Availability: Lehrbuch der Bauphysik | Technische Universität München

Lehrbuch der Bauphysik: Schall - Wärme - Feuchte - Licht - Brand - Klima

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Main Authors:	Willems, Wolfgang M. 1961- (Author, Editor), Häupl, Peter 1942- (Author), Höfker, Gerrit (Author), Homann, Martin 1960- (Author), Kölzow, Christian 19XX- (Author), Maas, Anton (Author), Nocke, Christian 1967- (Author), Riese, Olaf (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Vieweg [2017]
Edition:	8. Auflage
Subjects:	Klimagerechtes Bauen Bauphysik Brandverhalten Feuchtetransport Gebäudehülle Klimatisierung Lüftung Raumakustik Schallschutz Tagesbeleuchtung Wärmebewegung Wärmebrücken Lehrbuch
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Physical Description:	XX, 841 Seiten Illustrationen, Diagramme, Karten 25 cm
ISBN:	9783658160739 365816073X

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS I WAERMESCHUTZ 1 BAULICHER W AERM ESCHUTZ............................................................................................... 3 1.1 BEDEUTUNG DES BAULICHEN WAERMESCHUTZES FUER DAS ENERGIEEFFIZIENTE B AUEN ........ 4 1.2 WAERMESCHUTZTECHNISCHE MASSNAHMEN IM GEBAEUDEBESTAND ................................. 5 1.3 PLANUNGSKRITERIEN/PLANUNGSANSAETZE FUER DIE ENERGETISCHE GESTALTUNG DER GEBAEUDEHUELLE .................................................................................................... 6 2 W AE RM ETRAN SP O RT............................................................................................................ 7 2.1 GRUNDBEGRIFFE.......................................................................................................... 7 2.1.1 TEMPERATUR................................................................................................... 7 2.1.2 WAERME UND SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET.................................................... 7 2.2 MECHANISMEN DES WAERMETRANSPORTS....................................................................... 8 2.2.1 WAERMELEITUNG ............................................................................................. 8 2.2.2 KONVEKTION ................................................................................................. 14 2.2.3 STRAHLUNG..................................................................................................... 21 2.3 WAERMETECHNISCHE KENNGROESSEN FUER BAUTEILE .......................................................... 26 2.3.1 WAERMEUEBERGANGSWIDERSTAND....................................................................... 26 2.3.2 WAERMEDURCHLASSWIDERSTAND......................................................................... 27 2.3.3 WAERMEDURCHGANGSWIDERSTAND .................................................................... 28 2.3.4 WAERMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT .................................................................... 29 2.4 STATIONAERER TEMPERATURVERLAUF IN EINEM MEHRSCHICHTIGEN B AUTEIL ....................... 31 2.4.1 BERECHNUNG ................................................................................................. 31 2.4.2 GRAFISCHES VERFAHREN................................................................................... 32 3 W AERM EBRUECKEN.............................................................................................................. 34 3.1 BEGRIFFSBESTIMMUNG............................................................................................... 35 3.2 RAUMSEITIGE OBERFLAECHENTEMPERATUREN ................................................................ 36 3.3 W AERM EVERLUSTE....................................................................................................... 39 3.3.1 NEGATIVE -WERTE ....................................................................................... 41 3.3.2 BILANZ DER TRANSMISSIONSWAERMEVERLUSTE.................................................... 42 3.4 B EISPIELE.................................................................................................................. 43 3.4.1 INNENWANDANSCHLUSS - GENEIGTES D A C H ...................................................... 43 3.4.2 DACHANSCHLUSS - ORTGANG ........................................................................... 44 3.4.3 SOCKELANSCHLUSS........................................................................................... 45 3.4.4 BALKONPLATTE................................................................................................. 46 3.4.5 F EN STER......................................................................................................... 47 3.4.6 BEFESTIGUNGSELEMENTE ................................................................................. 49 4 LUEFTUNG .......................................................................................................................... 51 4.1 INFILTRATION................................................................................................................ 52 4.2 FENSTERLUEFTUNG.......................................................................................................... 54 4.2.1 EINSEITIGE FENSTERLUEFTUNG ........................................................................... 55 4.2.2 Q UERLUEFTUNG................................................................................................. 57 4.3 MECHANISCHE L UEFTUNG............................................................................................. 58 4.3.1 ABLUFTANLAGEN ............................................................................................. 58 4.3.2 ZU-ZABLUFTANLAGEN....................................................................................... 59 5 W AERME- UND E NERGIEBILANZEN..................................................................................... 61 5.1 BAUTEILBILANZEN........................................................................................................ 61 5.1.1 STRAHLUNGSBILANZ FUER FENSTERGLAS ................................................................ 61 5.1.2 STRAHLUNGSBILANZ FUER OPAKE BAUTEILE .......................................................... 63 5.1.3 AEQUIVALENTER WAERMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT .............................................. 64 5.1.4 WAERMETRANSPORT IN HOHLRAEUMEN ................................................................ 65 5.2 RAUMBILANZEN.......................................................................................................... 69 5.3 ZONEN-ZGEBAEUDEBILANZEN ....................................................................................... 71 5.3.1 ENDENERGIEBEDARF......................................................................................... 71 5.3.2 PRIMAERENERGIEBEDARF..................................................................................... 72 5.3.3 BERECHNUNG DES HEIZWAERMEBEDARFS .......................................................... 73 5.3.4 WAERMESPEICHERFAEHIGKEIT ............................................................................. 78 5.3.5 ANLAGENAUFWANDSZAHL................................................................................. 79 5.3.6 ENERGETISCHE BEWERTUNG VON ANLAGENSYSTEMEN GEMAESS DIN V 18599 . . . 83 5.3.7 EINFLUSSGROESSEN AUF DEN PRIMAERENERGIEBEDARF VON W OHNGEBAEUDEN .......... 84 5.4 GEBAEUDEBILANZEN FUER NICHTWOHNGEBAEUDE .............................................................. 86 5.4.1 ENERGIEBEDARF DES G EBAEUDES....................................................................... 88 5.4.2 NUTZENERGIEBILANZ EINER GEBAEUDEZONE ...................................................... 89 5.4.3 NUTZENERGIEBILANZ DER LUFTAUFBEREITUNG.................................................... 89 5.4.4 BELEUCHTUNG.................................................................................................. 90 5.4.5 HEIZUNG UND WARMWASSERBEREITUNG .......................................................... 92 5.4.6 RAUMLUFTTECHNIK- UND KLIMAKAELTESYSTEME ................................................ 92 5.4.7 NUTZUNGSRANDBEDINGUNGEN ......................................................................... 92 6 INSTATIONAERES W AERM EVERHALTEN VON BAUTEILEN UND G E B AE U D E N ............................... 93 6.1 INSTATIONAERES WAERMEVERHALTEN VON BAUTEILEN ...................................................... 93 6.1.1 WAERMESPEICHERUNG ..................................................................................... 93 6.2 INSTATIONAERES HEIZEN UND UEBERHEIZUNGSEFFEKTE ...................................................... 102 6.3 SOMMERLICHES W AERM EVERHALTEN...............................................................................106 6.3.1 EINSCHWINGVORGANG....................................................................................... 106 6.3.2 AUSWIRKUNG VON EINFLUSSGROESSEN AUF DIE RAUMTEMPERATUR IM SOMMER......................................................................................................109 7 BEWERTUNG VON M ASSNAHMEN ZUR HEIZENERGIEEINSPARUNG ..................................... 117 7.1 BAULICHE M ASSNAHMEN............................................................................................... 117 7.2 ANLAGENTECHNISCHE M ASSNAHMEN...............................................................................118 7.3 HEIZENERGIEBEDARF UND HEIZENERGIEEINSPARUNG ...................................................... 118 7.4 BRENNSTOFFEINSPARUNG ASS ......................................................................................... 119 7.5 ENERGIEKOSTENEINSPARUNG A K ................................................................................... 119 7.6 W IRTSCHAFTLICHKEIT......................................................................................................120 7.7 B EISPIELE.................................................................................................................... 121 8 W AERMESCHUTZTECHNISCHE ANFORDERUNGEN.................................................................... 123 8.1 WAERMESCHUTZTECHNISCHE VORSCHRIFTEN - DIN 410 8 ..................................................123 8.1.1 WAERMEDURCHLASSWIDERSTAND NICHTTRANSPARENTER UND TRANSPARENTER BAUTEILE ...................................................................................123 8.1.2 MASSNAHMEN ZUR VERMEIDUNG VON SCHIMMELPILZBILDUNG ........................... 125 8.2 MINDESTANFORDERUNG AN DEN SOMMERLICHEN W AERM ESCHUTZ ..................................... 126 8.2.1 ALLGEMEINES................................................................................................... 126 8.2.2 NACHWEISFUEHRUNG........................................................................................... 126 8.2.3 VERFAHREN SONNENEINTRAGSKENNWERTE............................................................ 129 8.3 ENERGIEEINSPARVERORDNUNG 2014 UND EMEUERBARE-ENERGIEN-WAERMEGESETZ . . . 136 8.3.1 EINFUEHRUNG ................................................................................................... 136 8.3.2 DAS EMEUERBARE-ENERGIEN-WAERMEGESETZ....................................................137 8.3.3 WOHNGEBAEUDE - NEUBAU ...............................................................................138 8.3.4 ANFORDERUNGEN IM GEBAEUDEBESTAND ............................................................ 142 8.3.5 HEIZUNGSTECHNISCHE ANLAGEN, WARMWASSERANLAGEN UND WAERMEVERTEILUNG, ANRECHNUNG VON STROM AUS EMEUERBAREN ENERGIEN ................................... 147 8.3.6 ENERGIEAUSWEISE............................................................................................. 148 8.3.7 NICHTWOHNGEBAEUDE - N E U B A U ...................................................................... 150 8.3.8 GEBAEUDESTANDARDS ......................................................................................... 153 II FEUCHTESCHUTZ 1 ZIELE UND STRATEGIEN DES FEUCHTESCHUTZES .................................................................. 157 1.1 ZIELE ........................................................................................................................157 1.2 STRATEGIEN ................................................................................................................. 158 2 F EUCHTESPEICHERUNG....................................................................................................... 161 2.1 FEUCHTESPEICHERUNG IN LUFT .....................................................................................161 2.1.1 WASSERDAMPFGEHALT DER L U F T ........................................................................ 161 2.1.2 ABKUEHLUNG UND ERWAERMUNG FEUCHTER LUFT ..................................................166 2.1.3 DIE RAUMLUFTFEUCHTE ALS GLEICHGEWICHTSZUSTAND ....................................... 168 2.2 FEUCHTESPEICHERUNG IN B AUSTOFFEN .......................................................................... 172 2.2.1 CHARAKTERISTISCHE WERTE DER BAUSTOFF-FEUCHTE ........................................... 172 2.2.2 HYGROSKOPISCHE WASSERGEHALTE.................................................................... 177 2.2.3 UEBERHYGROSKOPISCHE WASSERGEHALTE ............................................................ 181 2.2.4 FEUCHTETECHNISCHE EIGENSCHAFTEN EINIGER BAUSTOFFKLASSEN ......................... 185 2.2.5 MOEGLICHE FOLGEN HOHER WASSERGEHALTE IN BAUSTOFFEN ............................... 189 2.3 TAUWASSER- UND SCHIMMELPILZBILDUNG AN BAUTEILOBERFLAECHEN ............................... 190 2.3.1 DIE RAUMSEITIGE OBERFLAECHENTEMPERATUR 0SI UND DER TEMPERATURFAKTOR FRSI 190 2.3.2 TAUWASSERSCHUTZ FUER BAUTEILOBERFLAECHEN ....................................................193 3 FEUCHTETRANSPORT ........................................................................................................... 196 3.1 DIFFUSION DER WASSERMOLEKUELE................................................................................196 3.1.1 VARIANTEN DER D IFFUSION ................................................................................ 196 3.1.2 TRANSPORTGESETZ DER WASSERDAMPFDIFFUSION ................................................. 198 3.1.3 DIFFUSIONSWIDERSTANDSZAHL P UND WASSERDAMPFDIFFUSIONSAEQUIVALENTE LUFTSCHICHTDICKE S J ...................................................................................... 200 3.2 WASSERTRANSPORT IN UNGESAETTIGTEN P O R E N .................................................................. 204 3.2.1 GRENZFLAECHENSPANNUNG O, RANDWINKEL 0 UND KAPILLARDRUCK PK ................ 204 3.2.2 DER FLUESSIGKEITSLEITKOEFFIZIENT K .................................................................. 209 3.2.3 DER WASSERAUFNAHMEKOEFFIZIENT WW .........................................................212 3.3 FEUCHTETRANSPORT DURCH STROEMENDE L U F T .................................................................. 215 3.3.1 SCHLAGREGENBELASTUNG VON F ASSADEN............................................................215 3.3.2 MASSNAHMEN GEGEN SCHLAGREGEN .................................................................. 219 3.3.3 LUFTSTROEMUNGEN IN KANAELEN UND LUFTSCHICHTEN ........................................... 224 3.3.4 FUGENSPALTSTROEMUNGEN UND RAUMDURCHLUEFTUNG ........................................... 227 3.3.5 TAUWASSERSCHUTZ FUER LUFTSCHICHTEN UND LUFTKANAELE ................................... 228 3.4 STROEMUNG VON WASSER IN GESAETTIGTEN POREN UND IN R IS S E N ..................................... 230 3.5 ELEKTROKINESE ............................................................................................................234 3.6 ABFUHREN DER BAUFEUCHTE.........................................................................................236 4 FEUCHTEUEBERGANG ........................................................................................................... 240 4.1 STOFFUBERGANGSKOEFFIZIENTEN SSP UND SSY .................................................................. 240 4.2 STOFFUEBERGANG IM KONKRETEN FALL ............................................................................ 241 4.3 SCHAETZUNG DER WASSERVERDUNSTUNG VON WASSEROBERFLAECHEN ................................... 245 5 STATIONAERER FEUCHTETRANSPORT IN BAUTEILEN ................................................................ 246 5.1 FORMELN FUER S^-WERTE ZUSAMMENGESETZTER SCHICHTEN ............................................. 246 5.2 DAS GLASER-VERFAHREN............................................................................................... 249 5.2.1 BESCHREIBUNG DES VERFAHRENS ...................................................................... 249 5.2.2 WAHL DER RANDBEDINGUNGEN.......................................................................... 256 5.2.3 BEISPIELE TYPISCHER GLASERDIAGRAMME..........................................................258 5.2.4 UNBEDENKLICHE B AUTEILE ................................................................................ 260 5.2.5 BERECHNUNGSBEISPIELE ZUM NACHWEIS DES TAUWASSERAUSFALLS IM BAUTEILINNEREN...........................................................................................267 5.3 MASSNAHMEN GEGEN TAUWASSERAUSFALL IM BAUTEILINNEREN ....................................... 273 5.4 FEUCHTETRANSPORT BEI EINSEITIGER WASSERBELASTUNG ................................................. 275 5.4.1 DER ZUGEHOERIGE FLUESSIGWASSERTRANSPORT........................................................275 5.4.2 FLUESSIGWASSERTRANSPORT UND DIFFUSION IN SERIENSCHALTUNG...........................277 6 INSTATIONAERER FEUCHTETRANSPORT IN B AU TEILEN ..............................................................280 6.1 WASSERDAMPFSPEICHERUNG IN BAUSTOFFOBERFLAECHEN ................................................. 280 6.2 KAPILLARES SAUGEN BEI BEGRENZTEM WASSERANGEBOT ................................................. 283 6.3 AUSTROCKNUNGS- UND BEFEUCHTUNGSVORGAENGE ..........................................................284 6.4 INSTATIONAERE FEUCHTEBEWEGUNGEN IN BAUTEILEN........................................................286 7 HYGRISCHE BEANSPRUCHUNG VON BAUTEILEN ..................................................................292 7.1 QUELLEN UND SCHWINDEN DER BAUSTOFFE.................................................................... 292 7.2 VERFORMUNGEN UND RISSE IN MAUERWERK ZWISCHEN BETONDECKEN...........................296 7.3 VERFORMUNGEN UND RISSE IN ESTRICHEN UND BETONBODENPLATTEN .............................298 7.4 VERFORMUNGEN UND RISSE IN HOLZBAUTEILEN..............................................................301 EINFUEHRUNG, DEFINITIONEN UND BAUKLIMATISCHE R ELEVANZ..............................................307 1 KOMPONENTEN DES AUSSENKLIMAS .................................................................................. 310 1.1 AUSSENLUFTTEMPERATUR................................................................................................. 311 1.1.1 JAHRESGANG DER AUSSENLUFTTEMPERATUR............................................................311 1.1.2 ANALYTISCHE SIMULATION DES TATSAECHLICHEN TEMPERATURGANGES .................... 314 1.1.3 TAGESGANG DER AUSSENLUFTTEMPERATUR............................................................317 1.1.4 SUMMENHAEUFIGKEIT DER AUSSENLUFTTEMPERATUR ............................................. 318 1.2 KURZWELLIGE UND LANGWELLIGE WAERMESTRAHLUNGSBELASTUNG ..................................... 320 1.2.1 KURZWELLIGE STRAHLUNGSWAERMESTROMDICHTE AUF EINE HORIZONTALFLAECHE . . . 320 1.2.2 STRAHLUNGSWAERMESTROMDICHTE AUF BELIEBIG ORIENTIERTE UND GENEIGTE FLAECHEN ...........................................................................................323 1.2.3 LANGWELLIGE ABSTRAHLUNG.............................................................................. 334 1.3 WASSERDAMPFDRUCK UND RELATIVE LUFTFEUCHTIGKEIT................................................... 338 1.3.1 WASSERDAMPFSAETTIGUNGSDRUCK ...................................................................... 338 1.3.2 RELATIVE LUFTFEUCHTIGKEIT .............................................................................. 339 1.3.3 TATSAECHLICHER WASSERDAMPFDRUCK ................................................................340 1.4 NIEDERSCHLAG UND W IND.............................................................................................343 1.4.1 REGENSTROMDICHTE .........................................................................................343 1.4.2 WINDGESCHWINDIGKEIT UND WINDRICHTUNG ................................................. 345 1.5 GEBAEUDEUMSTROEMUNG UND SCHLAGREGENBELASTUNG ................................................. 348 1.6 TESTREFERENZJAHR ....................................................................................................... 356 1.7 KLIMAGENERATOR......................................................................................................... 358 2 CHARAKTERISIERUNG DES R AUM KLIM AS............................................................................ 361 2.1 RAUMTEMPERATUREN...................................................................................................361 2.1.1 ENERGIEUMSATZ DES M ENSCHEN...................................................................... 361 2.1.2 RAUMLUFTTEMPERATUR, UMSCHLIESSUNGSFLAECHEN- UND EMPFINDUNGS TEMPERATUR .....................................................................................................363 2.2 RAUMLUFTFEUCHTE.......................................................................................................365 2.2.1 RELATIVE LUFTFEUCHTIGKEIT.............................................................................. 365 2.2.2 ENTHALPIE UND WASSERDAMPFGEHALT - H-X-DIAGRAMM...................................369 2.2.3 TAUPUNKTTEMPERATUR ...................................................................................... 371 2.3 RAUMKLIMAKLASSEN...................................................................................................373 2.4 EINFLUSS DER RAUMLUFTPARAMETER AUF DIE BEHAGLICHKEIT ......................................... 376 3 RAUMKLIMA BEI QUASIFREIER K LIM ATISIERUNG................................................................379 3.1 VORBEMERKUNG........................................................................................................... 379 3.2 MODELLIERUNG DER ENERGIEBILANZEN IN EINEM AUSGEWAEHLTEN RAUM ZUR ERMITTLUNG DER RAUMLUFTTEMPERATUR IM JAHRESVERLAUF.....................................380 3.2.1 WAERMESTROMBILANZ FUER DIE AEUSSERE OBERFLAECHE DER OPAKEN B AU TEILE ........ 381 3.2.2 WAERMESTROMBILANZ FUER DEN R A U M ................................................................382 3.2.3 WAERMESTROMBILANZ FUER DIE INNERE RAUMUMSCHLIESSUNGSFLAECHE .................. 383 3.3 MODELLIERUNG DER FEUCHTEBILANZ-TAGES- UND JAHRESGANG DER RAUMLUFTFEUCHTE .. 386 3.4 BEISPIELRECHNUNG FUER EINEN WAERME- UND FEUCHTETRAEGEN ARCHIVRAUM .................... 390 3.4.1 RAUM UND BAUTEILPARAMETER: SPEICHERWIRKSAME MASSEN UND SPEZIFISCHE TRANSMISSIONSWAERMESTROEME.......................................................................... 390 3.4.2 AUSSENKLIMATISCHE BELASTUNG DES R AUM ES ................................................... 393 3.4.3 BERECHNUNG DER RAUMTEMPERATUREN ............................................................398 3.4.4 BERECHNUNG DER RELATIVEN LUFTFEUCHTIGKEIT IM RAUM .................................400 3.5 NUTZERFREUNDLICHE UMSETZUNG DES RAUMKLIMAMODELLS PROGRAMM CLIMT (CLIMATE-INDOOR-MOISTURE-TEMPERATURE) ..............................................................402 3.5.1 PROGRAMMBESCHREIBUNG C L IM T .................................................................. 402 3.5.2 ERMITTLUNG DES RAUMKLIMAS IN ZWEI TESTGEBAEUDEN ...................... 406 4 KLIMAGERECHTES B A U E N .................................................................................................. 411 4.1 KLIMAZONEN DER ERDE ............................................................................................... 411 4.2 AUTOCHTHONE BAUWEISEN UND ARCHITEKTUR................................................................413 4.3 KALT ........................................................................................................................414 4.4 GEMAESSIGT....................................................................................................................417 4.5 ARID ........................................................................................................................420 4.6 TROPISCH ....................................................................................................................423 IV SCHALL 1 EINFUEHRUNG IN DIE A K U S TIK .............................................................................................429 1.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN .......................................................................................429 1.1.1 WELLEN ........................................................................................................... 429 1.1.2 SCHALLFELDGROESSEN ...........................................................................................432 1.2 HOEREN ........................................................................................................................435 1.2.1 FREQUENZBEWERTUNGSVERFAHREN...................................................................... 437 1.2.2 PSYCHOAKUSTIK ...............................................................................................437 1.2.3 L AERM ............................................................................................................... 437 1.3 SCHALLFELDER............................................................................................................... 439 1.3.1 SCHALLFELDER IM F RE IE N .................................................................................. 439 1.3.2 SCHALLFELDER IN R AEUM EN ................................................................................ 440 2 R AU M AK U STIK ....................................................................................................................443 2.1 NACHHALLZEIT ............................................................................................................. 443 2.2 SCHALLABSORBER........................................................................................................... 444 2.2.1 POROESE ABSORBER.............................................................................................445 2.2.2 PLATTENRESONATOREN.........................................................................................449 2.2.3 HELMHOLTZRESONATOREN .................................................................................. 452 2.2.4 MIKROPERFORIERTE ABSORBER............................................................................ 453 2.3 SCHALLREFLEKTOREN....................................................................................................... 460 2.3.1 REFLEKTOREN FUER GEOMETRISCHE R EFLEXIONEN ................................................. 460 2.3.2 REFLEKTOREN FUER DIFFUSE REFLEXIONEN ............................................................461 2.3.3 SCHALLSCHIRME IN RAEUMEN ............................................................................ 462 2.4 SCHALLAUSBREITUNG IN R AEUM EN .................................................................................. 463 2.4.1 RAUMIMPULSANTWORT ...................................................................................... 464 2.4.2 RAUMAKUSTISCHE PARAM ETER.......................................................................... 464 2.5 RAUMFORMEN............................................................................................................. 465 2.5.1 GUENSTIGE RAUMFORMEN.................................................................................. 465 2.5.2 GEKRUEMMTE FLAECHEN ...................................................................................... 466 2.6 RAUMAKUSTISCHE ANFORDERUNGEN.............................................................................. 467 2.7 RAUMAKUSTISCHE PLANUNG ......................................................................................470 2.7.1 RAEUME MIT HOHEN SCHALLPEGELN .................................................................. 471 2.7.2 RAEUME FUER M U SIK ......................................................................................... 472 2.7.3 RAEUME FUER SPRACHE .....................................................................................472 2.7.4 MEHRPERSONENBUEROS.................................................................................... 473 2.7.5 KIRCHEN ....................................................................................................... 473 2.7.6 PLANUNGSWERKZEUGE.................................................................................... 474 2.7.7 UNSICHERHEITEN BEI DER RAUMAKUSTISCHEN PLANUNG.....................................475 3 BAUAKUSTIK ................................................................................................................... 476 3.1 SCHALLUEBERTRAGUNG DURCH BAUKONSTRUKTIONEN ....................................................... 476 3.1.1 EINSCHALIGE BAUTEILE .................................................................................. 476 3.1.2 ZWEISCHALIGE B AU TEILE................................................................................ 480 3.1.3 ZUSAMMENGESETZTE BAUTEILE ...................................................................... 482 3.2 LUFTSCHALLUEBERTRAGUNG.............................................................................................483 3.2.1 LUFTSCHALLUEBERTRAGUNG ZWISCHEN R AEUM EN ................................................. 483 3.2.2 LUFTSCHALLUEBERTRAGUNG IM MASSIVBAU ........................................................486 3.2.3 LUFTSCHALLUEBERTRAGUNG IM HOLZ-/LEICHT- UND TROCKENBAU .......................494 3.2.4 LUFTSCHALLUEBERTRAGUNG VON AUSSENLAERM ......................................................498 3.2.5 SCHALLDAEMMUNG VON T UE RE N ........................................................................ 501 3.2.6 SCHALLDAEMMUNG VON FENSTERN.................................................................... 504 3.3 TRITTSCHALLUEBERTRAGUNG.............................................................................................507 3.3.1 TRITTSCHALLUEBERTRAGUNG IN R AEUM EN.............................................................. 507 3.3.2 TRITTSCHALLUEBERTRAGUNG VON MASSIVDECKEN..................................................510 3.3.3 TRITTSCHALLUEBERTRAGUNG VON HOLZBALKENDECKEN ......................................... 513 3.3.4 TRITTSCHALLUEBERTRAGUNG VON TREPPEN............................................................518 3.3.5 GEHSCHALL IM EIGENEN RAUM ...................................................................... 521 3.4 GERAEUSCHE AUS GEBAEUDETECHNISCHEN ANLAGEN........................................................521 3.5 BAUAKUSTISCHE ANFORDERUNGEN .............................................................................. 521 3.6 BAUAKUSTISCHE PLANUNG...........................................................................................525 3.6.1 ALLGEMEINE KONSTRUKTIONSHINWEISE FUER DIE BAUAKUSTISCHE P LANUNG ......... 526 3.6.2 WOHNGEBAEUDE............................................................................................... 527 3.6.3 VERWALTUNGSGEBAEUDE .................................................................................. 527 3.6.4 GEBAEUDE MIT HOHEN BAUAKUSTISCHEN ANFORDERUNGEN ................................. 527 3.6.5 UNSICHERHEITEN BEI DER BAUAKUSTISCHEN PLANUNG........................................528 4 SCHALL AUS ANLAGEN DER GEBAEUDETECHNIK .................................................................529 4.1 MASCHINENLAGERUNG................................................................................................. 529 4.2 SCHALL AUS RAUMLUFTTECHNISCHEN ANLAGEN ..............................................................533 5 SCHALLIM M ISSIONSSCHUTZ................................................................................................ 540 5.1 BERECHNUNG DER SCHALLAUSBREITUNG IM FREIEN........................................................ 540 5.2 LAERMSCHUTZWAENDE...................................................................................................550 5.3 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN DES IMMISSIONSSCHUTZES....................................551 5.4 REGELWERKE ZUM SCHALLIMMISSIONSSCHUTZ............................................................552 5.4.1 GEWERBELAERM NACH TA L AE RM ...................................................................... 552 5.4.2 SCHALLSCHUTZ IM STAEDTEBAU.......................................................................... 556 5.4.3 WEITERE REGELWERKE DES SCHALLIMMISSIONSSCHUTZES ................................. 559 5.4.4 MASSGEBLICHER AUSSENLAERMPEGEL NACH DIN 4109 ....................................... 563 1 EINFUEHRUNG ...................................................................................................................... 567 2 G RU N D LA G E N ...................................................................................................................... 568 2.1 ELEKTROMAGNETISCHE STRAHLUNG .................................................................................568 2.1.1 STRAHLUNGSINTENSITAET - STRAHLUNGSFLUSSDICHTE................................................569 2.2 SONNENSPEKTRUM - TEMPERATURSTRAHLER .................................................................... 569 2.2.1 MINDERUNG DER SOLARSTRAHLUNG - AIRMASS-FAKTOR ....................................... 570 2.2.2 WIENSCHES VERSCHIEBUNGSGESETZ - FARBTEMPERATUR ..................................... 571 2.3 GRUNDGROESSEN DER LICHTTECHNIK.................................................................................572 2.3.1 PHOTOMETRISCHES STRAHLUNGSAEQUIVALENT KM - V(X)-KURVE ........................... 572 2.3.2 L ICHTSTROM ..................................................................................................... 575 2.3.3 LICHTMENGE ................................................................................................... 575 2.3.4 LICHTSTAERKE..................................................................................................... 577 2.3.5 LEUCHTDICHTE ................................................................................................. 577 2.3.6 SPEZIFISCHE LICHTABSTRAHLUNG ........................................................................ 580 2.3.7 BELEUCHTUNGSSTAERKE ....................................................................................... 580 2.3.8 B ELICHTUNG.................................................................... 581 2.3.9 LICHTAUSBEUTE - LEISTUNGSAUSBEUTE.............................................................. 582 2.3.10 TRANSMISSION - REFLEXION - ABSORPTION ......................................................582 2.4 PHOTOMETRISCHES ENTFEMUNGSGESETZ ........................................................................ 583 2.5 FORMFAKTOREN PHOTOMETRISCHES G RUNDGESETZ..........................................................584 2.5.1 REZIPROZITAETSBEZIEHUNGEN ............................................................................ 586 2.5.2 BERECHNUNGSBEISPIELE ...................................................................................586 2.6 BERECHNUNG DER LICHTVERTEILUNG IM RAUM DURCH INTERREFLEXION ...........................588 2.7 NICHT-ANALYTISCHE ERMITTLUNG VON FORM FAKTOREN....................................................590 2.7.1 GRAPHISCHE METHODEN .................................................................................591 2.7.2 COMPUTERGESTUETZTE METHODE ........................................................................ 593 2.8 COMPUTERGRAPHIK UND LICHTTECHNISCHE BERECHNUNGSVERFAHREN ............................... 594 2.9 WAHRNEHMUNG VON LICHT .........................................................................................597 2.9.1 HELLIGKEITSWAHMEHMUNG ADAPTATION ..........................................................597 2.9.2 WEBER-FECHNERSCHES GESETZ ........................................................................ 597 2.9.3 B LENDUNG....................................................................................................... 598 2.9.4 FARBMETRIK - FARBWIEDERGABE ...................................................................... 599 3 TAGESLICHT ........................................................................................................................602 3.1 QUALITATIVE ABSCHAETZUNGEN ZUM LICHTEINFALL - PROJEKTIONS VERFAHREN .................. 603 3.1.1 FENSTER NIEDRIG/HOCH ANGEORDNET.................................................................. 604 3.1.2 VERGLEICH VON SEITENLICHT UND O B ERLICH T......................................................604 3.1.3 LICHTEMPFANG HORIZONTAL / VERTIKAL IN FENSTEMAEHE UND IN RAUMTIEFE . . . 605 3.1.4 LICHT VON OBEN IN RAUMMITTE UND AM RAND - HORIZONTAL / VERTIKAL .......... 605 3.2 LEUCHTDICHTEVERTEILUNG DES H IM M ELS...................................................................... 606 3.3 TAGESLICHTQUOTIENT ................................................................................................... 607 3.3.1 BERECHNUNG DES DIREKTLICHTANTEILS ..............................................................610 3.3.2 BERECHNUNG DES INNENREFLEXIONSANTEILS ......................................................612 3.3.3 MINDERUNGSFAKTOREN ................................................................................... 613 3.4 RICHTWERTE VON TAGESLICHTQUOTIENTEN...................................................................... 614 3.5 VERGLASUNGEN ........................................................................................................... 615 3.5.1 GLASKENNWERTE ........................................................................................... 618 3.5.2 LICHTTRANSMISSIONSGRAD FUER NICHT-SENKRECHTEN LICHTEINFALL ....................... 619 3.5.3 GLASAUFBAU ................................................................................................. 619 3.5.4 VERGLASUNGSARTEN ......................................................................................... 619 3.6 BESONNUNG .............................................................................................................620 3.6.1 ASTRONOMISCHE GEGEBENHEITEN .................................................................. 621 3.6.2 SONNENSTANDSDIAGRAMME / ZEITUM RECHNUNG.............................................. 622 3.6.3 BESONNUNGSUNTERSUCHUNGEN ...................................................................... 625 3.6.4 BLEND- UND SONNENSCHUTZMASSNAHMEN ........................................................ 628 4 KUNSTLICHT ......................................................................................................................634 4.1 EINFUEHRUNG ..............................................................................................................634 4.2 LICHTERZEUGUNG....................................................................................................... 635 4.2.1 TEMPERATURSTRAHLER........................................................................................636 4.2.2 NIEDERDRUCKENTLADUNGSLAMPEN .................................................................. 638 4.2.3 HOCHDRUCKENTLADUNGSLAMPEN .................................................................... 641 4.2.4 LICHTEMITTIERENDE DIODEN - LED .............................................................. 645 4.3 LICHTLENKUNG - LEUCHTEN .......................................................................................647 4.3.1 REFLEKTOREN ................................................................................................. 647 4.3.2 LINSEN ......................................................................................................... 649 4.3.3 LICHTSTAERKEVERTEILUNGSKURVEN L V K .............................................................651 4.3.4 VERTEILUNG DES LICHTSTROMS IN RAUMBEREICHE ........................................... 653 4.3.5 LEUCHTENBETRIEBSWIRKUNGSGRAD................................................................... 653 4.3.6 LEUCHTENTYPEN.............................................................................................. 653 4.4 BELEUCHTUNGSKRITERIEN ........................................................................................... 655 4.4.1 ENERGIEEFFIZIENZKLASSEN ............................................................................ 656 4.5 BERECHNUNGEN......................................................................................................... 656 4.5.1 MITTLERE BELEUCHTUNGSSTAERKE NACH DEM WIRKUNGSGRADVERFAHREN................657 4.5.2 LOKALE BELEUCHTUNGSSTAERKEN ANHAND VON LICHTSTAERKEN / LVK .................658 5 LICHTTECHNISCHE M ESSUNGEN......................................................................................... 660 5.1 WAS GEMESSEN W IRD................................................................................................. 660 5.2 MESSUNGEN MIT DER ULBRICHTSCHEN K U G E L .............................................................. 660 5.2.1 MESSUNG DES LICHTSTROMS VON LICHTQUELLEN ............................................. 661 5.2.2 MESSUNG DES REFLEXIONSGRADES VON PROBEN ............................................. 661 6 LICHTREGELUNG ............................................................................................................... 662 6.1 VORTEILE UND PRINZIP ...............................................................................................662 6.2 DATENAUFZEICHNUNG................................................................................................. 663 VI BRAND 1 EINFUEHRUNG ....................................................................................................................667 2 ORDNUNGEN UND N O RM E N ............................................................................................. 669 2.1 LANDESBAUORDNUNGEN, VERORDNUNGEN FUER BAULICHE ANLAGEN BESONDERER ART UND N U TZU N G ............................................................................................................669 2.2 RICHTLINIEN................................................................................................................670 2.3 N ORM EN......................................................................................................................670 2.3.1 DIN 4102 BRANDVERHALTEN VON BAUSTOFFEN UND BAUTEILEN ...................... 670 2.3.2 DIN 18 009 BRANDSCHUTZINGENIEURWESEN - TEIL 1: GRUNDSAETZE UND REGELN FUER DIE ANWENDUNG ............................................... 673 2.3.3 DIN 18 230 BAULICHER BRANDSCHUTZ IM INDUSTRIEBAU*; RECHNERISCH ERFORDERLICHE FEUERWIDERSTANDSDAUER ....................................... 673 2.4 EUROPAEISCHE BRANDSCHUTZNORMUNG.......................................................................... 674 2.4.1 KLASSIFIZIERUNG VON BAUSTOFFEN.................................................................... 674 2.4.2 KLASSIFIZIERUNG VON B AUTEILEN...................................................................... 676 2.4.3 EUROCODES ..................................................................................................... 679 3 GRUNDLAGEN DES BRANDES, VERLAUF .............................................................................682 3.1 PYROLYSE UND VERBRENNUNG.......................................................................................682 3.2 BRANDVERLAUF UND EINFLUESSE .....................................................................................684 3.3 NORMBRAND ............................................................................................................... 686 3.4 AEQUIVALENTE BRANDDAUER...........................................................................................686 3.5 BEMESSUNGSBRAND..................................................................................................... 687 3.5.1 STANDARDISIERTE BEMESSUNGSBRAENDE..............................................................689 3.5.2 A USBREITUNG................................................................................................... 691 3.5.3 L OESCHUNG....................................................................................................... 691 4 MECHANISCHE UND THERMISCHE HOCHTEMPERATUREIGENSCHAFTEN DER B A U STO FFE ___ 692 4.1 STAHL ........................................................................................................................692 4.1.1 FESTIGKEIT UND VERFORMUNG .......................................................................... 692 4.1.2 ELASTIZITAET....................................................................................................... 694 4.1.3 THERMISCHE DEHNUNG .................................................................................... 694 4.1.4 WAERMELEITFAEHIGKEIT ...................................................................................... 695 4.1.5 SPEZIFISCHE W AERMEKAPAZITAET........................................................................ 695 4.1.6 D ICHTE............................................................................................................. 695 4.1.7 TEMPERATURLEITFAEHIGKEIT ................................................................................ 695 4.1.8 TEMPERATURVERTEILUNG .................................................................................... 696 4.2 BETON ........................................................................................................................698 4.2.1 FESTIGKEIT....................................................................................................... 699 4.2.2 ELASTIZITAET....................................................................................................... 700 4.2.3 GESAMTVERFORMUNG ...................................................................................... 700 4.2.4 KRITISCHE TEMPERATUR .................................................................................... 700 4.2.5 ZWAENGUNG ..................................................................................................... 702 4.2.6 THERMISCHE DEHNUNG .................................................................................... 702 4.2.7 WAERMELEITFAEHIGKEIT ...................................................................................... 702 4.2.8 SPEZIFISCHE W AERMEKAPAZITAET........................................................................ 703 4.2.9 D ICHTE............................................................................................................. 703 4.2.10 TEMPERATURLEITFAEHIGKEIT................................................................................ 703 4.2.11 TEMPERATURVERTEILUNG .................................................................................... 703 4.2.12 TEMPERATURVERTEILUNG IN STAHL-VERBUNDQUERSCHNITTEN.................................706 4.3 SONDERBETONE ........................................................................................................... 706 4.4 MAUERWERK ............................................................................................................... 707 4.5 HOLZ ....................................................................................................................... 707 4.5.1 ENTZUENDUNG, ABBRAND .................................................................................. 707 4.5.2 FESTIGKEIT....................................................................................................... 708 4.5.3 ELASTIZITAET.......................................................................................................709 4.5.4 THERMISCHE DEHNUNG .......... .. ....................................................................... 709 4.5.5 WAERMELEITFAEHIGKEIT .....................................................................................709 4.5.6 SPEZIFISCHE W AERMEKAPAZITAET........................................................................710 4.5.7 TEMPERATURLEITFAEHIGKEIT................................................................................710 4.5.8 TEMPERATURVERTEILUNG.................................................................................... 710 4.6 GIPS ....................................................................................................................... 710 4.6.1 PRODUKTE.........................................................................................................710 4.6.2 PHYSIKO-CHEMISCHE VORGAENGE BEI EINWIRKUNG ERHOEHTER TEMPERATUR ........ 711 4.6.3 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN.......................................................................... 711 4.6.4 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN............................................................................712 4.7 NICHTEISENMETALLE.....................................................................................................712 4.8 K UNSTSTOFFE............................................................................................................... 712 4.9 DAEMMSTOFFE ............................................................................................................. 715 4.9.1 SPEZIALPUTZE...................................................................................................715 4.9.2 DAEMMSCHICHTBILDNER.................................................................................... 716 4.9.3 DAEM M PLATTEN.................................................................................................716 5 BRANDVERHALTEN VON BAUTEILEN .................................................................................... 717 6 ERGAENZENDE M ASSNAHM EN.............................................................................................. 726 6.1 FRUEHERKENNUNGS- UND -MELDEANLAGEN......................................................................726 6.2 FRUEHBEKAEMPFUNGSMASSNAHMEN................................................................................ 726 6.3 RETTUNGSW EGE...........................................................................................................726 6.4 RAUCH- UND WAERMEABZUGSANLAGEN..........................................................................727 6.5 LEITUNGEN, SCHAECHTE, KANAELE .................................................................................. 727 6.6 WANDOEFFHUNGEN; TUEREN UND T O R E ............................................................................ 729 6.7 BRANDABSCHNITTE ......................................... 729 6.8 DEFINIERTER OBJEKTSCHUTZ.......................................................................................... 731 7 BRANDNEBENWIRKUNGEN ................................................................................................ 733 7.1 TEMPERATUREN ...........................................................................................................733 7.2 TOXISCHE G A SE ...........................................................................................................733 7.3 RAUCH ....................................................................................................................... 734 7.4 KORROSIVE G A S E .........................................................................................................734 7.5 MODELLGROESSEN ZUR BESCHREIBUNG DER PERSONENSICHERHEIT.......................................734 7.5.1 OPTISCHE DICHTE UND ERKENNUNGSWEITE ....................................................... 734 7.5.2 ANHALTSWERTE ZUR BEURTEILUNG DER PERSONENSICHERHEIT.................................736 7.5.3 FED-KONZEPT................................................................................................ 737 8 M ATHEMATISCHE BRANDM ODELLE...................................................................................... 740 8.1 HANDRECHENFORMELN ................................................................................................ 740 8.1.1 PLUME OHNE AUSBILDUNG EINER HEISSGASSCHICHT ........................................... 743 8.1.2 RAUCHGASSTROEMUNG AN DER DECKE (CEILING-JET)...........................................746 8.1.3 PLUME MIT AUSBILDUNG EINER HEISSGASSCHICHT .............................................. 748 8.2 WAERME- UND MASSENBILANZMODELLE ........................................................................750 8.2.1 MEHRZONENMODELLE ...................................................................................... 751 8.2.2 MEHRRAUM-MEHRZONENMODELLE ....................................................................755 8.3 FELDMODELLE FUER DIE BRANDSIMULATION ..................................................................... 756 X XX INHALTSVERZEICHNIS 8.3.1 ERHALTUNGSGLEICHUNGEN .................................................................................756 8.3.2 WEITERE ANNAHMEN UND VEREINFACHUNGEN....................................................758 8.3.3 TURBULENZMODELLIERUNG.................................................................................760 8.3.4 QUELLTERME UND RANDBEDINGUNGEN .............................................................. 762 8.3.5 DURCHFUEHRUNG VON CFD-BERECHNUNGEN ......................................................765 8.3.6 BEISPIELE FUER BERECHNUNGEN .......................................................................... 765 8.4 EVALUIERUNG VON M ODELLEN......................................................................................768 ANHANG ................................................................................................................................. 773 SYMBOLVERZEICHNIS............................................................................................................775 LITERATURVERZEICHNIS..........................................................................................................794 SACHWORTVERZEICHNIS ............................................................................................................825
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