Beurteilung und Optimierung der Wärmebrücken bei begrünten hinterlüfteten Fassaden sowie Entwicklung eines Modells mit zusätzlich vorgelagerten PV-Modulen

Abstract

Nach einer allgemeinen Betrachtung des Einflusses der Dicke sowie der Druckfestigkeit von thermischen Trennelementen bei hinterlüfteten Fassaden werden Wärmebrückensimulationen sowie Wärmestrommessungen an beispielhaften Fassadenbegrünungen in Wien durchgeführt. Dabei hat sich herausgestellt, dass der gemessene Wärmebrücken-Verlustkoeffizient stets geringer ist als der bei der Simulation erhaltene. Dies lässt darauf schließen, dass Fassadenbegrünungen zu einer Änderung des Mikroklimas an der Fassade und in weiterer Folge zu einer Reduktion der winterlichen Wärmeverluste durch die Außenwandkonstruktion führen. Im letzten Teil dieser Arbeit wird ein theoretisches Modell zur Kombination von Fassadenbegrünung und Photovoltaik entwickelt. Dabei bewirkt die Verdunstungskälte der Fassadenbegrünung eine Steigerung der Effizienz der PV-Module. Wesentliche Erkenntnis hierbei ist, dass die Verschlechterung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) maßgeblich von der thermischen Qualität der Fassadenkonsolen abhängt. Die vertikalen Lasten zufolge Eigengewicht sollten entweder über Stützen direkt in den Untergrund eingeleitet oder, falls der Gehsteigbereich frei von Stützen bleiben soll, über massive Konsolen im Bereich der Decke über Erdgeschoß in den Verankerungsgrund übertragen werden. Der Einfluss dieser massiven Konsolen auf den U-Wert der Gesamtfassade ist aufgrund deren geringen Anzahl nahezu vernachlässigbar. Bei Verwendung hochwertiger thermischer Trennelemente ist somit, selbst ohne Abstützung im Gehsteigbereich, bei Stahlbetonuntergrund ein U-Wert von unter 0,01 W/(m.K) erreichbar.

After a general examination of the influence of the thickness and the compressive strength of thermal separating elements in ventilated facades thermal heat bridge simulations and heat flow measurements are performed on exemplary facade greening in Vienna. It has been found that the measured thermal transmittance is always lower than that obtained in the simulation. This suggests that facade greening leads to a change in the microclimate on the facade and subsequently to a reduction in winter heat losses through the outer wall construction. In the last part of this work a theoretical model for the combination of facade greening and photovoltaics is developed. The evaporative cooling of the facade greening causes an increase in the efficiency of the PV modules. The key finding here is that the U value depends significantly on the thermal quality of the facade consoles. The vertical loads according to intrinsic weight should either be lead directly into the ground via supports or, if the pavement area is to remain free of supports, be transferred via massive consoles above ground floor into the outer walls. The influence of these massive consoles on the U value of the overall facade is almost negligible due to their small number. When using high-quality thermal separating elements, in the case of reinforced concrete walls a U value of less than 0.01 W/(m.K) can thus be achieved even without support in the pavement area.