model, the optimum of the space between the panes of the individual noble gases can be determined as a function of the inclination. The model gives the opportunity to evaluate and subsequently minimize damage processes that affect the durability of transparent building components. For the building simulation, the simulation of the heat fluxes of the glazing and a consideration of the radiation transmission is recommended. The separate simulation of U-values is not to be preferred. The advice on the design or evaluation of the impairment due to condensation and frost formation on the outside of the glazing of transparent constructions should be continued by implementing the slope dependence of convection in the software and a validation by comparing measurement and simulation.:1. Motivation, Ausgangssituation und Ziele 9 1.1. Motivation 9 1.2. Ziele, Thesen, Methodik und Relevanz des Dissertationsthemas 11 1.3. Strukturierung der Arbeit 16 2. Modellgebäude Handwerk 15 in Görlitz 17 2.1. Energetisches Gesamtkonzept 18 2.1.1. Dämmmaßnahmen 19 2.1.2. Erneuerung Anlagentechnik 20 2.2. Geschichte und Beurteilung des Denkmalwertes des Modellobjektes 24 2.3. Besondere Anforderungen an die Fenster am Beispiel des Gebäudes Handwerks 15 32 2.3.1. Brandschutzanforderungen 32 2.3.2. Schallschutzanforderungen 33 2.3.3. Belichtung 33 2.3.4. Architektonische Anforderungen-Beibehaltung des historischen Erscheinungsbildes 34 2.4. Energetische Ertüchtigung der Fenster des Modellgebäudes 37 2.4.1. Ausgangssituation 37 2.4.2. Verwendete Verglasung und Low-e-Beschichtung 39 2.4.3. Holz-Kastenfenster mit 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 41 2.4.4. Holz-Einfachfenster mit 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung aus Solarglas 44 2.5. Messungen und Beobachtungen am Modellgebäude 46 2.5.1. Messkonzept und Dokumentation des Monitorings und Messerfassungssystems 47 2.5.2. Messaufbau zur Erfassung des Innen- und Außenklimas 48 2.5.3. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 2. OG Nord 50 2.5.4. Bauteilmessstrecke Kastenfenster, 1. DG Süd 54 2.5.5. Bauteilmessstrecke Dachliegefenster, Nord, 2. DG 57 2.5.6. Beschreibung von bauphysikalischen Vorgängen bei den Verglasungen 63 2.5.7. Beschreibung von physikalischen Schadprozessen bei Fenstern 65 2.5.8. Zusammenfassung und Fazit aus den Messungen und den Beobachtungen 70 3. Stand der Wissenschaft und Technik 71 3.1. Aktuelle europäische Normung 72 3.2. Analytisches Modell für die Konvektion innerhalb des Scheibenzwischenraumes 78 3.3. Modell nach ISO 15 099 88 3.4. Modell nach Hollands, Unny, Raithby und Konicek u. a. 90 3.5. Modellzusammenstellung nach Klan und Thess 93 3.6. CFD-Simulationen von Mehrscheibenverglasungen 96 3.6.1. CFD-Simulationen im Vergleich zur DIN EN 673 96 3.6.2. CFD-Simulationen in Kombination mit Messungen im Versuchsstand 102   3.7. Übersicht über die Umsetzung der Verglasungsmodelle in den Computerprogrammen 104 3.7.1. Programm glaCE 3.03 von Glas-Trösch 105 3.7.2. Programm Calumen II 1.3.3/ CalumenLive von SAINT-GOBAIN GLASS 105 3.7.3. Programmpaket Optics, Windows und Therm mit Übergabe in Energy Plus 105 3.7.4. Einzonensimulationsprogramm Therakles 3.0 vom Institut für Bauklimatik 110 3.7.5. Programme der Energieeinsparverordnung 111 3.7.6. Programmpaket PHPP 8 111 3.7.7. Übersicht über die Software zur Berechnung von Verglasungskennwerten 112 3.8. Übersicht über die thermische Beanspruchung von Verglasungen 113 4. Vergleich und Bewertung der Konvektionsmodelle 117 4.1. Analytische Konvektionsmodelle 117 4.2. CFD–Simulation mit EasyCFD 124 4.3. Zusammenfassung und Bewertung der Konvektionsmodelle 125 5. Herleitung und Anwendung des Simulationsmodells 127 5.1. Benennung und Beschreibung der Wärmetransportmechanismen 127 5.2. Algorithmus zur thermischen Simulation von transparenten Bauteilen 140 5.3. Auswertung der Messung und der Simulation bei Kastenfenstern 148 5.4. Validierte thermische Simulation der Kastenfenster 156 5.5. Auswertung der Messung bei dem Dachliegefenster 160 6. Energetische Ertüchtigung von Bestandsfenstern 163 6.1. Situation bei Bestandsfenstern 164 6.2. Beispiele für die energetische Fenstersanierung 166 6.2.1. Bestandskastenfenster 167 6.2.2. Kastenfenster mit K-Glass™ 171 6.2.3. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Innenflügelpaar 174 6.2.4. Kastenfenster mit Wärmeschutzverglasung und K-Glass im Außenflügelpaar 178 6.2.5. Energetische Ertüchtigung durch zusätzliche Fensterebene 182 6.3. Ergebnisse der umgesetzten energetischen Ertüchtigung von Bestandsfenstern 186 7. Zusammenfassung und Ausblick 187 Literaturverzeichnis 189 Anhang 197 Anhang I. Begriffe und Kennzahlen der Strömungsmechanik 197 Anhang II. Eigenschaften von Gasen nach DIN EN 673 199 Anhang III. Berechnung des optimalen Scheibenabstandes 202 Anhang IV. Simulation des optimalen Scheibenabstandes 205 Anhang V. Hinweise zur statistischen Auswertung 208

Gründächer können zur Verbesserung des thermischen Milieus in Stadtgebieten beitragen, wobei der Kühleffekt durch Evapotranspiration ein wichtiger Teilaspekt ist. Die Nutzung dieser Verdunstungsleistung in längeren Trocken- und Hitzeperioden ist bei geringschichtigen Begrünungsformen bedingt durch limitiertes Retentionsvermögens stark eingeschränkt. Eine Anpassung des Schichtaufbaus hin zu größeren Aufbauhöhen sowie eine ergänzende Bewässerung können diesem Umstand entgegenwirken. Die Verwendung von Trinkwasser für die Bewässerung ist dabei jedoch weder nachhaltig noch ökonomisch sinnvoll. Ziel des durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projektes (Laufzeit 24 Monate) Projektes ist zu untersuchen, ob sich die prognostizierten bzw. unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen in vorangegangenen Forschungsprojekten sektoral und für Extensivbegrünungen nachgewiesenen Effekte für eine einfache Intensivbegrünung in einer typischen, gebauten Dachbegrünungssituation unter realen klimatischen Bedingungen durch eine Bewässerung mit aufbereitetem Grauwasser verstetigen und optimieren lassen. Hierfür wird in Langzeitversuchen eine einfache Intensivdachbegrünung unter realen Einbau-, unterschiedlichen Betriebsbedingungen und dem Einfluss wechselnder hydraulischer Belastungen untersucht. Mit dem Einsatz von vorbehandeltem Grauwasser als nachhaltige Bewässerungsoption wird darüber hinaus die durch den Stoffeintrag bedingte Einflussnahme auf die Leistungsfähigkeit des Bodenkörpers beschrieben. Die Ergebnisse sollen in der Zusammenschau Auskunft über den Umfang der Auswirkung von Bewässerung auf das Retentionsvermögen, das Evapotranspirationspotential und die Bauklimatik sowie das Erscheinungsbild von Gründächern mit einfacher Intensivbegrünung geben. Für die prognostizierte Entwicklung der klimatischen Gegebenheiten in Städten will das Projekt Ansätze zum Erhalt der Vitalität und dem optimierten Beitrag zu Stadtklima und Urbanhydrologie von Gründächern entwickeln. Die Besonderheit des Forschungsansatzes liegt in der Untersuchung und Auswertung aller Teilaspekte in einer Anlage, welche die Identifikation von Synergien und Divergenzen zwischen den genannten Potentialen und Einflussfaktoren ermöglicht. Untersuchungsgegenstand sind 21 je 3,5 m² großen Forschungsfelder, die in eine 240 m² große Einfache Intensivdachbegrünung eines Daches im Botanischen Garten der TU Dresden integriert wurden. Die Forschungsfelder sind mit zwei unterschiedlichen Staudenmischungen bepflanzt und in drei Regimen (maximal feucht, mittel, minimal feucht), orientiert am Wasserhaltevermögen des Substrates, mit aufbereitetem Grauwasser bewässert. Der Zustand und die Entwicklung der Vegetation wird in den Forschungsfeldern im zweiwöchentlichen Turnus erfasst und dokumentiert. Zur Erfassung des zulaufenden Wassers, der Wassergehalte im Dachsubstrat sowie des Überlaufs sind die Forschungsfelder mit Sensoren ausgestattet. Zusätzlich werden die Temperaturen an der Dachhaut, in verschiedenen Niveaus des Gründachaufbaus und des Pflanzenbestandes erfasst. Eine Klimastation stellt Informationen zu Niederschlag und verdunstungsrelevanten atmosphärischen Messgrößen bereit, ein Infrarotsensor erfasst Wärmeströme der Pflanzung auf dem Dach. Die Wasserqualität im Zulauf und Ablauf des Daches sowie im Substrat werden regelmäßig sowie ereignisbezogen beprobt. Das Messsystem wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Dem Bericht liegt im wesentlichen die Auswertung der Messergebnisse der Vegetationsperiode 2022 zu Grunde. Die Ergebnisse des hinsichtlich des Witterungsverlaufs sehr trockenen und heißen Jahres zeigen deutlich, dass die Vitalität und Ästhetik Einfacher Intensivdachbegrünungen im Vergleich zu den geringer bzw. nicht bewässerten Referenzfeldern verbessert werden kann, je kontinuierlicher das Wasserdargebot im Bereich der maximalen Feldkapazität gehalten wird. In der Auswertung wurde jedoch auch deutlich, dass keine Linearität zwischen Vitalität und Bewässerungsmenge besteht, sondern mit der medialen Bewässerung Bewertungen erzielt werden konnten, welche z.T. nur leicht hinter der maximalen Bewässerung zurücklagen. Selbst in Feldern mit minimalem Bewässerungsregime kann im Vergleich zu Flächen mit trockenheitsverträglichen Arten ganzjährig noch ein zufriedenstellendes Erscheinungsbild und eine sommerliche Blütenbildung erreicht werden. Mit den erhöhten Bewässerungsmengen kann darüber hinaus artspezifisch die Wuchshöhe, respektive das potentiell verdunstende Vegetationsvolumen gesteigert werden. Nachteilige Auswirkungen auf das Erscheinungsbild der Vegetation durch die Bewässerung mit vorgefiltertem Grauwasser konnten bis zur Vegetationsperiode 2022 nicht festgestellt werden. Dachbegrünungen können ein wichtiger Baustein eines urbanen Wasserhaushalts sein, der an natürliche Verhältnisse angenähert ist. Dabei steigert Bewässerung die Verdunstungskomponente deutlich und gleicht die geringe Speicherfähigkeit des Dachsubstrats aus. Kontinuierlich anfallendes Grauwasser eignet sich für die Bewässerung und die Bewässerungsmengen können im Hinblick auf eine maximale Verdunstungsleistung optimiert werden. Durch die durchschnittlich höhere Wasserspeicherung des Substrats in Folge der Bewässerung, kann aber bei Regen weniger Wasser zurückgehalten werden und es kommt zu höheren Abflussspitzen und -volumen. Eine Optimierung, die Regenrückhalt und Verdunstungssteigerung berücksichtigt, muss also zwischen diesen beiden Zielen ausgleichen. Die Stoffumsatzprozesse und Aufkonzentrierung bewirken hohe Nitrat und organische Stoffgehalte im Abflusswasser aus Dachbegrünungen, die für eine Wiederverwendung oder Einleitung in Gewässer oder Boden berücksichtigt werden sollten. Gründächer werden aktuell vornehmlich als extensive Konstruktionen, d.h. in dünnschichtiger Bauweise mit trockenheitsresistenter Bepflanzung und ohne Bewässerung realisiert. Die bauklimatischen Untersuchungen zeigen, dass eine erhebliche Kühlwirkung von Gründachkonstruktionen nur dann vorhanden ist, wenn eine geeignete Bewässerung umgesetzt wird. Der Hauptanteil der Kühlwirkung kann auf die deutlich erhöhte Wärmespeicherfähigkeit zurückgeführt werden, welche im vorliegenden Projekt mit der medialen Bewässerung schon fast die maximale Wirkung zeigt. Die Maximalbewässerung bringt im Vergleich dazu nur noch einen marginalen Effekt. Der Kühleffekt aus der Verdunstung von den Blattoberflächen (Evapotranspiration) steht einem strahlungseintrags- und abstrahlungsvermindernden Effekt des Blätterdachs gegenüber und ist betragsmäßig weit unter dem Effekt der Speicherfähigkeit angeordnet. Dennoch ist das vitale Blätterdach auch für die Erhaltung des gespeicherten Wassers im Substrat zuträglich, weil es die direkte Verdunstung aus dem Substrat reduziert. Die Ergebnisse der Mikroklimamessungen leisten einen wichtigen Beitrag zum Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Wirkung einer kontrollierten Bewässerung auf die thermischen Verhältnisse auf einem Gründach. Die Installation einer ortsfesten Dauererfassung der räumlich verteilten Oberflächen-temperatur des Gründachs hat sich als entscheidende Datenquelle für den Erkenntnisgewinn erwiesen. Die Mikroklimauntersuchungen auf dem Gründach zeigen einen klaren Zusammenhang von unterschiedlich intensiver Bewässerung und der daraus resultierenden Grünvolumendichte mit der Verteilung der Gründachtemperatur. Je nach Bewässerungsintensität treten an einem sonnigen Sommertag Temperaturunterschiede von 1,5 °C im Mittel und bis 10 °C im Maximum auf. Im Vergleich zum unbewässerten Bereich reduziert sich die Temperatur auf dem Gründach bis zu 5,2 °C im Mittel und um bis zu 28 °C im Maximum. Die größten Tempertaturunterschiede ergeben sich zwischen Feldern mit mittlerer und geringer Bewässerung. Hohe Wasserzugaben führen nicht zwangsläufig zu einer linearen Absenkung der Gründachtemperatur. Der Gebäudeschatten wirkt sich ebenso reduzierend auf Temperatur und Verdunstung und damit günstig auf das Pflanzenwachstum aus. Dies sollte bei der Planung von Gründächern beachtet werden. In der Querschnittsbetrachtung ist festzustellen, dass die Bewässerung positive Auswirkungen auf die Vegetationsentwicklung, die Verdunstungsleistung und Kühlungswirkung von Dachbegrünungen hat. Dem gegenüber stehen eine verringerte Retentionsleistung und ein erhöhter Stoffaustrag in Folge erhöhter Abflüsse bei Regenereignissen. Eine optimierte Bewässerung sollte entsprechend diese Systemleistungen gegeneinander abwägen und priorisieren.