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Untersuchung der Abhängigkeit von Radoneintrittsrate und Luftwechsel von Witterungsparametern und Nutzerverhalten als Grundlage für die Beurteilung der Radondichtheit von Gebäuden : Vorhaben 3621S12220

Im Vorhaben wurden vier Objekte in Deutschland an verschiedenen Standorten untersucht, um die Radonkonzentrationen, Luftwechsel und Witterungsdaten zu ermitteln. Zunächst wurden intensive Erstmessungen und Bestandsaufnahmen mit der erweiterten Blower-Door-Methode durchgeführt, um Radonkonzentrationen, Eintrittsraten und Luftwechselraten festzustellen. Zeitauflösende Messdaten und Klimadaten des Deutschen Wetterdienstes ermöglichten die Erstellung saisonaler Datensätze, die mit Langzeitauswertungen verglichen wurden. Gute Übereinstimmungen fanden sich zwischen saisonalen Messintervallen und Jahresmittelwerten. Der Infiltrationsluftwechsel und der nutzungsbedingte Luftwechsel wurden getrennt betrachtet und über CO2 und Radon gemessen. Der Luftwechsel lag im Bereich von 0,1/h bis 0,4/h. Die Radoneintrittsraten wurden stark von Witterungsparametern beeinflusst, vor allem von Temperaturdifferenzen und Windstärken, welche Druckdifferenzen erzeugten. Andere Witterungsparameter hatten keinen signifikanten Einfluss. Nutzerverhalten hatte eine untergeordnete Rolle, Effekte ergaben sich durch Heizen und Lüften. Abschätzungen der Radondichtheit können über Radonmessungen in Kombination mit Witterungsparametern und Luftwechsel vorgenommen werden. Eine Kombination von Vor-Ort-Messungen und Kurzzeitmessungen bietet eine bessere Bewertung der Radonsituation. Mit der aus einem Messintervall von zwei bis vier Wochen messtechnisch abgeleiteten Radoneintrittsrate und den gemessenen Witterungsparametern kann die zu erwartende Radoneintrittsrate im Jahresmittel abgeschätzt werden. Diese Abschätzung erfolgt nach einer aus den Messdaten der vier Objekte abgeleiteten Regressionsformel unter Zuhilfenahme ortsüblicher Jahresmittelwerte der Witterungsparameter. Die Nutzung eines KI-Modells mittels neuronaler Netze führte nicht zu einer gegenüber dem einfachen Regressionsmodell verbesserten Abschätzung. Aus der nach dem Regressionsmodell bestimmten Radoneintrittsrate kann unter Berücksichtigung des messtechnisch abgeleiteten oder geplanten mittleren Luftwechsels auch der Jahresmittelwert für die Radonkonzentration in der Raumluft abgeschätzt werden. Die Güte der Abschätzung hängt im Wesentlichen von der Jahreszeit bzw. den wirksamen Temperaturdifferenzen während der Messung und der Dauer der Messung ab. In der Praxis sollte die Messdauer von 14 Tagen nicht unterschritten werden. Die wirksame Temperaturdifferenz während der Messung sollte im Mittel nicht unter 0 K liegen, wodurch die Methode nicht das ganze Jahr über einsetzbar ist. Erkenntnisse aus dem Vorhaben zeigen, dass lüftungstechnische Maßnahmen oft ausreichen, um Zielwerte zu erreichen. Eine Reduzierung des Unterdrucks kann die Effizienz von Lüftungssystemen verbessern. Weitere Objekte müssten untersucht werden, um die Erkenntnisse zu validieren und einen anwendbaren Nutzen festzustellen.

Entwicklung eines kombinierten Verfahrens aus Akustik und Infrarotthermografie zur quantitativen Evaluation der Luftdichtheit von Gebäudefassaden

Der unbeabsichtigte Luftaustausch durch die Gebäudehülle ist eine der wesentlichen Quellen für Wärmeverluste in Gebäuden und deren Energieverbrauch. Die Quantifizierung und Identifikation einzelner Leckagen in der Gebäudehülle ist mit Stand-der-Technik Verfahren bisher anspruchsvoll, zeitaufwändig und hängt stark von der Erfahrung des jeweiligen Energieberaters ab. Das schnelle und sichere Auffinden von Leckagen spielt allerdings eine entscheidende Rolle bei einer zügigen und großflächigen Sanierung von Bestandsgebäuden. In diesem Projekt soll ein Messsystem sowie eine dafür geeignete Ultraschallquelle entwickelt werden, mit dem Ziel, Leckagen in Gebäudehüllen schnell und für Bewohner möglichst störungsfrei zu identifizieren. Das System basiert auf der Kombination von Schallquellenortung mittels Mikrofon-Array-Technologie ('Akustische Kamera') und Infrarotthermografie. Durch die kombinierte Auswertung von Akustik und Thermografie können die Vorteile beider Verfahren kombiniert und die spezifischen Nachteile der einzelnen Verfahren verringert werden. Im Labor wird untersucht, wie mit dieser Methode die energetische Relevanz (Luftaustauschrate) verschiedener Leckagen bestimmt werden kann. Entwicklungsbegleitende Tests an Sanierungsbaustellen sollen Praxisanforderungen gewährleisten und zu einer Beschleunigung der Prozesse der seriellen Gebäudesanierung führen. Abschließend ist ein Ergebnisvergleich des Systems mit einer professionellen Luftdichtheitsprüfung nach Stand der Technik geplant. Das DLR übernimmt die Koordination des Vorhabens. Neben der Durchführung von Voruntersuchungen im Feld, sowie von Praxistests und der Validierung liegt der fachliche Schwerpunkt des DLR auf den Laborarbeiten. Hier werden insbesondere die Ortung und Quantifizierbarkeit diverser Leckage-Setups im Labor bei unterschiedlichen Anregungsarten im Laborprüfstand untersucht.

Entwicklung eines kombinierten Verfahrens aus Akustik und Infrarotthermografie zur quantitativen Evaluation der Luftdichtheit von Gebäudefassaden, Teilvorhaben: Koordination, Laborarbeiten und Voruntersuchungen im Feld, sowie Praxistests und Validierung

Der unbeabsichtigte Luftaustausch durch die Gebäudehülle ist eine der wesentlichen Quellen für Wärmeverluste in Gebäuden und deren Energieverbrauch. Die Quantifizierung und Identifikation einzelner Leckagen in der Gebäudehülle ist mit Stand-der-Technik Verfahren bisher anspruchsvoll, zeitaufwändig und hängt stark von der Erfahrung des jeweiligen Energieberaters ab. Das schnelle und sichere Auffinden von Leckagen spielt allerdings eine entscheidende Rolle bei einer zügigen und großflächigen Sanierung von Bestandsgebäuden. In diesem Projekt soll ein Messsystem sowie eine dafür geeignete Ultraschallquelle entwickelt werden, mit dem Ziel, Leckagen in Gebäudehüllen schnell und für Bewohner möglichst störungsfrei zu identifizieren. Das System basiert auf der Kombination von Schallquellenortung mittels Mikrofon-Array-Technologie ('Akustische Kamera') und Infrarotthermografie. Durch die kombinierte Auswertung von Akustik und Thermografie können die Vorteile beider Verfahren kombiniert und die spezifischen Nachteile der einzelnen Verfahren verringert werden. Im Labor wird untersucht, wie mit dieser Methode die energetische Relevanz (Luftaustauschrate) verschiedener Leckagen bestimmt werden kann. Entwicklungsbegleitende Tests an Sanierungsbaustellen sollen Praxisanforderungen gewährleisten und zu einer Beschleunigung der Prozesse der seriellen Gebäudesanierung führen. Abschließend ist ein Ergebnisvergleich des Systems mit einer professionellen Luftdichtheitsprüfung nach Stand der Technik geplant. Das DLR übernimmt die Koordination des Vorhabens. Neben der Durchführung von Voruntersuchungen im Feld, sowie von Praxistests und der Validierung liegt der fachliche Schwerpunkt des DLR auf den Laborarbeiten. Hier werden insbesondere die Ortung und Quantifizierbarkeit diverser Leckage-Setups im Labor bei unterschiedlichen Anregungsarten im Laborprüfstand untersucht.

Entwicklung eines kombinierten Verfahrens aus Akustik und Infrarotthermografie zur quantitativen Evaluation der Luftdichtheit von Gebäudefassaden, Teilvorhaben: Entwicklung eines Ultraschallsenders für die akustische Leckage-Detektion

Der unbeabsichtigte Luftaustausch durch die Gebäudehülle ist eine der wesentlichen Quellen für Wärmeverluste in Gebäuden und deren Energieverbrauch. Die Quantifizierung und Identifikation einzelner Leckagen in der Gebäudehülle ist mit Stand-der-Technik Verfahren bisher anspruchsvoll, zeitaufwändig und hängt stark von der Erfahrung des jeweiligen Energieberaters ab. Das schnelle und sichere Auffinden von Leckagen spielt allerdings eine entscheidende Rolle bei einer zügigen und großflächigen Sanierung von Bestandsgebäuden. In diesem Projekt soll ein Messsystem sowie eine dafür geeignete Ultraschallquelle entwickelt werden, mit dem Ziel, Leckagen in Gebäudehüllen schnell und für Bewohner möglichst störungsfrei zu identifizieren. Das System basiert auf der Kombination von Schallquellenortung mittels Mikrofon-Array-Technologie ('Akustische Kamera') und Infrarotthermografie. Durch die kombinierte Auswertung von Akustik und Thermografie können die Vorteile beider Verfahren kombiniert und die spezifischen Nachteile der einzelnen Verfahren verringert werden. Im Labor wird untersucht, wie mit dieser Methode die energetische Relevanz (Luftaustauschrate) verschiedener Leckagen bestimmt werden kann. Entwicklungsbegleitende Tests an Sanierungsbaustellen sollen Praxisanforderungen gewährleisten und zu einer Beschleunigung der Prozesse der seriellen Gebäudesanierung führen. Abschließend ist ein Ergebnisvergleich des Systems mit einer professionellen Luftdichtheitsprüfung nach Stand der Technik geplant. SONOTEC fokussiert sich im Rahmen des kombinierten Prototyps des Messsystems auf die Entwicklung der Hardware der Ultraschallquelle.

Numerische Beschreibung der Innenraumluftkonzentration in Holzhäusern in Abhängigkeit von klimatischen Rahmenbedingungen, Teilvorhaben 2: Untersuchungen im Labor und in einer Doppelklimakammer

Entwicklung eines kombinierten Verfahrens aus Akustik und Infrarotthermografie zur quantitativen Evaluation der Luftdichtheit von Gebäudefassaden, Teilvorhaben: Integriertes Messsystem zur ganzheitlichen Untersuchung von Gebäude-Leckagen

Der unbeabsichtigte Luftaustausch durch die Gebäudehülle ist eine der wesentlichen Quellen für Wärmeverluste in Gebäuden und deren Energieverbrauch. Die Quantifizierung und Identifikation einzelner Leckagen in der Gebäudehülle ist mit Stand-der-Technik Verfahren bisher anspruchsvoll, zeitaufwändig und hängt stark von der Erfahrung des jeweiligen Energieberaters ab. Das schnelle und sichere Auffinden von Leckagen spielt allerdings eine entscheidende Rolle bei einer zügigen und großflächigen Sanierung von Bestandsgebäuden. In diesem Projekt soll ein Messsystem sowie eine dafür geeignete Ultraschallquelle entwickelt werden, mit dem Ziel, Leckagen in Gebäudehüllen schnell und für Bewohner möglichst störungsfrei zu identifizieren. Das System basiert auf der Kombination von Schallquellenortung mittels Mikrofon-Array-Technologie ('Akustische Kamera') und Infrarotthermografie. Durch die kombinierte Auswertung von Akustik und Thermografie können die Vorteile beider Verfahren kombiniert und die spezifischen Nachteile der einzelnen Verfahren verringert werden. Im Labor wird untersucht, wie mit dieser Methode die energetische Relevanz (Luftaustauschrate) verschiedener Leckagen bestimmt werden kann. Entwicklungsbegleitende Tests an Sanierungsbaustellen sollen Praxisanforderungen gewährleisten und zu einer Beschleunigung der Prozesse der seriellen Gebäudesanierung führen. Abschließend ist ein Ergebnisvergleich des Systems mit einer professionellen Luftdichtheitsprüfung nach Stand der Technik geplant. Der Arbeitsschwerpunkt der GFaI liegt in der Entwicklung und Konstruktion des integrierten Messsystems. Hierbei werden akustische Schallquellenlokalisation und Infrarot (IR)-Thermografie miteinander kombiniert, indem eine IR-Kamera in ein GFaI-Mikrofonarray integriert wird. Zusätzlich werden die IR-Messungen und entsprechende kombinierte Auswertetechniken in die Software der akustischen Kamera ('NoiseImage') integriert.

Numerische Beschreibung der Innenraumluftkonzentration in Holzhäusern in Abhängigkeit von klimatischen Rahmenbedingungen, Teilvorhaben 1: Untersuchungen in den Modellhäusern

Physiologische Reaktionen von Bäumen auf den Klimawandel - Davos

Im Davoser Seehornwald werden seit zwei Jahrzehnten klimatische und physiologische Messungen unter Feldbedingungen aufgezeichnet. Für eine Periode von etwa 10 Jahren existiert eine fast lückenlose Aufzeichnung von Gasaustauschraten des Bestandes (Eddy-Covariance) sowie von einzelnen Bäumen und Zweigen. Kontinuierliche Messungen von Stammradien und Wasserflussraten im Stamm haben eine ebensolange Messgeschichte und ermöglichen einen detaillierten Einblick in den Wasserhaushalt der Seehornwald-Bäume. Wir nutzen diese von Rudolf Häsler angelegte und weltweit wohl einzigartige Datenbasis, um die Reaktion von Fichten (Picea abies) auf klimatische Veränderungen zu untersuchen.

Radonquellen und Mechanismen des Radontransportes im Innern von Wohnraeumen

Wenig bekannt, aber fuer die Bevoelkerung radiologisch wichtig, ist die zivilisatorisch bedingte Erhoehung der Radioaktivitaet in Wohnraeumen durch Radon und dessen Zerfallsprodukte. Wegen der herabgesetzten Luftwechselrate koennen in geschlossenen Raeumen betraechtliche Radonkonzentrationen auftreten. Diese natuerlich vorkommende radioaktive Komponente unserer Umwelt verursacht annaehernd 50 Prozent der Summe aller natuerlichen und zivilisatorischen Strahlendosen der Bevoelkerung, und stellt daher das wichtigste radiologische Problem der Gesellschaft dar. Ziel des Radonprojektes ist es, Vorkommen und Verbreitung des Radons zu erfassen sowie konkrete Vorschlaege fuer die Herabsetzung der Radonkonzentration im Innern von Wohnraeumen zu erarbeiten.

Dosis und Auswirkung anthropogener Schadstoffe in Vitrinen - Untersuchung des Stofftransports in der Gasphase für die Optimierung passiver Ausstellungsvitrinen zur Erhaltung von Kulturgut

Zielsetzung Die Schädigung von Museumsexponaten durch Einwirkung anthropogener Schadgase ist ein zentrales Problem als Folge der Belastung von Innenräumen mit Schadstoffen. Ein diesbezüglich weit verbreiteter Schadstoff ist Essigsäure, vertreten sind aber auch andere kurzkettige Carbonsäuren. Essigsäure, die im beantragten Vorhaben im Fokus stehen soll, kann bei einer Vielzahl von Materialien unter bestimmten klimatischen Bedingungen zu Korrosionsprozessen führen, so dass es unter Schädigung und Materialverlust am Objekt zur Ausbildung von Acetat-Ausblühungen (oder anderer kristalliner Phasen) kommen kann. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit des Schutzes solcher zum national wertvollen Kulturgut gehörender Objekte gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen und folglich auch der Entfernung der anthropogenen Schadstoffe aus ihrem unmittelbaren Umfeld. Eine Museumsvitrine hat eine Schutzfunktion für die Objekte. Sie ist Instrument zur nachhaltigen präventiven Konservierung und hat die Aufgabe, Kulturgüter sicher und ästhetisch ansprechend auszustellen. Die Vitrine soll neben dem Schutz vor unberechtigtem Zugriff eine möglichst inerte, das heißt reaktionsarme Umgebung sowie ein auf die Bedürfnisse des Objekts angepasstes Klima bieten. Eine reaktionsarme Umgebung schließt per Definition auch den Schutz vor anthropogenen Schadstoffen, z.B. Essig- und Ameisensäure, Formaldehyd, Schwefeldioxid, Stickoxide, Ozon u.a. ein. Die Protektion vor den genannten äußeren Einflüssen ist durch eine niedrige Luftwechselrate der Vitrinen gegeben, d.h. der Präsentationsraum, der das Volumen für das auszustellende Sammlungsgut darstellt, tauscht nur wenig Luft mit der Umgebung der Vitrine aus. Durch die Reduktion des Luftaustauschs werden anthropogenen Schadstoffe am Eintritt in die Vitrine gehindert. Ein weiterer wesentlicher Aspekt sind jedoch interne Quellen, durch die Schadstoffe innerhalb der Vitrine freigesetzt werden. Zu diesen Schadstoffquellen können Bau- und Konstruktionsmaterialien der Vitrine, ihrer Innenausstattung, insbesondere Holz oder weitere Werkstoffe wie Silikon aber auch das Objekt selbst zählen. Routinemäßig durchgeführte Messungen von Schadstoffkonzentrationen und relativer Feuchte sind zwar ausreichend, um Handlungsbedarf an den Vitrinen nachzuweisen, sie sind jedoch nicht dazu geeignet, die Kinetik der Schadstoff- oder Wasserdampfverteilung nachzuvollziehen. Jede Optimierung der passiven Vitrine kann dazu beitragen, die Anschaffung von aktiv konditionierten Vitrinen unnötig zu machen und so wesentliche Ressourcen einzusparen. Aktiv konditionierte Vitrinen verschlechtern die CO2-Bilanz von Einrichtungen und bergen das Risiko technischer Havarien in sich, wie sie in der Museumspraxis leider immer wieder vorkommen. Im einfachsten Fall handelt es sich um Einbauten von Pumpen und Ventilatoren, die Luft aus dem Präsentationsraum zum Konditionierungsmittel transportieren. Aufwändigere Lösungen beinhalten auch verbaute Klimageräte, welche Luftfeuchte und Temperatur regulieren. Bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung der Einbauten müssen Anschaffungskosten, Wartungsleistungen und Energieverbrauch der Geräte, Gesamttreibhausemission und Rohstoffverbrauch im Herstellungsprozess sowie die Recyclingfähigkeit der Geräte in deren Lebenszyklus beachtet werden. Passive Vitrinen hingegen kommen ohne fehleranfällige Elektronik aus, die ausfallen kann, so dass eine vergleichende Betrachtung immer zugunsten der passiven Vitrine ausfällt. Um der Problematik der Schadstoffdeposition anthropogenen Ursprungs auf vulnerablen Objekten sowie der damit einhergehenden Materialschädigung entgegenzuwirken, ist neben der weiteren Aufklärung der zugrundeliegenden Schädigungsmechanismen auch eine Charakterisierung der Situation in der passiven Vitrine erforderlich. (Text gekürzt)

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