Energetische Qualität von Gebäudehüllen in Stahl-Sandwichbauweise

  • Energy performance of building envelopes using steel sandwich panels

Kuhnhenne, Markus; Feldmann, Markus (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009, 2010)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Kurzfassung

Das energieeffiziente und nachhaltige Bauen verlangt nach einer möglichst präzisen Kenntnis aller Einzelgrößen der energetischen Qualität von Gebäudehüllen. Bisher existieren keine wissenschaftlichen Untersuchungen zur energetischen Qualität von Gebäudehüllen in Stahl-Sandwichbauweise und deren Einfluss auf den Energiebedarf von Gebäuden. Es fehlt die genaue Kenntnis nahezu aller Einzelgrößen, die die energetische Qualität bestimmen. Damit kann diese bisher nicht bewertet und optimiert werden sowie ihre Auswirkung auf den Energiebedarf des Gebäudes bestimmt werden. Diese Arbeit behandelt systematische Untersuchungen des Wärmeschutzes und der Luftdichtheit um mit den ermittelten Kenngrößen zu einer präzisen Beurteilung der energetischen Qualität von Gebäuden in Stahl-Sandwichbauweise zu kommen. Anhand des Beispiels von ausgewählten Mustergebäuden in Stahl-Sandwichbauweise wird die Konsistenz der Verordnungen, Normen, Prüfstandards und Herstellererklärungen überprüft und es werden Vorschläge für eine Verbesserung der Nachweissituation entwickelt. Die Arbeit konzentriert sich auf die im Wesentlichen durch die konstruktive Ausbildung der Produkte und Detailkonstruktionen von Anschlüssen steuerbaren Fragen der Wärmebrücken und Luftdichtheit. Dabei werden konkrete Empfehlungen für die Planung, Bemessung und Ausführung von Stahl-Sandwichkonstruktionen erarbeitet. Die Untersuchungen haben ergeben, dass die genaue Bestimmung der Wärmebrückenwirkung im thermischen Einflussbereich metallener Elemente der Gebäudehülle nur mit Hilfe numerischer Verfahren möglich ist. Die Bestimmung der Fugendichtheit von Konstruktionen des Metallleichtbaus ist sicher reproduzierbar und wirtschaftlich derzeit nur mit Hilfe von experimentellen Verfahren möglich. Die Ergebnisse der systematischen Untersuchungen zeigen, dass die maßgeblichen Kriterien bei der Bewertung des Wärmeschutzes und der Luftdichtheit von Stahl-Sandwichkonstruktionen die Einhaltung der Einzelanforderungen an die Fugendichtheit und den Mindestwärmschutz darstellen. Werden diese Einzelanforderungen eingehalten und werden Stahl-Sandwichelemente mit einer Bemessungsdicke von mindestens 120 mm verwendet, sind nahezu wärmebrückenfreie und sehr luftdichte Gebäudehüllen realisierbar. Die Längsfugen von Stahl-Sandwichelementen sollten so weiterentwickelt werden, dass sicher luftdichte Längsfugen auch bei Variation der Fugenbreite hergestellt werden können. Dabei sollte das Toleranzmaß vertikal und horizontal aus baupraktischen Gründen mindestens 5 mm betragen. Die Produktnorm für Stahl-Sandwichelemente DIN EN 14509 sollte unter Beachtung der Erkenntnisse dieser Arbeit in den Themenbereichen „Wärmedurchgang“ und „Luftdurchlässigkeit“ vollständig überarbeitet werden. Grundsätzlich sollten in Zukunft im Metallleichtbau nur noch wärmetechnisch optimierte und dauerhaft luftundurchlässige Konstruktionen verwendet werden. Dazu ist die Entwicklung von wärmebrückenreduzierten und in Bezug auf die Luftdichtheit optimierten fehlertoleranten Konstruktionen in Metallleichtbauweise notwendig. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Wärmebrückenatlas der Stahl-PUR-Sandwichbauweise sollte in den nächsten Jahren auf alle Konstruktionen des Metallleichtbaus ausgedehnt werden. Mit der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise, den gewählten Verfahren und Methoden sowie den erzielten Ergebnissen können über die untersuchte Bauweise hinaus weitere Elemente und Konstruktionen des Metallleichtbaus untersucht und hinsichtlich der wärmetechnischen und energetischen Qualität bewertet werden. Dadurch wird diese Arbeit zu einem grundsätzlichen Beitrag zum energieeffizienten und nachhaltigen Bauen mit Konstruktionen des Metallleichtbaus.

Identifikationsnummern