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A. Wurm:
"Sommerliche Überwärmung - Ein Vergleich zwischen unterschiedlichen Bauweisen und Nutzerverhalten";
Supervisor: A. Mahdavi, U. Pont; Institut für Architekturwissenschaften, Abteilung Bauphysik und Bauökologie, 2016; final examination: 2016-03-15.

Climate scientists in Europe are in agreement that - on the basis of calculated (and monitored) climate models - prolonged periods of hot weather (peek daytime temperatures above 30 °C) will be more frequent in future. This increases the risk of summer overheating in buildings. Countermeasures against summer overheating in buildings follow different strategies. For instance, promising passive methods include night time ventilation and shading. Another "countermeasure" that is often mentioned in the scientific discourse about summer overheating is thermal mass. However, the effect of thermal mass opinions from professionals show a wide range: Professionals in the field of timber construction think that summer overheating depends mainly on the operation of ventilation and shading systems by the building´s occupants. Representatives of conventional massive constructions advertise that their buildings are warm during the winter and keep cool during the summer due to thermal mass. On the contrary, drywall installers think that buildings with too much thermal mass cannot cool down sufficiently overnight.
In this study the different statements of professionals are examined in detail. Thereby, normative calculation methods and numerical thermal building simulation are applied. Based on a reference building (An apartment in a multi-story building in Vienna), six different construction assemblies and three assumptions for user behavior regarding ventilation and shading deployment are assessed. The applied building constructions include a both solid wood and concrete constructions, with and without facing shells. Furthermore, a wood frame construction and a solid wood construction with integrated wood-light-concrete elements are applied on selected surfaces within the reference building. To be able to compare the different assessment methods (calculation and simulation), a comprehensive analysis was performed, and adaption procedures for the input data are discussed to ensure similar preconditions.
Results of the normative method suggest a dampening effect of high thermal mass on the indoor temperature fluctuations. The massive concrete construction without facing shell performs best regarding low peek daytime temperatures. However, during night the indoor temperature level is the highest of all examined cases. The results of the simulation show similar effects. However, the span of results in the simulation is strongly dependent on the simulated time period: Long run simulations show very similar results to the normative procedure. However, results of short-term evaluation suggest a large impact of the construction method. Moreover, night time ventilation and shading deployment do - as well - show bigger impact within the simulation. Due to the method, a large deviation between the results regarding the materials behind the facing shells can be detected: The simulated results showed an impact of these materials, while the normative procedures showed an independence from these materials.

Klimaforscherinnen- und forscher in Europa sind sich aufgrund von Klimaberechnungsmodellen weitgehend einig, dass lang andauernde Hitzeperioden mit Tageshöchsttemperaturen über 30 °C in Zukunft häufiger vorkommen. Damit erhöht sich in Zukunft das Risiko der sommerlichen Überwärmung in Gebäuden. Da Klimaanlagen aufgrund des hohen Energieverbrauchs keine nachhaltige Lösung bieten, sollten passive Maßnahmen, wie zum Beispiel Nachtlüftung und Verschattung, genutzt werden um sommerliche Überwärmung zu vermeiden. Eine weitere Maßnahme die im wissenschaftlichen Diskurs immer wieder erwähnt wird ist die Speichermasse, doch über deren Wirkung gehen die Meinungen unter Fachleuten auseinander. Holzbauer meinen, dass der Einfluss der Speichermasse, im Vergleich zur Bedienung von Lüftung und Verschattung durch den Nutzer, zu vernachlässigen ist. Vertreter von herkömmlichen Massivbauweisen werben damit, dass ihre Häuser aufgrund der hohen Speichermasse im Winter warm und im Sommer kühl bleiben. Im Gegensatz dazu sind Trockenbauer der Meinung, dass all zu viel Speichermasse über Nacht nicht mehr ausreichend auskühlen kann.
In dieser Arbeit werden die unterschiedlichen Aussagen der Fachleute anhand des Verfahrens nach ÖNORM B 8110-3:2012 mit ArchiPhysik und einer numerischen thermischen Gebäudesimulation mit energyplus untersucht. Anhand eines Referenzgebäudes (Entwurf für eine Wohnung in einem mehrgeschossigen Wohnbau mit Standort Wien), werden sechs verschiedene Bauweisen und drei unterschiedliche Annahmen für Lüftungs- und Verschattungsszenarien (Nutzerverhalten) untersucht. Als Bauweisen wurden mit und ohne Vorsatzschale ein Holzmassivbau und ein Betonbau gewählt. Außerdem werden eine Holzrahmenbauweise und eine weitere Holzmassivbauweise (an ausgewählten Oberflächen mit Holzleichtbeton verkleidet) gewählt. Um die Ergebnisse aus ArchiPhysik und energyplus vergleichen zu können wurden die Eingabedaten so angepasst, dass annähernd gleiche Voraussetzungen gegeben sind.
Die Resultate in ArchiPhysik zeigen, dass größere Speichermasse geringe Amplituden bei den Temperaturverläufen zur Folge hat. Die Stahlbetonbauweise ohne Vorsatzschale bietet die größte Speichermasse, hat tagsüber die geringsten Maximaltemperaturen, aber weist während der Nacht die höchsten Temperaturen auf. In energyplus wurden unterschiedliche Zeiträume betrachtet. Über das gesamte Halbjahr von April bis September zeigen sich die gleichen Erkenntnisse wie in ArchiPhysik. Betrachtet man jedoch nur eine kurze Hitzeperiode stellt sich heraus, dass die Bauweise einen sehr großen Einfluss hat. Im Allgemeinen belegen die Ergebnisse, dass optimales Lüften und Verschatten einen deutlich größeren Einfluss haben, als Bauweise und Orientierung. Die Auswirkung des Materials hinter Vorsatzschalen ergibt in ArchiPhysik und energyplus unterschiedliche Erkenntnisse: Vor allem weist der Temperaturverlauf der Bauweise "SBB_VS" darauf hin, dass Materialien hinter Vorsatzschalen in energyplus einen großen Einfluss haben, während diese Materialien in ArchiPhysik kaum eine Rolle spielen.

Sommerliche Überwärmung, Vergleich unterschiedlicher Bauweisen, Nutzerverhalten, Nachtlüftung, Verschattung, Holzleichtbeton