Sichtziegelmauerwerk: Bauten, Konstruktionen und hygro-thermische Eigenschaften unter komplexen realistischen Bedingungen

  • Im Zentrum der Arbeit steht das zweischalige Verblendmauerwerk, das sowohl Ziegel mit hohen Rohdichten als auch Ziegel mit niedrigen Rohdichten im Querschnitt aufweist. Diese Ziegel übernehmen die Funktionen des Wetterschutzes (äußerer Verblendziegel) als auch der Dämmung und des Tragens (innerer Leichthochloch-ziegel). Anhand von sieben Gebäuden, die zwischen 1997 und 2013 in Deutschland und der Schweiz realisiert wurden, werden verschiedene Arten des Verblendmauerwerks ohne Dämmstoffe dokumentiert und die diversen konstruktiven Aufbauten in diesem Zeitraum analysiert. Die Forschung und Entwicklung von Werkstoffen wird anhand des Ziegels von 1945 bis 2013 beschrieben. Dazu liefert die Patent-, Zulassungs- und Normenliteratur aus dieser Zeit die Grundlage. Es wird aufgezeigt, dass die Entwicklung von Ziegeln ausschließlich auf die Senkung der Wärmeleitfähigkeit ausgerichtet und vom jeweiligen wirt-schaftlich-politischen Rahmen abhängig war. Mit hygro-thermischen Simulationen unter komplexen realistischen Bedingungen wird derIm Zentrum der Arbeit steht das zweischalige Verblendmauerwerk, das sowohl Ziegel mit hohen Rohdichten als auch Ziegel mit niedrigen Rohdichten im Querschnitt aufweist. Diese Ziegel übernehmen die Funktionen des Wetterschutzes (äußerer Verblendziegel) als auch der Dämmung und des Tragens (innerer Leichthochloch-ziegel). Anhand von sieben Gebäuden, die zwischen 1997 und 2013 in Deutschland und der Schweiz realisiert wurden, werden verschiedene Arten des Verblendmauerwerks ohne Dämmstoffe dokumentiert und die diversen konstruktiven Aufbauten in diesem Zeitraum analysiert. Die Forschung und Entwicklung von Werkstoffen wird anhand des Ziegels von 1945 bis 2013 beschrieben. Dazu liefert die Patent-, Zulassungs- und Normenliteratur aus dieser Zeit die Grundlage. Es wird aufgezeigt, dass die Entwicklung von Ziegeln ausschließlich auf die Senkung der Wärmeleitfähigkeit ausgerichtet und vom jeweiligen wirt-schaftlich-politischen Rahmen abhängig war. Mit hygro-thermischen Simulationen unter komplexen realistischen Bedingungen wird der dynamische Wärmedurchgangskoeffizient von drei konstruktiven Grundtypen mit dem Programm WUFI® Pro des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik ermittelt. Dabei werden Ziegelfarbe, Ausrichtung der Gebäude, die realen Wetterverhältnisse am Standort Hannover sowie eine Vielzahl von Materialkennwerten in die Simulation einbezogen. Die stationären U-Werte hingegen werden nur anhand der Wärmeleit-fähigkeit und der Schichtdicke kalkuliert. Die hygro-thermischen Simulationen ermöglichen eine feuchtetechnische Optimierung der Konstruktionen durch die Verwendung von Klinkern statt Ziegeln und dadurch eine Senkung des dynamischen U-Wertes. Weiterhin wird erläutert, dass die dynamischen U-Werte eine hohe Abhängigkeit von denen in der Architektur wichtigen Parameter Ziegelfarbe, Ausrichtung der Gebäude und Konstruktion aufweisen – allerdings nicht bei allen Konstruktionen. Abschließend wird die Anwendung von dynamischen U-Werten in der architek-tonischen Praxis erprobt. Anhand von fünf prototypischen Fällen werden die Möglich-keiten und Konsequenzen der Anwendung von dynamischen U-Werten dargelegt. Es wird ersichtlich, dass einerseits durch die gezielte Kombination der Himmelsrichtung und der Ziegelfarbe der dynamische U-Wert und damit auch der Wärmestrom durch die Außenwand steuerbar wird. Andererseits führt die konsequente Verwendung von dynamischen U-Werten zu einem Spektrum von U-Werten an einem einzigen Gebäude; dies gilt für den Fall, dass das Gebäude mit nur einer Ziegelfarbe und einer Konstruktion erstellt wurde. Wenn ein einheitlicher U-Wert erreicht werden soll, führt dies zu einer Vielzahl von Farben und Konstruktionen an einem Gebäude. Insgesamt lässt sich die Verwendung von dynamischen U-Werten nicht einheitlich beurteilen. Dynamische Simulationsmethoden sollten berücksichtigt werden, um das hygro-thermische Verhalten von Konstruktionen exakter bewerten und den Feuchtegehalt der Konstruktion gezielt optimieren zu können. Die Anwendung der dynamischen U-Werte in der energetischen Beurteilung ist nur für die recht selten verwendeten Konstruktionen mit Luftschicht sinnvoll, da diese tatsächlich präziser dargestellt werden. Die praktische Anwendung ist jedoch aufwändig und zudem ist die architektonische Gestaltung von den U-Werten abhängig – diesmal von den dynamischen.zeige mehrzeige weniger
  • Central point of this study is the cavity wall with facing brickwork, which combines bricks with high densities and bricks with low bulk densities in its cross section. The brick carries out both the functions of weather protection (facing brick) as well as insulation and load bearing (inner vertical coring lightweight brick). The study documents the development of contemporary facing brickwork without insulation through seven buildings realised between 1997 and 2013 in Germany and Switzerland, analysing their construction in detail. Research and development of construction materials is reviewed by the means of bricks from 1945 to 2013, based on the literature regarding patents, regulations and standards of this period. The analysis shows that the development of bricks was driven by focusing on lowering a single parameter – the thermal conductivity – and was dependent on the specific economic and political context. With hygrothermal simulations under complex realistic conditions the dynamic heat transfer coefficient of three basicCentral point of this study is the cavity wall with facing brickwork, which combines bricks with high densities and bricks with low bulk densities in its cross section. The brick carries out both the functions of weather protection (facing brick) as well as insulation and load bearing (inner vertical coring lightweight brick). The study documents the development of contemporary facing brickwork without insulation through seven buildings realised between 1997 and 2013 in Germany and Switzerland, analysing their construction in detail. Research and development of construction materials is reviewed by the means of bricks from 1945 to 2013, based on the literature regarding patents, regulations and standards of this period. The analysis shows that the development of bricks was driven by focusing on lowering a single parameter – the thermal conductivity – and was dependent on the specific economic and political context. With hygrothermal simulations under complex realistic conditions the dynamic heat transfer coefficient of three basic types of construction is carried out with the program WUFI® Pro of the Fraunhofer Institute for Building Physics. Beside brick color and orientation of buildings, the real weather conditions in Hannover/Germany and a multitude of material properties are included in the simulation of the dynamic U-Value. Steady U-Values are only calculated with the thermal conductivity and the thickness of the construction. The hygro-thermal simulations allow for a optimisation of the moisture content of the construction by using clinker instead of normal brick and as a result, the dynamic U-Value is lowered. It is also shown that dynamic U-Values – yet not of all construction have a high dependancy of the brick colour, the orientation of the building and the construction – parameters which are of high importance for architecture. Finally, the implementation of dynamic U-Values in the practice of architecture is proved. Five case studies show the possibilities and consequences of the use of dynamic U-Values: on the one hand it allows to control the U-Value and therefore the heat flow through the external wall due to specific combination of brick colour and orientation. On the other hand, a consistent application of dynamic U-Values leads to a spectrum of U-Values of a single building if it is built with only one construction and colour. The converse argument leads to a multitude of colours and constructions should the building have a uniforme U-value. Generally, the application of dynamic U-Values cannot be evaluated consistently. Dynamic simulation methods should be taken into account to assess the hygro-thermal properties of constructions more exactly and to improve the moisture content of the construction accordingly. The use of the dynamic U-values for the energetic evaluation is is only reasonable for a relatively uncommon construction type with air gap, as those are represented more precisely. The practical aspect of the use is laborious and the architectural design is depending on the U-Values – this time from the dynamic ones.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Verfasserangaben: Sabine Kühnast
URN:urn:nbn:de:kobv:b170-10573
Gutachter*in:Prof. Dr.-Ing. Christoph Gengnagel
Betreuer:Prof. Dr.-Ing. Christoph Nytsch-Geusen
Dokumentart:Dissertation
Sprache:Deutsch
Datum der Veröffentlichung (online):20.11.2016
Veröffentlichende Institution:Universität der Künste Berlin
Titel verleihende Institution:Universität der Künste Berlin, Fakultät Gestaltung
Datum der Abschlussprüfung:30.10.2015
Datum der Freischaltung:28.11.2016
Freies Schlagwort / Tag:Energieeffizienz; Gestaltung; Sichtziegelmauerwerk; dynamische U-Werte
GND-Schlagwort:MauerwerkGND; EnergieeffizienzGND
Seitenzahl:237
Fakultäten und Einrichtungen:Fakultät Gestaltung
DDC-Klassifikation:7 Künste und Unterhaltung / 70 Künste / 700 Künste; Bildende und angewandte Kunst
Lizenz (Deutsch):Keine Lizenz – Urheberrechtsschutz
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