Application of aerogel-based plaster towards thermal retrofit of historical building facades : a computational assessment

Abstract

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Auswirkung der Aufbringung von Aerogel-basierten Dämmputzsystemen auf historische / artikulierte Fassaden. Im Rahmen der europäischen 20-20-20 Strategie besteht die Notwendigkeit die thermische Performance nicht nur von neuen Gebäuden, sondern auch des Gebäudebestandes zu verbessern. Weil viele für den Neubau einsetzbare Systeme aus verschiedenen Gründen (Denkmalschutz, Materialkompatibilität) im Gebäudebestand nicht oder nur sehr schwierig einsetzbar sind, ist die Entwicklung von neuen Materialien für gebäudebestandsgerechte thermische Sanierungen ein sich rasch entwickelndes Gebiet geworden. Aerogel-basierte Dämmputze stellen eine neue Alternative zu althergebrachten Dämmstoffen dar, die eine hohe Dämmleistung mit dem Erhalten der prinzipiellen Erscheinungsform von Fassaden kombinieren. In dieser Diplomarbeit wird der Effekt eines Hochleistungs-Aerogel-Putzsystems auf typische Details von historischen Fassaden untersucht. Oftmals sind Anschluss- oder Ornamentdetails solcher Fassaden thermisch kritische Wärmebrücken, die im Zuge einer Sanierung besonderes Augenmerk benötigen. Daher werden in dieser Arbeit mit Hilfe eines numerischen Simulationsprogramms für Wärmebrücken verschiedene Sanierungsszenarien dieser Details unter Verwendung des Aerogel-Putzssystems untersucht, mit anderen Sanierungsvarianten verglichen und evaluiert. Betrachtete Indikatoren sind hierbei die sich ergebenden Innenoberflächentemperaturen, der lokale Wärmestrom im Bereich der Details und das Kondensations- und Schimmelrisiko. Zusätzlich wird der Effekt von Sanierungen mit den verschiedenen Varianten auf die energetische Gesamtperformance eines Gebäudes beispielhaft anhand eines typischen Wiener Gründerzeithauses illustriert.

This thesis presents a study which refers to an impact of application of aerogel-based insulating plaster system on historical building facades. Considering European cutting-edge 20-20-20 strategy there is an urgent need of improving thermal performance of new and already existing buildings with the use of high-performing materials. In this regard, aerogel- based plaster is one of the most potential alternatives to current traditional building insulation materials, combining the benefits of traditional building insulation materials and enhanced thermal performance. The aim of this research is to address an issue of application of aerogel-based plaster, its thermal properties and thus its contribution to mitigating a heat loss through the building envelope and a thermal bridging effect. This work aims to evaluate performance of aerogel-based insulating plaster system, specifically interior surface temperatures, heat flow through a wall construction, condensation risk and mould growth via advanced computer tools. Additionally, an influence of thermal bridging effect on a calculation of annual energy demand of a typical Viennese historical building is analyzed.