Das Projekt "Verhalten von mineralischen Dichtungen bei Frost-Tau-Wechsel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Bei der Freilegung von Tondichtungen wurde festgestellt, dass das Dichtungsmaterial teilweise nicht mehr in seiner ursprünglich homogenen Grundstruktur vorhanden, sondern stark aufgeweicht und im Gefüge zerstört war. Eine mögliche Ursache hierfür ist in der Beanspruchung durch Frost-Tau-Wechsel zu suchen, obwohl Naturtondichtungen nach bisherigen Erfahrungen als frostsicher gelten. Es musste daher das Materialverhalten bei Frost-Tau-Wechseln näher untersucht werden. Der Auftrag zur Durchführung der erforderlichen Arbeiten wurde an Prof. Schulz bei der Universität der Bundeswehr in München vergeben, da dort eine für die Untersuchungen unabdingbare Klimakammer vorhanden war. Durch Modelluntersuchungen war es möglich, die besondere Gefährdung der Dichtung unmittelbar unter einer Eisdecke nachzuweisen. Ursache hierfür sind beidseitig zum oberflächennahen Bereich der Dichtung fallende Temperaturgradienten, bedingt durch Wärmebrückeneffekte infolge unterschiedlicher thermischer Eigenschaften der mineralischen Dichtung, des Eises und des ungefrorenen Wassers während der Frostphase. Die Versuche zeigten auch, dass bei ungünstigen Randbedingungen (keine oder unzureichende Abdeckung der Dichtung im Bauzustand) in dem beschriebenen Bereich irreversible Schäden erfolgen, die visuell als aufgeschwommene Blätterteigstruktur zu erkennen sind. Es konnte gezeigt werden, dass die Gefügeänderung durch die Deckwerksauflast behindert und die Standsicherheit der Dichtung positiv beeinflusst werden kann. Nur durch Auflast alleine sind diese Schäden jedoch nicht mehr vollständig rückgängig zu machen, sie erfordern mechanische Arbeit. Die Gefährdung der mineralischen Dichtung im Wasserwechsel bzw. Überwasserbereich durch Schrumpfrisse während der Frostung konnte dagegen relativiert werden. Diese Störungen waren nur auf oberflächennahe Bereiche beschränkt, sodass bei üblichen Dichtungsstärken von mindestens 20 cm die Grundfunktion der Dichtwirkung erhalten bleibt. Die beobachteten Risse bildeten sich bei Wiederbenetzung durch Schwellen während des Tauvorgangs zu einem gewissen Grad wieder zurück. Die Durchlässigkeit verringert sich demzufolge wieder deutlich und vor allem auch dauerhaft, da sich die Schrumpfrisse auch während einer erneuten Frostung nicht mehr so stark wie nach der Erstbelastung ausbilden. Mit Datum vom 12. Juni 2003 wurde der Endbericht zum Forschungsvorhaben durch die Universität der Bundeswehr München vorgelegt. Ein Ergänzungsbericht mit Datum vom 1. Dezember 2003 beinhaltet die Ergebnisse zusätzlicher Untersuchungen an weiteren Dichtungstonen unterschiedlicher Plastizität. Die grundsätzliche Abhängigkeit der beobachteten Material- und Gefügeveränderungen von der Plastizität konnte bestätigt werden. In 2007 wurde ein zusammenfassender Bericht erstellt.
Das Projekt "Energetische und akustische Sanierung von Wohngebäuden - Vom Altbau zum akustisch optimierten Passivhaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik Stuttgart, Zentrum für angewandte Forschung an Fachhochschulen, Nachhaltige Energietechnik - zafh.net durchgeführt. In den ersten Projektmonaten wurden im Wesentlichen die wärmetechnischen Grundlagen zur Festlegung der im weiteren Projektverlauf akustisch zu untersuchenden Bauteilaufbauten ermittelt. Zunächst wurde die in Deutschland vorhandene Bausubstanz nach Gebäudetypologie und Bauzeit eingeteilt. Die meisten Wohnungen wurden von 1949 bis 1968 errichtet. Diese Baualtersklassen weisen auch das höchste Energieeinsparpotential auf. Nach Ermittlung der üblichen Baukonstruktionen für die genannten Baualtersklassen wurde ein typisches Mehrfamilienhaus Baujahr 1958 als Referenzgebäude ausgewählt. Für dieses Gebäude wurden detaillierte Berechnungen nach dem Passivhaus-Projektierungs-Paket für unterschiedliche Varianten durchgeführt. Die Wärmeverluste durch Wärmebrücken wurden ebenfalls berechnet und mit berücksichtigt. Der angestrebte Passivhausstandard (Heizwärmebedarf kleiner als 15 kWh/m2a) kann für diesen Gebäudetyp grundsätzlich erreicht werden. Auf der Grundlage der Berechnungen wurden sechs Außenwandaufbauten festgelegt mit denen der Passivhausstandard erreicht wird. Diese Aufbauten beinhalten innovative Dämmsysteme, wie Vakuumdämmungen, thermisch verbessertes Polystyrol und neuartige Schäume. Sie sollen als Referenzaufbauten für die akustischen Untersuchungen dienen. Mit der Festlegung der thermischen Anforderungen an Fenster, Rollladenkästen und Lüftungseinrichtungen wurde begonnen. Die akustischen Untersuchungen stehen erst am Anfang. Begonnen wurde mit der Ermittlung von Außenlärmspektren in der Innenstadt von Stuttgart. Die Aufnahmen erfolgten mit einem Kunstkopfsystem und sind somit auch für psychoakustische Analysen und Auralisierungen verwendbar. Ebenfalls begonnen wurde mit der Bestimmung der dynamischen Steifigkeiten der festgelegten Dämmsysteme. Zu allen Herstellern der bisher festgelegten Systeme wurde Kontakt aufgenommen. Anfang 2009 sollen erste Prüfaufbauten für die Bestimmung der Schalldämmung und Untersuchungen des Schwingverhaltens erstellt werden, so dass die akustischen Untersuchungen dann den Schwerpunkt im weiteren Projektverlauf bilden werden.
Das Projekt "Waerme-Plus-Fenster - Entwicklung eines hochgedaemmten Fensterrahmens insbesondere fuer den Einsatz in Passivhaeusern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ISOFACH Sanierungsgestaltungs-Gesellschaft durchgeführt. In den letzten fünfzehn Jahren hat sich eine revolutionäre Entwicklung der Verglasungsqualität vollzogen, wodurch sich die Wärmeverluste von Fensterverglasungen um den Faktor 10 reduzieren ließen. Die thermischen Eigenschaften der Fensterrahmen haben bei dieser Entwicklung nicht mitgehalten. Das Einsparpotential der Verglasung lässt sich jedoch nur mit einem sehr guten Rahmen voll ausschöpfen. Bei Passivhäusern und sehr guten Niedrigenergiehäusern ist die Vermeidung bzw. Verringerung von Wärmebrücken eine unbedingte Notwendigkeit. Zielsetzung des Vorhabens ist es, Rahmenprofile zu entwickeln mit einem angepassten Wärmedämmwert.
Das Projekt "Modellhafte Sanierung der Schul-Schwimmhalle in Metelen zur namhaften Energie- und Wasserverbrauchsreduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gemeinde Metelen durchgeführt. Typische Schulbäder und Turnhallen aus der Bauzeit von 1970 haben erhebliche bauphysikalische Mängel durch schlecht dämmende Außenhüllbauteile, Wärmebrücken und Kondensatprobleme. Hinzu kommen teilweise umweltbelastende Materialien, sowie hohe Energieverbräuche und dadurch verursachte hohe CO2-Belastungen. Des Weiteren gibt es gechlortes Wasser mit Aggressivität gegen Bauteile und Benutzer. Übliche Sanierungen sehen oft vor, den Mindeststandard möglichst günstig herzustellen, um den Betrieb aufrecht zu erhalten, was in relativ kurzer Zeit erneute Sanierungen bedingt und bei Verschärfungen der Gesetzeslage Nachrüstverpflichtungen mit sich bringt. Die Energiekosten werden dadurch kaum gesenkt. Evtl. erhöhte Kosten für Reinigung, Wartung, Rückbau und Entsorgung gleichen die Energieeinsparungen bei weitem wieder aus oder übersteigen diese meist sogar. Oft wird zwar Heizenergie gespart, jedoch der Stromverbrauch erhöht. Es ist vorgesehen den End-Energieverbrauch langfristig um ca. 80% gegenüber dem jetzigen Verbrauch abzusenken. Auch der Wasserverbrauch und der Stromverbrauch sollen jeweils um ca. 40 % gesenkt werden. Dadurch wird dauerhaft CO2-Ausstoß vermieden, die vorhandene Bausubstanz langfristig erhalten und eine ansonsten relativ kurzfristige weitere Sanierung von jetzt bereits erkennbaren Kondensatproblemen der Zukunft vermieden. Für das Gesamtgebäude wird das Sanierungsintervall stark verlängert; da die gesamte schwimmbadtechnische Einrichtung erneuert wird, müssen alle Gebäudebauteile auf mindestens dieselbe Lebensdauer ausgelegt werden. Durch die eingesparten Nachfolgekosten wird der Unterhaltshaushalt zu Gunsten des Investitionshaushaltes entlastet, sodass Geldmittel frei werden um weitere Gebäude eher drastisch in ihren umweltbelastenden Auswirkungen abzusenken. Zudem sollen die Lösungsvorschläge weitgehend kostenneutral zu der bisherigen Planung umgesetzt werden. Des Weiteren ist vorgesehen, möglichst umweltverträgliche Materialien einzusetzen; spätere Entsorgungsgesichtspunkte zu berücksichtigen und entsprechende vorgelagerte Vorprozesse in den Materialentscheidungen zu berücksichtigen. Um für die Zukunft Schwimmbäder betreiben zu können, ist es aus Umwelt- und Finanziellen Gründen zwingend notwendig mindestens den Standard dieser Planungsarbeit anzuwenden. Bei Verbindungen zu Nachbargebäuden können noch zusätzliche Synergieeffekte genutzt werden. Wir planen derzeit eine Schwimmbadsanierung, die ca. 50 m neben einem Lebensmittelgroßmarkt angesiedelt ist. Hier wird z. B. die Abwärme der dortigen Kühlanlage zur Bewärmung des dortigen Schwimmbades genutzt, wodurch der PE-Aufwand für die Kühlleistung im Lebensmittelmarkt sich reduziert und gleichzeitig das Schwimm-bad mit Abwärme unterstützt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren - Massivbau durchgeführt. Ziel ist es, für leichte bewegliche Membran- und Folienbauten eine bauphysikalisch hochwertige Fugenkonstruktion, auf Grundlage des Fin Ray Effects ®, zu entwickeln. Dazu wird eine numerische Geometrie-, Verformungs- und Materialstudie durchgeführt. Dies wird das Artefakt Fin Ray begreifbarer und technisch nutzbarer machen. Parallel werden geeignete Materialien identifiziert und auf ihre Verwendbarkeit hin überprüft. Diese Erkenntnisse fließen dann in erste Modelle ein und werden umfangreichen Verformungstest unterzogen. Nach Fehlerbeseitigung und Optimierung werden Prototypen entwickelt, die in den umfangreichen Testeinrichtung der TU-Berlin untersucht werden. In der letzten Phase des Forschungsvorhabens wird mit einem noch zu wählenden Hersteller (M2) ein Pilotprodukt entwickelt, das in geplanten Objekten einer realen Umweltsituation ausgesetzt und überwacht wird. Anfangs wird ein Problem- bzw. Anforderungskatalog für Fugenkonstruktionen erstellt und von Materialrecherchen begleitet. Diese Grundlagen werden, ausgehend von numerischen Simulationen, für Modellversuche und später für erste Prototypen genutzt. Nach umfangreichen Tests der Prototypen (Klimatest, Ermüdung, Dichtungsverhalten usw.) wird ein letztendlicher Hersteller gesucht und ein Pilotprodukt entwickelt, welches in konkreten Bauvorhaben eingesetzt wird. Bewegliche Konstruktionen werden vermehrt eine wichtige Rolle im Baubereich spielen, und folglich werden eine Vielzahl beweglicher kostenintensiver Fugen werden. Mit der neuen Fugenlösung basierend auf dem Prinzip des Fin Rays kann hierzu ein wirtschaftlicher Beitrag geleistet werden. Zudem lassen sich die Erkenntnisse des Forschungsvorhabens auch auf andere Fugen übertragen. Beispielsweise hat der Mechanismus auch für den Abdichtungsbereich für Türen oder Fenster geradezu revolutionierende Vorteile, da er zu einer kompletten Entkopplung (keine Kältebrücke) und dennoch Umklammerung zwischen Innen- und Außerseite führt.
Das Projekt "Integrale Planungsphase eines Neubaus der St. Franziskus-Grundschule Halle als Passivhaus mit innovativer Holzkonstruktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Edith-Stein-Schulstiftung des Bistums Magdeburg durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Ausführung des Schulneubaus soll CO2 neutral, zukunftsweisend komplett mit Holz sowie weiteren CO2 bindenden Materialien ausgeführt werden. In der integrale Planungsphase sollen bisherige Bauweisen nicht nur für Schulen hinsichtlich energetischer, ökologischer, bautechnischer und bauphysikalischer Ausführung überarbeitet, mit neuen Erkenntnissen wissenschaftlich untermauert und zu Neuentwicklungen mit allgemeiner Praxistauglichkeit mit Pilotwirkung geführt werden. Dabei spielen Wirtschaftlichkeit und ökologische Gesichtspunkte zum Klimaschutz und der CO2 -Reduzierung eine wesentliche Rolle. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Erarbeitung der Entwürfe für die Gesamtgestaltung unter Einhaltung der gültigen Baustandards und eines effektiven Bau- und Betriebskostenmanagements entsprechend dem pädagogischen, ökonomischen und ökologischen Nutzungskonzept. Es werden Variantenvergleiche zur Baustoffauswahl unter Beachtung der jeweiligen CO2 -Bindung, Recyclingfähigkeit und Einsatz recycelter Materialien sowie dem Nachwuchs der Rohstoffe gegenübergestellt im Massivbau, Massivbau- Holzbau, reiner Holzbau mit Dämmstoff. Interdisziplinär erfolgt die Detail- und Ausführungsplanung zur Vermeidung von Wärmebrücken und zur Realisierung der Luftdichtheit für die Konstruktionen nach Passivhausstandard (Plusenergiestandard). Bezüglich brandschutztechnischer Besonderheiten zur Gewährleistung des Einsatzes von Dämmstoffen aus Recycling und nachwachsenden Baustoffen der Baustoffklasse B erfolgt die Abstimmung mit Prüfingenieuren für Brandschutz und Statik. Erstellung der Konzepte als Null- bzw. Plusenergieschule für den Hilfsstrom und den Strombedarf für die Küchen, für die Photovoltaik- und Windenergienutzung, für die Wasserver- und Entsorgung, Abwärmenutzung inklusive der Prüfung einer möglichen Fernwärmerücklaufnutzung des benachbarten Schulgebäudes. Variantenvergleiche zum optimalen sommerlichen Wärmeschutz und ein modernes, energieeffizientes Beleuchtungskonzept. Fazit: Die seit Jahrzehnten andauernde Entwicklungsarbeit des INS in Richtung energieeffizientes Bauen erreicht mit dem Schulneubau St. Franziskus einen vorläufigen Höhepunkt, der in die derzeitige gesellschaftspolitische und wirtschaftliche Landschaft passt. Sie ermöglicht den zukünftigen Nutzern der Schule gesunde Lern- und Arbeitsbedingungen und erfüllt die Forderungen der Nachhaltigkeit für die kommenden Jahre.
Das Projekt "Teilvorhaben: MHGK-haltige Polymere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dyneon GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Gesamtprojektes EcoSphere ist die Erforschung einer Produktfamilie von Dämmstoffen auf Basis von Mikrohohlglaskugeln (MHGK), die neben sehr guten Dämmeigenschaften eine bisher nicht erreichbare Kombination von Materialeigenschaften aufweisen. Dabei werden innerhalb des Teilprojekts 4 unter Federführung des Projektpartners 3M/Dyneon MHGK-haltige Polymeranwendungen im Baubereich untersucht sowie im Rahmen eines Life Cycle Assessments (LCA) Energieeinsparpotentiale evaluiert. Im TP4 werden Spritzgussbauteile mit besonders niedriger Wärmeleitfähigkeit untersucht, die verhindern sollen, dass in der gedämmten Fassade Wärmebrücken entstehen (Bsp.: Anker und Dübel für Wärmedämmplatten). Um den Anforderungen an derartige Kunststoffbauteile gerecht zu werden (mechanische Eigenschaften, Alterungsverhalten) ist es notwendig, die MHGK zu funktionalisieren (z.B. mittels Silanen), wodurch eine bessere Anbindung an die polymere Matrix erreicht wird. Entsprechende Beschichtungssysteme und Beschichtungsverfahren werden evaluiert, die mittels eines kontinuierlichen Prozesses auch im technischen Maßstab umgesetzt werden können. Weiterhin wird untersucht, welchen Einfluss eine Änderung der chemischen Glaszusammensetzung der MHGK durch den Einsatz von Kalk-Natronglas auf Kosten sowie mögliche Anwendungen in Baustoffen hat. Die Forschungsarbeiten werden durch ein LCA für die MHGK begleitet - insbesondere wird der Einfluss der chemischen Zusammensetzung des Glases (Borosilikat- vs. Kalk-Natronglas) betrachtet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer kostengünstigen Laser Powder Bed Fusion Maschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LMI - Laser Melting Innovations GmbH durchgeführt. Da für Errichtung und Betreiben von Gebäuden rd. 40% des jährlichen Weltenergieverbrauchs verwendet werden, liegt in der energieeffizienten Konzeption und Unterhaltung von Bauwerken einer der wirksamsten Hebel zur Schaffung nachhaltiger Lebensbedingungen. Gleichwohl dürfen die energetischen Aspekte nicht isoliert betrachtet werden. Vielmehr wird die Integration in neue Gebäudekonzepte erforderlich, die architektonisch-planerische Ansätze infolge einer kulturell-demografisch veränderten Gesellschaft berücksichtigen, die neue hochleistungsfähige Werkstoffe einbeziehen sowie die Potentiale moderner Gebäudetechnik und neuer Tragwerkskonzepte ausnutzen, um erstmals ganzheitliche, umfassende und realisierbare Lösungen für nachhaltige Gebäude der Zukunft anzubieten. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger Verbindungstechniken im Bauwesen mit Hilfe des Additive Manufacturing (AM) für Bestands- und Neubauten unter der Verwendung recycelter Werkstoffe zur Einsparung von CO2 bei gleichzeitig gesteigerten architektonischen Gestaltungsfreiräumen. Zur Umsetzung werden während des Projektes die vier Aspekte 1) Entwicklung adaptiver und flexibler Tragstrukturen, 2) Ressourcenschonung durch Baustoff-Recycling sowie Wiederverwendbarkeit und Leichtbau, 3) Energieeffizienz durch die Vermeidung von Wärmebrücken durch bionische Strukturen, 4) Individualisierung durch den Einsatz von AM und Bionik adressiert. Die Laser Melting Innovations GmbH und Co. KG ist hat in der Vergangenheit eine Low Cost Laser Powder Bed Fusion - Maschine (LPBF-Maschine) entwickelt, die speziell für kmU und Hochschulen konzipiert wurde. In diesem Projekt soll eine LPBF-Maschine entwickelt werden, die sowohl kostengünstig als auch speziell für die Anforderungen im Bauwesen angepasst ist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von evakuierbaren Hochtemperatur-Dämmpaneelen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von va-Q-tec AG durchgeführt. Ein großer Teil des Primärenergieverbrauchs in Deutschland entfällt auf Prozesse der energieintensiven Industrien (z.B. Metall, Glas) bei Hochtemperatur (HT, 200 Grad Celsius bis ca. 1.000 Grad Celsius ). Trotz Dämmung und Wärmerückgewinnung treten oft hohe thermische Verluste auf. Zur Steigerung der industriellen Energieeffizienz befasst sich dieses Vorhaben daher mit der Entwicklung einer hocheffizienten HT-Wärmedämmung in Form einer Vakuumsuperisolation (VSI). Gemäß Berechnungen können mit dieser bis ca. 100 Grad Celsius bereits etablierten Technologie auch bei hohen Temperaturen ca. 4-10fach bessere Dämmwerte bei konkurrenzfähiger Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Das Funktionsprinzip der VSI basiert auf der Evakuierung poröser Pulvermaterialien (pyrogene Kieselsäure, expandiertes Perlit) zur Unterdrückung der Gaswärmeleitung. Indem die Pulver zu Platten gepresst und mit einer vakuumdichten Folie umhüllt werden, lassen sich insbesondere ebene Vakuumisolationspaneele (VIPs) herstellen. Die im Rahmen des Vorhabens zu leistende Übertragung der VIP-Technologie auf den HT-Bereich erfordert die Ersetzung der bisher als VIP-Hülle verwendeten metallbeschichteten Kunststofffolien, welche nicht dauerhaft für Temperaturen über 80 Grad Celsius geeignet sind. Stattdessen müssen HT-beständige Stahlfolien eingesetzt werden, wobei die Foliendicke aufgrund von Wärmebrücken an den Rändern möglichst gering zu halten ist. Neben der Auswahl geeigneter Stähle ist somit vor allem die Entwicklung einer ökonomischen Fertigungstechnik für die VIP-Hülle inklusive einem geeignetem Schweißverfahren für dünne Stahlfolien notwendig, um HT-VIPs herzustellen. Hauptanwendungsgebiet der HT-VSI in diesem Vorhaben sind mobile Feststoff-Wärmespeicher in Containerbauweise bei Speichertemperaturen von 200 bis 600 Grad Celsius . Diese sollen mit HT-VIPs gedämmt werden, um die Effizienz der Wärmespeicherung zu verbessern sowie das hohe Abwärmepotenzial energieintensiver Industrien innerbetrieblich bzw. extern (Fernwärme) besser zu nutzen.
Das Projekt "HerzoBase - Energiespeicherhäuser -Ein energieflexibles Gebäude- und Energiekonzept von morgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, Fakultät für Werkstofftechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist eine über den Stand der Technik hinausgehende Entwicklung in der Wärmedämmung sowie der Energieerzeugung, -speicherung und -versorgung eines Reihenhauskomplexes. Es wird als Modellvorhaben für energieeffizientes Bauen und nachhaltige Energieversorgung eines Wohnquartiers im Plusenergiehaus-Standard erstellt. Bei der Errichtung der Gebäude wird ein wohngesundes Gesamtkonzept in Verbindung mit thermischer Behaglichkeit verfolgt, bei dem umweltverträgliche Werkstoffe eingesetzt und die Wärmebrücken optimiert werden. Bei der Wärmedämmung wird der neuartige, unbrennbare Dämmstoff CALOSTAT mit einer Wärmeleitzahl von 0,019 Watt per Meter und Kelvin verwendet. Am Ende des Nutzungszeitraums ist ein problemloses Recycling der Baustoffe und Komponenten möglich.