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Publications in Scientific Journals:

A. Korjenic, R. Steuer, S. Stastnik, J. Vala, T. Bednar:
"Beitrag zur Lösung des Problems der Algenbildung auf Außenwänden mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS)";
Bauphysik, Volume 31 (2009), Issue 6; 343 - 353.



English abstract:
Contribution to the solution of the algae problem on façades
insulated with external thermal insulation compound systems
(ETICS). Heat and moisture propagation in building envelopes is
determined both by quasi-periodic climatic conditions from external
environment and by thermal and moisture insulation and
accumulation properties of particular material layers. A typical
phenomenon of reconstruction of dwelling structures is the presence
of algae and the consequent surface degradation of new
insulation systems. The same can be observed in case of new
building objects, even of those with insulation layers made from special advanced materials. Several research works try to analyze
this problem to detect its sources and possible solutions. The
present study shows that the population of algae is conditioned
by the elevated moisture content. This phenomenon can be explained
by the night condensation of vapour from porous material
structures, driven by the thermal radiation from building envelopes
to the clear sky. To detect such potential difficulties just at
the projection stage, to be able to search for alternative remedies,
the reliable computational modelling of heat transfer should include
both time-variable heat conduction and convection through
particular constructive and insulation layers and short-wave
(from sun through atmosphere to earth surface) and long-wave
(back to atmosphere) radiation supplements, These heat transfer
processes have to be coupled with the input, propagation and
output of moisture in various phases in pores, although some of
above sketched processes cannot be easily characterized by deterministic
mathematical relations. The quantitative analysis of
radiation components is significant for all producers of outer surface
coatings because the decrease of emissivity is able to avoid
condensation of vapour at all. The paper presents a relatively
simple and physically transparent approach to the simulation of
all sketched processes, validated by extensive measurements.
The models based on the finite difference method applied to a
non-stationary differential equation of heat conduction, coupled
with certain finite volume scheme for the evaluation of moisture
content, and supplied with boundary conditions involving convection
and radiation.

German abstract:
Das hygrothermische Verhalten der Gebäudehülle wird durch das
periodische Umgebungsklima sowie durch die bauphysikalischen
Eigenschaften der Außenbauteile bestimmt. Ein sehr häufig vorkommendes Phänomen bei nachträglich wärmegedämmten Fassaden
ist die Ansiedlung von Algen und die damit verbundene
Beeinträchtigung der neuen Außenoberflächen. Das gleiche Problem
wird auch bei gut gedämmten Neubauten beobachtet. Bisherige
Untersuchungen haben ergeben, dass dieses Phänomen auf eine erhöhte Außenputzfeuchte zurückzuführen ist: die Kondensation von Wasserdampf in porösen Materialstrukturen, ausgelöst
durch die nächtliche Abkühlung der Außenoberfläche infolge
des Strahlungsaustausches zwischen Gebäudehülle und Himmel. Um das eventuell entstehende Problem schon in der Planungsphase erkennen zu können, sollte die zuverlässige rechnerische Modellierung der Wärmeübertragung entwickelt werden.
Dabei sollten sowohl die zeitlich veränderliche Wärmeleitung und
Konvektion durch einzelne Materialschichten als auch die kurzwellige
(von der Sonne durch die Atmosphäre zur Erdoberfläche)
und langwellige (zurück in die Atmosphäre) Strahlung detailliert
einbezogen sein. Diese Wärmeübertragungsprozesse müssen gekoppelt mit der Feuchteaufnahme, -verteilung in den Poren (in
verschiedenen Phasen) und -abgabe berücksichtigt werden, obwohl
einige der genannten Prozesse nicht in einfacher Weise
durch deterministische mathematische Beziehungen charakterisiert
werden können. Die quantitative Analyse der Strahlung ist
für alle Hersteller der äußeren Materialschichten von großer Bedeutung,weil die Abnahme des Emissionsgrades die Kondensation
von Wasserdampf in den Oberflächenschichten vermeiden kann. Dieser Beitrag stellt auch einen relativ einfachen und physikalisch
transparenten Ansatz für die Simulation der genannten
Prozesse dar, der anhand von mehreren Messungen validiert
wurde. Das Modell basiert auf der Finite-Differenzen-Methode,
ausgedrückt in Form einer nichtstationären Differentialgleichung
der Wärmeleitung, gekoppelt mit bestimmten Finite-Volumen-Verfahren
für die Bewertung des Feuchtigkeitsgehaltes unter Berücksichtigung
der nichttrivialen Umgebungsrandbedingungen, die
Konvektion und Strahlung umfassen.


"Official" electronic version of the publication (accessed through its Digital Object Identifier - DOI)
http://dx.doi.org/10.1002/bapi.200910045


Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.