Das Projekt OEKO-ID hat zum Ziel. problematische Bauteilanschlüsse, insbesondere Balkenköpfe von Holzdecken, im Zusammenhang mit "ökologischen" Innendämmsystemen messtechnisch zu untersuchen. Des Weiteren sollen Möglichkeiten und Grenzen der hygrothermischen Simulation aufgezeigt werden. Ferner wurde eine neue Methode molekularbiologischer und baubiologischer Untersuchungen, hier zur Detektierung von Schimmelpilzen, entwickelt und optimiert.

Nachhaltige Architektur erfordert neue Bauformen, innovative Konstruktionen und die Verwendung neuartiger Baumaterialien. Zur Abschätzung des Risikos von feuchtebedingten Schäden finden Programme der hygrothermischen Bauteilsimulation Anwendung. Bei der Entwicklung solcher Simulationsprogramme spielt die korrekte Modellierung der Klimarandbedingungen eine entscheidende Rolle. Beim Übergang von der kurzwelligen horizontalen Strahlungsstromdichte auf die kurzwellige Strahlungsstromdichte eines beliebigen Bauteils müssen Himmelsrichtung der Flächennormalen und die Neigung des Bauteils zum Ausschluss von Eigenverschattung berücksichtigt werden. Das dargestellte integrale Modell erlaubt die Berechnung und Programmierung in einem hygrothermischen Simulationsprogramm. Für den Fall, dass nur Messwerte der globalen Strahlungsstromdichte zur Verfügung stehen, können die direkten und diffusen Anteile mithilfe geeigneter Modelle mit einer sehr guten Genauigkeit berechnet werden. Zur Berechnung der langwelligen Strahlungsbilanz eines Bauteils stehen nur selten jene Klimaparameter zur Verfügung, mit denen die atmosphärische langwellige Strahlungsflussdichte analytisch bestimmt werden kann, weshalb semi-empirische Modelle Anwendung finden müssen. Die langwellige Ausstrahlung der Atmosphäre kann mithilfe von bodennaher Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie zweier Bedeckungsgrad-Indizes berechnet werden, welche die langwelligen Strahlungseigenschaften der Atmosphäre auf der Basis der vorhandenen kurzwelligen Strahlungsstromdichten beschreiben. Damit wird erstmals ein umfassendes Modell für die langwellige Strahlungsbilanz vorgelegt, welches alle Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit berücksichtigt. Die Berechnung der Schlagregenstromdichte auf ein Bauteil kann mit den meisten vorliegenden semi-empirischen Modellen nur sehr ungenau erfolgen. Andere Verfahren, wie z.B. CFD-Simulationen, kommen wegen des beträchtlichen Aufwands meist nicht in Frage. Das bislang einzige vorliegende umfassende validierte semi-empirische Modell von Blocken kann durch die Berücksichtigung der mesoklimatischen Verhältnisse in seiner Genauigkeit verbessert werden. / Sustainable architecture requires new building design, innovative constructions and the use of newly developed building materials. In order to determine the risk of moisture-related damages, computer programs for hygrothermal building part simulation are being used. If one develops such a simulation program, correct modelling of climatic boundary conditions plays an important role. When calculating the shortwave solar radiation flux density at an arbitrary building part on the basis of the shortwave solar radiation flux density on the horizontal surface, one must take into consideration the orientation and the inclination of the building part in order to preclude self-shading. The presented integral model allows the calculation and the programming in a hygrothermal simulation program. If only measured values of global radiation flux density are available, direct and diffuse parts can be determined very precisely by means of validated models. When calculating the longwave radiation balance on a building part, the needed values for the correct determination of atmospheric longwave radiation are hardly available. That’s why semi-empirical models will be applied. The longwave radiation flux density of the atmosphere can be determined on the basis of near-ground temperature and relative humidity and two cloud cover indices, which describe the longwave irradiative properties of the atmosphere by means of available shortwave radiation flux densities. Therewith, firstly an integral model is being presented in order to determine longwave radiation balance, which considers all possibilities of data availability. Most models for determination of driving rain load work with very bad accuracy. Other methods such as computational fluid dynamics (CFD) are not possible for hygrothermal building part simulations because of the huge effort. The only fully validated semi-empirical model by Blocken can be improved, if meso-climatic boundary conditions are taken into consideration.

Das Projekt OEKO-ID hat zum Ziel. problematische Bauteilanschlüsse, insbesondere Balkenköpfe von Holzdecken, im Zusammenhang mit "ökologischen" Innendämmsystemen messtechnisch zu untersuchen. Des Weiteren sollen Möglichkeiten und Grenzen der hygrothermischen Simulation aufgezeigt werden. Ferner wurde eine neue Methode molekularbiologischer und baubiologischer Untersuchungen, hier zur Detektierung von Schimmelpilzen, entwickelt und optimiert.:Inhaltsverzeichnis 1 Technisch-wissenschaftliche Beschreibung der Arbeit 4 1.1 Projektabriss 4 2 Testhaus und energetische Sanierung 6 2.1 Literaturrecherche 6 2.2 Auswahl der Dämmsysteme 7 2.3 Planung Versuchsgebäude 8 2.4 Adaptierung Versuchsgebäude 8 2.5 Vorbereitende Arbeiten 2.7 Montage der Dämmsysteme 14 2.8 Baupraktische Erfahrungen im Spiegel des WTA-Merkblatts E-8-14 18 2.9 Beschreibung der verwendeten Dämmsysteme 20 2.10 Bewertung der verwendeten Dämmstoffe bezüglich der Verarbeitung 26 2.11 Vergleich der Dämmsysteme bezüglich OI3- Index 29 2.12 Erfahrungen beim Rückbau und der Entsorgung 31 2.13 Zusammenfassung der Eigenschaften der Dämmsysteme 39 2.14 Reduzierung der Transmissionswärmeverluste durch Innendämmmaßnahmen 41 3 Hygrothermische Materialkennwerte und -funktionen 43 3.1 Materialuntersuchungen 43 3.2 Beprobung . 44 3.3 Messverfahren 45 3.4 Verifizierungsexperimente: kontinuierliche Wasseraufnahme und Abtrocknung 52 3.5 Erstellung von Materialfunktionen 53 3.6 Zusammenfassung der Eigenschaften der Materialien und Innendämmsysteme 62 4 Mikrobiologische Untersuchungen und Methodenentwicklung 67 4.1 Vorgehen 67 4.2 Ergebnisse 75 5 Hygrothermische Vor-Ort-Messungen 81 5.1 Auswertung der Messdaten 81 5.2 Außen- und Raumklima 82 5.3 Temperatur und Luftfeuchte auf der Bestandsoberfläche 94 5.4 Temperatur und Luftfeuchte in der Mitte der Balkentasche 105 5.5 Temperatur und Luftfeuchte vor dem Stirnholz 109 5.6 Holzfeuchtemessungen 115 5.7 Oberflächentemperaturen 121 5.8 Temperatur- und Feuchteprofile an den Balken 125 5.9 Abdichtung der Balkenauflagertaschen 140 5.10 Mögliches Schimmelpilzwachstum in den Balkenauflagern 147 5.11 Konvertieren und Auswerten der Messungen 149 5.12 Resümee der hygrothermischen Messungen 149 6 Hygrothermische Simulationen 152 6 Hygrothermische Simulationen 152 6.1 Verwendete Simulationsprogramme 152 6.2 Temperatur-Korrektur der Holzfeuchtesensoren 154 6.3 Einfluss von Schlagregen 158 6.4 Berücksichtigung der Permeabilität der Baumaterialien 162 6.5 Simulation der Messergebnisse 166 6.6 Simulation der Grenzschicht Dämmsystem/ Bestandskonstruktion 168 6.7 Simulation eines Balkenkopfs 170 7 Dissemination - Darstellung der Verbreitungs- und Verwertungsmaßnahmen 174 7.1 Workshops 174 7.2 Zusammenarbeit mit anderen Projekten 175 7.3 Vorträge auf (Fach-)Tagungen und Konferenzen 175 7.4 Publikationen 178 8 Zusammenfassung 180 8.1 Technologische und ökologische Bewertung der Dämmsysteme 180 8.2 Bestimmung der Materialeigenschaften 181 8.3 Mikrobiologische Untersuchungen und Methodenentwicklung 181 8.4 Hygrothermische Vorortmessungen182 8.5 Hygrothermische Simulationen 183 8.6 Dissemination 184 9 Literaturverzeichnis 185 10 Unterschrift 192 A1 Anhang zum Abschnitt 2 Versuchsaufbau 193 A2 Anhang zum Abschnitt 4 - Mikrobiologische Untersuchungen 194 A3 Abdruck der Publikationen in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften 208 A4 Bauteilkatalog 230 A5 Monatliche Klima-Durchschnittswerte 247

Nachhaltige Architektur erfordert neue Bauformen, innovative Konstruktionen und die Verwendung neuartiger Baumaterialien. Zur Abschätzung des Risikos von feuchtebedingten Schäden finden Programme der hygrothermischen Bauteilsimulation Anwendung. Bei der Entwicklung solcher Simulationsprogramme spielt die korrekte Modellierung der Klimarandbedingungen eine entscheidende Rolle. Beim Übergang von der kurzwelligen horizontalen Strahlungsstromdichte auf die kurzwellige Strahlungsstromdichte eines beliebigen Bauteils müssen Himmelsrichtung der Flächennormalen und die Neigung des Bauteils zum Ausschluss von Eigenverschattung berücksichtigt werden. Das dargestellte integrale Modell erlaubt die Berechnung und Programmierung in einem hygrothermischen Simulationsprogramm. Für den Fall, dass nur Messwerte der globalen Strahlungsstromdichte zur Verfügung stehen, können die direkten und diffusen Anteile mithilfe geeigneter Modelle mit einer sehr guten Genauigkeit berechnet werden. Zur Berechnung der langwelligen Strahlungsbilanz eines Bauteils stehen nur selten jene Klimaparameter zur Verfügung, mit denen die atmosphärische langwellige Strahlungsflussdichte analytisch bestimmt werden kann, weshalb semi-empirische Modelle Anwendung finden müssen. Die langwellige Ausstrahlung der Atmosphäre kann mithilfe von bodennaher Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie zweier Bedeckungsgrad-Indizes berechnet werden, welche die langwelligen Strahlungseigenschaften der Atmosphäre auf der Basis der vorhandenen kurzwelligen Strahlungsstromdichten beschreiben. Damit wird erstmals ein umfassendes Modell für die langwellige Strahlungsbilanz vorgelegt, welches alle Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit berücksichtigt. Die Berechnung der Schlagregenstromdichte auf ein Bauteil kann mit den meisten vorliegenden semi-empirischen Modellen nur sehr ungenau erfolgen. Andere Verfahren, wie z.B. CFD-Simulationen, kommen wegen des beträchtlichen Aufwands meist nicht in Frage. Das bislang einzige vorliegende umfassende validierte semi-empirische Modell von Blocken kann durch die Berücksichtigung der mesoklimatischen Verhältnisse in seiner Genauigkeit verbessert werden. / Sustainable architecture requires new building design, innovative constructions and the use of newly developed building materials. In order to determine the risk of moisture-related damages, computer programs for hygrothermal building part simulation are being used. If one develops such a simulation program, correct modelling of climatic boundary conditions plays an important role. When calculating the shortwave solar radiation flux density at an arbitrary building part on the basis of the shortwave solar radiation flux density on the horizontal surface, one must take into consideration the orientation and the inclination of the building part in order to preclude self-shading. The presented integral model allows the calculation and the programming in a hygrothermal simulation program. If only measured values of global radiation flux density are available, direct and diffuse parts can be determined very precisely by means of validated models. When calculating the longwave radiation balance on a building part, the needed values for the correct determination of atmospheric longwave radiation are hardly available. That’s why semi-empirical models will be applied. The longwave radiation flux density of the atmosphere can be determined on the basis of near-ground temperature and relative humidity and two cloud cover indices, which describe the longwave irradiative properties of the atmosphere by means of available shortwave radiation flux densities. Therewith, firstly an integral model is being presented in order to determine longwave radiation balance, which considers all possibilities of data availability. Most models for determination of driving rain load work with very bad accuracy. Other methods such as computational fluid dynamics (CFD) are not possible for hygrothermal building part simulations because of the huge effort. The only fully validated semi-empirical model by Blocken can be improved, if meso-climatic boundary conditions are taken into consideration.