Building physics aspects in the building delivery process: a case study from Vienna

Abstract

Mit dem Ziel vor Augen den Bausektor zu dekarbonisieren, erlassen die Europäische Union und ihre Mitgliedstaaten zunehmend restriktive Bauvorschriften zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden. Einerseits unterstreicht die kontinuierliche Entwicklung der Baugesetzgebung den starken interdisziplinären Charakter von Architekturprojekten. Andererseits erfordert dies auch ein umfassendes, technisches Fachwissen, um deren Inhalte anzuwenden, was den Planungs- und Bauprozesses dynamisiert.Das Verständnis, wie bauphysikalische Aspekte in der Praxis angewendet werden, scheint von grundlegender Bedeutung zu sein, um einen Beitrag bei der Gestaltung energieeffizienterer Gebäude mitzuwirken, da hierfür nicht nur geeignete Baukonstruktionen erforderlich sind, sondern auch effiziente architektonische und technische Designs von Gebäudesystemen.Die Fachliteratur zur Bauphysik konzentriert sich jedoch in der Regel auf theoretische und rechnerische Aspekte und lässt die praktische Umsetzung unberücksichtigt. Daher verfolgt diese Arbeit das Ziel, eine Evaluierungsmethode zu entwickeln, um zu untersuchen, wie die Aspekte Wärmeschutz und Energieeffizienz als Teil der Bauphysik während des gesamten Bauprozesses berücksichtigt werden. Dafür wird ein von der Stadt Wien mit Subventionen erbautes Wohnprojekt aus dem Jahr 2020 als Studienobjekt herangezogen und dessen Bauprozess analysiert und dokumentiert.Die für die Durchführung dieser Studie verwendeten Quellen umfassen die Dokumentation des Projekts, von Architekturplänen und Konstruktionsdetails bis hin zu spezifischen Berichten der Projektpartner. Die Ansichten der Experten, die an der Planung des Projekts beteiligt waren, werden ebenfalls mittels Fragebögen berücksichtigt.Die Methodik umfasst eine Überarbeitung der zum Zeitpunkt der Planung des Objekts geltenden Baugesetzgebung sowie ausgewählte Fachliteratur mit einem praxisorientierten Ansatz aus der Bauphysik. Aus diesen beiden Quellen wurde zusammen mit den Experteninterviews eine zusammenfassende Liste der bauphysikalischen Aufgaben erstellt. Als nächstes wurde der Planungs- und Bauprozess des Objekts analysiert und dessen Inhalte in deskriptive Kategorien unterteilt.Dadurch kann gezeigt werden, welche spezifischen bauphysikalischen Tätigkeiten während des Planungsprozesses durchgeführt werden und wer die Planungsexperten sind, die für deren Umsetzung verantwortlich sind. Es konnte auch festgestellt werden, welche Änderungen an den Gebäudekomponenten zusätzliche bauphysikalische Planungsänderungen hervorriefen und in welchen Phasen des Planungs- und Bauprozess die für die Energieanalyse relevanten Komponenten definiert wurden.Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass die meisten bauphysikalischen Tätigkeiten am Ende der Ausführungsphase auftreten, in welcher der Schwerpunkt auf der korrekten Planung und Ausführung von Konstruktionsdetails liegt und nicht auf den frühen Phasen, in denen die Bewertung der Gebäudeleistung noch möglich erscheint. Die Ergebnisse zeigen auch, dass in den frühen Phasen der Projektplanung wenig Zeitaufwand oder bauphysikalische Tätigkeiten erledigt werden, jedoch zu Beginn mindestens die Hälfte der für die Energieanalyse relevanten Gebäudekomponenten definiert werden. Auch die Tatsache, dass die Kosten erst gegen Ende des Planungs- und Bauprozesses beurteilt werden, bedeutet, dass die endgültige Gebäudekonfiguration weitgehend undefiniert bleibt, was die Vorhersage des Energie- und Wärmebedarfs nicht feststehend macht.

With the goal of decarbonizing the building sector, the European Union and its Member States are enacting increasingly restrictive building regulations directed at improving building energy performance. On one hand, this continuous flow of building legislation emphasizes the strong interdisciplinary character of architecture projects. On the other hand, it requires extensive technical expertise to handle its contents, changing building delivery process dynamics.Understanding how building physics aspects are handled in practice seems fundamental to support the goal of designing more energy-efficient buildings. This requires not only adequate building construction solutions but also an efficient architectural- and technical building systems design.However, specialized literature on building physics tends to focus primarily on theoretical and calculation aspects, widely excluding or omitting practical implementation. Therefore, this thesis pursues the objective of developing an evaluation method to examine how the thermal insulation and energy efficiency aspects of building physics are incorporated throughout the building delivery process. A residential project in the city of Vienna, built with public subsid support during the years 2015-2020, serves as case study. Thereby, its building delivery process is analyzed and documented with specific focus on building physics related aspects. The data used to conduct this study encompasses the extensive documentation of the project, which ranges from architectural plans and construction details till specialized reports produced by the project partners. The views of the experts involved in the planning of the project have also been considered via interviews. The methodology includes a comprehensive review of the building legislation in force at the time of the planning of the case study, together with selected specialized literature providing a practical approach to building physics. From these two sources, together with the expert interviews, a generic building physics task list has been generated. The building delivery process of the case study is also thoroughly analyzed, and its main steps divided in descriptive categories. Via this process it was possible to identify the specific building physics tasks performed during the planning process of the case study, as well as key planning experts responsible for the task implementation. Moreover, it was established which are the changes in the building components happening along the building delivery process that cause planning modifications with building physics repercussions. The phase definition of the building components relevant for energy analysis is also determined.The findings of this thesis point out the following aspects: most of the building physics tasks focus on the correct planning and execution of construction details and occurred during the execution phase at the end of the delivery process, rather than in the early phases when building performance could still be influenced via assessment. The time resources invested for building physics related tasks in the early stages of the project planning is limited. Nevertheless, half of the building components relevant for energy analysis were defined at the beginning of the planning process, which is favorable in case assessment tools, such as performance simulations are implemented. Furthermore, the fact that costs are only evaluated towards the end of the building delivery process means that the final building fixture stays largely undefined, making energy and heating demand predictions uncertain.