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Hans-Peter Leimer
Bauphysik / Building Physics
Deutsch / Englisch mit Wörterbuch
Bauphysik
4
Inhalt
6
1 Einführung in die Bauphysik
12
1.1 Welche Gebiete umfasst die Bauphysik?
12
1.1.1 Wärmeschutz
12
1.1.2 Feuchteschutz
13
1.1.3 Schallschutz
14
1.1.4 Brandschutz
15
2 Wärmeleitung
16
2.1 Definition
16
2.2 Die stationäre eindimensionale Wärmeleitung durch eine ebene Wand (ohne Wärmequelle)
16
3 Konvektion
19
Definition
19
Grundgleichung
19
4 Wärme- oder Temperaturstrahlung
20
4.1 Definition
20
4.2 Energiebilanz der Strahlung
20
4.3 Erfassung des Wärmeaustausches bei praktischen Berechnungen
21
5 Wärmedurchgang
24
5.1 Der eindimensionale Wärmedurchgang durch eine homogene Wand
24
5.2 Der eindimensionale Wärmedurchgang durch ein mehrschichtiges Bauteil
27
5.3 Der eindimensionale Wärmedurchgang durch ein Bauteil mit Luftschichten
27
6 Wärmeübertragungsvorgänge infolge Sonnenstrahlung
29
6.1 Allgemeines
29
6.2 Wärmedurchgang durch nichttransparente Bauteile mit Sonnenstrahlung
29
6.3 Wärmedurchgang durch transparente Bauteile mit Sonnenstrahlung
31
6.4 Treibhauseffekt
33
7 Mindestwärmeschutz
34
7.1 Zweck
34
7.2 Tauwasserfreiheit der raumseitigen Bauteiloberfläche
34
7.3 Tauwassergefahr an der Bauteiloberfläche
36
8 Wärmebrücken
37
8.1 Klassifizierung
37
8.1.1 Materialbedingte Wärmebrücken
37
8.1.2 Geometrisch bedingte Wärmebrücken
38
8.2 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken
38
Einzelnachweis zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung
38
9 Sommerlicher Wärmeschutz
41
9.1 Zweck
41
9.2 Behaglichkeitsniveau
41
9.3 Der Sonneneintragskennwert
42
10 Thermisch-energetische Simulationsberechnungen für Gebäude
44
10.1 Grundlagen
44
10.2 Das Simulationsmodell
46
10.2.1 Das Informationsflussschema
46
10.2.2 Außenklimadaten
47
10.2.3 Modell zur Umrechnung der Strahlungsdaten auf die Flächenorientierungen
48
10.2.4 Das thermische Modell des Gebäudes
49
10.2.5 Zeitunabhängige Parameter
52
10.2.6 Zeitabhängige Eingangswerte
53
10.3 Typische Aufgabenstellungen für eine Gebäudesimulation
54
10.3.1 Klimasimulation für den Sommerfall
54
10.3.2 Energiediagnosen
55
10.3.3 Weitere Anwendungsfälle
56
10.4 Schlussbemerkung
56
11 Bauklimatik
58
Thermodynamik der „Feuchten Luft“
58
12 Feuchteschutz
64
12.1 Die Grundstadien des Feuchtetransportes
65
12.2 Baustofffeuchten
67
12.2.1 Sorption
69
13 Kapillarleitung
72
13.1 Numerische Ermittlung des Wärme- und Feuchtetransports
75
13.2 Thermische und hygrische Bauteilsimulationsberechnung
76
13.3 Wasserdampfdiffusion
77
14 Praktischer Feuchteschutz
82
14.1 Feuchteproduktion in Räumen
82
14.2 Tauwasser in Bauteilen infolge Wasserdampfkonvektion
83
14.3 Sommerkondensation und Umkehrdiffusion
84
14.4 Schlagregenschutz
84
15 Schallschutz
86
15.1 Schwingungen und Wellen
86
15.1.1 Longitudinalwellen (Längswellen)
87
15.1.2 Transversalwellen (Querwellen)
88
15.1.3 Dehnwellen
88
15.1.4 Biegewellen
89
15.2 Ausbreitung und Geschwindigkeit des Schalls
89
15.3 Frequenz f
90
15.4 Wellenlänge ?
91
15.5 Ton, Klang, Geräusch
92
15.6 Schall, Schallschutz
92
15.7 Schalldruck, Schalldruckpegel
93
15.8 Lautstärke
95
15.9 Addition mehrerer Schalldruckpegel
97
15.10 Ausbreitung des Schalls in Luft (freies Schallfeld)
97
16 Grundlagen zum Luftschallschutz
100
16.1 Allgemeines
100
16.2 Schalldämm-Maß R, R'
100
16.3 Bewertetes Schalldämm-Maß Rw und R'w
103
16.4 Subjektive Wirkung der Schalldämmung
104
16.5 Abschätzung des Schallpegels im leisen Raum
105
16.6 Zusammenwirken von Flächenanteilen mit unterschiedlicher Schalldämmung (R'w res)
106
16.7 Grenzfrequenz, biegesteife Bauteile, biegeweiche Schalen
107
16.8 Resonanzfrequenz zweischaliger Bauteile
110
17 Grundlagen zum Trittschallschutz
112
17.1 Allgemeines
112
17.2 Normtrittschallpegel Ln
112
17.3 Bewerteter Normtrittschallpegel Ln,w
113
17.4 Trittschallverbesserungsmaß DLw von Deckenauflagen
114
17.5 Äquivalenter bewerteter Normtrittschallpegel Ln,w,eq
115
17.6 Normtrittschallpegel von Massivdecken
116
18 Grundlagen zum Schallimmissions- und Schallemissionsschutz
117
18.1 Immissionsgleichung
117
18.2 Emissionsgrößen und ungestörte Schallausbreitung
118
18.3 Einwirkungen auf die Schallausbreitung
120
18.4 Zeiteinflüsse
123
19 Anforderungen an den Schallschutz
124
19.1 Vorbemerkung
124
19.2 Anforderungen an den Schallschutz im Inneren von Gebäuden
125
19.2.1 Allgemeines
125
19.2.2 Mindestanforderungen an die Luftschalldämmung in Wohngebäuden
127
19.2.3 Mindestanforderungen an die Trittschalldämmung in Wohngebäuden
127
19.3 Anforderungen an den Schallschutz gegen Geräusche aus haustechnischen Anlagen und Betrieben
128
19.4 Anforderungen an den Schallschutz gegen Außenlärm
129
19.4.1 Grundlagen
129
19.4.2 Anforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen
131
19.4.3 Schallschutz gegen Fluglärm
132
20 Nachweis des geforderten Schallschutzes
133
20.1 Nachweis mit bauakustischen Messungen (Eignungsprüfungen)
133
20.2 Nachweis ohne bauakustische Messungen
134
20.3 Luftschalldämmung von massiven Außenbauteilen
135
20.3.1 Rechenwerte R'w,R
135
20.3.2 Ermittlung der Masse m'
137
20.4 Luftschalldämmung von leichten Außenbauteilen mit biegeweichen Schalen
138
20.4.1 Allgemeines Verhalten
138
20.4.2 Rechenwerte R'w,R
139
20.5 Luftschalldämmung von Fenstern
141
20.6 Luftschalldämmung von Innenbauteilen
142
20.6.1 Allgemeines
142
20.6.2 Luftschalldämmung von Innenbauteilen in Massivbauart
144
20.6.3 Luftschalldämmung von zweischaligen Gebäudetrennwänden
148
20.7 Luftschalldämmung von Innenbauteilen in Holz- und Skelettbauart
149
20.7.1 Allgemeines
149
20.7.2 Nachweis
149
Nachweis analog Massivbauart (vgl. 20.6.2)
149
Vereinfachter Nachweis
150
Genauerer Nachweis
150
20.7.3 Rechenwerte
152
20.8 Trittschallschutz von Decken
154
20.8.1 Nachweis
154
20.8.2 Rechenwerte
155
20.9 Schutz vor Körperschall aus haustechnischen Anlagen
157
Fachwörterbuch
162
Building Physics
4
Content
6
1 Introduction to Building Physics
12
1.1 Which areas does Building Physics include?
12
1.1.1 Heat Protection
12
1.1.2 Moisture protection
13
1.1.3 Noise Protection
14
1.1.4 Fire Protection
15
2 Thermal conduction
16
2.1 Definition
16
2.2 Steady-state linear thermal conduction through an even wall (without heat source)
16
3 Convection
19
Definition
19
Principal equation:
19
4 Thermal radiation
20
4.1 Definition
20
4.2 Energy balance of radiation
20
4.3 Survey of heat exchange in practical computations
21
5 Heat transfer
24
5.1 Linear heat transfer through a homogenous wall
24
5.2 Linear heat transfer through a multilayer construction element
27
5.3 Linear heat transfer through a construction element with air layers
27
6 Heat transfer processes due to solar radiation
29
6.1 General Information
29
6.2 Heat flow through non-transparent construction elements with solar radiation
29
6.3 Heat flow through transparent construction elements with solar radiation
31
6.4 Greenhouse effect
33
7 Minimum thermal protection
34
7.1 Purpose
34
7.2 Prevention of condensate on interior surfaces
34
7.3 Analysis of the risk for water condensation at the construction element surface
36
8 Thermal bridges
37
8.1 Classification
37
8.1.1 Material thermal bridges
37
8.1.2 Geometric thermal bridges
38
8.2 Minimum requirements for thermal protection when dealing with thermal bridges
38
Single check to avoid mould fungus formation
38
9 Summer thermal protection
41
9.1 Purpose
41
9.2 Comfort level
41
9.3 The solar transmittance value
42
10 Thermal-energy simulation calculations for buildings
44
10.1 Basics
44
10.2 The simulation model
46
10.2.1 Diagram of information flow
46
10.2.2 Exterior climate data
47
10.2.3 Model for converting radiation data to surface orientations
48
10.2.4 Thermal building model
49
10.2.5 Time-independent parameters
52
10.2.6 Time-variable input values
53
10.3 Typical tasks for a building simulation
54
10.3.1 Climate simulation for the summer
54
10.3.2 Energy assessments
55
10.3.3 Further areas of application
56
10.4 Final remark
56
11 Building climate control
58
Thermodynamics of “humid air”
58
12 Moisture protection
64
12.1 The basic stages of moisture transport
65
12.2 Building material moisture content
67
12.2.1 Sorption
69
13 Capillary conduction
72
13.1 Numerical determination of heat and moisture transport
75
13.2 Thermal and hygric computer simulation for building components
76
13.3 Water vapour diffusion
77
14 Practical moisture protection
82
14.1 Moisture production in rooms
82
14.2 Condensate in construction elements due to water vapour convection
83
14.3 Summer condensation and reverse diffusion
84
14.4 Driving rain protection
84
15 Purpose of sound protection
86
15.1 Oscillations and waves
86
15.1.1 Longitudinal waves (l-waves)
87
15.1.2 Transverse waves
88
15.1.3 Quasi-longitudinal waves
88
15.1.4 Bending waves
89
15.2 Diffusion and speed of sound
89
15.3 Frequency f
90
15.4 Wavelength ?
91
15.5 Pure tone, complex sound, noise
92
15.6 Acoustic noise, sound insulation
92
15.7 Acoustic pressure, sound pressure level
93
15.8 Sound volume
95
15.9 Adding several sound levels
97
15.10 Propagation of sound in the air (free sound field)
97
16 Principles for protection against airborne noise
100
16.1 General information
100
16.2 Sound insulation index R, R'
100
16.3 Weighted sound insulation index Rw and R'w
103
16.4 Subjective effect of sound insulation
104
16.5 Appraising the sound level in a quiet room
105
16.6 Interrelation of area portions with different sound insulation (R'w res)
106
16.7 Cut-off frequency, rigid construction components, flexible shells
107
16.8 Resonance frequency of double-layer construction elements
110
17 Principles of impact sound protection
112
17.1 General information
112
17.2 Normalized impact sound pressure level Ln
112
17.3 Evaluated normalized impact sound pressure level Ln,w
113
17.4 Impact sound level reduction DLw of floor coverings
114
17.5 Equivalent assessed normalized impact sound pressure level Ln,w,eq
115
17.6 Normalized impact sound pressure level of solid floors
116
18 Principles of protection against sound immission and emission
117
18.1 Immission equation
117
18.2 Emission values and uninterrupted sound propagation
118
18.3 Influences on sound propagation
120
18.4 Influences of time
123
19 Requirements for sound protection
124
19.1 Preliminary remark
124
19.2 Requirements for sound protection in building interiors
125
19.2.1 General information
125
19.2.2 Minimum requirements for airborne sound insulation in residential buildings
127
19.2.3 Minimum requirements for impact sound insulation in residential buildings
127
19.3 Requirements for sound protection against noises from building service installations and systems
128
19.4 Requirements for sound protection against outside noise
129
19.4.1 Basic information
129
19.4.2 Requirements for the airborne sound insulation of exterior construction elements
131
19.4.3 Sound protection against aircraft noise
132
20 Testing the required sound protection
133
20.1 Testing with building acoustic measurements (suitability tests)
133
20.2 Testing without building acoustic measurements
134
20.3 Airborne sound insulation of heavy exterior construction elements
135
20.3.1 Calculated values R'w,R
135
20.3.2 Determining m'
137
20.4 Airborne sound insulation of lightweight exterior construction elements with flexible shells
138
20.4.1 General behavior
138
20.4.2 Calculated values R'w,R
139
20.5 Airborne sound insulation of windows
141
20.6 Airborne sound insulation of interior construction elements
142
20.6.1 General information
142
20.6.2 Airborne sound insulation of interior construction elements in solid constructions
144
20.6.3 Airborne sound insulation of double-shell building partition walls
148
20.7 Airborne sound insulation of interior construction elements in timber wood and frame constructions
149
20.7.1 General information
149
20.7.2 Testing
149
Testing analogous to solid constructions (see 20.6.2)
149
Simplified testing
150
More precise testing
150
20.7.3 Calculated values
152
20.8 Impact sound protection of floors/ceilings
154
20.8.1 Testing
154
20.8.2 Calculated values
155
20.9 Protection against structure-borne sound from building service installations
157
Subjectdictionary
162
????
4
??
6
1 ??????
12
1.1 ???????????
12
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12
1.1.2 ??
13
1.1.3 ??
14
1.1.4 ??
15
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16
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52
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53
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54
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65
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67
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75
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77
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16.3??????Rw???R'w
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104
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105
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107
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110
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112
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112
17.2??????????Ln
112
17.3???????????Ln,w
113
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114
17.5????????????????Ln,w,eq
115
17.6???????????????
116
18 ??????????????
117
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117
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118
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120
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123
19 ?????
124
19.1???
124
19.2?????????
125
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125
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127
19.2.3?????????????
127
19.3????????????????????
128
19.4???????????
129
19.4.1???
129
19.4.2??????????????
131
19.4.3????????
132
20 ???????
133
20.1??????????(????)
133
20.2????????????
134
20.3?????????????
135
20.3.1?????R'w,R
135
20.3.2???m'
137
20.4????????????????????
138
20.4.1???
138
20.4.2?????R'w,R
139
20.5?????????
141
20.6?????????????
142
20.6.1???
142
20.6.2?????????????
144
20.6.3??????????
148
20.7????????????????????
149
20.7.1???
149
20.7.2???
149
??????????(??20.6.2????)
149
????
150
????
150
20.7.3????
152
20.8?????????
154
20.8.1???
154
20.8.2????
155
20.9??????????
157
????
162
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