Experimentelle Untersuchung verschiedener baulicher Aspekte in Bezug auf den sommerlichen Wärmeschutz von Gebäuden

Ursprüngliches Flachdach - Haus Bauwesen

Forschungsschwerpunkt
"Thermische Schutzwirkung und energetische Auswirkungen von Gründächern"

In Aufenthaltsräumen sollte die Temperatur im Sommer nicht über 26 bis  27 °C liegen (Arbeitsstättenrichtlinie 6 sowie DIN 4108 Teil 2, Juli 2003). Neben planerischen spielen vor allem bauliche Aspekte bei der Erwärmung der Bauteile bzw. der Innenräume eine wichtige Rolle. Nicht nur die Nutzer der Gebäude sind in den Sommermonaten den oft unerträglichen Innenraumtemperaturen ausgesetzt, sondern auch die städtisch verdichteten Bereiche erfahren durch die solare Erwärmung von Straßen und Dachflächen eine zusätzliche Belastung ("urban heat island").

Zur Untersuchung  der thermischen Schutzwirkung von Gründächern unter Berücksichtigung energetischer sowie bauphysikalischer und konstruktiver Auswirkungen von Gründachaufbauten gegenüber konventioneller Flachdachaufbauten werden Temperaturen in den Bauteilschichten sowie Temperaturen, Feuchten und Einstrahlungen im und am Gebäude gemessen und ausgewertet. 

Ehemals "Wildes Gründach" - Haus Bauwesen

Messungen

  • Klimadatenmessungen
  • Wechselwirkung solare Aufheizung der Oberflächen und Innenräume
  • Temperaturmessungen innerhalb des Dachaufbaus
  • Beurteilung des thermischen und hygrischen Verhaltens der Bauteile sowie der Dämmstoffeigenschaften

Seit Juni 2009 werden mittels Globalstrahlungssensoren (Messung der Sonnenstrahlungsintensität) sowie Temperaturfühlern an festgelegten Prüfstellen im vorhandenen Dachaufbau und an den Fassaden kontinuierlich Messdaten aufgenommen, um einen Vergleich zum geplanten Gründachaufbau zu erhalten.

Der Dachaufbau im Bestand wurde in verschiedenen Bauabschnitten unterschiedlich ausgeführt. Durch die Messungen im Sommer 2009 wurde festgestellt, dass die "spontan begrünte" Kiesschicht auf dem Dach (Nord-Ostseite P1) deutlich die Oberflächentemperatur der Abdichtung reduzierte /vergl. Grafik 1 und die Grafiken 2 und 3). Obwohl die vorhandene Schaumglas-Dämmung durchfeuchtet war, ergaben sich relativ gleichmäßige Oberflächentemperaturen der Betondecke, so wie das auch bei intakter Polystyrolschaumdämmung (siehe Grafik 2) der Fall war.

Auf der Dachfläche über den Hörsälen (Süd-Westseite P3) war die Pölystyroldämmschicht durchfeuchtet. Die Einstrahlung bewirkte eine deutliche Erwärmung der Betondecke, wodurch klar wird, dass die Wärmedämmung nicht mehr vorhanden ist.

Die bis zu diesem Stadium durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Ausführungen des Dachaufbaus ganz offensichtlich Einfluss auf das thermische Verhalten der Betondecke und damit die Erwärung der Räume darunter im Sommer hat. 

Grafik 1: Auswertung Nord-Ostseite (P1)
Grafik 1: Auswertung Nord-Ostseite (P1)
Grafik 2: Auswertung Süd-Westseite(P2)
Grafik 2: Auswertung Süd-Westseite(P2)
Grafik 3: Auswertung Süd-Westseite(P3)
Grafik 3: Auswertung Süd-Westseite(P3)

Forschungsziel

Unter realen Bedingungen werden die Eigenschaften von Dachaufbauten unter sommerlichen Praxisbedingungen untersucht. Die Forschungsergebnisse sollen das Wissen über nachhaltige und energieeinsparende Lösungen zur Optimierung des sommerlichen Wärmeschutzes vervollständigen. Auf dieser Basis sollen dann Ausführungsempfehlungen möglich sein, sodass die maximalen Raumlufttemperaturen innerhalb der zulässigen Bereiche bleiben. Auf aufwändige apparative und energieintensive Kühlmaßnahmen soll als Konsequenz möglichst verzichtet werden können. 

Ausblick

Im Zuge der anstehenden Dachsanierung und Dachbegrünung des Hauses Bauwesen (2010) werden die messtechnischen Untersuchungen fortgeführt, um die thermische Schutzwirkung der Gründächer unter Berücksichtigung energetischer sowie bauphysikalischer und konstruktiver Auswirkungen von Gründachaufbauten gegenüber konventioneller Flachdachaufbauten weiterhin zu erforschen.

© Reiner Becker Architekten BDA
© Reiner Becker Architekten BDA

Zeitlicher Ablauf

Mai 2009 Beginn Forschungsassistenz im Technologie Transfer
Juni 2009 Beginn der Untersuchungen am vorhandenen Dachaufbau, Beginn der Planung des Dachaufbaus (Varianten Gründach)
Sept 2009 Auswertung erster Messergebnisse im Bestand
April 2010 Beginn der Dachsanierung, Begrünung der Dachflächen
Sept 2010 Auswertung erster Messergebnisse der Dachbegrünung

Projektbeteiligte

Prof. Dr.-Ing. Martin Behne
Dipl.-Ing. Yvonne Dietrich (Forschungsassistentin)

Dieses Forschungsprojekt wird gefördert durch den Senat von Berlin  (Forschungsassistenz V im Technologie Transfer) und durch die Europäische Union (Europäischer SozialFond).