Bauphysik kompakt

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Bauphysik kompakt 1
Impressum / Copyright 6
Vorwort 8
Inhaltsverzeichnis 10

1 Einheiten, Formelzeichen, Begriffe 18
1.1 Internationales Einheitensystem (SI) 18
1.2 Dezimale Vielfache und Teile von Einheiten 18
1.3 Altgriechische Buchstaben 18
1.4 Allgemeine Größen und Einheiten (Auszug)Größe Formelzeichen 19
1.5 Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Wärmeschutzes (Auszug) 19
Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Wärmeschutzes (Auszug, Forts.) 20
1.6 Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Feuchteschutzes (Auszug) 20
Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Feuchteschutzes (Auszug, Forts.) 21
1.7 Begriffe des baulichen Wärme- und Feuchteschutzes (deutsch/englisch) 22
Begriffe des baulichen Wärme- und Feuchteschutzes (deutsch/englisch, Forts.) 23
1.8 Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Schallschutzes (Auszug) 24
Begriffe, Formelzeichen und Einheiten des baulichen Schallschutzes (Auszug, Forts.) 25
1.9 Begriffe des baulichen Schallschutzes nach DIN 1320 (deutsch/englisch) 25
Begriffe des baulichen Schallschutzes nach DIN 1320 (deutsch/englisch, Forts.) 26

2 Zweck des Wärme- und Feuchteschutzes 27

3 Physiologische Grundlagen und Behaglichkeit 28
3.1 Energieumsätze des Menschen 29
3.2 Thermische Behaglichkeit 31
3.3 Ermittlung des PMV und des PPD 32

4 Wärmeübertragungsvorgänge 38
4.1 Wärmestrahlung 39
4.1.1 Wellenlänge 39
4.1.2 Strahlungsabsorption, -reflexion und -durchlässigkeit 42
4.2 Konvektion 43
4.2.1 Eigenschaften der Luft 44
4.2.2 Konvektiver Wärmestrom 45
4.2.3 Wärmeübergang infolge Konvektion 46
4.3 Wärmeleitung 48

5 Wärmeübergang 52
5.1 Bemessungswerte und -verfahren 52
5.2 Berechnung des Wärmeübergangswiderstandes nach DIN EN ISO 6946 54
5.2.1 Ebene Oberflächen 54
5.2.2 Nicht ebene Oberflächen 57

6 Wärmedurchgang durch ebene opake Bauteile bei stationären Randbedingungen und winterlichen Temperaturen 58
6.1 Wärmestromdichte 58
6.2 Wärmedurchgangskoeffizient U 58
6.3 Wärmedurchlasswiderstand einer Schicht 59
6.4 Temperaturverlauf durch ein ebenes Bauteil 59
6.5 Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient 62
6.5.1 Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient U eines Bauteils aus homogenen Schichten 62
6.5.2 Wärmedurchgangskoeffizient U eines Bauteils aus homogenen und inhomogenen Schichten 62

7 Wärmedurchgang ? Luftschichten 65
7.1 Ruhende und belüftete Luftschichten 65
7.2 Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes unbelüfteter Lufträume nach DIN EN ISO 6946 67
7.2.1 Unbelüftetete Lufträume mit einer Länge von mehr als dem 10fachen ihrer Dicke 67
7.2.2 Kleine oder unterteilte unbelüftete Lufträume (Luftspalte) 69

8 Wärmedurchgang – Fenster und weitere transparente Bauteile 70
8.1 Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern 70
8.1.1 Wärmedurchgangskoeffizient von Zweischeiben- und Dreischeibenverglasungen 71
8.1.2 Wärmedurchgangskoeffizient von Rahmen 72
8.1.3 Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient des Glas-Rahmen-Verbindungsbereiches 74
8.2 Äquivalenter Wärmedurchgangskoeffizient 76
8.3 Energiedurchlassgrad 77
8.4 Passive Sonnenenergienutzung 78

9 Wärmedurchgang – Sonderfälle 81
9.1 Rohrleitungen 81
9.2 Von der Ebenflächigkeit abweichende Bauteile 83
9.3 Korrekturen des Wärmedurchgangskoeffizienten 85

10 Mindestwärmeschutz 91

11 Wärmebrücken 94
11.1 Konstruktive und stoffbedingte Wärmebrücken 95
11.2 Geometrische Wärmebrücken, Winkel und Ecken 99
11.3 Zusätzliche Wärmeverluste durch Wärmebrücken 101

12 Wärmeübertragung erdberührender Bauteile 103
12.1 Bodenplatte auf Erdreich, ungedämmt oder mit vollflächiger Dämmung nach DIN EN ISO 13370 104
12.2 Bodenplatte auf Erdreich mit Randdämmung 107
12.2.1 Waagerechte Randdämmung 107
12.2.2 Senkrechte Randdämmung 108
12.3 Wärmestrom an das Erdreich 109

13 Luftdichtheit 111

14 Lüftung von Gebäuden 116
14.1 Fensterlüftung 117
14.2 Lüftung von Wohngebäuden 119
14.3 Lüftung von Nichtwohngebäuden 125

15 Wärmespeicherung und instationärer Wärmetransport 126
15.1 Wärmespeicherfähigkeit 126
15.2 Abkühlung eines Behälters 128
15.3 TAV-Wert und Phasenverschiebung 129
15.4 Kontakttemperatur 130

16 Sommerlicher Wärmeschutz 132
16.1 Oberflächentemperatur infolge Sonnenstrahlung 132
16.2 Modifizierte Sonnenlufttemperatur 133
16.3 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 133
16.4 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mittels thermischer Simulation nach DIN 4108-2 141

17 Wärmebilanz 144
17.1 Wärmeübergang bei Mischung (Mischtemperatur) 144
17.2 Lufttemperatur eines unbeheizten Raumes 145
17.3 Temperatur im Belüftungsraum 146

18 Energiesparender Wärmeschutz 149
18.1 Von der Wärmeschutzverordnung zum Gebäudeenergiegesetz (GEG) 152
18.2 Gesamtenergetische Bewertung von Gebäuden mit dem Gebäudeenergiegesetz (GEG) 154
18.3 Anforderungen des Gebäudeenergiegesetztes 159
18.3.1 Bezugsgrößen 160
18.3.2 Referenzgebäudeverfahren 161
18.4 Jahres-Heizenergiebedarf Q 176
18.5 Jahres-Primärenergiebedarf QP 176
18.6 Jahres-Heizwärmebedarf Qh nach dem Monatsbilanzverfahren 177
18.7 Ermittlung der Anlagen-Aufwandszahl eP nach DIN V 4701-10: Diagrammverfahren 190
18.8 Energetische Bewertung von Nichtwohngebäuden nach dem Gebäudeenergiegesetz 200

19 Feuchteschutz ? Übersicht 205
19.1 Feuchtebeanspruchung eines Bauwerks 205
19.2 Eigenschaften des Wassers 206

20 Feuchte in Baustoffen 209

21 Luftfeuchte und Raumklima 214
21.1 Luftfeuchte 214
21.2 Taupunkt 217
21.3 Raumklima 220
21.4 Rohbaufeuchte 221
21.5 Außenluft 221

22 Tauwasser an Oberflächen ? Schimmelpilzbildung 222
22.1 Oberflächentemperatur 222
22.2 Relative Raumluftfeuchte als Funktion der zu- und abgehenden Feuchteströme 224

23 Feuchtetransport ? Übersicht 227

24 Wassertransport in Feststoffen (Diffusion) 228
24.1 Wasserdampfdiffusion 228
24.2 Wasserdampfübergangskoeffizient 231
24.3 Mittlerer sd-Wert (flächengemittelte diffusionsäquivalente Luftschichtdicke) 232

25 Tauwasserbildung und Verdunstung im Bauteilinneren 233
25.1 Methodik nach DIN 4108-3 (Glaserverfahren) 233
25.2 Klimatische Annahmen 234
25.3 Regelfälle nach DIN 4108-3 235

26 Wasserdampftransport in belüfteten Hohlräumen 240
26.1 Feuchteschutztechnische Funktionssicherheit 240
26.2 Belüftungsstromgeschwindigkeit infolge thermischen Auftriebs 242
26.3 Belüftungsstromgeschwindigkeit infolge thermischen Auftriebs und Windeinwirkung 244

27 Tauwasserschutz ? Außenwände und Dächer 245
27.1 Diffusionsdiagramme von Außenwänden 245
27.2 Außenwände für die kein rechnerischer Nachweis des Tauwasserausfalls infolge Dampfdiffusion unter den Klimabedingungen nach DIN 4108-3 erforderlich ist 246
27.3 Belüftete und unbelüftete Flachdächer 249
27.4 Dächer für die kein rechnerischer Nachweis des Tauwasserausfalls infolge Dampfdiffusion unter den Norm-Klimabedingungen erforderlich ist 250
27.4.1 Belüftete Dachkonstruktionen 250
27.4.2 Nicht belüftete Dachkonstruktionen 251
27.5 Wärmedämmung in Dachschrägen ohne Tauwasserbildung 257

28 Regenschutz ? Außenwände 259

29 Zweck des baulichen Schallschutzes 264

30 Grundbegriffe des Schallschutzes 265
30.1 Schall 265
30.2 Schallausbreitung und Schallgeschwindigkeit 266
30.2.1 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern 266
30.2.2 Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten 268
30.2.3 Schallgeschwindigkeit in Gasen 269
30.3 Frequenz und Schwingungsdauer 270
30.4 Wellenlänge 272
30.5 Schallschnelle 273
30.6 Amplitude 274
30.7 Ton, Klang, Geräusch 274
30.8 Schalldruck 275
30.8.1 Schalldruckpegel 276
30.8.2 Addition mehrerer Schalldruckpegel 277
30.9 Lautstärke 279

31 Raumakustik 282
31.1 Schallabsorptionsgrad 282
31.2 Nachhallzeit 285
31.3 Raumakustik für unterschiedliche Raumnutzungen 288
31.3.1 Räume der Gruppe A 288
31.3.2 Räume der Gruppe B 292

32 Schallschutz und Schalldämmung 296
32.1 Schallpegeldifferenz und Schalldämmmaß 297
32.1.1 Schallpegeldifferenz 297
32.1.2 Norm-Schallpegeldifferenz 298
32.2 Anforderungen an den Luft- und Trittschall im Inneren von Gebäuden 299
32.2.1 Nachweis des Luft- und Trittschallschutzes mit bauakustischen Messungen 300
32.2.2 Rechnerischer Nachweis des Luft- und Trittschallschutzes 301
32.2.3 Mindestanforderungen an den Luft- und Trittschallschutz nach DIN 4109-1 301
32.2.4 Vorschläge eines erhöhten Luft- und Trittschallschutzes nach DIN 4109-5 311
32.2.5 Vorschläge eines Schallschutzes gegen Schallübertragung im eigenen Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 Beiblatt 2 316
32.3 Luftschalldämmung 318
32.3.1 Grenzfrequenz, biegesteife Bauteile und biegeweiche Schalen 318
32.3.2 Nachweis der Luftschalldämmung mit bauakustischen Messungen 322
32.3.3 Rechnerischer Nachweis der Luftschalldämmung massiver Bauteile 326
32.3.4 Berücksichtigung einschaliger entkoppelter Wandsysteme 340
32.3.5 Luftschalldämmung zweischaliger Bauteile 341
32.3.6 Luftschalldämmung im Holz-, Leicht- und Trockenbau 345
32.3.6.1 Direktschalldämmmaße von Bauteilen im Holz-, Leicht- und Trockenbau 346
32.3.6.2 Flankenschalldämmung von Bauteilen im Holz-, Leicht- und Trockenbau 357
32.4 Trittschallschutz 370
32.4.1 Norm-Trittschallpegel 370
32.4.2 Rechnerischer Nachweis des bewerteten Norm-Trittschallpegels 373
32.5 Berücksichtigung des Schallpegelspektrums nach DIN EN ISO 717 380
32.5.1 Bestimmung des Spektrum-Anpassungswertes für die Luftschalldämmung 381
32.5.2 Bestimmung des Spektrum-Anpassungswertes für die Trittschalldämmung 383

33 Anforderungen an den Schallschutz gegen Außenlärm 386
33.1 Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen 392
33.2 Schallschutz gegen Fluglärm 396

34 Schutz vor Körperschall aus haustechnischen Anlagen 398
34.1 Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen 400
34.2 Luft- und Trittschalldämmung zwischen „besonders lauten“ und schutzbedürftigen Räumen 402
34.3 Maßnahmen zur Minderung der Geräuschausbreitung 405

35 Literatur 410
Bücher, Broschüren, Aufsätze 410
Normen, Verordnungen und sonstige Richtlinien 414

36 Stichwortverzeichnis 419