Projekt 05953/01

Entwicklung eines energetisch und lüftungstechnisch optimierten Außenwandsystems für den Geschoß-Wohnungsbau

Projektdurchführung

Universität StuttgartInstitut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW)
Pfaffenwaldring 6
70550 Stuttgart

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Für den Gebäudebereich ist es erklärtes Entwicklungsziel, den Einsatz von Komponenten und Systemen zur Heizwärmeeinsparung in der Baupraxis zu beschleunigen. Besonders hinsichtlich der in Planung befindlichen Energiesparverordnung 2000 wird der optimierte Einsatz dieser Systeme unumgänglich. Die Forderung nach 20 %iger Verringerung des Heizwärmebedarfs gegenüber dem Standard der Wärme-schutzverordnung ´95 kann für den Geschoßwohnungsbau durch Beseitigung von Schwachstellen im Bereich Wanddurchbrüche und Fensteranschlüsse in Kombination mit kontrollierter Lüftung erreicht werden. Bei dem zu erwartenden hohen Verbreitungsgrad der innovativen Entwicklung des Vorhabens ist demnach ein maßgeblicher Beitrag zur Minderung des CO2- Ausstoßes im Raumheizungs- und Lüftungsbereich gegeben. Durch den Einsatz eines neu entwickelten dampfdiffusionsoffenen Wärmedämmverbundsystems (LOBAPOOR) soll das Austrocknen der Rohbauwand beschleunigt werden und damit ebenfalls ein erheblicher Beitrag zur Heizenergie-Einsparung geleistet werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn Zusammenarbeit mit vier Firmen aus den Bereichen Mauerwerksbau, Wärmedämmverbundsysteme, Fensterbau, Lüftungstechnik soll eine energetisch und lüftungstechnisch optimierte Fassade entwickelt werden. Dabei ist ein iteratives Vorgehen geplant: Durch Messungen unter realen Bedingungen (PASSYS-Testzellen) sollen ´Schwachstellen´ identifiziert und durch Konstruktionsänderungen in enger Zusammenarbeit mit den Herstellerfirmen Verbesserungen erzielt werden. Anschließend soll die optimale Position des Außenwand-Luftdurchlasses durch Variation der Versuchsparameter bestimmt werden. Bauteiländerungen zur Vermeidung von Wärmebrücken können aus ökonomischer Sicht oft nur dann durchgeführt werden, wenn die Produktmehrkosten durch Einsparungen bei der Montage kompensiert werden. Dies soll im Projekt durch Konstruktion von Montagehilfen und optimierten Anschlußdetails erreicht werden. Die fertigungstechnischen Details werden hierbei von den beteiligten Firmen eingebracht, der wärmetechnische Teil wird vom Bewilligungsempfänger beigetragen. Durch die bestehende Gewerkekooperation kann eine Abstimmung der Firmen untereinander erfolgen, die Koordination erfolgt durch den Bewilligungsempfänger.


Ergebnisse und Diskussion

Die Messungen der Wand mit Wärmedämmverbundsystem (14 cm Wärmedämmung, je 1 cm Außen- und Innenputz) ohne Einbauten ergab einen k-wert von 0,25 W/m2K. Der gleich Wandaufbau mit Fenster (Fensterflächen-anteil 24 %, kv= 1,1 W/m2K nach DIN 52619), Rolladenkasten und Außenwand-uftdurchlaß ergab einen k-Wert von 0,51 W/m2K. Mit Hilfe von Infrarotaufnahmen und Simulationsrechnungen konnten Wärmebrücken im Bereich Fensterrahmen, Rolladenkasten und Außenwandluftdurchlaß untersucht werden. Diese Untersuchungen führten zu Änderungsvorschlägen für das Fensterprofil und zusätzlicher Dämmung im Rolladenkasten und um den Außenwandluftdurchlaß.
Die Optimierung von Bauteilanschlüssen führt zur Heizenergieeinsparung, Vermeidung von Feuchteschäden und zur Montagevereinfachung.
Die strömungstechnischen Untersuchungen bezüglich der Behaglichkeit bei unterschiedlichen Einbaupositionen des Außenwandluftdurchlasses ergaben, daß die Positionen neben dem Fenster besonders bei erhöhter Luftwechselrate die Gefahr von Zugerscheinungen bzw. erhöhten Temperaturgradienten aufweisen. Die Einbauposition unter dem Fenster (zwischen Fensterbrett und Heizung) ist dagegen unproblematisch.
Der zeitliche und apparative Aufwand für die strömungstechnischen Messungen wurde gegenüber dem ursprünglichen Arbeits- und Zeitplan unterschätzt. Der Umbau und die Vorbereitung der Testzelle sowie die Einrichtung der Meßtechnik benötigten mindestens 40 Tage. Die Zeiten für die Durchführung der Messungen und die Auswertung haben sich gegenüber dem ursprünglichen Zeitplan verdoppelt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Um das Forschungsvorhaben und deren Ergebnisse in der Öffentlichkeit zu präsentieren, wurde das sogenannte Forum Geschoßwohnungsbau genutzt. Diese Veranstaltungen wurden jeweils im Februar 96 und 97 von den Kooperationspartnern EBERT und LUNOS veranstaltet. Ziel dieser Foren ist es, neueste Erkenntnisse jedweder Art mit Relevanz für den Geschoßwohnungsbau zu vermitteln. Die Zielgruppe dieser Veranstaltungen waren sowohl Hersteller und Planer als auch Architekten. Damit wurde ein direkter Wissenstransfer in die Praxis ermöglicht. Die zweite Veranstaltung (Februar 97) wurde von Prof. Hahne genutzt, um das DBU-Förderprojekt vorzustellen und die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit sowie erste Ergebnisse zu erläutern.
Da bei den meßtechnischen Untersuchungen PASLINK - Testzellen zum Einsatz kamen, wurde das DBU-Vorhaben auch in der CD-ROM des EU-Projektes PV-Hybrid-PAS (Contract JOR3-CT96-0092) vorgestellt. Die Produktion dieser CD erfolgt im Herbst 98.


Fazit

Aus den durchgeführten Untersuchungen konnte eine Vielzahl von Verbesserungsvorschlägen und Planungsempfehlungen abgeleitet werden. Voraussetzung für die Umsetzung in die Baupraxis ist jedoch eine gegenseitige Abstimmung der Gewerke. Ökonomisch sind die Anschlußoptimierungen, die meist mit Mehrkosten verbunden sind, nur durch gemeinsame Vermarktung des Außenwandsystems sinnvoll. So werden beispiels-weise die Mehrkosten für vorgefertigte Befestigungselemente für Putzträgermatten erst durch geringere Montagekosten am Bau kompensiert. Für zukünftige Arbeiten auf dem Gebiet ist daher eine detaillierte Kostenkalkula-tion für Werkzeug- und Fertigungsmehraufwand sowie der Montagezeiten erforderlich.
Die Vorgehensweise, die Endmontage der Prototypen auf dem Testgelände des Prüfinstituts (ITW) vorzunehmen, hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Die Montagearbeiten wurden jeweils von Handwerkern der jeweiligen Kooperationspartner unter Aufsicht und mit begleitenden Photodokumentation durch das Prüfinstitut durchgeführt. So konnten Montageprobleme frühzeitig erkannt, dokumentiert und behoben werden. Aufwendigere Änderungen, die mit einer Fertigungsumstellung bzw. der Neuanfertigung von Produktionswerkzeugen verbunden gewesen wären, konnten im Rahmen dieses Projektes nicht durchgeführt werden. Auf diesem Gebiet sind weiterführende Arbeiten notwendig.
Die Untersuchung der unterschiedlichen Einbaupositionen des Außenwandluftdurchlasses ergab, daß der Einbau neben dem Fenster Probleme für die thermische Behaglichkeit verursachen kann. Da diese Einbauposition aber häufig gewünscht wird, sind Verbesserungsmaßnahmen notwendig. Weiterführende Messungen mit Änderungen am Zuluftelement könnten dieses Problem lösen, waren jedoch nicht Teil dieses Projekts. Darüber hinaus könnte die Strömungssichtbarmachung mit Rauchsonden und Lichtschnittverfahren Aufschluß über die Strömungsverteilung im Testraum geben. Dies könnte die Entscheidung für Verbesserungsmaßnahmen wesentlich erleichtern.