Flexible Dachneigung

Innovativer Prüfstand für Steil- und Flachdach-Untersuchungen

© Fraunhofer IBP

Beispielhaftes Detail der Datenerfassungsanlage.

© Fraunhofer IBP

Außenansicht des neuen flexiblen Dachprüfstands.

Auf dem Freilandversuchsgelände in Holzkirchen ist ein neuer flexibler Dachprüfstand entstanden. Dieser Prüfstand für geneigte Dächer bietet die Möglichkeit, die Neigung stufenweise zu verändern. Nebeneinander können unterschiedliche Dachaufbauten in Nord- und Südausrichtung installiert werden. Diese Anordnung der Dachflächen erlaubt den direkten Vergleich verschiedener Dachaufbauvarianten unter gleichen Randbedingungen. Kurze Rüstzeiten für das Auswechseln der Elemente sind ein wesentlicher Vorteil dieser Prüfeinrichtung. Es ist somit nicht mehr erforderlich, komplett neue Dachaufbauten oder gar ein neues Gebäude für Untersuchungen zu erstellen. Dies bedeutet eine erhebliche Reduzierung der Vorlaufzeiten und damit erhebliche Kosteneinsparungen.

Die vier in sich abgeschlossenen Versuchsräume unterhalb der Dachprüfflächen können separat befeuchtet, beheizt und unterschiedlich belüftet werden. Die Befeuchtung der Kammern erfolgt über Ultraschallbefeuchter, da diese wenig Energie verbrauchen und somit nur geringe Wärmemengen in den Raum einbringen. Individuelle Feuchteprofile sind für jede Kammer realisierbar und können an unterschiedliche typische Nutzungsszenarien angepasst werden.

Besondere Mühe wurde darauf verwendet, die Umschließungsflächen adiabat auszuführen. Dies wurde einerseits durch eine sehr gute Dämmung der Außenflächen und andererseits durch eine regelbare Flächenheizung in der Rundung des Versuchsraums erreicht. Mit Hilfe dieser Heizflächen und der Luftheizung wird eine weitgehend homogene Temperaturverteilung in den Kammern sichergestellt. Dabei übernimmt die Flächenheizung die Aufgabe der Grundtemperierung; mit der Luftheizung werden kurzfristige Temperaturschwankungen ausgeglichen. Die Lüftungsanlage kann wahlweise mit Umluft oder Frischluft betrieben werden. Ein bis zu fünffacher Luftwechsel ist hierbei einstellbar.

Die Verteilung der Luft im Innenraum wird über »Piccolo Ducts« realisiert. Diese ermöglichen ein besonders gleichmäßiges Einströmen der Luft über die gesamte Breite des Versuchsraums. Die Verwendung von Piccolo Ducts beruht auf Erkenntnissen und Untersuchungsergebnissen aus der Flight Test Facility des Fraunhofer IBP.

In den Dachbauteilen dieses Prüfstandes können Wärmeströmungen, Luftdichtheit, Feuchteverhalten und Oberflächentemperaturen untersucht werden. Für die messtechnische Erfassung von Wärmeströmung, Temperatur und Feuchte in Bauteilen und im Raum sowie für die äußeren klimatischen Bedingungen steht umfangreiche Messtechnik zur Verfügung. Der Versuchsaufbau ist mit einer Messwerterfassungsanlage ausgestattet, welche die erfassten Daten in einer Datenbank speichert und dort für Auswertungen und Analysen bereitstellt. Zeitaktuelle Datenvisualisierung (online) und auf Wunsch des Kunden auch externer Zugriff sind dabei möglich.  

Durch die beschriebene Versuchseinrichtung ergibt sich die einmalige Möglichkeit, das hygrothermische Verhalten eines Dachaufbaus mit variablen Dachneigungen zu untersuchen. Damit ist es erstmals möglich, winkelabhängige Effekte ohne Umbau zu analysieren. Dies ist vor allem interessant bei Fragestellungen wie zur Setzung der Dämmung als Auswirkung von Fehlstellen oder dem energetischen Einfluss von thermisch induzierter Konvektion in Hohlräumen des Daches.

Die Verwirklichung des Versuchsstandes wurde durch die Unterstützung des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWI) und seines Projektträgers Jülich (PTJ) ermöglicht.

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Prof. Dr. Martin Krus

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