Moisture damage plays a key role for the durability of buildings and for the health and comfort of occupants.
Various numerical models were proposed for engineers and architects to evaluate the hygrothermal condition
before constructing in China. Although the physical discipline is universal, the complexity and variety of climates
and building components make the moisture-related problems as well as the development and application of
hygrothermal models distinctive in China. This paper is a comprehensive survey of the state-of-the-art in China to
promote future advancement and academic communication between China and abroad. It investigated hygrothermal
white-box models in China including modeling and input parameters. The paper presents that the assumptions
of available models limit the application of hygrothermal white-box models in some situations. It also
shows that there is a shortage of suitable indoor and outdoor climate databases. To sum up, the following items
are necessary to establish hygrothermal simulation in building practice: models working with separate driving
potentials for liquid and vapour transport; hygrothermal reference years as outdoor climate data; indoor climate
data, either measured occupants’ behavior or derived from building operation setpoints influenced by outdoor
climate.

Damage to buildings is usually caused by water or moisture.
The causes can be manifold: 1.1 million insured cases of
damage caused by mains water per year alongside damages
due to construction moisture or inadequate measures to protect
against moisture. Heavy rain, flooding, condensation, rising
damp in walls are further causes of damage to technical installations,
e.g. heating, ventilation, power supply, or to furniture,
machinery and manufacturing equipment. Sometimes even
people and animals are affected. Consequential damage can
be, for example, hidden mold growth, frost damage, structural
problems, unpleasant odors, or restrictions of use.

Shading of the roof surface directly influences the thermal conditions and thus also the hygrothermal behaviour of the roof construction. Especially in the case of wooden flat roofs, shading can lead to a reduction in drying and therefore taking in account the effects of shading is essential for a moisture-safe design of such roofs. In this paper, possibilities to account for different shading situations in hygrothermal simulations are shown and their influence on the roof structure are discussed.

If condensation occurs on non-hygroscopic surfaces of insulated wall constructions, droplet runoff may
happen if the amount of condensate exceeds certain limits. Depending on the situation this phenomenon may
help to dry the wall, but it may also result in material degradation by water accumulating at the bottom where
drainage is not intended. The limits for interstitial condensation amounts on non-hygroscopic materials
calculated by the dew-point method in European standards differ with values up to 500 g/m². However, it is
questionable whether these limits are based on rigorous experiments and whether they are suitable to evaluate
hygrothermal simulation results. Therefore, a laboratory test method has been developed to determine the
amount of condensate required for water to run off from vertical surfaces or interfaces of insulated assemblies.
For this test 14 fibrous insulation materials (9 x mineral wool, 3 x wood fibre, 2 x cellulose) and 4 types of
condensation planes (hydrophilic, hydrophobic, smooth, or rough surface) were examined. The results proved
to be much lower than in the above-mentioned standards. Mostly, they ranged between 100 and 200 g/m².
Furthermore, by correlating the acceptable amount of condensate with the hygrothermal properties of the
insulation materials, a simple formula was derived to estimate the material specific limit value, using its moisture
equilibrium at 80 % RH. Finally, by comparing the test results with hygrothermal simulation results, it can be
concluded that the water content in the critical one-centimetre-thick layer of the assembly, referred to in
DIN4108-3 (2018), is appropriate to assess the probability of condensate runoff.

In recent years, insulating materials made from renewable natural materials have gained in importance – mainly due to advantages in sustainability and carbon footprint. However, the moisture content limits specified in standards and guidelines for such materials are mostly quite low, which considerably restricts their range of application. In order to enable reliable and broader use in the various areas of the building envelope, robust limits are required that relate not only to the combination of temperature and humidity but also to the duration of their exposure. After all, microbial growth in the exterior climate is possible in most regions, at least temporarily. Therefore, a transient assessment can best evaluate how a construction must be designed to safely avoid damage. In this contribution both new limit curves and a transient decay prediction model, based on durability tests of natural fibre materials in the laboratory are proposed. First evaluations by field tests have already been performed.

To reduce CO2 emissions and save grey energy, natural materials like wood and
wooden materials are becoming more and more important. However, these products are
particularly sensitive to moisture, as they can be attacked by mould or decay fungi. In contrast
to mould growth, which typically is associated with visual impairment and health problems, the
growth of decay fungi may result in structural defects which clearly must be excluded. Up to
now it is mostly assumed that wooden materials are more sensitive to such attack than solid
wood. Therefore, different wood fibre insulation materials were inoculated with decay fungi and
exposed to different climates to determine the requirements for the decay process and to compare
them with the requirements of decay by the same fungi of solid wood. The results prove that
some natural fibre materials are equally or even more resistant to decay fungi than solid wood,
while others are less. The resistant products can therefore be assessed like solid wood – for which
already temperature dependent thresholds and in part also transient decay prediction models are
available. Maybe even specific higher moisture levels can be acceptable. However, the results
also suggest a differentiated view on natural fibre insulations, as they have a very different
susceptibility to wood decay. Uniform and significantly lower limits than for solid wood are not
justified.

Conventional interior insulation systems protect the wall from condensation in winter
by the help of vapor barriers or vapor retarding insulation materials. However, these solutions
also reduce the drying potential of the walls towards the inside. This can be a disadvantage if
wetting from the outside due to rain or other influences takes place and the drying potential to
the outside is not sufficient. In such cases, so called capillary active materials can be an
alternative, because they provide additional drying potential to the inside in summer thanks to a
rather low vapor diffusion resistance. In winter they work without vapor retarders because they
can store and wick water away from the condensation plane back towards the interior by capillary
action. In practice, there are currently many different materials under the label "capillary active"
with a correspondingly wide range in terms of moisture storage, liquid transport and vapor
diffusion resistance and it is difficult to decide, whether material is suitable for an application or
not. There is still missing a common definition of the performance of such materials. While for
most other materials already simplified design and application rules for the application as interior
insulation are available, capillary active interior insulation materials still require an individual
design, normally by the help of hygrothermal simulation. In order to simplify also their practice
application, a classification of the moisture performance of capillary active interior insulation,
considering the influencing parameters of relevance on the moisture level at the critical interface
between wall and interior insulation was developed. On this basis, also a simplified verification
process as well as design rules for the main practical application fields become possible, which
allows designers to choose an appropriate system for the specific situation.

Reducing the continuously growing cooling energy demand of buildings is an important
part of achieving global emission targets. Here, we present an innovative scenario of how the
integration of a programmable material into a climate-adaptive building envelope (CABE) can create
an energy-efficient thermal management system inherent to the material. This novel concept is based
on a thermoresponsive shape memory polymer foam (SMP) and is designed to regulate the flow
of ambient air through the building envelope in order to enable natural cooling of the structure.
Hygrothermal simulation data obtained by the software WUFI® Plus indicate that significant cooling
energy saving potential may be accessible with this type of concept. As a possible material basis for
a corresponding adaptive element, a reactive foamed polyurethane-based SMP foam is proposed,
which is capable of executing a thermoreversible shape change of more than 20% while having a
suitable switching temperature range. Finally, the ecological impact of such a functional foam element
is evaluated in detail as well as its influence on the overall balance of a façade construction by means
of a life cycle assessment (LCA).

The performance of thermal building envelope insulation systems may be severely impaired by moisture. The best solution would be to keep insulation materials dry at all times. Alas, building practice has proven time and again that this is wishful thinking. Even if the insulation materials are enclosed by vapor barriers on both sides, there is a fair chance that moisture will get inside eventually through imperfections and small leaks emerging during normal use. Once inside, moisture will be trapped there for a long time. Thus, understanding the long-term performance of insulation materials is vital for sustainable and energy efficient building design. This chapter analyzes and quantifies the impact of moisture on the thermal resistance of insulation systems and explains the interdependece of heat and moisture transfer. This hepls to develop durable envelope solutions and appropriate test methods for insulation materials.

Moisture related damage is still a formidable cost factor in the building sector. Besides installation deficiencies, moisture control design failures are the most frequent reasons for moisture problems. Therefore, adequate moisture control analysis has become the key for sustainable buildings. However, by focusing on vapour diffusion only other important moisture loads such as driving rain, construction moisture or air infiltration are mostly neglected. Therefore, international moisture control standards often refer to simulation models for more realistic analysis, leaving many practitioners wondering how to handle these tools. To overcome this dilemma, the updated German moisture control standard has introduced a three-pathway approach for design evaluation: 1st deemed to satisfy list, 2nd restricted Glaser calculation and 3rd fully fledged hygrothermal simulation. The third pathway includes the option to account for small leaks or imperfections in building envelope components. Guidelines in other countries are also embracing similar moisture control approaches which gives hope for more durable and sustainable building design. To reach this aim, moisture control should also become an integral part of the design process instead of a secondary chore.

The article presents some results of the MIRACLE research, aimed at designing, testing and implementing innovative strengthening systems made of a bio-composite matrix, for the renovation/retrofitting of the European residential historic heritage built before the 1945. Starting from a brief overview of the international research aimed at developing an innovative fibre-reinforced matrix made with inorganic components, able to improve both the energy and mechanical performances of historic buildings, the most suitable products (among those existing on the market) will be identified through analytical comparisons and energy simulations on traditional masonry models present in the Italian climate zone in order to analyze their capacity to reduce the energy consumption and improve the indoor comfort of the existing buildings. The selected innovative matrices will be used to create organic fibre-reinforced composites, characterized by high performances in terms of mechanical behavior (resistance to compression), as well as thermal (conductivity) and environmental profile LCA based.

The widespread adoption of transient simulation modelling tools by building design professionals to support hygrothermal risk assessment of building design specifications is a crucial component in a multi-pronged drive to reduce moisture risk in buildings. Structured upskilling is essential. Much can be learnt about the ways practitioners use such tools by reviewing the work of professional postgraduate student groups. Such review could inform the creation of a user protocol. Peer-review under the responsibility of the organizing committee of the ICMB21.

Cross-laminated timber (CLT) is a type of mass timber panel used in floor, wall, and roof assemblies. An important consideration in design and construction of timber buildings is moisture durability. This study characterized the hygrothermal performance of CLT panels with laboratory measurements at multiple scales, field measurements, and modeling. The CLT panels consisted of five layers, four with spruce-pine-fir lumber and one with Douglas-fir lumber. Laboratory characterization involved measurements on small specimens that included material from only one or two layers and large specimens that included all five layers of the CLT panel. Water absorption was measured with panel specimens partially immersed in water, and a new method was developed where panels were exposed to ponded water on the top surface. This configuration gave a higher rate of water uptake than the partial immersion test. The rate of drying was much slower when the wetted surface was covered with an impermeable membrane. Measured hygrothermal properties were implemented in a one-dimensional transient hygrothermal model. Simulation of water uptake indicated that vapor diffusion had a significant contribution in parallel with liquid transport. A simple approximation for liquid transport coefficients, with identical coefficients for suction and redistribution, was adequate for simulating panel-scale wetting and drying. Finally, hygrothermal simulation of a CLT roof assembly that had been monitored in a companion field study showed agreement in most cases within the sensor uncertainty. Although the hygrothermal properties are particular to the wood species and CLT panels investigated here, the modeling approach is broadly applicable.

Straw is an organic material with hygroscopical properties. The high capacity it has of storing
moisture from the surroundings can furthermore influence the performance and lead to the possible degradation
of the material thereof. The aim of this study was to assess the conductance C-value of a complex material such
as straw. A climatic chamber was used to study a sample, which reproduces a traditional plastered straw bale
wall. Tests were conducted under different boundary conditions, setting constant values for temperatures and
relative humidity. The revision of the assessment’s results allowed the calculation of conductance and
conductivity values under different conditions. A numerical model was then designed starting from the
laboratory data, which was used to characterize material properties. The match between software simulations
and laboratory analyses will be a starting point for further tests. Determining the straw conductance C-value is a
difficult task to achieve, due to the complexity and the unique properties of the material. In spite of all this,
laboratory tests have shown encouraging results, which reflect the great potential of straw as a building material.

In the 1950s outdoor testing was the only way to gain more insight in the hygrothermal
performance of buildings and their components. Therefore, the German Institute for Technical
Physics (later renamed Institute for Building Physics) in Stuttgart decided to establish an outdoor
testing field close to the German Alps where 20 test buildings made of different materials were setup
and examined. Investigations at this field test site were so successful and the impact on the
German construction sector was judged to be so positive that the originally provisional site soon
became a permanent part of the institute. In the following decades more and more test buildings
were added and the main research focus changed several times. The field tests have been
increasingly used to validate computational simulation tools and to calibrate laboratory tests.
However, even today the field tests cannot be completely replace by less costly means, because
there are still phenomena that escape the most advanced simulation tools. For this reason, our
field test site is still growing not only in size but also in relevance to the building practice. The
paper summarizes the most important research topics dealt with on the past and it explains the
current and future perspective of outdoor testing for the construction sector.

Advance in the numerical simulation models brings higher need for more accuracy outdoor boundary conditions - climate data sets. With
influence of the urban heat islands, measured climate on the meadows, far from pawed surfaces creates uncertainty in the simulation. Another
problem is the modelling of solar radiation impact on the surface temperatures. Solar radiation heats up the surface of the structure and
increase the speed of vapor transport. To obtain correct results, global and diffuse solar radiation is needed in the HAM software. In this paper,
influence of the diffuse part of solar radiation is analyzed. As it would be shown, correct modeling of the solar radiation, both global and diffuse is
very important to reach good precision. This analysis is done in software WUFI Pro and compared with the experimental measurement of the
wooden wall fragments.

On the road towards an energy neutral building stock, increasingly demanding insulation levels
are advised for both new and retrofitted buildings. While centuries of past experience have led to
vernacular construction methods suited to local climates, the incorporation of thermal insulation to
existing walls fundamentally alters their moisture balance and drying capacity. The impact of
insulation assemblies on moisture risk is relatively well studied for cold climates; however, research
and case studies are scarce for the warmer climates of Southern Europe, where such highly insulated
walls have been unusual up to now.
This paper presents a parametric study evaluating the hygrothermal performance of 3 types of
insulated wall assemblies exposed to 5 climates of the Iberian Peninsula. In particular, the influence of
climatic parameters on hygrothermal risk is investigated, using transient numerical simulation
methods.
Results show that the impact of solar irradiation and wind-driven rain over different orientations
can outweigh that of temperature and humidity. Moreover, their combined effect can be either
beneficial or detrimental, depending on the interplay of the specific climate and type of assembly.
Hence, it has been found that simplified assessment methods that do not consider the impact of
wind-driven rain underestimate risk significantly for certain scenarios. Finally, the hygrothermal
performance of the assessed wall assemblies is evaluated in the context of Iberian climates,
discussing possible improvements.

Since water is inextricably linked with life, its presence in green building constructions is an inevitable aspect in the process of hygrothermal behaviour analysis. Water content in the substrate of green structures is a variable phenomenon throughout a year. During this period it has a strong influence on the building's hygrothermal behaviour.

The WUFI simulation tool analyses hygrothermal behaviour of the tested extensive green roof in the climatic conditions of East Slovakia (Košice). The presented simulation scenarios are aimed at assessing the influence of water in the green roof substrate on the roof membrane temperature and the fluctuation of heat fluxes through the roof during summer period (June 1–August 31). Presence of water and its movement through capillary forces is an essential aspect of hygrothermal behaviour and cannot be neglected in the simulation process. Water in the tested green roof substrate has reduced the average daily heat flow across the roof by 11%, which significantly contributed to lowering its summer overheating. Calculated water content in the substrate was influenced by the selected initial water content condition for up to two-thirds of the simulated period's length.

Green roofs enjoy a good reputation concerning comfort in summertime, energy savings, rain water retention and durability. However, applied on moisture sensitive substrates like timber constructions, their high thermal inertia and limited drying potential may lead to failure, especially in case of insufficient design or workmanship. As the conditions below the greenery cannot be evaluated by dew point calculations, only a more detailed simulation allows for a realistic prediction of the hygrothermal performance of the components. This contribution introduces a new hygrothermal green roof model based on field and laboratory tests. In difference to previous models it focuses on the moisture and temperature conditions beneath the greenery using more simple approaches for the plant cover but more detailed approaches for the moisture balance in the drainage and growth media. Therefore material data for moisture storage, vapor diffusion and liquid transport were determined in the laboratory and adapted to the built in situation by the help of additional field tests. The model is validated by the help of measured temperature conditions beneath the green roof test fields, as well as concerning the moisture conditions in the critical layers of sensitive timber roofs! The validation shows that the performance of the green roof can be well reproduced throughout the whole year and under all climate conditions including rain water absorption and storage, evaporation and freezing influences. Thus it can be used for both, moisture and energy performance simulations of roofs with greenery under different climatic conditions.

Die Verfügbarkeit valider Randbedingungen ist für die Bemessung und Beurteilung von Konstruktionen essenziell. Für die energetische Bemessung können die Testreferenzjahre (TRY) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und für die hygrothermische Bemessung die vom Fraunhofer IBP erstellten Hygrothermischen Referenzjahre (HRY) verwendet werden. Dabei wurde Deutschland in Regionen eingeteilt, die durch jeweils einen Referenzstandort repräsentiert sind. Um darüber hinaus besondere lokale Effekte wie z. B. städtische Wärmeinseln oder höhere Feuchtigkeit in Gewässernähe zu berücksichtigen, wurden lokale Anpassungsmodelle erstellt, die eine einfache Übertragung der regionalen HRY-Daten auf die lokalen Verhältnisse ermöglichen.

Energieeffiziente Gebäude sind einer der zentralen Stützpfeiler der deutschen Energiepolitik. So soll nach dem Energiekonzept des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi der Wärmebedarf von Wohngebäuden bis 2050 um Achtzig Prozent gesenkt werden. Neben den Transmissionswärmeverlusten müssen dazu auch die Lüftungswärmeverluste reduziert werden, z. B. durch Infiltration. Während die aktuelle Fassung der EnEV noch eine Luftwechselrate von n50 = 1,5 h-1 zulässt, ist bei energieeffizienteren Gebäuden wie Passivhäusern nur noch eine Luftwechselrate kleiner 0,6 h-1 zulässig. Gleichzeitig empfiehlt eine Studie der WHO nach Dämm-Maßnahmen einen ausreichenden Luftwechsel, um Schimmelbildung zu vermeiden. Dieser Gegensatz illustriert die Bedeutung der hygrothermischen Auslegung der Gebäudehülle bereits in der Planungsphase. Für eine realistische hygrothermische Simulation sind repräsentative Randbedingungen notwendig, die bisher nicht immer vorhanden waren. Diese Lücke wurde nun in dem vom BMWi geförderten Projekt »Klimamodelle « geschlossen. Ein wichtiger Bestandteil war dabei die Erstellung von »hygrothermischen Referenzjahren (HRY)«.

Based on laboratory and field tests at the Fraunhofer IBP field test site a hygrothermal green roof model was developed, which allows to model the performance of extensive green roofs in hygrothermal simulation software. A comparison of the measured and simulated temperatures beneath the greenery shows, that the model well reproduces the real conditions. Also the moisture conditions in timber roof constructions as well as the heat flows through the roof assembly are compared once with the measured conditions from the field tests and once with the new simulation model. Main focus of the model is the evaluation of the moisture performance of roof assemblies which is of special importance in case of moisture sensitive timber roofs. But also a prediction of the energetic behaviour and the cooling effects of the roof as well as an evaluation of the comfort conditions in the room beneath the green roof becomes possible and is shown exemplarily for the warm Mediterranean climate of the South Croatian city Split in comparison to flat roof with a white and a black roof surface.

Für die bauphysikalische Bewertung einer Konstruktion hinsichtlich des Feuchteschutzes wird heute immer noch das Glaser-Verfahren herangezogen das jedoch über den Eintrag von Feuchte über Diffsuion hinaus keine anderen Feuchtequellen wie Einbaufeuchte oder Niederschlag berücksichtigt. Hierzu schreibt die DIN 4108-3 hygrothermische Simulationen mittels geeigneter Software wie zum Beispiel WUFI vor, mit der sich über physikalische Modelle die Wärme- und Feuchteverhältnisse in Bauteilen realitätsnah abbilden lassen.

Für das Feuchteverhalten von hinterlüfteten Steildachkonstruktionen ist die Oberflächen-temperatur des Unterdachs von maßgebender Bedeutung. Durch die Belüftungsschicht, die mit der Außenluft in Verbindung steht, werden die Temperaturen der Dachoberfläche mehr oder weniger gedämpft auf das Unterdach weitergegeben. Dieses Verhalten beeinflusst wiederum die Feuchteverhältnisse in der Dachkonstruktion. Der vorliegende Bericht stellt die vorläufigen Forschungsergebnisse aus Freilandversuchen dar, bei denen das thermische Verhalten verschiedener belüfteter Konstruktionen untersucht wurde. Es werden strahlungstechnische Kennwerte verschiedener Eindeckungen angegeben und ein Verfahren vorgestellt mit dem das thermische Verhalten einer belüfteten Konstruktion in der hygrothermischen Simulation anhand effektiver Übergangsparameter genauer beschrieben werden kann.

The surface temperature of the sub-roof beneath the ventilation layer is the most important factor for the hygrothermal behavior of pitched roofs. The air layer between tiles and sub-roof and the air exchange with the outdoor air reduce the heat exchange between roof cladding and sub-roof and affect the moisture level inside the roof. This report provides preliminary results of a current research project including new field tests. The investigations analyze the thermal behavior of different vented and ventilated roof constructions. Characteristic values for different roofing situations will be provided as well as a method to calculate ventilated roofs by means of hygrothermal simulation using effective surface transfer parameters.

Die Zahlen der „nicht fertiggestellten Häuser“ in der Slowakei, die in den Anzeigen der Immobilienwirtschaft zu Verkauf angeboten werden, steigen rapide an. Die Rohbauten stehen oft Jahre lang vor Witterung ungeschützt, bevor sich ein Käufer findet und sie fertigstellt. Die Fertigstellung passiert dann ziemlich schnell, sodass sich innerhalb kurzer Zeit die Feuchteschäden zeigen, die wiederrum jahrelang Probleme für die Bewohner verursachen.
Das meistverwendete Baumaterial hierfür ist Porenbeton. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden verschiedenste messtechnische und rechnerische Untersuchungen durchgeführt, um die hygrothermische Situation dieser Bauteile darzustellen bzw.
einen Leitfaden zur notwendigen Trocknungszeit für die meisten Fertigstellungssituationen auszuarbeiten. Für die messtechnischen Untersuchungen wurde ein Prüfstand hergestellt, an dem verschiedene Konstruktionsvarianten unter realen Klimadaten des Standorts Košice detailliert untersucht wurden. Die rechnerischen Untersuchungen wurden mit dem Simulationsprogramm WUFI durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Porenbetonwand mit dem EPS-System 28 Monate trocknen muss, um die Bezugsfeuchte w80 zu erreichen. Die reduzierte Trocknung wirkt sich negativ auf den U-Wert und somit auch auf den Wärmeschutz der Baukonstruktion aus. Die durchschnittliche Abweichung des effektiven U-Wertes vom Projektierten hatte in der zweiten Heizperiode 20 % Unterschied ergeben. Während des dritten Winters war sie sogar immer noch mehr als 5 %. Die Orientierung und die verschiedenen Dicken der Wärmedämmung auf EPS-Basis haben einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Trocknungsverhalten. Die Verwendung von Mineralwolldämmstoff anstatt EPS verkürzt die
Austrocknungszeit um etwa die Hälfte.
Die numerische Analyse zeigt, dass nach einer zweimonatigen Trocknung des Porenbetons vor der Applikation eines EPS-Wärmedämmverbundsystems, der durchschnittliche Wassergehalt um 33 % des ursprünglichen Wertes gesenkt wird. Wenn die EPS-Dämmung erst nach fünf Monaten angebracht wird, verkürzt sich die Trocknungszeit auf 14 Monate, so dass sie im Bereich des Mineralwoll-WDVS liegt.

Bauteile sind in der Regel nie ganz trocken. In Abhängigkeit von den Randbedingungen und den verwendeten Materialien stellen sich im Jahresverlauf variierende Gleichgewichtsfeuchtegehalte ein. Infolge der Klimaunterschiede zwischen innen - ströme durch die Bauteile, die bei den Klimaverhältnissen in Deutschland meist von innen nach außen verlaufen. Nur bei hohen Außentemperaturen bzw. kühlem Raumklima richtet sich der Feuchtemengen können in das Bauteil gelangen, Kontakt mit Regen oder Spritzwasser kommt. Weiterhin tragen Tauwasserbildung auf den - te zur Befeuchtung bei. Feuchteaufnahme und Trocknung müssen sich dabei die Waage halten, so dass weder im Jahresverlauf noch langfristig kritisch hohe Feuchtegehalte erreicht werden. Die Idee der Feuchtebilanz ist bereits seit vielen Jahren im sogenannten Glaserverfahren enthalten – es ist allerdings beschränkt auf den winterlichen Tauwasserschutz und lässt somit Die Neufassung der DIN 4108-3 [1] von 2014 sieht daher für alle Fälle, die außerhalb des Anwendungsbereichs von Glaser liegen, eine [2] vor. Diese berücksichtigt alle relevanten umfassendere und zuverlässigere Beurteilung der Feuchteverhältnisse in Bauteilen. Dieser Beitrag zeigt die Unterschiede zwischen Glaser und hygrothermischer Simulation und stellt die Anwendungsbereiche der Simulationen für die Planung anhand von Praxisbeispielen dar.

For a safe design of new buildings or for the assessment of damages in existing buildings a representative exterior climate is necessary. Especially for constructions which react sensitively on the amount of driving rain an assessment with thermal reference years e.g. Test Reference Years (TRY) is not suitable (Christoffer et.al, 2004). Within the official research cluster energy efficient buildings (ENOB) the Fraunhofer Institute for Building Physics (IBP) developed new Hygrothermal Reference Years (HRY) for Germany including all required climate elements for hygrothermal simulations. The validation of the new reference years were carried out by comparing the hygrothermal behavior of building components simulated with both: the new HRY and real measured data over several years.

In many cases the direct surroundings of a building show a bigger influence on the hygrothermal conditions in a component than the regional climate. Although there are already some models, which adapt for example the temperature of reference climate data to a location in a city considering the heat island effect, other models are required to adjust climate elements like humidity and driving rain as well as short and longwave radiation loads. Furthermore exposures like mountains or near waters should be considered. Therefore local climate models have been developed based on measured data in Germany, allowing for simple adaption factors to take into account the local climate influence on the hygrothermal condition in a building component.

Der Regenschutz schlagregenbelasteter Fassaden gewinnt vor allem beim nachträglichen Einbau einer Innendämmung an Bedeutung. Im Vorfeld einer solchen Sanierung sollte daher die Wasseraufnahme der Fassadenoberflächen bestimmt werden, um beurteilen zu können, ob der Schlagregenschutz verbessert werden muss. Vielfach werden für das Ermitteln der Wasseraufnahme zerstörungsfreie Messverfahren wie das Prüfrohr nach Karsten, das Prüfrohr nach Pleyers oder die Franke-Platte eingesetzt. Am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen wurde die Handhabung und Genauigkeit dieser Prüfgeräte untersucht und daraus Empfehlungen für die praktische Handhabung abgeleitet.

Hygrothermal computer analyses can be used to model how much moisture accumulation, in the form of both condensed water and ice, is likely to occur in a refrigeration pipe insulation system. Hence, these analyses may be a valuable tool to estimate the useful life of a refrigeration pipe insulation system. Such analyses can also be used to model various insulation systems exposed to different environmental conditions. To determine how several thermal insulation systems on ammonia refrigeration pipes would perform over time, a study used a computer model to perform hygrothermal analyses, thereby predicting simultaneous heat and moisture transfer. This study modeled several variables, including one pipe temperature and pipe size, three different insulation materials both without and with a particular film type vapor retarder, and a certain number of years, and input standardized annual hourly weather data from three U.S. cities.

This paper provides an introduction to the basics of hygrothermal building physics, discusses assessment methodologies, including related methods, standards and software tools and illustrates these in a case study.

Stricter Swedish building regulations require a moisture safety design process to be carried out before houses are built. In order to predict moisture-critical conditions, a properly verified, user-friendly and reliable calculation tool that could be used in this design phase, is required. This paper initially presents a blind method that could be used in order to verify hygrothermal calculation tools in a reliable manner. Furthermore, general results and findings from blind validations of a transient heat and moisture calculation tool carried out in cold roofs are summarized and presented. The comparisons include measurements and calculations of temperature and relative humidity and were carried out in Northern European climates. In general, the results show a good correlation between measured and calculated values. Comparisons show that the studied tool can be used during the design phase to predict moisture risks. However, factors such as the influence of impaired temperature measurements on relative humidity have to be taken into account. There is also a need for outdoor climate boundary conditions that take into account critical periods. Measurements and calculations also established that the most moisture-critical conditions in general occurred in the tongued and grooved wooden roof boarding located under the roof
membrane.

Für die Ausführung von Außenputzen gelten seit einiger Zeit europäische Normen und eine nationale Restnorm. Dabei führt der Übergang von der nationalen zur europäischen Regelung zu Unstimmigkeiten. Darauf weist der Altmeister der Putzforschung, Helmut Künzel, hin.

The existence of thermal bridges in building envelopes affects the energy performance of buildings, their durability and occupants’ thermal comfort. Typically the effect of thermal bridges on the energy performance is taken into account by implementing an equivalent U-value in 1D whole building energy simulation program. This treatment accounts for the effect of thermal bridges on the overall thermal transmittance, while their thermal inertia effect is ignored. The presence of thermal bridges not only reduces the overall thermal resistance but also changes the dynamic thermal characteristics of the envelope.
This paper investigates the dynamic effect of thermal bridges on the energy performance of residential buildings through simulations. A two-story residential building is used as a case study. Three methods, namely equivalent U-value method, equivalent wall method, and direct 2D/3D modeling method, are implemented in WUFI Plus, a whole building Heat, Air and Moisture (HAM) modeling program. Simulations are carried out for two climates with different insulation levels. Simulation results show that for the cold climate the annual heating load of this building with the inclusion of thermal bridges modeled using 3D dynamic method is 8-13% higher than that modeled using the equivalent U-value method, and 4-9% higher than that modeled using the equivalent wall method. With the increase of the insulation level, the percentage effect of thermal bridges on the heating load increases, while the difference among the three methods decreases. For the hot climate, simulation results show that the presence of thermal bridges increases the annual cooling load by 20%. Compared to the 3D dynamic method, the annual cooling load is underestimated by 17% using the equivalent U-value method and by 14% using the equivalent wall method, respectively.  

The existence of thermal bridges in building envelopes affects the energy performance of buildings, their durability and occupants’ thermal comfort. Typically the effect of thermal bridges on the energy performance is taken into account by implementing an equivalent U-value in 1D whole building energy simulation program. This treatment accounts for the effect of thermal bridges on the overall thermal transmittance, while their thermal inertia effect is ignored. The presence of thermal bridges not only reduces the overall thermal resistance but also changes the dynamic thermal characteristics of the envelope.
This paper investigates the dynamic effect of thermal bridges on the energy performance of residential buildings through simulations. A two-story residential building is used as a case study. Three methods, namely equivalent U-value method, equivalent wall method, and direct 2D/3D modeling method, are implemented in WUFI Plus, a whole building Heat, Air and Moisture (HAM) modeling program. Simulations are carried out for two climates with different insulation levels. Simulation results show that for the cold climate the annual heating load of this building with the inclusion of thermal bridges modeled using 3D dynamic method is 8-13% higher than that modeled using the equivalent U-value method, and 4-9% higher than that modeled using the equivalent wall method. With the increase of the insulation level, the percentage effect of thermal bridges on the heating load increases, while the difference among the three methods decreases. For the hot climate, simulation results show that the presence of thermal bridges increases the annual cooling load by 20%. Compared to the 3D dynamic method, the annual cooling load is underestimated by 17% using the equivalent U-value method and by 14% using the equivalent wall method, respectively.  

Fast vier Jahre sind mittlerweile vergangen, seit im Nachgang zum Internationalen Holz[Bau]Physik-Kongress in Leipzig Regeln zur Vermeidung von Schäden an Flachdächern als Konsens unter den beteiligten Referenten verabschiedet wurden (vgl. Heft 05-2011) Man begegnet jedoch noch immer Fragen zu den Entwurfsgrundsätzen von Flachdächern, die von der Skepsis gegenüber dem trocknungsfördernden Potenzial feuchtevariabler Dampfbremsen zeugen. Als Sachverständiger wird man mit ausgeführten Tatsachen konfrontiert und versucht, mögliche Ursachen einzugrenzen. Man muss auf Denk- und Handlungsfehler aller am Bau Beteiligten, auf klimatische Einfl üsse, die Unterschiede im hygrothermischen Verhalten verschiedener Baustoffe und auf die gleichzeitige Wirkung mehrerer Ursachen gefasst sein. Der vorliegende Beitrag soll an einem real vorgefundenen Schadensfall die Rolle von einbindenden Massivbauteilen am Aufl ager eines Flachdaches in Holzbauweise darstellen. Er warnt davor, die Wassermenge in mineralischen Baustoffen eines jungen Gebäudes zu unterschätzen, die nur zögerlich austrocknen. Diese können noch über viele Monate schadensträchtige Nachwirkungen in den angrenzenden Holzbauteilen haben.

Für das Trocknungsverhalten von unbelüfteten Flachdächern in Holzbauweise ist die Oberflächentemperatur von entscheidender Bedeutung. Die Feuchte, die im Winter durch Diffusion und nicht vermeidbare Konvektion [Zirkelbach et al. 2009] in die außen dampfdichte Konstruktion eindringt, muss im Sommer durch die Umkehrdiffusion wieder zum Raum hin austrocknen. Die Verschattung der Dachoberfläche durch Photovoltaik-Module oder Holzterrassen reduziert die Oberflächentemperatur und damit das Rücktrocknungspotential einer Flachdachkonstruktion. Daher sind die Effekte bei der hygrothermischen Bemessung, wie sie in der DIN 68800-2:2012 für solche Bauteile gefordert werden, zu berücksichtigen. Um nicht in der Simulation ganze PV-Module oder Terrassenbeläge mit einer Unterlüftung abzubilden, können die Temperaturen an einer Dachoberfläche auch verein- facht über die Strahlungspa- rameter der Oberfläche verändert werden. Dazu lagen aber bisher keine Erkenntnisse vor.

This paper assesses the effects of moisture buffering and related latent heat exchange in wooden surfaces on energy demand and comfort conditions in rooms. A parametric study on basis of an exemplary room varies surface material properties and areas, moisture production cycles, climatic conditions and air change rates for the zone. The study was conducted with the help of hygrothermal whole building simulation, which allows modelling all physical effects related to moisture buffering and latent heat exchange that occur in the surfaces that enclose spaces. Both long and short term simulations were performed, with time steps of one hour or one minute, to assess the associated influences on indoor climate and energy demand.
The study shows a distinct influence on indoor relative humidity. Moisture buffering effects of wooden materials reduce the fluctuation of relative humidity and lead to a more stable indoor climate. Because of that energy demand for humidification and dehumidification can be reduced clearly. Long term simulations show little or no impact for mean indoor and surface temperatures and herby connected energy demand for heating and cooling. Simulations with high temporal-resolution show temporary increase of room and surface temperatures coming with the application of wooden materials as long as moisture loads are available inside the room.

Design and installation of green roofs on wooden constructions requires special care because of the low inward drying potential in the summer months. Within a research project new models to calculate green roofs reliably by the help of hygrothermal simulations were established. Based on experimental investigations of green roofs in Holzkirchen, Leipzig, Vienna, Kassel and Milan different models were developed which provide a reliable basis for moisture control design of extensive green roofs. After validation the model has been used to arrive at general practice recommendations for wooden lightweight green roofs. The critical condition in light-weight flat roofs is normally the water content in the exterior sheathing. For design purposes it shouldn’t exceed a limit value of 18 % by mass - this is to prevent wood decay but includes a safety factor. To fulfil this requirement an additional insulation layer above the exterior sheathing is often necessary.

This paper describes a study in which the hygrothermal performance of a traditional Scottish sandstone wall, which is highly exposed to wind-driven rain and had been internally insulated, was monitored and modelled using the simulation software WUFI 2D. Internal and external temperatures and relative humidities and the external solar gain and wind-driven rain load have been recorded from April 2012 to November 2013. Also recorded were temperatures and humidities and the moisture content of timber blocks within the wall. The monitoring results indicate that, despite the concerns that have been expressed about the consequences of applying internal insulation to traditionally constructed masonry walls, no problems have become apparent in this case.
Modelling the wall, using the measured data as boundary conditions, demonstrates the importance of choosing material properties appropriate to the structure under investigation. Three types of sandstone were modelled, with different moisture transport properties, giving very different moisture contents. The modelled temperatures at the interface between the stonework and internal insulation agreed closely with the measured values. The relative humidities measured at the same point followed the same general trend as those calculated using the least porous of the three modelled sandstones, although the values did not agree closely.

Extensive experimental investigations have been carried out in the passive house in Boruszowice for several years. The building foundation interface consists of a 25-cm reinforced concrete slab situated on a 40-cm layer of Styrofoam. The analysis of experimental results as well as theoretical calculations made it possible to determine the thermal performance of the applied slab on grade with floor heating during the whole year.

This paper describes the integration of HVAC simulation models, developed with the multi-domain modeling language Modelica, into the hygrothermal building simulation software WUFI® Plus. With the existing software a hygrothermal building simulation, considering heating, cooling and air conditioning as ideal systems, can be performed in a user friendly way. Without detailed HVAC models, the software calculates the heating, cooling, humidification, dehumidification and ventilation demand which is necessary to keep the indoor climate in user defined design conditions. This output can be used for further investigation and sizing the plant equipment. However, a direct interaction between the detailed building model and the building equipment was not possible. This is improved with the newly developed Modelica HVAC models. They were exported via the common Functional Mock-up Interface (FMI), which was analyzed to assess the most effective coupling strategy. The FMI is the definition of an open interface between different software systems. The realization of a noniterative coupling algorithm is illustrated by means of a simulation example. Furthermore, the implementation of the HVAC models into the hygrothermal building simulation program is validated using the results from a Modelica simulation environment as reference.

In both, newly built and renovated buildings the building air-tightness has to be ensured. With a tight building envelope comes a low infiltration air-exchange. A minimum outdoor air exchange to ensure acceptable moisture and indoor air quality levels must be maintained.
A model is introduced, that couples hygrothermal whole building simulation with a multi-zone air-flow simulation. This coupling allows assessing the combined effects of air-flow on building energy use, comfort conditions, air quality and possible hygric issues.
An application example shows the use of the software for a low rise residential building. In a first step the parameterization of the air-flow network is checked by computing the resulting infiltration air-flow with closed windows. The maximum achievable natural air exchange for different window types and openings, like pivothung windows, windows opened with a small parallel gap around and side-hung windows is assessed. Based on these numbers it is assessed if any of the above mentioned opening options alone with a certain opening duration is able to achieve good indoor air quality and acceptable indoor moisture levels to avoid any hygric problems or if a combination of some of the measures is required.
The presented dynamic hygrothermal whole building simulation coupled with a multi-zone air-flow model is capable of simulating the effects of different window opening options and strategies on building energy demand, indoor comfort conditions and air quality and on the hygrothermal building component performance. It is shown, that a sufficient air exchange can be realized even with a parallel-action window with small opening gaps which can be run with motor drives. Especially demand controlled opening strategies can be developed that ensure high indoor air quality and comfort conditions while also controlling humidity indoors to avoid moisture damage. Also an improvement for summer conditions can be achieved by ventilative cooling with this type of window opening.

Die Multi-Domain-Modellierungssprache Modelica bietet eine hervorragende Möglichkeit eine Vielzahl von Simulations-Modellen jeder Art zu entwickeln, zu simulieren und zu validieren. Grafische Modellierungs- und Simulationsumgebungen helfen bei der Erstellung der Modelle, vereinfachen den Eingabeaufwand und stellen Simulationsergebnisse anschaulich Softwareentwicklung für den Endanwender weiterhin in traditionellen Programmiersprachen statt, wie auch die Entwicklung der Software zur hygrothermischen Gebäudesimulation WUFI® Plus. Spezielle effiziente Algorithmen berechnen dort den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport über sämtliche Gebäudebauteile, verknüpft zum gesamten Gebäudemodell. Dieser Artikel beschreibt die bisherige Gebäudesimulation mit Anlagentechnik und weiterführend die Anbindung von dynamischen Simulationsmodellen, entworfen in Modellierungssprache Modelica. Mit der standardisierten Schnittstelle, dem „Functional Mockup Inferface“ (kurz FMI), werden die Modelle, welche die Anlagentechnik detailiert simulieren, als einzelne Softwarekomponenten an das Gebäudemodell in der vorhandenen Software gekoppelt. Notwendige Anpassungen werden beschrieben. Ein hier beschriebenes Konfigurations-Tool vereinfacht die Anbindung der Vielzahl von unterschiedlichen Anlagentechniksystemen, ohne Anpassungen des Programmcodes. Abschließend stellt ein Simulationsbeispiel die damit mögliche erweitere Gebäudesimulation vor und gibt einen Ausblick auf erzielbare Simulationsergebnisse.

ABSTRACT
The multi-domain modelling language Modelica offers a magnificent method to develop, simulate and validate of different simulation models. Some graphical user interfaces support this design process even more and reduce the amount of work. Besides, the software development fort the end user is done with traditional programming languages as for the development for the hygrothermal building simulation software WUFI® Plus. Specialized and efficient solution techniques compute the coupled heat- and moisture transfer through the building the existing building simulation with ideal plant simulation of the plant equipment designed in are coupled via the Functional Mock-up Interface models without any further source code adaptations. simulation.

The aim of the current paper is to analyse the moisture and frost risks for different building solutions of external walls. Calculations of heat and moisture transfer through the wall have been done in a long term. It is shown that in case of an external wall consisting only of aerated clay blocks, a significant part is exposed to frost risks. Usage of 5 cm insulation material layer outside does not protect the wall perfectly. Moisture risks for external walls mainly consisting of wooden materials and insulation layer are high even when a vapour barrier is used. Measurements show a good agreement with calculations and any differences can be explained, therefore the results obtained by numerical simulations are reliable.

In the UK, transient models of heat, air and moisture transport (HAMT) are common tools used by building practitioners to better understand moisture movement within building elements and construction systems. Enforced by BS 5250:2011, hygrothermal simulations are also used for condensation risk analysis and to estimate the likelihood of mould growth and fabric decay. This paper describes the methodology applied in the validation of a hygrothermal-modelling tool used in the evaluation of internal wall insulation. Wall assemblies typically constructed for internal insulation were exposed to transient boundary conditions derived from vapour pressure profiles and their response to step changes and fluctuations were analysed. The wall assemblies were constructed using one wall substrate (aerated clay blocks and gypsum plaster) and eight commonly used internal insulation systems. Relative humidity and temperature levels measured at the interface between the wall substrate and each insulation system were used to assess the hygrothermal performance of each insulation system. As a result, the wall assemblies were clustered in three subgroups; dense capillaryactive insulation, lightweight vapour-permeable insulation and synthetic vapour-closed insulation, and the hygrothermal performance of the proposed clusters compared with the results provided by the simulation tool. It was found that simulated assemblies have similar hygrothermal performance as those monitored.

Moisture control analysis of building envelope components by hygrothermal simulation is state-of-theart today and widely applied by architects and engineers. Compared to simple dew-point calculations, transient simulations according to existing standards (e.g. EN 15026-2009) have greatly improved the possibilities of moisture control analysis. However, the underlying assumption of building components without imperfections have remained a weak point, because unintended moisture sources due to e.g. rain-water penetration or air convection may have significant effects in real life. The new draft of the WTA guideline 6-2, whose original version served as blue-print for EN 15026, takes hygrothermal simulations a step further by introducing auxiliary models that account for unintended moisture sources likely to occur in building components, assembled and installed in best practice manner. Because bad workmanship is ruled out, applying these models offers the opportunity to differentiate between design errors and installation failures. Other guideline improvements include new boundary condition aspects such as safety margins for indoor climate conditions and consideration of envelope shading. Since capillary active insulation materials have become more popular in recent years a more accurate determination of liquid transport characteristics is also proposed. The new items in WTA 6-2 are summarized and their impacts on hygrothermal simulation results are discussed.

Due to the special structural properties of cattail (typha) building materials can be produced offering a combination of insulation and strength, which is unique on the market. The leaf mass of typha is especially suited due the structure of the plant. The leaves have a fiber-reinforced supporting tissue filled with soft open-cell spongy tissue providing for amazing statics and an excellent insulating effect. In the past few years, the Fraunhofer Institute for Building Physics investigated various product developments in cooperation with the inventor Dipl.-Ing. Werner Theuerkorn. The newly developed magnesite-bound typha board has an extremely high strength and dynamic stability despite a low thermal conductivity of about 0.055 W/mK and can solve energetic as well as static problems. This innovative building material possesses a lot of positive properties. With the typha board as infill of the timber frames and as an additional inside insulation layer an extremely slender exterior wall construction with wall heating is realized. Due to the simple processability and inherent stiffness the material could be adjusted to the irregular inclined walls. The suitability of the wall structure has been investigated over a measuring period of 1.5 years. The U-value of the whole building (infill and timber construction) is about 0.35 W/m²K. The low level of moisture applied by the mortar and plaster dried out fast to a constant moisture contents in the wooden supports of below 20 M.-%.

Verfärbungen von Fassaden aufgrund mikrobiellen Wachstums haben in den letzten Jahren zugenommen. Wände mit Wärmedämmverbundsystemen sind besonders betroffen, weil ihre niedrige äußere thermische Masse, verbunden mit dem hohen Wärmewiderstand der Dämmschicht, zu häufiger Unterkühlung der Oberfläche durch langwellige nächtliche Abstrahlung führt. Die damit verbundene Betauung auf der unterkühlten Fassade ist eine wesentliche Feuchtequelle für das mikrobielle Wachstum. Deshalb besteht ein Weg, Wachstum zu verhindern, darin, die Häufigkeit der Betauung zu reduzieren, indem die Perioden der Taupunkttemperaturunterschreitung vermindert werden. Dies kann erreicht werden, indem die thermische Trägheit der Außenschicht vergrößert wird, z.B. durch Beigabe von Phasenwechselmaterialien (PCM), oder indem Anstriche mit abgesenktem langwelligem Emissionsvermögen (Low-E-Anstriche) eingesetzt werden. Nach aktuellem Wissensstand ist nicht die Menge des Tauwassers für die Gefahr des mikrobiellen Wachstums entscheidend, sondern, zumindest für den Start mikrobiellen Wachstums, das auf der Oberfläche für die Mikroorganismen verfügbare Wasser. Saugfähige Untergründe können dadurch deutliche Vorteile mit sich bringen. Der Einfluss dieser Maßnahmen oder einer Kombination davon auf das Bewuchsrisiko wird durch hygrothermische Berechnungen sowie durch Freilandversuche untersucht.

The preservation of artifacts in museum collections is profoundly affected by fluctuations in temperature and, especially, relative humidity. Since the late 19th century, many studies have been carried out into the best way to control hygrothermal conditions. Today, however, the focus is less upon visitors’ comfort than upon ensuring the stability of relative humidity.
In old buildings located in temperate climate zones with strong thermal inertia, and which have low ventilation rate (relative to the volume and number of visitors), daily and seasonal hygroscopic inertia may help to assure the maintenance of RH stabilization conditions. That is to say, active systems may be dispensed with if the buildings’ passive behaviour is used to best advantage.
This paper presents the validation of an advanced hygrothermal model by comparing numerical and experimental results of RH fluctuation in the reserves of a museum housed in an old building, located in Porto. The quantification of the influence of hygroscopic materials with different characteristics in stabilizing the relative humidity when ventilation flows are reduced is also presented.

In this study, the retrofitted facades of two European multi-unit residential buildings built in the 1950’s and 1980’s are investigated. The demonstration buildings, situated in Munich, Germany and Oulu, Finland, are part of the EU FP7 project E2ReBuild, a European collaboration project, researching and demonstrating industrialised energy efficient retrofitting of residential buildings in cold climates. The demonstration project in Munich, Germany, consisted of two blocks of residential multi-storey buildings in the suburb of Sendling, built in 1954. The buildings were typical examples of the concrete brick constructions, built throughout Germany in the post-war era. The pilot building in Oulu, northern Finland is one of five student apartment buildings in a housing corporation. The building was completed in 1985 according to a Finnish industrialized building system developed in the late 1960's using prefabricated concrete elements for residential buildings, called the "BES system". To improve their energy performance, the retrofit included a façade refurbishment with the TES method utilizing timber based, prefabricated façade elements for the renewal of the building envelope and improved thermal insulation. As part of an advanced monitoring programme, hygrothermal gauges were installed in the walls and they have been monitored for more than one year after the retrofitting. This paper presents the results from the in-situ measurements of the two demonstrations and compares the findings to calculated transient hygrothermal 2D-simulations of the facades utilising the monitored data from the sites in Finland and Germany.

Conventional laboratory tests for the determination of liquid transport are not fully appropriate for interior insulation purposes, as they tend to overrate the transport ability under non-isothermal conditions in the hygroscopic region, and, in some cases, are not possible at all. A new test method, the Capillary Condensation Redistribution test, has recently been developed by Fraunhofer IBP. This test is specifically designed for the needs of interior insulation and is also appropriate for moisturesensitive materials. Via hygrothermal simulation, transport characteristics are determined, enabling a close reproduction of CCR-measurement results. The data is cross-checked (where possible) by numerically simulating standard drying tests. While the results of both tests can be simulated with good correlation each, comparisons show that the drying test parameters overestimate the redistribution process of interior insulation. At the same time, the CCR-test parameters partially underestimate the isothermal drying process. To provide a single set of material parameters for hygrothermal simulation, a consolidation of transport characteristics derived from both tests is done. Numerical reproductions of field tests prove the validity and reliability of CCR and combined parameters.

In old traditional buildings and even more in listed, historic buildings energetic refurbishment has to be planned thoroughly. For small rooms it may be of advantage to use thin and high efficient internal wall insulation systems like vacuum insulation panels (VIP). These systems have the best ratio of thickness to insulation, but they are also absolutely diffusion tight. This tightness makes a VIP system sensible to air leakage and air flows behind the panels. Also the mounting of interior insulation mostly affects disadvantageously the original surfaces and plasters. In case of valuable buildings this can lead to restrictions in retrofitting energy saving measures such as interior insulation. A special focus is therefore put on reversible application in historic buildings. Refurbishments in old and valuable buildings should be carried out without or at least minimal damage to original surfaces and plasters compared to typical mounting systems. The presented mounting system reduces possible damage to original surfaces and plasters if a removal is necessary. The new system uses an additional layer between interior insulation and original surfaces to protect the surface and enable a save fixing.
The interior insulation system also has been tested experimentally to assess the influence to the original surface and possible damages to the plaster. Therefore the original surface was evaluated before mounting and after removal of the VIP interior insulation. The performance of the interior insulation was measured for one heating period.
This paper highlights the concepts of reversible application of the system. Also the measured data of the interior insulation and comparison of the simulation results with the measured data are shown.

Due to an increasing demand for sustainable low energy buildings, the application of the passive house design methodology spreads worldwide. The methodology applied to balance monthly heat gains and losses is developed for fast energy demand investigations in moderate climates; issues can occur in other climate zones. Furthermore, the hygrothermal effects within the building and the building components are neglected. The monthly method is not suitable for moisture relevant risk management, nor is it for transient effects that influence the building energy performance. This leads to the requirement of a dynamic simulation.
A new user friendly software tool is available that couples the established passive house design methodology, for quite instant energy demand simulation results, with an sophisticated hygrothermal dynamic simulation. The dynamic whole building simulation is based on a detailed building component model simulating the coupled heat and moisture transfer and a multi-zone building model, calculating hourly indoor climate and energy demand.
An advantage of the new tool is the opportunity to work with only one building model while conducting a monthly balance based energy assessment or a dynamic hygrothermal whole building simulation. The graphical user interface exchanges a small amount of parameters which are required by the respective setting. Additionally some results of the monthly method may be used automatically as approach for the dynamic simulation.
This paper includes the description of the coupling of both methodologies and an application example, explaining the usage of the tool for a building in cold climates. Furthermore the possible additional and in-depth analysis options and results by the application of the new tool are shown as well as some recommendations for the design process in cold climates.

In this study the air leakage of four different log corners and hygrothermal performance of three different interior insulation materials are studied in a log test house. Field measurements of the air leakages were analysed in a test house built with different types of log junctions: corner post, dovetail notch, Scandinavian saddle notch, and double notch with wind lock. One wall made of logs (average thickness of 270 mm) in a test house was internally insulated with three different materials: cellulose fibre, mineral wool and reed mat. The air leakage rate of the overall house was also measured using the standardized building pressurization technique. Hygrothermal performance of walls was measured with t&RH sensors and heat flow plates. The mean air leakage rate of the overall house at the pressure difference of 50 Pa was q50=2.8 m3/(h·m2) and mean air change rate was n50=5.0 h-1. The air leakage rate lowered slowly over time. The lowest air leakage was through the Scandinavian saddle notch - 6.7 m3/(h?m). Simulation models on the hygrothermal performance of the studied test walls were validated based on the measurement results. Temperature, relative humidity and heat flux showed good agreement between the measured and the calculated results.

In both, newly built and renovated buildings the building air-tightness has to be ensured. With a tight building
envelope comes a low infiltration air-exchange. A minimum outdoor air exchange to ensure acceptable moisture
and indoor air quality levels must be maintained.
A model is introduced, that couples hygrothermal whole building simulation with a multi-zone air-flow
simulation. This coupling allows assessing the combined effects of air-flow on building energy use, comfort
conditions, air quality and possible hygric issues.
An application example shows the use of the software for a low rise residential building. In a first step the
parameterization of the air-flow network is checked by computing the resulting infiltration air-flow with closed
windows. The maximum achievable natural air exchange for different window types and openings, like pivothung windows, windows opened with a small parallel gap around and side-hung windows is assessed. Based on
these numbers it is assessed if any of the above mentioned opening options alone with a certain opening duration
is able to achieve good indoor air quality and acceptable indoor moisture levels to avoid any hygric problems or
if a combination of some of the measures is required.
The presented dynamic hygrothermal whole building simulation coupled with a multi-zone air-flow model is
capable of simulating the effects of different window opening options and strategies on building energy demand,
indoor comfort conditions and air quality and on the hygrothermal building component performance. It is shown,
that a sufficient air exchange can be realized even with a parallel-action window with small opening gaps which
can be run with motor drives. Especially demand controlled opening strategies can be developed that ensure high
indoor air quality and comfort conditions while also controlling humidity indoors to avoid moisture damage.
Also an improvement for summer conditions can be achieved by ventilative cooling with this type of window
opening.

Der Artikel beschreibt die historische Entwicklung des Passivhaus Konzepts, daraus resultierende Herausforderungen und in einem nächsten Schritt die Kombination des Monatsbilanzverfahrens zum Passivhausdesign mit einem dynamischen Gebäudesimulationsmodell, um verbesserte Lösungen entwickeln zu können. Die zu Grunde liegende Methodik des stationären Ansatzes und der dynamischen hygrothermischen Simulation wird beschrieben. Daraus erschließt sich die Herangehensweise zur Kopplung beider Methoden. Gemeinsam nutzbare Eingaben, wie z.B. die Gebäudegeometrie, Bauteilaufbauten oder die technische Gebäudeausrüstung werden nur einmal festgelegt. Weitere Informationen, z.B. Sollwerteinstellungen, innere Lasten, Lüftung oder Verschattung, können aus dem stationären Ansatz in die dynamische Berechnung übernommen werden. Hier ist es aber oft sinnvoll, zeitlich feiner aufgelöste Profile für eine detailliertere Beurteilung einzugeben. An einem Anwendungsbeispiel wird die Umsetzung gezeigt und es wird erläutert, welche Ergebnisse sich durch die neu entwickelte Software erzielen lassen. Die Vorteile der Kombination eines schnellen stationären Ansatzes mit einer dynamischen hygrothermischen Simulation, beide Berechnungen basierend auf ein und demselben Gebäudemodell, werden hervorgehoben. Somit ergibt sich auch ein Schluss über mögliche Anwendungsgebiete und -grenzen der neu entwickelten Software.

Mit hygrothermischer Gebäudesimulation lässt sich der Feuchteund Wärmetransport in einem Gebäude und über dessen Bauteile detailliert berechnen. Der natürliche oder mechanisch angetriebene Luftwechsel mit dem Außenklima sowie der Luftwechsel zwischen defi nierten Zonen innerhalb des Gebäudes tragen erheblich zu einem energetisch sinnvollen und behaglichen Raumklima bei. Es ist bei der Erstellung des Gebäudemodells möglich, den Luftwechsel je Zeitschritt vorzugeben. Jedoch ist dieser in Realität vom vorherrschenden Raumklima abhängig. Wird die hygrothermische Gebäudesimulation mit einem Mehrzonen-Gebäudedurchströmungsmodell gekoppelt, so werden das Innenklima und der Luftwechsel je Zeitschritt, gegenseitig beeinfl ussend, simuliert. Dieser Beitrag erzielt einen Einblick in das Berechnungsverfahren des Durchströmungsmodells und dessen Kopplung mit dem hygrothermischen Gebäudemodell. Ferner ist ein Beispiel der erweiterten Simulation mit Infi ltration und interzonalem Luftaustausch, auch im Vergleich zum fest defi nierten eingegeben Luftwechsel, enthalten.

Hygrothermal building simulation coupled with multizone air fl ow model.
With hygrothermal whole building software it is possible to calculate heat and moisture transport within a building and its components. The natural or mechanical driven air exchange between indoor and outdoor climate as well as airfl ow between defi ned building zones are signifi cant contributors to an energetically and comfortable indoor environment. At the design of the building model it is possible to set the ventilation per time step. However, the ventilation depends on the indoor climate. The hygrothermal whole building software coupled with a multizone building airfl ow model can simulate the indoor climate and the natural and interzonal air exchange infl uencing each other. This paper gives an insight into the airfl ow model and its implementation and shows some results of an example simulation.

Mit steigenden Anforderungen an die thermische Hülle von Gebäuden werden zu deren Design vermehrt dynamische Simulationsverfahren eingesetzt. Im Gegensatz zu Bilanzverfahren werden bei der dynamischen Simulation Wärmebrücken oft nicht berücksichtigt. Gerade eine Kombination von hygrothermischer Gebäudesimulation mit der Simulation von Wärmebrücken würde erlauben, den dynamischen Einfl uss von Wärmebrücken auf den Energiebedarf des Gebäudes, aber auch ein mögliches Risiko für Schimmelpilzwachstum zu ermitteln.
Dieser Artikel stellt die Grundlagen der Simulationsverfahren für die dynamische hygrothermische Gebäudesimulation und die Wärmebrückenberechnung sowie die Kopplung beider Module vor. Nach der Validierung des Wärmebrückenmoduls, das die normgerechte Umsetzung der Wärmebrückenberechnung sicherstellt, wird für einen exemplarischen Anwendungsfall das gemeinsame Simulationswerkzeug angewendet. Wenn bei nebeneinander liegenden Wohnungen nachträglich eine der Wohnungen innen gedämmt wird, treten in der Praxis häufi g Schimmelpilzprobleme in der nicht gedämmten Wohnung auf, in der vorher keine Schäden zu fi nden waren. Es wird gezeigt, wie sich die Temperaturverläufe in der Außenwand durch die teilweise Innendämmmaßnahme verändern. Der Einfl uss von Raumlufttemperatur, Feuchteproduktion im Raum, Luftwechsel und Dämmstärke auf die relative Feuchte an der kältesten Stelle wird untersucht. Die Teilsanierung verursacht höhere und zum Teil kritische Feuchten an der Anschlussstelle zwischen Wohnungstrennwand und Außenwand.
Zusammenfassend wird eine hygrothermische Gebäudesimulation mit gekoppelter dreidimensionaler dynamischer Wärmebrückenberechnung vorgestellt. Das Wärmebrückenmodell wird erfolgreich validiert und die kombinierte Software für einen Praxisfall angewandt.

Bauteile sind nie vollständig trocken. In Abhängigkeit von den Randbedingungen stellen sich im Jahresverlauf unterschiedlich hohe Wassergehalte ein - je nachdem, welche Feuchtetransport- und Speichervorgänge gerade stattfinden. Wesentlich ist dabei, dass die Feuchtegehalte nicht so stark ansteigen, dass Schäden auftreten können. Durch die Klimaunterschiede zwischen innen und außen ergeben sich Wasserdampfdiffusionsströme durch die Bauteile, die bei mitteleuropäischen Klimaverhältnissen meist von innen nach außen verlaufen. Nur bei hohen Außentemperaturen bzw. kühlem Raumklima richtet sich der Diffusionsstrom auch nach innen. Deutlich größere Feuchtemengen können in das Bauteil gelangen, wenn eine saugfähige Außenoberfläche in Kontakt mit Regen oder Spritzwasser kommt. Auch Tauwasserbildung in den Bauteilen bzw. auf den Oberflächen, Luftkonvektion und Erdfeuchte tragen zur Befeuchtung bei. Feuchteaufnahme und Trocknung müssen sich dabei allerdings die Waage halten, so dass weder im Jahresverlauf noch langfristig kritisch hohe Feuchtegehalte überschritten werden. Die Idee der Feuchtebilanz ist bereits im Glaserverfahren nach DIN 4108-3 [1] enthalten; das Verfahren ist allerdings beschränkt auf den winterlichen Tauwasserschutz und lässt viele wichtige Effekte außer Acht. Hygrothermische Simulationen nach DIN EN 15026 [2] ermöglichen dagegen eine Berücksichtigung fast aller relevanten Einflussfaktoren und erlauben damit eine deutlich umfassendere und zuverlässigere Beurteilung der Feuchteverhältnisse in Bauteilen - sowohl für die Planung als auch für die nachträgliche Analyse von Schäden und deren Ursachen.
Dieser Beitrag verdeutlicht die Unterschiede zwischen dem Glaser-Verfahren und der hygrothermischen Simulation und stellt die zahlreichen Anwendungsbereiche von Simulationen für Planer und Sachverständige praxisnah vor.

For the design of the so called passive houses a monthly balance based method, is used. This paper compares the balance based method of the Passive House Planning Package (PHPP) with the results of an easy to use whole building energy simulation software based on a simplified black-box model. The different calculation methods for all heat flows influencing the energy performance are compared. Shortcomings and advantages of the different methods are discussed. It is shown that both methods can produce similar results when transient effects are neglected. It can be concluded, that the time demand to set-up a complete calculation in each of the tools is approximately the same. The amount of information and possible improvement strategies regarding energy demand and comfort that can be achieved are higher with the transient simulation.

Da ein großer Teil innerstädtischer Flächen durch Gebäude und Straßen versiegelt ist, werden als klimatische Ausgleichsflächen zunehmend Dachbegrünungen ausgeführt. Deren Planung und Ausführung erfordern jedoch vor allem bei Holzkonstruktionen aufgrund des auch im Sommer geringen Trocknungspotentials besondere Sorgfalt. Ziel des Forschungsvorhabens war es, Grundlagen zur zuverlässigen Berechnung und Planung von Dachbegrünungen mit Hilfe hygrothermischer Simulationen zu schaffen.

Due to increased awareness of climate change and higher energy costs, well?insulated buildings have become more common. Furthermore, the interests of using wood in building to produce more carbon dioxide?efficient houses have increased. However, thicker thermal insulation in walls increases the risk of high relative humidity levels and the risk of mould?related damage in wood frame houses. In order to predict moisture damage it is important to have a properly verified, userfriendly and reliable calculation tool that can be used in the design phase. The first part of the thesis presents a blind method that can be used in order to verify heat and moisture calculation tools in a reliable manner. General results and findings from blind validations using a one?dimensional transient heat and moisture calculation tool are summarized and presented. The comparisons include measurements and calculations of temperature and relative humidity and were carried out in Northern European climates. The thesis also presents important factors affecting the risk of mould growth in well?insulated wood frame walls. A parametric study is presented in which moisture?critical positions in traditional Swedish wood frame designs in Northern European climates are investigated by using hygrothermal modeling. Traditional Swedish walls with insulation thicknesses of 220 mm are then compared to walls with thicker thermal insulation and alternative designs. In general the comparisons of measured and blindly calculated values show a good correlation. The results show that the studied tool can be used during the design phase to predict moisture risks. However, factors such as the influence of impaired temperature affecting the calculated RH have to be taken into account. There is also a need for developing outdoor climate boundary conditions that take into account critical periods and variations between different years. It has been found that there is a higher risk of moisture?related damage in thicker insulated walls. However, this risk can be reduced by choosing more suitable designs in which well?ventilated air gaps behind the claddings and exterior vapour?permeable moisture proof thermal insulation boards are of
great importance.

Within the framework of this paper it is investigated, whether it is more reasonable to use local heating to avoid mould growth on thermal bridges than a higher ventilation rate of the rooms in question with the respective higher heat losses due to ventilation. Three different thermal bridges, external wall edge, balcony slab and floor slab support, are investigated at the locations Hof (cold location), Würzburg (moderate location) and Freiburg (warm location). A common apartment located in the center of a multi-story apartment house is taken as a basis for investigations. On the basis of a „basic“ air change rate of 0.3 h-1, when mould growth occurs on all three thermal bridges, it is investigated from which ventilation rate mould growth can be avoided at the respective location and on the selected thermal bridges, and how much heat loss for ventilation is generated. Then, with the same „basic“ air change rate the use of a heating cable is simulated as an alternative to the additional ventilation rate, whereby the heating capacity of the heating cable as well as the operation period can be varied. The energy demand and the primary energy demand are compared.
It is obvious that the energy demand for the use of the heating cable is lower at all investigated thermal bridges and locations than for the additional window ventilation. However, if the primary energy demand is compared by considering the primary energy factor of the various energy carriers, the use of the heating cable is not always the better choice. This is especially true, if energy carriers with a smaller primary energy factor are used for heating (district heating or regenerative energies).
The air change rate of 0.3 h-1 taken as a basis may be realistic in numerous cases, but represents only the lower limit of usual ventilation rates in the stock of existing buildings. Anyhow, for an air change rate of 0.5 h-1, which is characteristic for old buildings and frequently achieved by the infiltration air change alone, the use of the heating cable to avoid mould growth is more energy-efficient than a higher rate of window ventilation. Moreover, as experience shows, users only rarely change their ventilation behaviour so that the requirements of higher rates of window ventilation usually show little effect. In many cases, a higher air change rate could only be achieved by air-conditioning systems.
From the building physical and energetic point of view it is reasonable to solve the problem of thermal bridges by adequate measures of thermal insulation. Since these thermal insulation measures are not easily accepted by owners and according to local conditions their realization is complex and expensive, the additional heating of thermal weak points at least as a temporal solution is an adequate measure from the energetic as well as financial point of view, which can be better suited than additional window ventilation. However, the additional risk of fire must also be taken into consideration. This kind of electrical heating should not be used in any case to avoid mould growth behind furniture placed in front of external walls with insufficient thermal insulation. It would be a better solution to relocate the furniture in this case.

In archives the indoor climate should be kept as constant as possible. Attention is focused primarily on the avoidance of short-term moisture and temperature fluctuations. Seasonal climate changes represent a lower risk. An air conditioning system (full climate control) is not optimal from an energy and financial point of view. Stable indoor climate conditions are mainly influenced by the heat storage capacity and the hygroscopic properties of the components, the air exchange with outside air, the humidity and heat from internal sources. Because of the interaction of all these parameters, it is often difficult to assess their impact on the indoor climate. By hygrothermal calculations the influence of design, ventilation, internal moisture sources and the inventory have been studied. The aim of this study is, to get an optimal climate with minimal technical equipment on an energy-saving way. The calculations show that it is essential to reach a low air exchange rate, a high standard of insulation, to avoid solar gains by windows and to achieve low humidity and heat loads. In addition it is substantial to avoid built-in moisture. The calculations also show that the so-called “Kölner Modell” with its extremely massive outer walls is not suited for archive depots. This is because the large quantities of archive material take over both the thermal and hygric buffering.

The Torhalle ("Gate Hall") of Lorsch, also called King's Hall, is one of the best preserved examples of Karoling architecture in Germany, dating back to 760 A.C. The hall is located on the first floor above an entrance gate to a monastery and is believed to have been used as a church originally. It features valuable Romanic wall paintings. In the 1980ies thorough investigations were conducted on the building and its indoor environment which shows high relative humidity all year round. In 1991 a controlled ventilation system was introduced that promised to lower RH significantly. Already in 1992 it was turned off by a sceptical conservator. Now the building faces the same problems as before and new research is taking place, looking at collected climate data and past experience. The aim is to develop a new climatisation strategy for the Gatehall. For this purpose the whole building simulation tool WUFI Plus is applied, to assess the use of different HVAC systems for the specific building and location at Lorsch and also to research the possible effects on indoor environmental fluctuations that might be harmful to the ancient wallpaintings. This research is part of the European project Climate for Culture on the effects of climate change on cultural heritage.

Bei dem Forschungsprojekt „EnOB: Energetische Untersuchungen und Optimierung von Innendämmungen“ stehen innovative Materialien zur energetischen Verbesserung im Baubestand sowie die Weiterentwicklung vorhandener Produkte für die Denkmalpflege im Fokus. Ziel ist die Entwicklung von neuartigen Systemlösungen für eine prinzipiell rückbaubare Montage der Innendämmung, mit möglichst geringem Verlust an wertvoller historischer Bausubstanz. Die Untersuchungen finden in einem historischen Gebäude, der Alten Schäfflerei, am Fraunhofer-Zentrum für energetische Altbausanierung und Denkmalpflege im Kloster Benediktbeuern statt.

Ziel dieser interdisziplinären Arbeit ist die Definition und Entwicklung neuer Ansätze zur qualitativen Bewertung von hygrothermischen Simulationsmodellen historischer Gebäude im Kontext der Präventiven Konservierung. Die Präventive Konservierung zielt auf die dauerhafte Erhaltung von Kunst- und Kulturgut durch Verbesserung der Umgebungsbedingungen und Minimierung oder Reduzierung der relevanten Risiken. Die Klimastabilität ist dabei eine wesentliche Voraussetzung für die dauerhafte Erhaltung von Kunstwerken und Ausstattung in historischen Räumen. Die Güte von Simulationen hat für die Bewertung von möglichen Risiken eine besonders große Bedeutung, da Fehleinschätzungen geplanter Maßnahmen irreversible Schäden zur Folge haben können. Daher werden hier Kriterien für eine Bewertung der Qualität der Ergebnisse von Simulationen im Hinblick auf die Präventive Konservierung beschrieben und an drei Fallstudien entwickelt und überprüft. Die hygrothermische Simulation bietet dabei mit der Betrachtung von Variantenrechnungen vollkommen neue Möglichkeiten zur Analyse des Raumklimas und zur Bewertung der Klimastabilität. Eine Vorgehensweise für die individuelle Festlegung von Bewertungskriterien für die Kalibrierung von Simulationen historischer Gebäude wird vorgestellt, neue Erkenntnisse zu den Einflussfaktoren auf die Klimastabilität und zur klimatischen Funktionsweise historischer Räume werden anhand von anschaulichen Beispielen aufgezeigt.

Water is an essential part in the production and application of building materials. Several years may pass until construction moisture dries out and the building components achieve moisture equilibrium. This paper investigates the influence of water contents in walls on the sound insulation properties. Therefore, monolithic walls made of different materials with variable moisture levels were systematically measured. The results clearly showed: The higher the moisture content, the higher the sound insulation. However, the effect of moisture on sound insulation cannot be explained by the increase of mass due to the additional water content alone. Thus further acoustic parameters like the loss factor or the module of elasticity were determined in dependence of moisture. Furthermore the change in water content of several walls was calculated by transient hygrothermal simulation for a period of several years. By coupling the calculation results with the acoustic measurement data the seasonal variation of the sound reduction index of walls could be determined.

Historic buildings often show a high thermal inertia, influencing the buildings thermal behavior. But not only thermal inertia, but also hygric inertia plays a significant role for the mean temperature and relative humidity and their fluctuations in those buildings. This paper presents measured values of temperature and humidity conditions in a historic massive stone church. The concept of moisture buffering is explained and discussed. To assess the influence of the hygric interaction of a building with its envelope in a simulation model, it is necessary to compute the coupled equations for energy and mass transfer in the building components. A hygrothermal whole building simulation software model of this church is presented and verified with the measured values to allow the assessment of the hygrothermal performance of this building. The verified model allows then to conclude on the effectiveness of different active and passive measures that might be implemented to ensure an indoor environment that fulfills preventive conservation requirements. Measurement results show a high influence of the hygric and thermal inertia on the indoor conditions. These indoor conditions were successfully modeled with a hygrothermal whole building model. It is shown, that it requires a thorough analysis to decide if passive measures can be preferred over active HVAC measures that demand more energy. UR - \\Neptun.ibp.fhg.de\ibp\share%5Fibp\Bibliothek-MA-Publikationen\Erhardt%5F2013% 5FMeasured-and-Modeled-Influence.pdf

This paper is part of a research project of Fraunhofer-Institute for Building Physics IBP at Holzkirchen for preventive conservation of cultural heritage which has been conducted in close cooperation with the Bavarian State Administration of Castles, Lakes and Gardens (BSV). Within this research project the influences on and the behavior of the room climate in Linderhof palace of the Bavarian King Ludwig II. have been investigated. The room climate is very important for the long-term preservation of art. Based on an already done building simulation of the king´s bedchamber in previous work, this paper highlights a newly developed airing concept for Linderhof palace. Alternative airing strategies are investigated computationally and discussed regarding to climatic stability and energy consumption. The existing airing concept of the natural ventilated and nowadays completely unheated Linderhof palace has to be improved to reduce proceeding damage to artworks due to fluctuations of the inner climate caused by the ambient climate and visitors, and also to enhance the visitors comfort. In a valuable historic palace building there are specific restrictions for applying a typical HVAC system: Possible damage to artworks and building materials from condensation effects, high energy consumption and the need for an invisible, minimal invasive installation of technical devices. According to the agreement with the Bavarian state department for palaces, gardens and lakes the historic chimneys may be re-used for climatization. The new airing concept considers new and on-going discussed strategies of acceptable humidity ranges for the preservation of art. For low energy consumption only drying of the ambient air is considered in a cooling process with heat recovering. No humidification is foreseen in the air handling process. Heating of the supply air is planned only for very low temperature and in danger of dew-point. This concept is simulated with an existing WUFI® Plus building simulation model of the king´s bedchamber. First results are promising to accomplish all of the wanted objectives. A pilot HVAC system is recommended, based on the results shown, and foreseen in a follow-up project with the Bavarian state department for Castles, Gardens and Lakes (BSV).

The effect of thermal bridges on the overall energy performance of buildings is not fully taken into account in standard compliance methods. Steady-state methods are predominately deployed for thermal bridge analysis. One important issue that is often underestimated is the dynamic performance of thermal bridges under different exterior climate conditions.
This paper shows the coupling of a hygrothermal whole-building simulation software with a three-dimensional dynamic thermal bridge simulation. The basics of the hygrothermal whole-building model and the thermal bridge model are explained. The coupling of both models allows the validation of the software for standard conform computations.
The steady-state validation of the thermal bridge model was successful and allows the discussion of application areas in a dynamic simulation.

The U.S. Department of Energy (DOE) outlined a path to advance high-performance and zero-energy homes in its Building America research program (DOE 2008). That program—and other efforts in the Unites States over the last few years to tighten energy codes—follow closely the evolution of energy standarddevelopments in Europe. That is, developmentsmoved fromconventional buildings to low-energy buildings, then to passive buildings, net zero, and recently even plus energy. The common denominator is low-loadhomes that require less energy fromthe start. Designing these homes requires specialized design tools to achieve targeted performance and quality assurance. The tools must enable the designer to meet the energy performance of the envelope andtheminimizedmechanicalsystemand—critically—toachieveproperhygrothermaldesign ofbuilding skins beforethe detailed construction documents phase. The hygrothermal component reduces the risk of potentially catastrophic design flaws, thereby reducing risk for designers, builders, and homeowners. The passive design approach offers a solid baseline for all low-load homes. The simplified static balance-based method has provided early adopters a useful tool. But it lacks the capacity to assess certain dynamic factors of the energy balance, such as transient effects that occur under real conditions—for example, thermal lag time and related overheating in summer or the hygrothermal performance of the building envelope. This paper outlines the incorporation of the balance-basedmethodcurrently employed to design passivebuildings into hygrothermal whole-building simulation software. A case study illustrates both methods as they are applied to an actual building. Additional results and insights from the dynamic building simulation are highlighted. The comparison of the balance-based method with the dynamic simulation, both performed within one tool based on the exact same building data and inputs, demonstrates benefits and drawbacks as well as improvement potential for tools and methods moving forward.While the static monthly balance method simplifies the required steps and the time required to design a passive house, it might not be fine-grained enough for all climate zones and building types. The results from the dynamic simulation are more granular and offer a more realistic depiction of the actual behavior of the building and its interaction with mechanical equipment in terms of comfort.

Historic buildings, when they are unheated, often face problems of summer condensation. After the cold seasonwarm, humid air enters the building and condenses on the walls, a problem that can occur during the entire warm season. This leads to moisture related problems such as mould or algae growth on building surfaces. High humidity can also damage works of art inside the building. One possibility to lower the level of relative humidity is to ventilate the building every time when the dewpoint outdoors is lower than indoors. On the other hand, the resulting humidity fluctuations may also cause damages on works of art and bringing in cold air will further lower the temperatures of the whole building and its walls thus being counter productive to the drying process. An automatic system for ventilating historic, unheated buildings is assessed using building simulation software (WUFI Plus) on two case studies, the St. Margaretha church in Roggersdorf, near Holzkirchen, Germany and the Gatehall of Lorsch, Germany.

Stricter Swedish building regulations require a moisture-safety design process to be carried out before houses are built. In order to predict moisture-critical conditions, a properly verified, user-friendly and reliable calculation tool that could be used in this design phase, is required. This paper initially presents a blind method that could be used in order to verify heat and moisture calculation tools in a reliable manner. Furthermore, general results and findings from blind validations using a transient heat and moisture calculation toolaresummarizedandpresented.Thecomparisonsincludemeasurementsandcalculations oftemperatureandrelative humidity and were carried out in northern European climates. Ingeneral, the resultsshowagoodcorrelation betweenmeasuredandblindly-calculated values.Comparisonsshowthat the studied tool can be used during the design phase to predict moisture risks. However, factors such as the influence of impaired-temperature measurements on relative humidity have to be taken into account. There is also a need for outdoor climate-boundary conditions that takeintoaccountcriticalperiods.Measurementsandcalculationsalsoestablishedthatthemostmoisture-criticalconditionsingeneral occurred in the exterior part of the frame, behind the air gap.

Due to increased awareness of climate change and energy costs, well-insulated buildings have become more common. Furthermore, greater interest has been shown in using wood in building to produce more carbon dioxide-efficient houses. However, thicker thermal insulation in walls increases the risk of high relative humidity (RH) levels and the risk of mold-related damage in wood frame houses. This paper presents important factors affecting the risk of mold growth in well-insulated wood frame walls in Northern European climates. Recent findings regarding important factors are first briefly summarized. The paper continues with a parametric study in which moisture-critical positions in traditional Swedish wood frame designs are investigated by using hygrothermal modeling. Traditional North European walls with insulation thicknesses of 220 mm are compared to walls with thicker thermal insulation and alternative designs. The influences of the different wall designs in relation to the risk of mold growth are compared using isopleth and a visual mold chart. It has been found that there is a higher risk of moisture-related damage in thicker insulated walls. However, this risk could be reduced by choosing more suitable designs in which well-ventilated air gaps behind the cladding and exterior vapor-permeable moisture resistant thermal insulation boards are of great importance.

It has been monitored, that about 35 % of all energy in the main building of the National Museum in Kraków is used in the summer period for cooling and dehumidification. To refine the process and possibly reduce energy demand a series of simulations have been carried out. The main calculative tool was the WUFI®PLUS software, developed at the Fraunhofer-Institute for Building Physics, to model the hygrothermal performance of the multi-zone building. In the analyzed building dehumidification of the air is performed by cooler-heater coils integrated into the mechanical ventilation system. The process alters significantly temperature and humidity of ventilation and recirculated air and thus affects also the energy and heat balance of the simulated zones. The building and HVAC must therefore be regarded as one coupled system.To account for the dehumidification process in the museum in a more realistic way a simulation model for a cooler-heater coil was built and set into the mainloop of zone iteration process. The model is based on design assumptions (contact factor, temperature of cooling coil, reheating temperature). The model includes heat recovery from outlet air, mixing of ventilation air with recirculation air, dehumidification with cooling and reheating.Simulation results allowed obtaining the annual amount of moisture, which must be condensed from the air and energy demand by different indoor environment scenarios including 3 relative humidity ranges and 3 air change rates.

Das Anbringen einer Innendämmung ist oft die einzige Möglichkeit zur Verbesserung des Wärmeschutzes bei der Sanierung von Altbauten - z. B. wenn die Gebäude unter Denkmalschutz stehen und eine Dämmung von außen nicht zulässig oder aus städtebaulichen Gründen infolge von Platzmangel nicht machbar ist. Aus bauphysikalischer Sicht ist eine Innendämmung bei mitteleuropäischen Klimaverhältnissen in der Regel weniger günstig als eine Außendämmung; die Innendämmung kann Risiken in Bezug auf Wärmebrücken, Tauwasserbildung im Dämmstoffbereich und Reduzierung des Trocknungspotenzials bergen. Aus diesem Grund ist eine sorgfältige Planung und Ausführung Voraussetzung für die dauerhafte Schadensfreiheit einer Innendämmmaßnahme. Weiterhin kommen zunehmend Systeme zum Einsatz, die die oben beschriebenen Risiken durch geeignete Materialeigenschaften minimieren sollen - beispielsweise sogenannte kapillaraktive Dämmungen, die anfallendes Tauwasser aufnehmen und zurück an die Oberfläche leiten sollen oder variable Dampfbremsen, die die Bilanz aus Befeuchten im Winter und Trocknen im Sommer durch unterschiedliche Diffusionswiderstände optimieren.

Im Bestand vorkommende thermische Schwachstellen, z.B. an Gebäudeecken, können zum Teil nur mit erheblichem Aufwand saniert werden. Auch wenn langfristig betrachtet eine Dämmung der Schwachstelle nachhaltiger ist, wird häufig eine deutlich erhöhte Lüftung vorgeschlagen, um Schimmelpilzbildung oder Feuchteflecken zu vermeiden. Dies führt zusätzlich zu Wärmeverlusten über die Wärmebrücke zu erhöhten Lüftungswärmeverlusten. Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, ob beim Vorhandensein typischer thermischer Schwachstellen der Einsatz einer lokalen elektrischen Beheizung sinnvoller sein kann als ein verstärktes und vom Nutzer schwer kalkulierbares Lüften (siehe auch frühere Untersuchungen in [1].

The Functional Mock-up Interface (FMI) opens new opportunities for the development and extension of existing non-Modelica simulation programs with Modelica models. For the developer this is a productive way to design and validate new complex simulation models with multi-domain modeling languages such as Modelica. With the standardized Functional Mock-up Interface (FMI) and the Functional Mockup Unit (FMU) export it is possible to execute these models within other software tools, including information exchange during the simulation. However, there are some design requirements in Modelica, which have to be taken into account. In this paper, models for different HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) equipment configurations are integrated into existing software using the FMI. An interface extension plug-in is developed to pick a specific FMU and execute it alongside the existing simulation algorithm. Two different coupling algorithms were investigated: the iterative and the cosimulation approach. Some issues and practical hints for a successful coupling and simulation are presented.

Vapour-tight wooden structures such as unvented flat roofs have acquired a bad reputation in Europe due to frequently reported moisture problems caused by vapour convection. While better detailing and workmanship may considerably improve the air-tightness of a roof assembly, field observations indicate that it is impossible to achieve a perfect air barrier under practice conditions. Therefore, a new European standard draft on wood protection specifies a convective moisture source for vapour control design analysis of building assemblies. This convective source is added as a safety margin to the amount of condensate caused by vapour diffusion when dew-point calculations are performed.
The paper describes how this concept of convective moisture source is translated into an air-leakage model for hygrothermal simulation tools. Since the bulk of exfiltrating air is flowing straight through larger gaps and joints, it is unlikely to do any harm because the flow channels will generally become to warm for vapour condensation. Therefore, the model assumes that only small leaks with tortuous paths contribute to the convective moisture source. The challenge is to determine the flow rate through the small moisture-relevant leaks. Based on field tests and theoretical assumptions a small leak air permeance is defined that serves to calculate the convective moisture entry. The resulting flow rate depends on the air pressure differentials due to stack effect and mechanical ventilation. Wind induced pressure differentials are neglected because they are very transient in nature (changing force and direction) and more complex to determine. After specifying the most likely position for convective condensation within the building assembly, the moisture source is calculated hourly depending on the indoor and outdoor climate conditions.
The convective moisture source model has been validated by comparison with field tests. Applying the model offers the possibility to assess the risk of moisture damage caused by vapour convection. It demonstrates that flat roof assemblies with vapour barriers are more prone to moisture problems than those with moderate vapour retarders, which is in line with practical experience. The model also indicates the limits of moisture removal by vapour diffusion of building assemblies subject to vapour convection.

La durabilité des constructions modernes ou traditionnelles est étroitement liée aux conditions de température et d'humidité dans la structure. L'eau est un facteur clé dans la dégradation par corrosion, croissance de micro-organismes, pourriture ou gel. Pour prévoir l'effet du climat sur la construction, il est utile d'étudier la performance hygrothermique de l'ensemble des composants du bâtiment concerné. Ceci peut être fait soit par des mesures, soit à l'aide d'outils de simulation dynamique. Alors que les mesures ne donnent que l'état actuel, la modélisation permet de prévoir l’évolution si la construction ou l'usage est modifié. Pour ces raisons, des efforts ont été faits au niveau international pour modéliser les transferts de chaleur et d'humidité dans l'enveloppe du bâtiment et pour fournir des règles permettant d'éviter les dégradations et les problèmes d'hygiène. Un axe de développement est l'incorporation des interactions entre l'enveloppe et le volume dans des modèles de bâtiment. Outre une meilleure évaluation du confort, cela permet d'optimiser les composants de
l'enveloppe pour éviter les dommages liés à l'humidité. Néanmoins, l'objectif principal de telles modélisations est l’optimisation énergétique associée au confort des occupants. Cet article traite des charges hygrothermiques (internes et externes) agissant sur la construction et les modèles nécessaires pour les prendre en compte. Les données d'entrée sont résumées et des recommandations concernant l'évaluation et l'interprétation des résultats sont données.

Zahlreiche Schäden an Kunstwerken können auf klimatische Einflüsse zurückgeführt werden. Das Raumklima ist für die Erhaltung der Kunstwerke darum von großem Interesse. Um die Auswirkung von Wetter, Besuchern und weiteren Einflussgrößen auf das Innenraumklima einschätzen zu können, ist es erforderlich, unterschiedliche historische Bauten und ihre Ausstattung detailliert zu untersuchen. Hier werden das Schloss Linderhof, das Königshaus am Schachen und die Renatuskapelle in Lustheim näher betrachtet.

A building simulation model was made of Linderhof Palace, built by the Bavarian King Ludwig II. The input data of the building simulation is based on measured data of the room climate and on investigations on building materials and construction details. The room climate plays a decisive role for the durable preservation of art. Especially high fluctuations of relative humidity can cause damages to the work of art and building components. Also an important question is the influence of visitors. The investigations show how the vistiors and air change rate influence the results of indoor relative humidity. The simulation is tested on a modified climate analysis on the fluctuation range of relative humidity which is typically used for preventive conservation. A virtual scenario tests the calibrated simulation on its usability. The results of the computation fit well to the compared measured data.

This paper is part of a research project for preventive conservation of cultural heritage of Fraunhofer Institute for Building Physics IBP at Holzkirchen called "Climate Stability of Historic Buildings". Within this project the behaviour of the room climate in Linderhof Palace of the Bavarian King Ludwig II is investigated. The room climate plays a decisive role for the durable preservation of art. The real measured room climate is replicated by a building simulation model ased on the adjacent room climates. The results are compared with the measured data of the considered room. In rder to adjust the simulation model to the real room climate further investigations had to be made on building aterials and construction details. By using a passive tracer gas method the air change rates of specific rooms were easured. Also a new model is developed and described to correctly simulate the influences of the visitors in Linderhof alace. In order to proof the input parameters and to calibrate the model with the measured room climate sensitivity analyses were made and simulated data were compared with real data. Additionally the simulation is tested on a modified climate analysis which is typically used for preventive conservation. A scenario to the controversial discussed visitor's influence is simulated regarding to proof the influence of visitors to the room climate and also to verify the simulation. With this paper it is accomplished to grasp the complex boundary conditions and successfully apply them in a building simulation model of the Kings bedroom. The results of the computation fit well to the compared measured data.

In diesem Beitrag wird ein Überblick über aktuelle Themen und Entwicklungen zum Begriff "Monitoring" - der wiederkehrenden Prüfung - gegeben. Er umfasst insbesondere Erkenntnisse aus nationalen und europäischen Forschungsprojekten.

In den ersten drei Teilen dieser Artikelserie zur Innendämmung (Hefte 2 & 4-2008 und 3-2009) haben wir uns mit Langzeiterfahrungen und Messergebnissen zu innovativen Dämmsystemen beschäftigt, die zum Teil schon seit dem 80er Jahren im Energie- und Umweltzentrum Springe (e.u.[z].) untersucht werden. Zum Abschluss werden wir die Messungen eines Winters erläutern, bei dem wir die Innendämmungen mit einem thermischen Luftbefeuchter „unter Dampf“ setzten. Wie verhalten sich die dampfbremsenden und die kapillaraktiven Systeme bei höheren Innenfeuchten? Die aktuelle, seit 2007 laufende Messkampagne im e.u.[z]. hat vor allem zum Ziel, den Einfluss des vieldiskutierten Wasserdampftransports und der „Taupunktverlagerung“ auf das praktische Verhalten sehr unterschiedlicher Innendämmsystemen in der Praxis zu untersuchen. Eine ganz andere Frage ist: Wie reagieren die verschiedenen Dämmsysteme an den Wetterseiten von Standorten mit hoher Schlagregenbeanspruchung? Hierzu geben wir Antworten aus hygrothermischen WUFI®-Simulationen, die manchen überraschen werden.

In den ersten drei Teilen dieser Artikelserie zur Innendämmung (Hefte 2 & 4-2008 und 3-2009) haben wir uns mit Langzeiterfahrungen und Messergebnissen zu innovativen Dämmsystemen beschäftigt, die zum Teil schon seit dem 80er Jahren im Energie- und Umweltzentrum Springe (e.u.[z].) untersucht werden. Zum Abschluss werden wir die Messungen eines Winters erläutern, bei dem wir die Innendämmungen mit einem thermischen Luftbefeuchter „unter Dampf“ setzten. Wie verhalten sich die dampfbremsenden und die kapillaraktiven Systeme bei höheren Innenfeuchten? Die aktuelle, seit 2007 laufende Messkampagne im e.u.[z]. hat vor allem zum Ziel, den Einfluss des vieldiskutierten Wasserdampftransports und der „Taupunktverlagerung“ auf das praktische Verhalten sehr unterschiedlicher Innendämmsystemen in der Praxis zu untersuchen. Eine ganz andere Frage ist: Wie reagieren die verschiedenen Dämmsysteme an den Wetterseiten von Standorten mit hoher Schlagregenbeanspruchung? Hierzu geben wir Antworten aus hygrothermischen WUFI®-Simulationen, die manchen überraschen werden.

Zahlreiche Schäden an Wohn- und Geschäftsgebäuden sind direkt oder indirekt auf die Einwirkung von Feuchte zurückzuführen. Bei der Sanierung von Altbauten sollte neben eventuell zu beseitigenden Schäden auch eine Verbesserung der energetischen Verhältnisse angestrebt werden. Dies kann zur Verminderung von vorher vorhandenen Feuchteproblemen - wie z.B. Schimmelpilzbildung durch zu niedrige Temperaturen an der Innenoberfläche - führen, unter Umständen jedoch auch neue Feuchteprobleme verursachen. Schimmelpilzbefall, insbesondere an Innenoberflächen von Außenbauteilen, aber auch an anderen Stellen auf und innerhalb von Bauteilen, hat deshalb in letzter Zeit vermehrt von sich reden gemacht. Seine Beseitigung bzw. Vermeidung führt nicht nur zu erheblichen Kosten. Schimmelpilz kann auch die Gesundheit der Bewohner gefährden [1]. Bei jedem Schadensfall mit diesen Mikroorganismen steht die Frage im Vordergrund, ob die Baukonstruktion, also letztlich der Eigentümer, verantwortlich ist oder ob falsches Nutzerverhalten im Sinne einer ungenügenden Lüftung vorliegt. Zur Klärung dieser Fragen werden Messungen sowie moderne hygrothermisches Berechnungsverfahren eingesetzt, die Auskunft über die vorliegenden instationären Feuchtesituationen geben und für die Beurteilung der Schimmelpilzgefahr genutzt werden können. Das in [2] beschriebene biohygrothermische Modell ist ein neuartiges Berechnungsverfahren, das es gestattet, für instationäre Randbedingungen eine Aussage über das Wachstumsrisiko von Schimmelpilzen auf Innenraumoberflächen zu machen. Es beruht auf gemessenen Keimungs- und Wachstumsisoplethen und der Berechnung des instationären Wassergehaltes einer Modellspore. Das Ergebnis ist ein Schimmelpilzwachstum in mm, das allerdings wenig anschaulich ist. Vor allem im skandinavischen Bereich hat sich inzwischen ein sechsstufiges Bewertungsmodell etabliert, der so genannte Mould-lndex, der von Viitanen eingeführt wurde und auf einer prozentualen Flächenbelegung, ergänzt um eine verbale Beschreibung, beruht. Da der Mould-Index wesentlich anschaulicher ist, erfolgt, wie im Folgenden beschrieben, eine Übertragung des vom Biohygrothermischen Modell berechneten Wachstums in mm in den Viitanen`schen Mould-Index.

Viele der an den Bestandsgebäuden eingesetzten Wärmedämmverbundsysteme sind zwar noch voll funktionsfähig, entsprechen aber bei weitem nicht mehr dem heutigen Dämmstandard. Ein Rückbau und Ersatz dieser Systeme ist meist weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, weshalb als Alternative die WDVS „aufgedoppelt“ werden. Das Ziel der folgend beschriebenen Untersuchungen besteht deshalb darin, festzustellen, ob hierbei aus feuchtetechnischer Sicht Probleme zu erwarten sind bzw. welche Kombinationen von Systemen als unkritisch einzustufen sind. Insgesamt werden elf Bauteilvarianten mit aufgedoppeltem WDVS mit Hilfe eindimensionaler Berechnungen in Bezug auf ihr feuchtetechnisches Verhalten beurteilt. Dabei zeigen alle Varianten geringe mittlere Wassergehalte in den Dämmschichten, sodass keine wesentliche Absenkung des Dämmniveaus zu erwarten ist. Bei vier der untersuchten Varianten zeigen sich aber lokal zeitweise sehr hohe Wassergehalte, die zu Problemen durch Frost oder ablaufendes Kondenswasser führen können.

Abstract
A lot of exterior thermal insulation composite systems (ETICS) on existing buildings are still performing well, but they do not comply with actual standards of energy saving. In most cases a dismantling and substitution of these systems is not reasonable from the economic and ecologic point of view. An alternative solution may be to apply an additional ETICS on top of the existing one. Hence the aim of the investigations is to assess which combinations will work well and which will cause hygric problems. For eleven different combinations the moisture balance has been investigated by one-dimensional hygric calculations. All systems show low mean water contents, which will not result in a reduced insulation performance. But with four of these systems high local moisture contents have been observed, which may cause problems due to frost or draining condensate.

A normal roofing membrane is exposed to various mechanical and climatic impacts which can reduce durability and the service life of the membrane. In so called inverted roofs the membrane is situated beneath the insulation layer - which is ballasted with gravel or vegetated substrate. Thus, the sealing is protected versus the above mentioned damaging influences. Drawback of this solution is the direct exposure of the insulation to the outdoor climate. Therefore only materials with a high vapour diffusion resistance shall be used to minimize the entry of water into the insulation. However, the long term experience shows that also XPS boards experience some moisture accumulation especially in case where the cover layer remains humid most of the time. This slows down the drying process towards the top compared to gravel ballasted roofs. Based on long term field tests of green roofs this paper provides new approaches to simulate the hygrothermal conditions in inverted roofs. The model includes the simulation of the moisture behaviour of the substrate and an estimation of the amount of rainwater remaining at the interface between the sealing membrane and the insulation boards. Applying this model allows to asses the moisture accumulation in the insulation and the subsequent increase in the material’s thermal conductivity over the life time of the roof. Considering the longterm moisture behaviour helps to specify the thickness of the insulation layer required to maintain the aspired level of thermal resistance over the whole service life of the roof.

In Teil 1 dieses Beitrags beschäftigte sich Daniel Schmidt mit einem Schaden an einem ohne zusätzliche Abdichtung ausgeführten Holzbausockel mit WDVS aus Holzfaserdämmung, der von außen mit Erdreich zugeschüttet wurde. Dabei kam es zu einer Durchfeuchtung und Schädigung der empfindlichen Materialien im unteren Bereich der Wand. Der vorliegende Beitrag führt eine Analyse des aufgetretenen Schadens mit Hilfe einer zweidimensionalen hygrothermischen Simulation mit WUFI® 2D durch und überprüft die damals vorgeschlagene Sonderlösung mit Vertikalabdichtung und Perimeterdämmung bei Erdanschüttung sowie weitere Ausführungsmöglichkeiten mit unterschiedlich diffusionshemmender Abdichtung.

Wärmedämmung ist und bleibt eine der wichtigsten Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs im Gebäudebereich. Dabei gewinnt die Innendämmung in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Dies liegt zunächst daran, dass ein nennenswerter Teil des Gebäudebestands, der leicht von außen gedämmt werden kann, bereits saniert worden ist. Der Anteil der verbleibenden Gebäude, bei denen aus verschiedenen Gründen nur eine Innendämmung möglich ist, wird im Gegenzug immer größer. Dies sind beispielsweise Gebäude mit denkmalgeschützten oder erhaltenswerten Fassaden oder solche, bei denen wie etwa in Innenstadtlagen einfach kein Platz für eine Außendämmung ist. Auch die sukzessive Sanierung einzelner Wohnungen erfolgt häufig mit Innendämmungen. Da die Wohnfläche pro Person weiter steigt, wird im Zuge weiterer Energieeinsparbemühungen künftig auch der kurzfristigen Beheizung einzelner Räume nach Bedarf mehr Bedeutung zukommen. Hierbei bietet die Innendämmung den Vorteil, dass die massiven Bauteile nicht aufgeheizt werden müssen, was mit zusätzlichem Energiebedarf und längeren Vorheizzeiten verbunden ist. Bei Räumen, die nur temporär genutzt und dafür kurzfristig beheizt werden - wie z.B. Kirchen oder Veranstaltungsräume - kann eine Innendämmung generell eine günstigere Lösung als eine Außendämmung darstellen.

Staining of façades due to microbial growth has been on the rise in recent years. Especially walls with external insulation systems are affected because low thermal mass of the exterior render combined with high thermal resistance of the insulation layer leads to frequent overcooling of the render’s surface by long-wave radiation exchange with the sky. Condensation forming on the overcooled façade is of major importance for microbial growth. Therefore, the best way to prevent growth is to reduce the frequency of condensation by limiting the periods of overcooling. This could be achieved by increasing the thermal inertia of the exterior render through the addition of phase change materials (PCM) or by applying low IR emissivity (Low-E) paint coats. The performance of novel rendering systems including PCM additives and/or Low-E coating has been investigated by field tests as well hygrothermal simulations. The results show that Low-E coats may be more effective than PCM additives because the latent heat of phase change is only beneficial when the surface temperature coincides with PCM’s melting temperature range.

In Teil 1 dieses Beitrags beschäftigte sich Daniel Schmidt mit einem Schaden an einem ohne zusätzliche Abdichtung ausgeführten Holzbausockel mit WDVS aus Holzfaserdämmung, der von außen mit Erdreich zugeschüttet wurde. Dabei kam es zu einer Durchfeuchtung und Schädigung der empfindlichen Materialien im unteren Bereich der Wand. Der vorliegende Beitrag führt eine Analyse des aufgetretenen Schadens mit Hilfe einer zweidimensionalen hygrothermischen Simulation mit WUFI® 2D durch und überprüft die damals vorgeschlagene Sonderlösung mit Vertikalabdichtung und Perimeterdämmung bei Erdanschüttung sowie weitere Ausführungsmöglichkeiten mit unterschiedlich diffusionshemmender Abdichtung.

Die computergestützte Berechnung von Luftströmungen, wird in dieser Masterarbeit dargestellt. Der erste Abschnitt erklärt den Bedarf sowie die methodische Vorgehensweise mit der Wissen recherchiert und ein Gebäudedurchströmungsmodell umgesetzt wird. Grundlegend kann die Luftströmung mit einem mathematischen Modell, den Navier-Stokes Differenzialgleichungen, bestehend aus der Kontinuitätsgleichung, drei Impulsgleichungen und der Energiegleichung, beschrieben werden. In dem zweiten Abschnitt werden diese, sowie teils sehr vereinfachte numerische Methoden zu deren Lösung, zur Luftströmungssimulation, anhand einer ausführlichen Literaturrecherche vorgestellt. Diese Methoden sind Zonenmodelle und numerische Strömungssimulationen, kurz „CFD“. Der maßgebende Unterschied der Methoden besteht darin, wie fein ein Lösungsgebiet diskretisiert wird. Angefangen bei dem Ein-Zonen-Modell, über Multizonen- und zonalen Modellen, bis hin zu CFD-Modellen wird ein Gebäude in eine, bis zu sehr viele Zonen aufgeteilt, für die Gleichungen aufgestellt und gelöst werden. Mit der Zonenanzahl steigt - einfach gesagt - ebenfalls die Anzahl der Ergebnisse und die Berechnungsdauer. Aber auch weitere Eigenschaften und Annahmen eines Modells entscheiden ob es für einen bestimmten Anwendungsfall geeignet oder ungeeignet ist.

This paper gives an overview of user behaviour regarding opening windows for natural ventilation and the methods to model this behaviour as input for building simulation. Influencing factors are summarized and evaluated. Temperature conditions are the most significant influences but most models base only on measurements in office buildings. Residential buildings are not well represented so far. Mathematical methods, which already have been used for this purpose, are mentioned and their ability for modelling user behaviour will be discussed. It is shown that all models applied so far are somewhat limited. A possible new method to overcome existing methods will be proposed.

Die Innendämmung kann bei unsachgemäßem Aufbau Schimmelpilzprobleme mit sich bringen. Dabei können drei Ursachen, nämlich die Hinterströmung der Dämmung mit Raumluft, Fehlstellen in der Dämmung und die Wärmebrückenwirkung von einbindenden Wänden oder Decken genannt werden. Mit Hilfe hygrothermischer Berechnungen wird gezeigt, dass eine Hinterströmung der Dämmung und Fehlstellen unbedingt zu vermeiden sind. Dagegen führt die Innendämmung im Übergangsbereich zur einbindenden Wand oder Decke nicht zu einer kritischen Situation, weil hier die ausgeprägte Wärmebrücke zur warmen Seite eher eine höhere Temperatur und damit geringere Feuchte bewirkt.

ABSRACT.
The interior insulation can cause mould problems, especially with inappropriate workmanship. Here above all three causes are to be noted, the convective flow with indoor air at he backside of the insulation, gaps in the insulation system and the thermal bridge effect within adjacent walls or ceilings. With hygrothermal calculations it is shown that the convective flow and gaps are absolutely to be avoided. The presence of interior insulation does not lead to a critical situation in the contact zone to the integrating wall or ceiling because here the thermal bridge to the warm side leads to a higher temperature and thus a lower humidity.

A demand-based (moisture-controlled) comparison to a supply and exhaust ventilation system with heat recovery by means of computational investigations. By implementing the individual ventilation systems the energy demand, especially the primary energy consumption, as well as the effects on indoor climate and CO2 content are calculated and compared. The calculations are based on a model apartment with a 3-person household for 3 different climates in Germany (cold, medium and hot climate). Despite the high heat recovery coefficient of the supply and exhaust ventilation system an only slightly higher energy use occurred for the demand-based exhaust ventilation system. If regenerative energy sources such as wood are used, primary energy consumption of the demand-based exhaust ventilation system is even lower in comparison to the supply and exhaust ventilation system with heat recovery. With demand-based exhaust ventilation system the CO2 concentration remains permanently below 1200 ppm.

Historic churches, when they are unheated, often face problems of summer condensation. After the cold season warm, humid air enters the building and condenses on the wall, a problem that can occur during the entire warm season. This leads to moisture related problems such as mould or algae growth on building surfaces. High humidity can also damage works of art inside these churches. One possibility to lower the level of relative humidity is by bringing dryer air inside the church whenever this is suitable to lower relative humidity. On the other hand, too many fluctuations may also cause damages on works of art and bringing in cold air will further lower the temperatures of the whole building and its walls thus being conter productive to the drying process. An automatic system for ventilating historic, unheated churches is assesses using building simulation software (WUFI Plus) on a case study of the St. Margaretha church in Roggersdorf, near Holzkirchen, germany. UR -

The use of passive house technique has been used in a new wood framed building in Sweden. Besides the positive effect of reduced energy need, highly insulated wooden houses often have a higher risk of moisture and mould problems. The reason is that critical positions is more exposed to higher relative humidity compared to ordinary houses with thinner insulation. To investigate if an external wall has been correctly designed and constructed it has been investigated both with hourly measurements and by calculations with WUFI 5.0.
The aim of this study is to investigate the result of the moisture design process and the way changes in the design influence the moisture safety with real climate conditions. The study also investigates if WUFI 5.0 is a reliable tool to use in the construction design process. This was investigated by comparisons between measured and calculated relative humidity and temperature in different positions in an exterior wooden wall from April 2009 to October 2010.
In the original design the outer wooden studs have no protecting layer from the ventilated air gap behind the façade. Results from calculations with WUFI 5.0 shows that it is sufficient with a thin protecting thermal insulation on the outside of outer studs to considerably improve the moisture conditions in the outer parts ot the wall. If we never want the relative humidity to be above the critical level, at least 87 mm of insulation have to be applied on the outside of the wooden studs.
Comparisons between measurements and calculations show that WUFI 5.0 can be a reliable tool in moisture design of highly insulated wood framed walls. To get safe results it is important to use reliable climate and correct assumption about the air flow in the air gap behind the façade material.

Climate change effects are supposed to have an impact on cultural heritage. To assess the impact of climate change scenarios on the indoor environment on certain locations it is necessary to apply modeled climate data downscaled by regional models Keywords in building simulation models. This allows transferring the expected exterior conditions into temperature and relative humidity conditions indoors. To ensure the applicability of the modeled climate data, all parameters relevant for hygrothermal simulation need to be verified. This paper uses the exterior climate data produced with the regional model REMO for more than 300 locations. For all locations the modeled climate data sets for the period 1960-1990 are compared with one year datasets representing an “average climate” for the location. Furthermore a comparison with measured data for ten years for more than ten locations is performed to exclude errors due to only one data source. Systematic deviations for each relevant parameter between measured and modeled weather data can be identified. After verifying the modeled climate data sets this data is applied in hygrothermal whole building simulation. A generic building is created, representing an average church in Europe, for which the inner temperature and relative humidity is computed. The changes in indoor conditions due to changing climate for various locations in Europe are assessed. Results in indoor conditions for the periods 1960-1990, 2020-2050 and 2070-2100 are compared. It was found, that the hygrothermal whole building simulation were provided by the regional model parameters with accuracy compared to measured weather data. Deviations in solar radiation caused deviations also in modeled indoor climate.

A combined simulation of the building envelope and the plant equipment is more realistic than simulating both separately and has the advantage that the modeler can use one software environment instead of multiple software environments. Tools that solve the coupled heat and moisture transfer for building components already exist. In this paper a software is introduced that uses the detailed simulation models of different building components (e.g., walls and windows) to generate a whole building simulation model. Furthermore, the extension of this software with HVAC models is described. This makes it possible to take the interactions of the plant equipment with the building into account. The plant systems (e.g., heating, cooling and air conditioning systems) are modeled in the object-oriented Modelica language. The different possibilities for the integration of the HVAC models into the C-written original software are discussed.

This report is part of the European research project "Climate for Culture" of the Fraunhofer Institute for Building Physics IBP at Holzkirchen on preventive conservation of cultural heritage. Within this project the influence and behaviour of the room climate in Linderhof Palace of the Bavarian King Ludwig II. will be investigated by measurement and building simulation. The outer climate, the impact on the room climate of the King's Bedroom and the room climate itself will be introduced. To get a better understanding of the impact of the outer climate to the room climate a short overview is given to building history and construction of the unheated historic building. The room climate is very important for the preservation of art. Especially high fluctuations in relative humidity are of interest, as they can cause damages. Up to 3000 and more visitors are coming Linderhof Palace per day in summertime. Therefore a special view on visitors comfort will be given due to room climate conditions.

Man made climate change on earth is a fact widely agreed on. The changing exterior conditions are not only affecting the buildings exterior surface, but also the resulting climate on the inside of the building. Especially in case of sensitive interior, like in cultural heritage buildings, this may lead to new challenges in the future. This paper presents an exemplary approach to assess the influence of changing exterior climate on the inner climate and thus on the interior of the building. A weather data set containing modelled values from 1960-2100 is compared to measured climate data within the same region. A methodology using descriptive statistics for the comparison of the modelled and the measured climate data is developed. After calibrating the modelled climate data the whole modelled weather dataset is processed as input for hygrothermal building simulation. A simple stone church in the region of interest is modelled. The hygrothermal building model is calibrated with past measured interior climate data. The successfully calibrated building model is then combined with the long-time climate file to predict interior climate conditions under the influence of climate change. Hygrothermal building simulation allows not only to assess the changes in building energy use but also in comfort conditions (which is, besides for people, "comfortable" for the valuable interior). UR -

One trend in whole building simulation is the incorporation of hygric interaction of room and enclosure. This allows besides a more detailed comfort assessment the optimization of building components to avoid moisture related damage or failure. Still, the main interest in the building design and optimization phase is the energy use combined with the occupants comfort.
Several existing standards and guidelines allow the validation of building energy simulation tools, like ASHRAE 140 (ANSI/ASHRAE 140-2007 2007) or VDI 6020 (VDI Richtline 6020 2001). A newly developed hygrothermal whole building model will be compared to the validation cases of these two standards. In addition, the validation of the hygric part of the simulation tool will be shown by comparing with an experimental set-up.
These evaluations allow on one hand a critical discussion about the usability of the standards for evaluation of building energy software. We found problems with the description of the boundary conditions, especially in VDI 6020. On the other hand, the usability of the new software for energy and comfort assessment is shown by a good agreement with both standards. Furthermore, we suggest new validation experiments to provide not only thermal, but also comfort and hygrothermal comparison cases.

In this paper a user model for the use of windows based on measurements in residential buildings is developed. Detailed literature review provides an overview of existing user models. Most of them base on measurements in office buildings and their validity for residential buildings is questionable. All models are based on different kinds of statistical methods. After detailed assessment of these methods and the analysis of their applicability to the measurements, a new methodological approach is applied, to take the auto-correlation in the longitudinal data into account. The method of Generalized Estimating Equations (Liang and Zeger 1986) for modelling user behaviour regarding natural ventilation is chosen. By using this class of models, the auto-correlation of the non-normally distributed data can be implied in an adequate way. A binary and a continuous response variable regarding the user behaviour is modelled involving various explanatory variables with different scale levels. A model for predicting the probability of window opening and a model for predicting the window open duration is developed. Both statistical models show positive goodness of fit results by a cross-validation using lift plots.

Der Erfolg einer energetischen Sanierung hängt nicht unwesentlich vom hygrischen Ausgangszustand des Mauerwerks ab. Häufig entstehen erst nach der Sanierung Feuchteschäden wie beispielsweise Frostabplatzungen oder Schimmelpilzbildung. Durch das Aufbringen einer zusätzlichen Dämmung, egal ob Außendämmung mit Wärmedämmverbundsystemen oder durch Innendämmung, wird nämlich nicht nur der thermische Zustand des Mauerwerks, sondern auch sein hygrisches Verhalten geändert. Aber nicht nur Schäden durch Feuchteanreicherung an den „falschen“ Stellen sondern auch ein kurzzeitig erhöhter Energieverbrauch durch zusätzliche Lüftungswärmeverluste können die Folge sein.
Das Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen ist die Bestimmung der wesentlichen Einflussgrößen auf das Trocknungsverhalten von anfänglich unterschiedlich hoch durchfeuchtetem Mauerwerk bei nachträglichem Anbringen von Dämmungen. Dabei wurde sowohl zwischen Mauerwerk- und Dämmmaterialien, als auch von Innen- und Außendämmung unterschieden

Wenn sich Feuchte aus dem Raum als Tauwasser in der Gebäudehülle wieder findet, kann das nur zwei Ursachen haben: Dampfdiffusion oder Dampfkonvektion. Während dem Praktiker zur Berechnung von Dampfdiffusionsvorgängen etablierte Verfahren zur Verfügung stehen, entzog sich der konvektive Dampftransport bisher einer genaueren Beurteilung. Durch das vorgestellte Modell zur Quantifizierung des Dampfkonvektionseinflusses wird jetzt versucht diese Lücke zu schließen.

Fenster beeinflussen durch ihre Form, Gliederung und Größe, durch ihre Lage und Anordnung den Baukörper und den Innenraum maßgeblich. Als Elemente der Außenhaut eines Gebäudes liegen ihre primären Aufgaben in der natürlichen Beleuchtung und Belüftung eines Raumes. Hinsichtlich ihrer bauphysikalischen Eigenschaften stellen sie Schwachstellen in der Bauwerkshülle dar. Allerdings fanden in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte bei der energetischen Verbesserung von Verglasungen statt. Im älteren Gebäudebestand sind Zweischeiben-Isolierverglasungen in Verbund- und Kastenfenstern noch üblicher Standard, während in Neubauten ab Mitte der 1990er Jahre ausschließlich so genannte Wärmeschutzverglasungen mit Wärmeschutzbeschichtungen und Edelgasfüllungen zum Einsatz kommen. Die frühere Wärmeschutzverordnung und die heute gültige Energieeinsparverordnung (EnEV) haben diese Entwicklung beschleunigt. Das Bestreben, sämtliche thermische Schwachstellen des Gebäudes konsequent zu eliminieren, führte zudem zu bedeutenden Fortschritten bei der Verringerung des Wärmeflusses über Fensterrahmen und GlasAbstandshalter[1]. Diese modernen Fenster sind im geschlossenen Zustand so dicht, dass die im Gebäude entstehende Feuchtigkeit über die verbleibenden Undichtigkeiten nur unzureichend abgeführt werden kann und somit die Raumluftfeuchte und die Feuchtebelastung der Außenwand zunehmen. Im Vergleich zum Altbau führen die geänderten Verhältnisse zur vermehrten Bildung von Tauwasser und einem erhöhten Risiko von Schimmelpilzwachstum an wärmetechnischen Schwachstellen der Gebäudehülle, insbesondere der Fenster. Sofern keine mechanische Belüftung vorhanden ist, muss ein Großteil der Feuchte durch das Öffnen der Fenster, z.B. in Form von täglich mehrmaligem Stoßlüften, abgeführt werden. Auch moderne Fenster besitzen im Vergleich zur Wandkonstruktion einen deutlich geringeren Wärmedurchlasswiderstand, sie stellen somit häufig eine örtlich begrenzte Wärmebrücke dar, an der es zu Tauwasseranfall kommt. Auch bei normaler Nutzung ist ein gelegentliches Beschlagen der Fenster zu dulden, sofern es dadurch zu keinem Schaden am oder im Gebäude kommt. Es stellt sich allerdings die Frage, welche Häufigkeit an Taupunkttemperaturunterschreitungen als normal gelten kann und ab wann die Situation zu beanstanden ist. In der Fachliteratur sind dazu noch keine systematischen Untersuchungen zu finden, weshalb dazu die im Folgenden beschriebenen Untersuchungen durchgeführt wurden.

Green roofs are becoming more and more popular because their thermal inertia, combined with latent heat effects, saves energy both in summer and winter and helps improve the microclimate in cities. Due to a multitude of influencing factors like moisture storage, freezing, evaporation, shading, reduced radiation absorption through the plant cover, etc., a simulation of the hygrothermal behavior of green roofs is still difficult.
In Germany, green roofs are often applied on so-called inverted roofs, where a vapor-retarding foam insulation is used above the roofing membrane in direct contact with the growth medium. Due to a more or less permanent moisture film beneath the insulation panels and a mostly moisture-saturated growth medium above, these insulation boards experience a continuous moisture accumulation during their service life. In numerous in-situ investigations of inverted green roofs, the accumulation of moisture was determined by periodical probing over a period of 10 years. Temperature and humidity sensors at several positions in the roofs served to monitor the transient behavior. Based on these tests, new models for the hygrothermal performance of inverted green roofs have been developed to simulate the moisture behavior of the foam insulation boards, depending on material properties and boundary conditions. Together with further experimental investigations, this model allows a detailed analysis of the longterm hygrothermal and energy performance of green roofs.

Building Energy Simulation models must be tested before their productive use to eliminate model errors and to make statements regarding the computation accuracy. Guideline 6020, part 1 of the German Association of Engineers describes a set of such benchmark cases. These benchmaks enable the validation of software by the calculation of reaction of a sample area to internal loads and setpoint changes, for the consideration of solar radiation and for a whole year building performance simulation. In this article, the guideline is used for the validation of two different calculation models for building energy simulation. In some cases it can be shown that both models provide reasonable results in terms of computational accuracy. However, other cases show discrepancies compared to the benchmark data. This behavior was clarified by conducting a series of different calculations and variations ("try and error"). In the opinion of the authors, the guideline is therefore only partially useful for the validation of building performance simulation models. Missing or unclear input data prevent a continuous consistent application of the standard. The article discusses the performance of validation calculations and critically reviews parts of the guideline.

Calculation models for the prediction of mould growth can are an essential contribution to avoid mould growth and to assess renovation measures. There are primarily two well-known and widely used models, the VTT model and biohygrothermal model. While the VTT model is an empirical model the biohygrothermal method is based on a physically founded model and considers transient ambient conditions. The result is mould growth in mm, which is, however, not intelligible to all. The Scandinavian countries in particular established a very clear six-step evaluation model, the so-called mould index. By combining the results of the biohygrothermal model and the mould index of the Viitanen model it is possible to use a primarily clear and acknowledged rating measure. A conversion function was developed allowing the transfer of the calculated growth into the mould index with very good correlation.

The aspects of reducing rising damp and energy use of the Temperierung wall heating system are examinated with hygrothermal 2D building simulation. In comparison to the non-heated walls the change of moisture profiles, the heat losses by heat transmission and the moisture flux from the outer wall to the room are shown.

The "Climate for Culture" project, funded by the European Commission since 2009, will assess the damage potential of climate change on European cultural heritage, its socio-economic impact and possible mitigation strategies. Collections in historic buildings in different parts of Europe will be included for in situ investigation of contemporary problems and for the projection of future demanding issues. For this purpose, high resolution climate evolution scenarios will be coupled with whole building simulation models to identify the most urgent risks for specific regions with the aim of developing mitigation strategies. The identified economic and substantial risks for the European cultural heritage will be communicated to policy makers together with possible mitigation strategies to be included in the future IPCC Reports.

The airflow in the air gap behind the façade panel has shown to be of importance when risks of moisture and mould damages in wood frame walls are calculated. This study demonstrates the importance of a properly applied outdoor air flow in the air gap behind the façade panel when temperature and moisture conditions are calculated. The paper present and compare how variations in airflow in the air gap influence temperature and moisture conditions in a modern Swedish wood framed wall. Different references present various air flows that are adapted in the air gap. Calculations are made in the one dimensional temperature and moisture calculation program WUFI 4.2. The results shows that the air flows in the air gap behind the panel affect relative humidity in all positions outside the vapour retarder. inside the vapour retarder is not affected by different air flows in a significant way. The conclusion is that a correct airflow in the façade air gap is of importance for calculated moisture conditions in modern Swedish wood constructions. An incorrect air flow can also give significant errors for calculated moisture conditions.

Jährlich werden in der Bundesrepublik Bauschäden in Milliardenhöhe festgestellt. Ein Großteil dieser Schäden ist direkt oder indirekt mit der Einwirkung von Feuchte in Verbindung zu bringen. Ursache ist dabei nicht nur mangelhafte Ausführung sondern häufig auch eine fehlerhafte Planung. Die richtige Bemessung der Feuchteverhältnisse in Bauteilen hat daher einen großen Einfluss auf die spätere Lebensdauer. Im Folgenden wird auf die hygrothermische Beurteilung von Bauteilen mit Hilfe von modernen instationären Verfahren eingegangen.

Indoor humidity is an important factor for human health, well-being or damage like mold growth. Excessive indoor humidity conditions may be caused by non-adequate ventilation or temporarily due to change of temperature in rooms. The moisture buffering effect of linings and the resulting impact to air humidity are topics of this study. Special developed unsealed ceramic tiles and their capability to dampen the fluctuation in air humidity have been investigated, including the determination of relevant hygric material properties. A series of experiments in chambers were designed and executed to show summer and winter situations with temperature changes or different moisture sources. The resulting relative humidity in the chamber was monitored in the baseline experiment with no moisture buffer capacity as well as in the experiment with the installed new developed moisture buffering tiles. The experiment was validated and extrapolated to real room conditions, using a transienthygrothermal whole building simulation tool. The results show a reduction of relative humidity fluctuation, which attest the humidity-buffering effect of the material. The validation of the hygrothermal simulation with the experiment was successful. A hygrothermal whole building simulation demonstrates the damping of air humidity fluctuations for buildings under real usage conditions and in diverse climate regions. It is shown that thermal comfort conditions can be improved along with lower energy requirements for de-/humidification by using humidity buffering linings. A correct assessment can only be conducted with hygrothermal whole building simulation tools.

Hygrothermal modeling is, in many countries, either required by code or has become an industry standard. Awareness of the required inputs has also been improved. Reasonable boundary conditions are necessary to obtain representative results for the hygrothermal simulation of building components. Furthermore, realistic assumptions for hygric and thermal loads for wholebuilding simulation are required to assess the practical building performance. This means that all boundary conditions need to be appropriately defined for each specific design application. Standards that define internal boundary conditions for hygrothermal building component simulation are reviewed. These standards define deterministic input values. Realistic values for indoor temperature and relative humidity were obtained by measuring the conditions inside residential buildings in two different climate zones. For the assessment of the influence of the location within the building, in average five rooms per building were equipped with data loggers to continuously record the conditions. These realistic conditions are analyzed. The density distributions of the measured values are used first to describe probabilistic input data for hygrothermal simulation and secondly to assess possible dependencies regarding the positioning in the building. It is shown that dividing the data into seasonal subgroups allows representation of the data per location as normal distributions. This is a first step in describing nondeterministic input values for hygrothermal simulation. The found conditions are compared to the conditions assumed by using the standards. It is found that there are deviations between code-based internal boundary conditions and measured conditions. These differences may lead to wrong results in hygrothermal building component assessment and hygrothermal whole-building simulation.

Energy efficiency and comfort are two new critical expectations of the modern building owner. With the recent technological advancement in all fields of engineering, buildings are also expected to be durable. Premature or accelerated ageing with the associated damage due to inappropriate design or operation is simply no longer acceptable. To prevent moisture-induced damage in buildings, hygrothermal simulation tools should be used to design envelope parts with good performance. The building envelope responds to the dynamic exterior and interior environmental loads. Temperature and humidity conditions in building structures must not exceed certain thresholds for effective moisture control. This has been recognized recently ba a number of standards organizations in Europe and North America that deal with hygrothermal analysis.
This chapter presents an overview of the fundamentals, the required material and construction input data, the required exterior and interior environmental loading, and the description of the output results from the heat and moisture transfer models. A few example cases are also presented that demonstrate how moisture problems may be investigated and how better design alternatives can become possible using hygrothermal analysis. Finally, the limits of the current state-of-the-art simulation models are described and futures trends and developments are discussed.

Energy efficient wood frame buildings give besides a number of positive effects also risks for moisture damages. To avoid moisture damage in wood houses some parts of the Swedish construction industry use WUFI 1D calculation tool in the design phase. The purpose of this study is to demonstrate the coupling between measured and WUFI 1D calculated values of relative humidity and temperature. The first step presents a comparison between measurements and blind calculations of relative humidity and temperature at different positions in a wooden wall with an air gap. In the second step has boundary conditions for calculated values been adjusted in order to achieve better agreement. The result of the comparisons between calculated and measured values are analyzed. The general conclusion of this study is that it is of great importance to apply a correct airflow in air gap. Results also show that it is possible to obtain reliable calculated values with a proper flow in the air gap.

A long-term monitoring program was implemented at a historical structure to characterize exterior wall assembly performance and interior operating conditions prior to complete renovation. The purpose of the monitoring system was to analyze the effect interior operating conditions have on historic building enclosure components, which include sandstone veneer walls, exposed concrete walls, skylights, and art deco aluminum-frame glazing systems. The monitoring system consists of specifically positioned temperature, relative humidity (RH), surrogate moisture content, pressure, and condensation sensors. The sensors are embedded in select wall assemblies, wired to a remote central data acquisition system, and uploaded online for review and analysis in real time. The first year of data revealed several interesting facts about building enclosure performance and building operation: past renovations negatively affect the hygrothermal performance of the sandstone clad wall assemblies, condensation occurs frequently on glazing assemblies, interior wall surface temperatures are conducive to condensation formation behind displays, the mechanical system creates large pressure differences of >±100 Pa under normal operation, and tight control of temperature and RH is a constant challenge. The measured data were used to calibrate hygrothermal modeling software (WUFI 4.2), and analysis was performed to determine the potential hygrothermal effects of adding insulation to the existing wall in order to develop appropriate design solutions for the upcoming renovation. Suggestions for implementing large building monitoring programs are provided, as are uses of monitored data in historical building renovation design.

Schimmelpilzbefall, insbesondere an Innenoberflächen von Außenbauteilen, aber auch an anderen Stellen auf und innerhalb von Bauteilen hat, in letzter Zeit wieder vermehrt von sich reden gemacht. Ob nun tatsächlich die Fälle mit Schimmelpilzen zugenommen haben, obwohl nachweislich in den letzten Jahren der Dämmstandard in unseren Gebäuden besser wurde, oder ob sich eine zunehmende Sensibilisierung oder Allergisierung in der Bevölkerung bemerkbar macht, kann derzeit nicht eindeutig geklärt werden. Vereinzelt wird in Veröffentlichungen sogar behauptet, dass gerade aufgrund der zunehmenden Dämmungen die Gefahr von Schimmelpilzen in Innenräumen steigen würde. Die vorliegende Ausarbeitung setzt sich mit dieser Fragestellung auseinander und zeigt, ob Energieeinsparmaßnahmen eine Gefährdung durch Schimmelpilzwachstum mit sich bringen.
Die Verbesserungen des Wärmeschutzes zur Energieeinsparung in den letzten Jahrzehnten haben zu einer Erhöhung der Wärmedämmung von Außenbauteilen geführt. Bauphysikalisch betrachtet steigt durch diese Maßnahmen die Wahrscheinlichkeit, dass sich auf der Außenoberfläche der Fassade höhere Oberflächenfeuchten bis hin zu Tauwasser bilden können. Die Folge davon ist, dass die Feuchte als wichtigste Grundlage für mikrobielles Wachstum auf der Wand in zunehmendem Maße gegeben ist [1; 2; 4]. Davon sind besonders Wärmedämmverbundsysteme betroffen, da bei ihnen im Gegensatz zu monolithischen Konstruktionen nur eine geringe thermische Speicherfähigkeit vorliegt. Von der tagsüber auf die Oberfläche eingestrahlten Energie kann nur wenig gespeichert werden, sodass die nächtliche langwellige Abstrahlung häufig zu einer Absenkung der Oberflächentemperatur unter die Taupunkttemperatur der Außenluft führt.
Aufgrund der zeitlich begrenzten Wirksamkeit einer bioziden Ausrüstung und aus Umweltschutzgründen wird nach Wegen gesucht, das mikrobielle Wachstum möglichst mit bauphysikalischen Mitteln zu begrenzen. Zu diesem Zweck werden im Freilandversuchsgelände umfangreiche Messungen an Fassadenoberflächen durchgeführt. Darüber hinaus lassen sich mit Hilfe von Berechnungen mit dem Programm WUFI®
[3] nach deren Validierung schnell und kostengünstig zahlreiche weitere Varianten beurteilen, um unterschiedliche Einflussfaktoren, wie z.B. Orientierung oder Dämmschichtdicke, in ihrer Wirkungsweise abzuschätzen. Am Fraunhofer Institut für Bauphysik wurden dazu umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, die ausführlich in [4] be-
schrieben sind.

Das mikrobielle Wachstum von Algen und Pilzen an Außenwänden hat in den letzten Jahren zugenommen. Dies ist auf die erhöhte Wärmedämmung und das dadurch reduzierte Trocknungspotenzial feuchter Außenoberflächen zurückzuführen. Bei Außenwänden sind insbesondere Konstruktionen mit Wärmedämmverbundsystemen (WDV-Systemen) betroffen, bei denen auf der außenliegenden Wärmedämmschicht nur eine dünne Putzschicht angeordnet ist. PCM-Materialien und/oder infrarot reflektierende Anstriche könnten das Problem lösen, indem damit die Anzahl der Taupunkttemperaturunterschreitungen und somit den Mikroorganismen zur Verfügung stehende Feuchte verringert werden. PCM-Materialien erhöhen die Wärmekapazität des Putzes. IR-Beschichtungen reduzieren in der Nacht die langwellige Abstrahlung und führen so zu einer geringeren Unterkühlung der Fassade. Zu diesen Fragestellungen wurden sowohl rechnerische Untersuchungen als auch messtechnische Freilandexperimente durchgeführt. Während bei den IR-Beschichtungen die Messergebnisse gut mit denen der Berechnungen übereinstimmen, ergeben die Messungen der mit PCM versehenen Fassaden ein ganz anderes Bild als die Berechnungen. Die Ursache dafür, warum trotz korrekter Berechnungen ein deutlich abweichendes Verhalten resultiert, wird im Rahmen dieser Arbeit analysiert. Es ergeben sich daraus wesentliche Erkenntnisse für den Einsatz von PCM zur Reduktion der Betauungszeiten von Außenbeschichtungen.

Vorgestellt wird die Kombination von Raumklima- und Schimmelpilzprognosemodell. Damit besteht die Möglichkeit, erforderliche Luftwechsel zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung auf Bauteiloberflächen zu quantifizieren. Damit können Vorgaben für einzustellende Luftmengen in lüftungstechnischen Anlagen bzw. Sollwerte der relativen Raumluftfeuchte bei bedarfsgeführten Systemen ermittelt werden. Für die freie Lüftung (Fensterlüftung) können Empfehlungen hinsichtlich der Lüftungsstrategie ausgesprochen werden; die sinnvolle Umsetzung durch den Nutzer muss dabei vorausgesetzt werden.

Da viele Fachwerkhäuser unter Denkmalschutz stehen, gilt es, einen tragbaren Kompromiss zwischen energetischer Sanierung und der Erhaltung des historischen Erscheinungsbildes und der Bausubstanz zu finden. Oftmals als einzig mögliche Wärmeschutzmaßnahme die Anbringung einer Wärmedämmung auf der Innenseite der Außenwand. Da Innendämmungen aber aus bauphysikalischen Gründen nicht unkritisch sind, sollte die Wahl des Dämmstoffes sowie der gesamte Konstruktionsaufbau den hygrothermischen Verhältnissen einer Fachwerkfassade genau angepasst werden. Es wurde untersucht, inwiefern die bauphysikalischen Probleme einer Innendämmung durch Einsatz einer feuchteadaptiven Dampfbremse oder durch Verwendung eines kapillaraktiven Dämmstoffes vermindert werden können. Ein völlig neuer Ansatz besteht darin, die Dämmung in das Gefach zu legen. Hierzu wird ein neuartiger Gefachaufbau vorgestellt und durch Freilanduntersuchungen und Berechnungen dessen Funktionsfähigkeit gezeigt.

Summary
Since many timber-framed houses are listed, a practicable compromise between thermal rehabilitation and preservation of the historic appearance and fabric must be found. Mostly the thermal protection can only be achieved by applying thermal insulation to the interior side of the exterior wall. But since interior insulation lowers the temperature between insulation layer and filling material and thus raises the humidity level, such measures are not without risk. The choice of a suitable type of insulation and an appropriate type of assembly must be made with proper consideration of the hygrothermal conditions at the timber-framed façade. It has been investigated to which extend the moisture problems created by an interior insulation can be mitigated by applying a moisture-adaptive vapour retarder or by using a capillary active insulation material. Another novel approach consists of using the insulation as part of the infill. A newly designed infill assembly is presented whose performance has been demonstrated by outdoor exposure tests and hygrothermal simulations.

Ecken stellen durch die geometrischen Verhältnisse bedingte Wärmebrücken in den Umfassungsflächen eines Gebäudes dar, durch die nach außen ein größerer Wärmeabfluss in den angrenzenden Bereichen stattfindet, was zu einer Erniedrigung der inneren Oberflächentemperatur führt. Die Folgen sind (neben den höheren Energieverlusten) eine Erhöhung der Oberflächenfeuchte an der Innenoberfläche und eine erhöhte Gefahr von Schimmelpilzbildung. Aufgrund veränderter Strömungsverhältnisse in den Ecken liegt dort neben dem Wärmebrückeneffekt ein höherer Wärmeübergangswiderstand vor, was diesen Effekt weiter verstärkt, insbesondere wenn zusätzlich Möbel in der Ecke stehen.

Building in cold climate zones requires a high insulation thickness and a good protection against interstitional condensation. Applying vapour tight membranes on both sides of a roof construction offers no drying potential in case of leakages or initial moisture. Therefore the use of slightly permeable membranes at the interior side is often preferred because they allow condensed or existent moisture to dry out. However, drying to the interior space will only happen if the solar heat gains of the roof are high enough to inverse the vapour flow for a sufficient time period. This paper looks to the climate limits of building flat roofs with moderately permeable vapour retarders.
The balance of interstitial condensation and subsequent drying is investigated using an adapted hygrothermal simulation tool for heat and moisture transport in building components. For the simulations a black surfaced flat roof construction with mineral fibre insulation and moderate vapour retarder is considered. Special interest is set on the drying potential in relation to the building’s location in Northern climate zones. The results can be shown by two limit lines around the North Pole, one for vapour retarders with a constant permeability and the other for those with humidity controlled permeability. These lines are not parallel to the Arctic Circle. They reflect the regional climate conditions which are influenced by the Gulf Stream and other meteorological phenomena.

Es gibt mehr als 40.000 Schulgebäude in Deutschland, von denen die meisten noch auf eine Sanierung warten. Sanierungen sollen nicht nur dazu dienen, den energetischen Standard der Gebäude zu verbessern, sondern sollten in erster Linie dazu genutzt werden, die raumklimatischen Bedingungen in den Klassenräumen für Schüler und Lehrer zu verbessern. Da die meisten deutschen Schulgebäude nicht mit Raumlufttechnischen Anlagen ausgestattet sind, werden die Räume durch freie Fensterlüftung, betätigt durch die Lehrer und Schüler, belüftet. Daher ist das Fensteröffnungsverhalten der Nutzer von Interesse. Der Einfluss des Fensteröffnungsverhaltens der Nutzer auf die raumklimatischen Bedingungen in den Klassenräumen wurde in zwei Schulen untersucht. Innentemperatur, Kohlendioxidkonzentration sowie die außenklimatischen Bedingungen wurden gemessen. In einer Schule wurde die Fensteröffnungszeit erfasst. Neben hohen Kohlendioxidkonzentrationen besonders während der Heizperiode, sind einige Klassenräume im Winter zu kalt und zu warm im Sommer. Einige Klassenräume haben keinen Sonnenschutz, oder der Sonnenschutz ist unzureichend oder er behindert die Belüftung des dahinterliegenden Raumes. Die Fenster werden zu einem gewissen Grad während des Unterrichts und in den Pausen genutzt. Jedoch werden die Fenster nach dem Unterricht geschlossen und bleiben geschlossen bis zum nächsten Morgen. Es wird keine Nachtlüftung oder Lüftung in den frühen Morgenstunden praktiziert. Signifikante schwache bis moderate Korrelationen zwischen der Fensteröffnungszeit und der Innentemperatur wurden gefunden. Die Korrelation zwischen der Fensteröffnungszeit und der Außentemperatur ist in den meisten Fällen nicht signifikant oder ist nur schwach ausgeprägt.
Abstract
There are more than 40,000 school buildings in Germany. Most of them are awaiting retrofitting. Retrofitting is not only intended to improve the energetic standards, but first of all to improve indoor environmental conditions for pupils and teachers. As most of German schools are not equipped with mechanical ventilation systems, natural ventilation controlled by the occupants opening the windows is the main way to maintain healthy and comfortable conditions in the classrooms. For that purpose the influence of window opening behaviour of the occupants on the indoor environment was measured in two German schools. Temperature and carbon dioxide concentration of the indoor air as well as the outdoor climate conditions were measured. In one school the frequency of window opening was recorded. Besides high CO2-concentrations especially during winter, some of theinvestigatedclassrooms are additionally to cold in winter or to hot in summer. Some classrooms do not have a shading device or the shading device is insufficient or it constricts the ventilation of the room. Windows are used as controls in some degree during lessons and during the breaks. But windows get closed after lessons and stay closed until next morning. There is no night or early morning ventilation in summer. A significant weak to moderate positive correlation between total open window ratio and indoor temperature has been found. Correlation between total open window ratio and outdoor temperature is not significant in most cases or show a weak correlation coefficient.

In hygrothermal simulations usually the long-wave radiation effects are ignored or treated in a simülified way. Temperatures at exterior surfaces can not be calculated accurately in that way. A detailed radiation model has been developed to simulate the hygrothermal behaviour at the exterior surface of building components. Multiple experimental validation calculations show the capability of that model. Furthermore it is shown that neglecting the long-wave radiation effects on exterior surfaces can lead to simulation results which are no “on the safe side”.

Die Innendämmung von Außenwänden erfordert in der Regel eine detaillierte Planung, um Feuchteproblemen z.B. im Bereich von Wärmebrücken oder durch Frost bei zu hohen Dämmschichtdicken vorzubeugen. Deshalb wird bei Wänden die Außendämmung bevorzugt. Bei der Dämmung von Kellerwänden treten jedoch andere Randbedingungen auf als bei Außenwänden. Daher lassen sich die Erfahrungen mit Bauteilen, die an die Außenluft angrenzen nicht ohne Weiteres auf die Situation unterhalb der Geländeoberkante übertragen. Ausgehend von den realen hygrothermischen Bedingungen im Erdreich wird deshalb das Feuchteverhalten von Betonkellerwänden mit einer innenseitig aufgebrachten Mineralwolledämmung mithilfe zweidimensionaler Simulationsrechnungen untersucht. Dabei zeigt sich, dass es selbst bei anfänglich feuchten Wänden nicht zu einer Beeinträchtigung der Dämmwirkung kommt, solange die äußere Abdichtung funktionstüchtig ist. Es besteht sogar ein gewisses Trocknungspotential nach innen, was beim Einsatz einer feuchteadaptiven Dampfbremse zu einer langfristigen Austrocknung der gedämmten Kellerwände führt.

Galoppierende Energiepreise haben ein lange verdrängtes Thema der wärmetechnischen Sanierung wieder auf die Tagesordnung gebracht: Innendämmung wird nachgefragt, wo schützenswerte Fassaden eine Außendämmung nicht erlauben oder wo Mieter und Eigentümer zur Selbsthilfe gegen kalte Altbauwände greifen. Die grundlegenden bauphysikalischen Mechanismen und die (oft nur vermeintlichen) Risiken dieser Konstruktionsweise hatten die Autoren in Heft 5-2005 ausführlich dargestellt. Besonders umstritten ist nach wie vor die Frage, ob Innendämmungen eine Dampfsperre brauchen oder ob diffusionsoffene Konstruktionen u. U. feuchtesicherer funktionieren. In dieser aktuellen Artikelserie sollen zunächst die Erfahrungen und Erkenntnisse aus Langzeit-Feuchtemessungen an verschiedenen Innendämmungssystemen dargestellt werden, die bereits 1988 im Energie- und Umweltzentrum Am Deister, Springe, eingebaut wurden. Im zweiten Teil wird es um den Praxisvergleich neuer Systeme gehen („kapillaraktive“ Dämmstoffe, Vakuumdämmplatten und weiter entwickelten
EPS- Verbundplatten).

Galoppierende Energiepreise haben ein lange verdrängtes Thema der wärmetechnischen Sanierung wieder auf die Tagesordnung gebracht: Innendämmung wird nachgefragt, wo schützenswerte Fassaden eine Außendämmung nicht erlauben oder wo Mieter und Eigentümer zur Selbsthilfe gegen kalte Altbauwände greifen. Die grundlegenden bauphysikalischen Mechanismen und die (oft nur vermeintlichen) Risiken dieser Konstruktionsweise hatten die Autoren in Heft 5-2005 ausführlich dargestellt. Besonders umstritten ist nach wie vor die Frage, ob Innendämmungen eine Dampfsperre brauchen oder ob diffusionsoffene Konstruktionen u. U. feuchtesicherer funktionieren. In dieser aktuellen Artikelserie sollen zunächst die Erfahrungen und Erkenntnisse aus Langzeit-Feuchtemessungen an verschiedenen Innendämmungssystemen dargestellt werden, die bereits 1988 im Energie- und Umweltzentrum Am Deister, Springe, eingebaut wurden. Im zweiten Teil wird es um den Praxisvergleich neuer Systeme gehen („kapillaraktive“ Dämmstoffe, Vakuumdämmplatten und weiter entwickelten
EPS- Verbundplatten).

Flat roofs with dark membranes experience higher thermal loads than most
other building components. To increase also the moisture loads in the roof two
litres of water per m² were inserted to a test roof on the field test site of
the Fraunhofer IBP in Holzkirchen. The measured conditions in the roof serve to
validate hygrothermal simulations which allow transfer the test to colder and
warmer regions in Europe. As result the maximum temperature and moisture
conditions and their coincidence occuring in an insulation layer of a building
envelope in Europe can be determined. These results are compared to the climate
conditions of current test procedures to determine the durability of mineral
fibre insulation materials. The rather extreme temperatures and humidities
(above 60 or 70 °C and 95 to 100 % RH) applied during these tests lead to a
significant reduction of the tensile and compressive strength of glass fibre
materials which cannot be observed in real life. Neither in the insulation
layer of an ETICS - which was subject of earlier investigations - nor in the
flat roof insulation layer such combinations of high temperature and RH were
detected. A test procedure shall accelerate the normal degradation process but
not make fail a solution which performs well in reality. Therefore a new test
procedure is proposed which is closer to the real maximum conditions and should
therefore lead to a more realistic performance assessment of the insulation
material.
UR -
http://www.byg.dtu.dk/upload/institutter/byg/publications/rapporter/byg-r189i.p
df

This investigation shows that ETICS on light weight structures pose no moisture problem in cold and moderate climates when the detailing of joints and openings is well done, i.e. there is no rain water leakage. This holds for all locations investigated. However, if water leakage cannot be excluded completely and therefore the North-American Standard assumptions - penetration of 1% of the driving rain load - are applied this picture changes, making the drying potential an essential
insulation slabs cannot provide much drying towards the exterior and may therefore bear a moisture damage risk for the underlying substrate. The application of a humidity controlled vapour retarder (PA-film) instead of a conventional polyethylene film at the interior side of the building assembly enhances the overall drying potential of the construction by allowing some vapour diffusion towards the interior spaces. But only in warmer locations, like Wilmington in North Carolina or Lisbon, employing such a vapour retarder may be a compensation for small rain water leaks. The best but also most expensive solution would be to replace the expanded polystyrene (EPS) by high density mineral wool insulation slabs in the ETICS.
Alternative ways of solving the rain penetration problem are currently being developed and tested in North-America. Many systems now provide a drainage plane between the substrate and the ETICS and flashing to force the water out at the bottom of the wall. Other systems keep the face seal approach and rely on more sophisticated detailing and flashing. In both cases the long-term performance is still unknown. In order to avoid a repetition of the North-American problems with ETICS on wooden structures, it is important to communicate this issue and possible solutions to the European construction trades. Hygrothermal simulations may help to raise the awareness to the damage risks and the importance of qualified workmanship involved in the application of ETICS especially in cases of high wind driven rain loads.

There is a controversy between Central Europe and North America concerning the necessity of back ventilating the exterior finishing layers of external wall structures. In the past, several European studies have proven that cavity walls are working as well or even better without back ventilation and it has now become common practice to omit the ventilation plane altogether. On the other hand, recent North American studies have confirmed the benefits of back ventilating the exterior stucco or brick veneer of wood frame walls. In order to solve this discrepancy a simple ventilation model has been implemented into a one-dimensional hygrothermal simulation tool and validated by comparison with experimental data. The simulation results help explain the different perceptions of the benefits of ventilation. Without ventilation an external wall may experience inward vapour drive after a rainy spell. This is generally no problem for a typical Central European wall structure made of masonry that can easily absorb a considerable amount of vapour without any risk of damage. However, it is important when the wall is composed of structural layers that are sensitive to moisture such as OSB or plywood sheathing which are often used in North American wall assemblies. Because the inward vapour drive is greater when the cladding is not ventilated the critical moisture content of the exterior sheathing may be exceeded without cavity ventilation.

The use of membrane cushions in architecture is highly growing. These systems are used as exterior facades or roofs. They need to fulfil all the requirements that are applied to conventional building technologies. In terms of heat transfer a general method or standard to identify the heat loss through the membrane cushions is not available. Furthermore complex processes inside the membrane cushion are not well enough understood to improve the cushions and avoid building physical problems. A test set-up was built to assess the processes inside the cushions. To enlarge the results from these tests computational fluid dynamics (CFD) simulations were performed, where varying boundary conditions in terms of inclination and temperature difference were applied. The simulations showed compareable results for the experimentally measured temperature and heat fluxes. Three different flow conditions were determined by the parameter variation simulations. Surface to surface radiation was determined to be mainly independent from the flow conditions inside the panel. It can therefore be calculated separately. With knowledge of the installation situation and the temperature boundary conditions the flow pattern inside the panel can be predicted. This allows an approximate calculation of the heat transfer through the cushion. Possible improvements of the cushions in terms of thermal performance are shown.

Seit Anfang der sechziger Jahre kommen Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) als Fassadenaußendämmung zur Anwendung. Trotz höherer hygrothermischer Beanspruchung im Vergleich zu herkömmlichen Putzfassaden haben sich WDVS auf massiven Außenwänden nachweislich gut bewährt, wobei Schäden meist sogar seltener auftreten als bei anderen Fassadenkonstruktionen [1, 2]. In den letzten Jahren werden WDVS in Europa auch zunehmend im Holzbau eingesetzt und zwar sowohl zur energetischen Sanierung älterer Fertighäuser als auch im Neubaubereich zur Abminderung der Wärmebrücken durch das Holztragwerk. Im Zusammenhang mit dem Holzbau bestehen bei uns jedoch noch keine langjährigen Erfahrungen. Allerdings sind aus Nordamerika bei WDVS ähnlichen Systemen größere Probleme bekannt geworden. In einigen Küstenregionen sind an einer Vielzahl von Gebäuden mit sog. Exterior Insulation Finish Systems (EIFS) zum Teil massive Feuchteschäden an der darunter liegenden Holzständerkonstruktionen aufgetreten. Trotz der etwas anderen Klimabedingungen in Nordamerika ist das Auftreten von entsprechenden Probleme auch hier in Europa nicht ganz auszuschließen. Deshalb wird zunächst die Situation in Nordamerika genauer analysiert. Anschließend soll mithilfe hygrothermischer Simulationen an ausgewählten Wandaufbauten festgestellt werden, inwieweit die Schadensrisiken unter nordamerikanischen und europäischen Klimabedingungen vergleichbar sind.

Gut abgestimmte raumklimatische Bedingungen bzgl. Wärme, Feuchte und Luftqualität sind notwendig um negative Auswirkungen vor- liegende Beitrag beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Wandaufbauten auf den Feuchteverlauf und die Pufferung von Feuchtespitzen suchen werden zunehmend Softwareprogramme zur Simulation der raumklimatischen Parameter verwendet. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) hat die Software WUFI®-Plus [1] zur hygrothermischen Simulation des Raumklimas entwickelt. Damit ist es möglich, die Temperatur und Feuchte konstruktionen sowie in der Raumluft und den Energieverbrauch eines Gebäudes zu simulieren. Im Rahmen des internationalen IEA-Annex 41 Projektes „Moist-Eng“ wurde ein „common exercise“ zur Validierung solcher Softwaremodelle durchgeführt. Zur Ermittlung des Feuchtepufferverhaltens wurden Versuche in Holzkirchen in zwei identischen Versuchsräumen mit verschiedenen Wandinnenoberflächen durchgeführt. Die Messergebnisse wurden für Validierungsberechnungen der 13 am „common exercise“ beteiligten Softwaretools verwendet.

In recent years water on external walls has become a major subject of research because it promotes soiling and microbial growth. The increase in surface moisture of façades can be largely attributed to better thermal insulation and lower thermal capacitance of external walls, leading to frequent condensation of outdoor air caused by long-wave sky radiation. In this paper, the principal moisture loads on external walls, wind-driven rain and exterior condensation, are investigated and the hygrothermal response of differently painted façades to these loads are evaluated. It turns out that the most effective driving-rain protection may show the poorest performance when exterior condensation occurs. Therefore, both characteristics have to be considered jointly. Relying on known results, the best way of dealing with both loads seems to be a moderately water-permeable surface coating.

Beton zeigt bezüglich des Wassertransports ein Verhalten, das von dem der meisten anderen mineralischen Baustoffe abweicht. Neben den im Beton ablaufenden Vorgängen wie ist unterschiedliche Porenraum verantwortlich. Zu den in allen mineralischen Baustoffen vorhandenen Kapillarporen kommen bei diesem Material die extrem kleinen Gelporen hinzu. Die direkte Messung der Wassergehalte in diesen Poren ist aber Messverfahren, die auf der Kernmagnetischen Resonanz beruhen, ergeben sich durch die starke physikalische Bindung der Wassermoleküle äußerst niedrige Relaxationszeiten. Dies führt dazu, dass die Wasserstoffkerne nach Beendigung des Anregungsimpulses in die Ausgangslage zurückfallen, bevor eine Erfassung des Messsignals erfolgen kann. Gerade dieser Effekt kann aber auch genutzt werden, um im Beton die Umverteilung des Wassers aus den Kapillarporen in die Gelporen messtechnisch zu beobachten und daraus Transportkoeffizienten für die rechnerische Modellierung dieses Vorganges zu ermitteln. Dies kann Hinweise liefern, die häufig zu beobachtende Selbstabdichtung bei zementgebunden Baustoffen zu erklären.

Zur Reduzierung von unnötig hohen Wärmeverlusten durch einen unkontrollierten Luftaustausch in Gebäuden durch Leckagen sowie zur Vermeidung von Bauschäden durch ausfallendes Tauwasser in der Baukonstruktion werden Gebäude zunehmend luftdicht gebaut. Bei unsachgemäßer manueller Fensterlüftung kann es hierbei besonders bei hohen internen Feuchtelasten zu einem Befall mit Schimmelpilzen kommen.
Eine bedarfsgerechte Lüftung reduziert durch einen angepassten Luftaustausch die Gefahr einer Schimmelpilzbildung, ohne dass unnötig hohe Lüftungswärmeverluste verursacht werden. Dabei ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Nutzung verbunden mit unterschiedlichen Feuchtelasten für jedes Zimmer andere Lüftungserfordernisse. Nach einer kurzen Erläuterung der bauphysikalischen Ursachen für Schimmelpilzbildung wird in diesem Beitrag versucht, über Rechnersimulationen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Feuchtelasten die Vorteile und auch die Gefahren einer thermischen Altbausanierung zu veranschaulichen.

Die umfangreichen Anstrengungen der vergangenen Jahrzehnte zur Verbesserung des Wärmeschutzes und zur Energieeinsparung haben zu einer Erhöhung der Wärmedämmung von Außenbauteilen geführt. Der Wärmeabfluss von Innen durch die Bauteile wird dadurch verringert. Aus bauphysikalischer Sicht steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich auf der Außenoberfläche einer Fassade höhere Oberflächenfeuchten einstellen können bzw. Tauwasser bilden kann. Die Folge davon ist, dass die zentrale Grundlage für mikrobielle Aktivität, nämlich die Verfügbarkeit von Wasser in zunehmendem Maß gegeben ist. Da die meisten ausgeführten Wärmedämmverbundsysteme trotzdem schadensfrei bleiben, ist bei den reklamierten Schadensfällen neben der durch den höheren Dämmstandard begründeten Zunahme der Betauungszeiten häufig eine zusätzliche Ursache gegeben. Dies zeigt sich auch bei den untersuchten Objekten, da hier trotz gleichem Standort und gleichem Wandaufbau mit entsprechender Wärmedämmung Gebäude mit und ohne mikrobiellem Befall anzutreffen sind.
An mehreren Häusern einer Neubausiedlung im Stuttgarter Raum, die ca. 5 Jahre vor Untersuchungsbeginn fertig gestellt wurden, ist deutlich sichtbarer biologischer Bewuchs an den Außenfassaden erkennbar. Der biologische Befall ist bereits ein Jahr nach Bauwerksfertigstellung von den Hauseigentümern bemängelt worden. Daraufhin wurden alle betroffenen Fassaden mit einem neuen Anstrich instand gesetzt. Drei Jahre nach der Instandsetzung der betroffenen Fassaden war der biologische Befall wieder auf der Oberfläche zu sehen. Dabei sind hauptsächlich Wandflächen der Hauptwetterseite befallen. Wie Bild 1 zeigt, sind Bereiche unterhalb der Fensterbänke und in den oberen Eckbereichen von Fenster- und Türnischen sowie in der Nähe sonstiger Durchdringungen der Putzoberfläche zu erkennen (deutliche Verfärbung). In den „ungestörten“ Wandflächen treten zudem vorwiegend kreisförmige Befallsmuster auf.

Die Verbesserung des Wärmeschutzes hat zu einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von mikrobiellem Bewuchs geführt, dadurch dass sich auf der Außenoberfläche einer Fassade als zentrale Grundlage für mikrobielle Aktivität höhere Oberflächenfeuchten einstellen. Deshalb ist die Kenntnis des instationären Verlaufs der Oberflächenfeuchte von entscheidender Bedeutung. Dazu wurden die Messung mittels Infrarot-Photometer, die Unterflurwägung, die Bestimmung der Feuchteverteilung mit Hilfe kernmagnetischer Resonanz sowie ein diskretes kontaktgravimetrisches Verfahren getestet. Es zeigt sich, dass unter den komplexen realen Randbedingungen einzig das diskrete Low-Tech-Verfahren, das hier als kontaktgravimetrisches Verfahren bezeichnet wird, plausible verlässliche Ergebnisse liefert.

Abstract
The continuous improvement of thermal protection of buildings is the main reason for microbial growth on the outside facades, caused by higher moisture on the surfaces. Therefore the knowledge of the course of the surface moisture on transient conditions is very important. Different measuring techniques were tested, as, for example, based on infrared photometry, nuclear magnetic resonance (NMR), online weighing with special scales and a gravimetric contact method. The low-technical method, here named gravimetric contact method, is the only test procedure, which gives true and reliable results under such complex realistic conditions.

The Pacific Northwest region of North America is considered to be a mixed-humid climate with moderate temperatures and high moisture levels due to precipitation and relative humidity (RH) throughout the year. Research has been conducted to evaluate the heat and moisture transfer performance of wood-framed wall systems common in residential and multifamily construction using a relative-humidity-dependent vapor retarder. One-dimensional hygrothermal modeling results will be compared to measured data collected in an occupied residential home and a natural exposure testing facility in the Seattle, Washington, area. Wall systems using traditional interior vapor control strategies will be compared with the innovative variable permeability vapor retarder. Building envelope moisture content and RH results were used to support recent national code language changes regarding interior vapor retarder requirements.

The use of ventilated air spaces behind claddings has been shown to influence the performance of some wall assemblies. Recently completed field and laboratory research has shown that cladding ventilation has the potential to increase drying and reduce wetting from absorptive claddings and sun-driven moisture.
The use of one-dimensional hygrothermal simulation software has been well established for a wide range of wall and roof assemblies. However, the use of such software has previously had a limited ability to accurately model the physics of enclosures with ventilated claddings. The most recent version of WUFI 4.1 (a widely used hygrothermal simulation package) adds the ability to model enclosure systems that incorporate embedded sources and sinks of moisture and heat. This capability can be used to model source effects, such as air and rain leakage within a wall assembly, or sinks, such as drainage and ventilation.
This paper investigates the use of the WUFI “source and sink” approach in a one-dimensional model to simulate ventilation and rain leakage behind claddings. The simulation predictions are compared to the field performance of several different wall assemblies. Lessons learned on the use of this new model will be discussed. The impact of such effects as rainwater leaks and cladding ventilation rates are also investigated.

This paper represents the hygrothermal performance of new lightweight wall assemblies in “passive house technology” in the climate of Central Europe. Several different wall assemblies were developed, simulated, and analyzed with regard to hygrothermal performance and probable durability. The results of the simulations were compared with in-situ measurements, which were carried out at a test house built in South Austria. Due to the agreement of measurement and simulation results, future simulations for different climates in should be possible to analyze the potential transferability of the passive house technology.

While numerical models are commonly used to evaluate the heat and moisture related performance of completed building envelope assemblies, it is sometimes necessary to predict the moisture performance of a building system and subsystems during construction, when the proper definition of the boundary conditions may be challenging. In the traditional modeling approach, the exterior climates are chosen based on actual weather data and the interior climates are typically considered to be controlled by the HVAC system. During construction, the envelope is only partially completed, and the HVAC system may not be operational. When insulation is installed using a spray system (fiberglass and cellulose are examples), moisture is added to the cavity and the builder must wait for proper drying prior to closing the cavity. Depending on the initial moisture content and the type of insulation, it may take from hours to days for the insulation to dry to acceptable levels. The present document describes an evaluation of the drying rates of damp-spray insulation, installed in a range of constructions, climates, and installation conditions using WUFI. A set of exterior and interior climates were defined, covering a broad range of temperatures and humidities, with the interior conditions represented the climate inside a building with framing, roof, sheathing, and insulation installed, but no operating HVAC system. Utilizing the defined climates and assemblies, drying rates were predicted for insulation material installed with different moisture concentrations. The resulting predictions, compared with laboratory measurements, showed that the need for drying ranged from none (0 hours) to nearly two weeks, depending on the installed conditions, climate, and construction type. These results suggest that more detailed guidance should be provided by manufacturers, to help builders prevent potential problems due to construction-introduced moisture.

This paper deals with the effects of air leakage in residential buildings and provides an overview of the influence of air leakage on the measured performance of the interior temperature and relative humidity in two very different US climate zones (IECC zone 4, Knoxville) and (IECC zone 6, Madison).
The air leakage of residential buildings depends on a number of factors like building age, volume or the climate zone, as it is a common assumption that in colder climate zones more importance is attached to airtight buildings than in warmer climates. To quantify these differences and to show the dependence of air leakage on various influences an investigation in occupied buildings has been carried out. The air tightness of a number of homes in the mixed climate of eastern Tennessee and in the cold climate of south-central Wisconsin was measured on a seasonal basis. The interior conditions were monitored for each of the homes to investigate the link to the respective air leakage of the buildings. The results show that an estimation of the air leakage of residential buildings can be made with knowledge of some simple boundary conditions. Seasonal changes do not have a significant influence on the air leakgage. This information is critical for developing reasonable boundary conditions for hygrothermal models.

Die Bauphysik ist eine relativ junge Wissenschaft und hat sich im Wesentlichen aus experimentellen Untersuchungen und empirischen Erfahrungen entwickelt. Während numerische Rechenverfahren auf den Gebieten der Tragwerksplanung und der Energieoptimierung bereits seit langem zum Standardrepertoire der Ingenieure gehören, ist die Entwicklung von Simulationsverfahren zur Beurteilung des feuchtetechnischen Verhaltens von Baukonstruktionen neueren Datums. Eine wesentliche Voraussetzung zur Entwicklung neuer Rechenmodelle ist deren Validierung mithilfe von gut dokumentierten und realitätsnahen experimentellen Untersuchungsergebnissen. Das seit mehr als 50 Jahren bestehende Freilandversuchsgelände des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik (IBP) bietet in diesem Zusammenhang nicht nur einen wertvollen Pool an Messergebnissen zur Überprüfung der Rechenmodelle, sondern auch die notwendigen Eingabedaten für die Simulation in Form von meteorologischen Datensätzen, gemessenen Übergangsbedingungen und praxisgerechten Materialkennwerten. Andererseits hilft die hygrothermische Simulation dabei, die Ergebnisse aus den Freilandversuchen zu extrapolieren oder auf andere klimatische Randbedingungen zu übertragen. Es ist deshalb nicht verwunderlich dass die Rechenmodelle, die der Software-Familie WUFI® zugrunde liegen von Mitarbeitern der Freilandversuchsstelle des IBP entwickelt und experimen- tell verifiziert wurden.

Die Feuchte in Wohnungen ist ein Dauerbrenner in der Bauphysik. Selbst in gut gedämmten Gebäuden schaffen es manche Bewohner die Feuchte so hoch zu treiben, dass Schimmelpilze an Außenwänden auftreten. Dies ist aber die Ausnahme, die es aus hygienischen Gründen zu vermeiden gilt. Die feuchtetechnische Bemessung der Gebäudehülle sollte sich jedoch am Normalfall orientieren, wobei ggf. ein entsprechender Sicherheitszuschlag vorzusehen ist. Im vorliegenden Beitrag werden Untersuchungsergebnisse zur Luftfeuchte in Wohnräumen zusammengefasst und die zum Teil daraus abgeleiteten Vorgaben in Normen und Richtlinien zur feuchtetechnischen Bemessung von Bauteilen erläutert und diskutiert.

Mit neuen hygrothermischen Berechnungsmodellen, die die langwelligen Strahlungseffekte beinhalten, kann für Wärmedämmverbundsysteme die durch nächtliche Abstrahlung hervorgerufene Absenkung der Außenoberflächentemperatur unter die Taupunkttemperatur und die damit verbundene Tauwassermenge berechnet werden. Die wesentlichste Vorraussetzung für mikrobielles Wachstum (Algen und Pilze) ist das Vorhandensein einer ausreichenden Menge an Feuchtigkeit. Für die Mikroorganismen ist aber nicht der Wassergehalt im Außenputz entscheidend, da nach derzeitigem Kenntnisstand nur die auf der Oberfläche vorliegende Feuchte für einen Anfangsbewuchs verfügbar ist. Eine Möglichkeit das Risiko eines mikrobiellen Bewuchses zu reduzieren besteht deshalb in der Optimierung der hygrischen Materialeigenschaften des Außenputzes. Dabei muss geklärt werden, ob eine hydrophobe Außenbeschichtung, die zu einer geringeren Wasseraufnahme des Putzes führt, in Bezug auf das Bewuchsrisiko von Vorteil ist. Eine derartige Beschichtung beeinflusst nämlich nicht die anfallende Tauwassermenge, die kleinen Tauwassertropfen verbleiben aber deutlich länger auf der Oberfläche. Bei einem kapillaraktiven Putz kann das Tauwasser dagegen in tiefere Schichten transportiert werden und damit für die Organismen nicht mehr verfügbar sein. Nach Sonnenaufgang wird der Putz dann durch die Einstrahlung wieder austrocknen. Aktuelle hygrothermische Berechnungsmodelle können den instationären Wassergehalt innerhalb der Materialien unter realen Randbedingungen korrekt berechnen, nicht aber den Feuchtegehalt auf der Außenobefläche. Es wurde deshalb das vorhandene Berechnungsprogramm entsprechend erweitert und mithilfe von Laboruntersuchungen und Freilandtests eine Validierung durchgeführt. Damit ergibt sich nun die Möglichkeit für eine Optimierung der hygrothermischen Eigenschaften zur Vermeidung unerwünschten mikrobiellen Bewuchses.

Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsprojektes wurden an verschiedenen Standorten in Deutschland Prüfkörper exponiert und hinsichtlich ihres biologischen Bewuchses untersucht. Ein Vergleich unter den Standorten ergab hinsichtlich der Bewuchsentwicklung ähnlich Verläufe, jedoch bedingt durch die vorherrschenden klimatischen Randbedingungen unterschiedlich schnell einsetzender Bewuchs. Aus dem Vergleich der Prüfkörperbeobachtung mit den durchgeführten bauphysikalischen und biologischen Untersuchungen können einige erste Aussagen für die wesentlichen das Bewuchsrisiko bestimmenden Einflußgrößen gemacht werden. Es zeigte sich, dass Anstriche tendenziell bewuchsverzögernd wirken ebenso wie eine gewisse Kreidung des Putzes bzw. Anstrichs. Wesentlich ist die Verfügbarkeit von Wasser auf der Außenoberfläche, weshalb eine extreme Hydrophobie aufgrund der damit verbundenen längeren Abtrocknungsdauer des anfallenden Tauwassers Bewuchs fördern kann. Wesentlich ist auch das Trocknungsverhalten des Putzes, das mit den derzeitigen bauphysikalischen Standardkennwerten nicht immer korrekt beschrieben werden kann, sowie eine vorhandene Nährstoffverfügbarkeit Untergrundes. Für eine Absicherung dieser Erkenntnisse sowie die Klärung weiterer Zusammenhänge sollten die Prüfkörper unbedingt weiter untersucht und beobachtet werden.

Ein gleichmäßiges Raumklima mit geringen Schwankungen von Temperatur und relativer Feuchte trägt zur Behaglichkeit und Gesundheit der Bewohner bei. Es ist seit langem bekannt, dass die thermische Masse der Gebäudehülle starken Temperaturveränderungen - z.B. hervorgerufen durch Sonneneinstrahlung - entgegenwirkt. Weniger bekannt ist die Tatsache, dass es auch so etwas wie eine "hygrische Masse" gibt, die starken Feuchteschwankungen entgegenwirkt. Mit hygrischer Masse ist hier die Wasserdampfspeicherfähigkeit der raumumschließenden Flächen gemeint, die in der Lage ist, Feuchteschwankungen im Raum zu puffern. Dies wäre vor allem dann von Vorteil, wenn in einem Raum die Feuchteproduktion (z.B. durch menschliche Aktivitäten) und die Feuchteabfuhr (z.B. durch Lüftung) zeitversetzt stattfinden. Zu diesem Thema wurden am VTT in Finnland rechnerische Untersuchungen durchgeführt, die gezeigt haben, dass Bekleidungen aus Holz einen positiven Einfluss auf die Raumluftfeuchte von Schlafräumen haben, die nur tagsüber gelüftet werden. Zur Überprüfung der Interpretation dieser Berechnungen und zur parxisgerechten Quantifizierung der Feuchtepufferwirkung unterschiedlicher Bekleidungen basierend auf Holz und Holzwerkstoffen bzw. Zellulosefasern unter definierten Randbedingungen wurden am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen vergleichende Freilandversuche geplant, deren Durchführung und Ergebnisse in diesem Buch beschrieben werden.

The hygrothermal behaviour of the building envelope affects the overall performance of a building. Numerous tools exist for the simulation of the heat and moisture transfer in the building envelope and whole building simulation tools for energy calculations. However, working combinations of both models for practical application are just about to be developed. In this paper such a combined model, that takes into account moisture sources and sinks inside a room, input from the envelope due to capillary action, diffusion and vapour absorption and desorption as a response to the exterior and interior climate conditions as well as the well-known thermal parameters will be described. The new model is validated by performing a series of field experiments and the moisture buffering capacity of the building envelope is investigated. In the conclusions the possible range of future applications of hygrothermal building performance models is addressed and the needs for further research are identified.

When an exterior thermal insulation composite system (ETICS) is applied to an outer wall containing build in moisture, the insulating material can be subjected to an increased moisture strain during the drying-out phase. Short-term increases in moisture levels may also arise as a result of driving rain. If high temperatures occur at the same time then they may affect the durability of the insulating material.
This paper aims to predict the moisture and temperature strains who occour in an ETICS under natural climatic conditions at three different locations in northern, middle and southern Europe using computational simulations. By comparing these results with a field test it is possible to determine the maximum hygrothermal loads which arise in the insulating material of an ETICS under European climate conditions. These maximum loads can serve as a basis to review the boundary conditions for durability tests of insulating materials in the laboratory.

Der Mensch verbringt 80 % seines Lebens in Innenräumen. Die Gestaltung solcher Räume sollte daher möglichst nicht nur optisch auf ihn abgestimmt sein, auch das Innenklima ist ein entscheidendes Kriterium des subjektiven Wohlbefindens. Durch die erhöhten Anforderungen an den gesamten Energieverbrauch werden die Gebäude heute zunehmend besser gedämmt und luftdichter gebaut. Ein vor allem durch die dichtere Gebäudehülle verringerter Luftwechsel kann aber zu einem feuchten, in der Regel unbehaglichen Klima führen und raumlufttechnischer Anlagen ist wünschenswert, ein gleichmäßiges, bringen raumlufttechnische Anlagen installieren zu müssen. Eine Hilfe dabei könnten Holz beziehungsweise Holzwerkstoffe sein [1]. Der Einfluss hygroskopischer Oberflächen auf das Raumklima soll deshalb unter realen Bedingungen in Versuchen bestimmt werden. Angestrebt wird ein homogenes, weder zu feuchtes, noch zu trockenes Innenklima. Spitzenwerte der Raumluftfeuchte sollen nach Möglichkeit begrenzt und die Durchschnittsfeuchte auf einem angemessenen Niveau liegen.

Well-insulated building envelope systems are subject to alternating vapour pressure gradients. Therefore the installation of traditional vapour barriers or retarders to avoid interstitial condensation may have undesirable side-effects. Numerous moisture damage cases can be attributed to the fact that a vapour barrier is nearly impermeable in both ways, i.e. it does not allow any dry-out either. Some wall and roof assemblies are only durable if they can dry to the interior side too. The attempt to create a perfect seal is rarely successful and should be better replaced by controlled moisture management. Therefore, the transient hygrothermal behaviour of the building enclosure is investigated and the importance of moisture leaks is discussed.
Recently, adaptable vapour retarding systems have been developed in order to assure a sufficient drying potential. Two of these retarders are presented in this paper. The humidity controlled retarder reacts to local humidity conditions by increasing its vapour permeance when drying conditions prevail. The capillary active retarder relies on capillary suction to remove moisture from the interior of the envelope. By way of several field tests their performance has been evaluated and compared to that of conventional vapour barriers. The results clearly show a faster drying of construction moisture and diminished long-term humidity within the building envelope.
The improved drying potential through the application of adaptable vapour retarders increases the durability of insulated constructions because rot, corrosion and fungal growth are less likely to occur under dry conditions. Because these retarders become more permeable in the case of condensation or high humidity their application must be restricted to buildings with normal indoor air conditions. In the case of the capillary active retarder only non hygroscopic insulation materials may be employed. Otherwise the summer condensate will be absorbed by the insulation layer before it has a chance to reach the retarder and be wicked to the other side. Despite of the limits, it is worthwhile to consider the application of the adaptable retarders in practice because the durability benefits are significant.

The well known problem of global warming due to the green house effect has provoked the Kyoto Protocol, which first of all means energy saving. In colder regions the highest amount of energy is consumed by the heating of buildings. Beside a better insulation the diminishment of ventilation losses is a common way for saving energy. Unfortunately this increases the risk of mould growth, which is determined by the temperature and relative humidity of the inner wall surface. An appropriate ventilation system has to prevent surface conditions suited for mould. For energy saving purposes permanent ventilation is no solution. Instead the ventilation has to take place subjected to unsteady humidification processes like cooking or bathing. The measurement of surface temperature and humidity to control the ventilation is too expensive and needs continuous maintenance. Instead the proposed innovative control system uses a thermal bridge, designed in such a way, that there dew water occurs just at the same time, when in problematic areas like corners conditions for mould are reached. The thermal bridge is equipped with a dew sensor switching the ventilator. Just when condensation has stopped and the surface of this sensor has dried the ventilator will be deactivated. This ensures that the ventilation occurs only when required. Additional advantages are the simplicity and cheapness of this system combined with the lack of necessary service.

Die Instandsetzung alter Gebäude sollte nach Möglichkeit mit einer energetischen Verbesserung der Gebäudehülle einhergehen. Da eine Außendämmung in vielen Fällen nicht in Frage kommt, ist das Anbringen einer Innendämmung häufig die einzige, wenn auch nicht immer unproblematische Alternative. Im vorliegenden Artikel werden die häufigsten Feuchtebeanspruchungen und die damit verbundenen Risiken für innen gedämmte Wandkonstruktionen genauer beleuchtet. Basierend auf Ergebnissen aus Freilandversuchen und rechnerischen Simulationen können jedoch in den meisten Fällen Lösungen gefunden werden, die die dauerhafte Funktionssicherheit der Gesamtkonstruktion garantieren.

Schimmelpilzbefall, insbesondere an Innenoberflächen von Außenbauteilen, aber auch an anderen Stellen auf und innerhalb von Bauteilen hat in letzter Zeit wieder vermehrt von sich reden gemacht. Ob nun tatsächlich die Fälle mit Schimmelpilzen zugenommen haben, obwohl nachweislich in den letzten Jahren der Dämmstandard in unseren Gebäuden besser wurde, oder ob sich eine zunehmende Sensibilisierung oder Allergisierung in der Bevölkerung bemerkbar macht, kann derzeit eindeutig Veröffentlichungen sogar behauptet, dass gerade aufgrund der zunehmenden Dämmungen die Gefahr von Schimmelpilzen in Innenräumen steigen würde. Die vorliegende Ausarbeitung setzt sich mit dieser Fragestellung auseinanderund gibt auch Hinweise auf den Einfluss der Dämmung potentielle Gesundheitsgefährdung.

A uniform indoor climate with minor variations in temperature and relative humidity contributes to establish a healthy and comfortable environment for the occupants. It is a well-known fact that the thermal mass of the building envelope counteracts strong changes in temperature (e.g. due to solar radiation). The fact that there is also something like a 'hygric mass', antagonising strong variations of moisture, is however less common. Here, 'hygric mass' means the vapour absorption capacity of the enclosing surfaces which is capable of buffering moisture variations inside a space. This would be beneficial in rooms where the generation of moisture (e.g. due to human activities) and the extraction of moisture (by way of ventilation) do not coincide. Concerning this issue, VTT (Finland) conducted numerical investigations which proved timber lining to have a favourable effect on the relative humidity in bedrooms that are ventilated during the daytime only.

To validate the interpretation of these calculations, and to obtain some practice-oriented quantification of moisture buffering effects of different types of internal linings (based on wooden products or cellulose fibers) under defined boundary conditions, a series of comparative field tests was conceived by the Fraunhofer Institute of Building Physics (IBP) at Holzkirchen, Germany.
This report presents the execution and the results of these tests.

Frostschäden entstehen immer dann, wenn der Wassergehalt bei Abkühlung unter 0 °C größer ist als der schädigungsrelevanten Grenzwassergehalt des Baustoffs, d.h. die Spannungen, die bei der Umwandlung des vorhandenen Wassers in Eis auftreten, übersteigen die Festigkeit des Materials. Häufig finden zunächst mikroskopische Veränderungen im Porengefüge statt, die erst bei mehrmaligen Frost-Tauwechseln zu einer sichtbaren Schädigung führen. Salze können den Schadensprozess beschleunigen oder gar erst möglich machen. Andere Fremdstoffe, wie z.B. mikrobieller Bewuchs oder Verschmutzungen fördern Frostschäden eher mittelbar, indem sie den Wassergehalt im Baustoff erhöhen. Einen wesentlichen Faktor stellen die jeweiligen Witterungsverhältnisse dar und zwar sowohl das Makro- als auch das Mikroklima. Untersuchungen in [1] haben ergeben, dass Frostschäden vermehrt in relativ milden Wintern auftreten, wenn auf lang anhaltende Regengüsse kurze Frostperioden folgen. Ausrichtung und Position eines Bauteils haben ebenfalls einen Einfluss auf die Schadenswahrscheinlichkeit, da sowohl die Feuchtebeanspruchung als auch die solare Einstrahlung schädigungsrelevant sein können. Selbst an Tagen, mit Außenlufttemperaturen unter dem Gefrierpunkt führt eine starke Besonnung zum Schmelzen des Eises im Porengefüge und erhöht dadurch die Anzahl der Frost-Tauwechsel. Das Zusammenwirken der Faktoren, die zu Frostschäden führen ist sehr komplex. Deshalb sind quantitative Angaben zur Schadenswahrscheinlichkeit nur schwer zu machen. Vergleichende Aussagen, wie z.B. ob durch eine bestimmte Sanierungsmaßnahme das Frostschadensrisiko eines Bauteils im Vergleich zum ursprünglichen Zustand erhöht oder vermindert wird, sind bei genauer Analyse sehr wohl möglich. Im Folgenden werden Ursachen, die das Schadensrisiko steigern aufgezeigt und Abhilfemaßnahmen erläutert.

During the last years several models for calculating the thermal behavior of a building were developed. The application of programs like ESP-r, TRNSYS, DOE-2 and EnergyPlus is a standard for designer. A good overview of building simulation tools can be found on the webpage of U.S. Department of Energy (http://www.eren.doe.gov/buildings/tools_directory).
Nevertheless, most of the commonly used thermal building simulation tools treat the moisture exchange with the envelope in a simplified manner by assigning a certain moisture storage capacity to the interior of the building. This approach is often sufficient as long as average humidity conditions are the only concern. However, if the exact indoor humidity fluctuations or the moisture profiles in the building envelope are relevant new models that combine the thermal building simulation with the hygrothermal component simulation have to be developed.
In this paper a hygrothermal whole building simulation model and its validation will be presented. The model takes into account the main hygrothermal effects, like moisture sources and sinks inside a room, moisture input from the envelope due to capillary action, diffusion and vapour ab- and desorption as a response to the exterior and interior climate conditions, heat sources and sinks inside the room, heat input from the envelope, the solar energy input through walls and windows and hygrothermal sources and sinks due to natural or mechanical ventilation.

In buildings growing conditions for mould fungi can occur and cause fungus infestation. The possible danger for the occupants of dwellings lies in the production and spreading of pathogens (disease causing agents). Therefore, consequent measures have to be taken to avoid health dangers that result from mould fungi in buildings. A strategy has to be set up that focuses on the growth conditions for mould fungi and also considers the complex transient processes of building physics. The boundary conditions for the growth of fungi are temperature, humidity and substrate conditions which have to be simultaneously favourable over a certain period of time. In the Fraunhofer-Institute of Building Physics (IBP) in Germany a biohygrothermal procedure is developed, which allows the prediction of mould growth under transient boundary conditions. In order to differentiate the mould fungi according to the health dangers they may cause, so called hazardous classes were defined. This new method will be described with its new features and its limitations. Typical results of this model are shown within an example. Furthermore the significance of the results are discussed.

Die Frage ob dampfdichte Dampfsperren oder moderate Dampfbremsen mit speziellen Eigenschaften für einen besseren Feuchteschutz sorgen stellt sich nicht nur im Neubau. Auch bei der energetischen Ertüchtigung der Altbausubstanz wird der Planer oder ausführende Handwerker mit zum Teil schwer lösbaren Feuchteschutzproblemen konfrontiert, wenn es gilt die Vorgaben der EnEV möglichst kostengünstig zu erfüllen. Dabei kann insbesondere der Einsatz von herkömmlichen Dampfsperren für den Tauwasserschutz unerwünschte Nebenwirkungen haben. Häufig sind traditionelle Wand- und Dachkonstruktionen, wie z.B. Fachwerkwände oder Steildächer mit dampfdichter Vordeckung (Dachpappe) darauf angewiesen, auch zur Raumseite hin austrocknen zu können. Wird dies durch Dampfsperren verhindert können kleine Ausführungsmängel rasch zu großen Feuchteschäden führen. Durch die Betrachtung des instationären Temperatur- und Feuchteverhaltens von Außenbauteilen wird deutlich, dass der Versuch einer hermetischen Abdichtung in der Regel scheitert und besser durch ein kontrolliertes Feuchtemanagement ersetzt werden sollte. Das heißt, statt Dampfsperren lieber dampfbremsende Bauteilschichten einsetzen oder auf spezielle Dampfbremsen mit variablem Diffusionswiderstand bzw. kapillarer Saugfähigkeit zurückzugreifen, um ein ausreichendes Trocknungspotential sicher zu stellen. Anhand von Labor- und Freilandversuchen sowie instationären Berechnungen wird gezeigt, wie solche Dampfbremsen funktionieren und welchen Einfluss sie, im Vergleich zu konventionellen Dampfsperren auf das Feuchteverhalten von Bauteilen haben.

Bei Sichtmauerwerk bietet sich als Regenschutzmaßnahme eine Oberflächenhydrophobierung an. Falls konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung des Regenschutzes (z.B. Bekleidung oder Verputz) nicht in Frage kommen, bleibt meist nur eine Imprägnierung der Fassade mit hydrophobierenden Agenzien. Dabei ist aber zu beachten, dass eine Hydrophobierung des Gesteins immer mit einer Erniedrigung der möglichen Trocknungsgeschwindigkeit einhergeht. Durch eindimensionale rechnerische Untersuchungen kann gezeigt werden, dass nach einer Hydrophobierung des Außenwandbereiches ein Feuchtestau hinter der hydrophoben Zone aufgrund einer inneren Feuchtelast durch den Nutzer nicht zu befürchten ist. Der Einfluss von Fehlstellen und das damit verbundene Frostschadensrisiko in einer oberflächlich hydrophobierten Wand wird durch zweidimensionale Berechnungen untersucht. Dabei wird unterschieden, ob sich die Fehlstelle auf einer homogenen Ziegelwand befindet oder -wie häufiger zu erwarten- im Bereich einer Mörtelfuge. Die rechnerisch erhaltenen Ergebnisse werden mit Freilanduntersuchungen verglichen, wobei auch der Einfluss einer zusätzlichen Innendämmung betrachtete wird. Aus der kritischen Auswertung aller Untersuchungen lassen sich wichtige Hinweise für die Praxis ableiten.

Abstract
In order to avoid rain penetration of unrendered masonry or brick veneer the façade surface has to be water repellent. In cases where conventional weather protection like cladding or rendering are not feasible, water repellent impregnations are often the only way to improve the diving rain protection of exterior walls. However, the impregnation of a façade also reduces the potential drying velocity of the wall. Hygrothermal simulations show that there is generally no risk of moisture accumulation by condensation of indoor air humidity behind the water repellent layer of an external wall. The influence of flaws (cracks, untreated areas) in homogeneous masonry and in the vicinity of mortar joints has been investigated by 2D calculations. The hygrothermal simulation results are compared to field tests where also the effect of an additional interior insulation system has been examined. From the evaluation and interpretation of all results important conclusions for the building practice concerning the application of water repellent façade impregnations may be drawn.

Bei vielen Entsalzungsmaßnahmen werden keine naturwissenschaftlichen Untersuchungen wie Messung des Salzgehalts etc. durchgeführt. Dies liegt zum Teil an fehlenden Finanzmitteln oder der Entnahme von geeigneten Proben sind aus Gründen des Denkmalschutzes enge Grenzen gesetzt bzw. sie wird gänzlich ausgeschlossen. Um dennoch Aussagen zur Salzverminderung mittels Kompressenentsalzung zu bekommen, wurde im Rahmen eines DBU-Projekts neben der Erfassung der Stoffkennwerte und der Salzgehalte im Gestein erstmals versucht, die Eignung der unterschiedlichen Kompressenmaterialien rechnerisch abzuschätzen. (Im Weiteren ist mit Entsalzung immer eine Salzreduzierung gemeint.) Untersucht wurden dabei Bentonit- und Kalkputz-Kompressen, mit denen nach der Bestimmung der Stoffkennwerte von Mai bis November 2000 Musterflächen an dem zu entsalzenden Schilfsandstein der Vorderburg des Schlosses Frankenberg angelegt worden sind.

Da viele Fachwerkhäuser unter Denkmalschutz stehen, gilt es, einen tragbaren Kompromiß zwischen energetischer Sanierung und der Erhaltung des historischen Erscheinungsbildes und der Bausubstanz zu finden. Oftmals bleibt unter Voraussetzung der Erhaltung des äußeren Erscheinungsbildes der Fachwerkfassade als einzig mögliche Wärmeschutzmaßnahme die Anbringung einer Wärmedämmung auf der Innenseite der Außenwand. Da Innendämmungen aber aus bauphysikalischen Gründen - Absenkung der Temperatur zwischen Dämmung und Ausfachungsmaterial und damit verbunder höherer Feuchte in diesem Bereich - nicht unkritisch sind, sollte die Wahl des Dämmstoffes sowie der gesamte Konstruktionsaufbau den hygrothermischen Verhältnissen einer Fachwerkfassade genau angepaßt werden.

In der Baupraxis existiert für die Gebäudesanierung ein Bedarf nach effizienten Dämmaterialien, die nur einen geringen Platzbedarf haben. Der für Dämmungen zur Verfügung stehende Raum wird für Nutzungszwecke benötigt bzw. ist nicht vorhanden. Mit den seit einiger Zeit für den Baumarkt entwickelten Vakuumdämmplatten steht nun ein Dämmstoff mit hohen Dämmeigenschaften in Form von sehr dünnen Platten zur Verfügung. Die Anwendung von Vakuumdämmung im Sanierungsbereich, ihre Auswirkungen auf den Wärme- und Feuchtedurchgang in Bauteilen und das Raumklima wurden untersucht an mit Vakuum und Dämmung sanierten typischen Gründerzeitgebäuden in Wien.

The hygrothermal behaviour of the building envelope affects the overall performance of a building. There are numerous tools for the simulation of the heat and moisture transfer in the building envelope and also whole building simulation tools for energy calculations. However, working combinations of both models for practical application are just about to be developed. In this paper such a combined model, that takes into account moisture sources and sinks inside a room, input from the envelope due to capillary action, diffusion and vapour ab- and desorption as a response to the exterior and interior climate conditions as well as the well-known thermal parameters will be explained. By way of well documented field experiments the new model is validated and the moisture buffering capacity of the building envelope is determined. In the conclusions the possible range of future applications of hygrothermal building performance models is addressed and demands for further research are indicated.

Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen (DNR) fristen im Hochbau eher ein Nischendasein. Ein Grund dafür ist der mangelnde Kenntnisstand von Architekten, Planern, Ingenieuren und Bauherren. Für herkömmliche Dämmstoffe wie Mineralwolle und Polystyrol finden sich dagegen feuchtetechnische und energetische Kennwerte in den wichtigsten Datenbanken. Die dargelegten Untersuchungsergebnisse zeigen, dass sie sich in ihren hygrothermischen Materialeigenschaften vor allem durch eine höhere Sorptionsfähigkeit und spezifische Wärmekapazität unterscheiden. Letzteres führt zusammen mit meist höherer Rohdichte zu einem verbesserten sommerlichen Wärmeschutz bei Verwendung von DNR. Die höhere Feuchtespeicherfähigkeit bewirkt eine geringere zeitliche Schwankungsbreite in Bezug auf den Wassergehalt. Die Messung der Wärmeleitfähigkeit der untersuchten Dämmstoffe zeigt eine feuchtebedingte Erhöhung, die allerdings vor allem auf Latentwärmeeffekte zurückzuführen ist. Der in den entsprechenden Normen verankerte hohe Feuchtezuschlag für DNR erscheint gerechtfertigt. Dies muss Untersuchungen genauer bestimmt und in den zuständigen Gremien erörtert werden. Bei einer Außendämmung kann die DNR die ihr eigene hohe Wärmekapazität als Vorteil nutzen, da dadurch die auf der Außenoberfläche anfallende Tauwassermenge deutlich reduziert wird. Es ist zu erwarten, dass damit die Gefahr eines biologischen Bewuchses der Fassade mit Algen oder Pilzen maßgeblich verringert wird.

The hygrothermal behavior of a building component exposed to weather is an important aspect of the overall performance of a building. Today the hygric transport phenomena through a building envelope are well understood and a realistic assessment of all relevant effects can be carried out by one of the numerous models and computer programs, that have been developed in different countries over the last years. The calculation of the hygrothermal performance of a part of the envelope is state-ofthe-art, but until now, the total behaviour of the actual whole building is not accounted for. Its importance is increasing as modern dwellings become more airtight and show elevated indoor humidity levels. This requires the detailed consideration of all hygrothermal interactions between the indoor air and the envelope. In this paper a new holistic model, that takes into account the main hygrothermal effects, like moisture sources and sinks inside a room, moisture input from the envelope due to capillary action, diffusion and vapor ab- and desorption as a response to the exterior and interior climate conditions, heat source and sinks inside the room, heat input from the envelope, the solar energy input through walls and windows and hygrothermal sources and sinks due to natural or mechanical ventilation will be presented.

On the external façades of a housing estate, which was completed in autumn, a noticeable biological growth appeared after a short time. As described in [1], especially in the area of the lintels an extended mold growth infestation could be seen (obvious discoloration). The lintels have not been insulated with expanded polystyrene like the rest of the walls, but with mineral wool. Also mainly circular patterns of the infestation appeared in the middle of the façades. Drill core samples were taken in these places. It turned out that the insulation slabs of expanded polystyrene had not been applied jointlessly, but that between them a continuous gap of approximately existed. The circular patterns of mold infestation are approximately located in the area of the joint crosses where four insulation slabs meet.
It is assumed that a moistening mechanism takes effect which has already been analysed and documented It of frost damage (“Diffusion moistening” [2]). This diffusion moistening is immediately linked to the high vapor transmission factor of the mineral wool insulation and with the air gaps between the insulation slabs.

Moisture in building components is mostly attributed to diffusion and condensation of indoor air humidity. Practitioners know that the Glaserm method is a steady state design tool to avoid interstitial condensation problems . There are, however, other moisture sources like rain water penetration, rising damp and construction moisture which may affect historic and also new buildings. These phenomena cannot be accurately dealt with by the Glaser-diffusion model because they include liquid transport as well as moisture retention. The same holds for transient effects like summer condensation, freeze and thaw cycles, humidity buffering and heat losses by water evaporation which can cause damage or higher energy consumption. In order to determine the real moisture behavior of building components hygrothermal simulation models have been developed and experimentally validated in recent years. One of the commercially available models widely used in Germany, Eastern Europe and the United States is the PC-program WUFI. The deficiencies of the Glaser-method and the advantages of hygrothermal simulations has been recognized by the CEN committee TC 89. Therefore a new task group was formed in order to overcome the lack of official guidelines for modern simulation tools. Since many manufactures are prepared to have their products tested more thoroughly in order to provide the necessary material data a more wide-spread application of hygrothermal simulations will be feasible in future. In order to convince an increasing number of practitioners to use simulation tools, the user-interface has to become simple and foolproof. This has been the emphasis for the development of the third version of WUFI which has been available since November 2000. The simulation results help to understand the hygrothermal processes in building assemblies. However, the interpretation of the results requires practical experience. In order to quantify moisture related effects, such as mold or algae growth, corrosion, frost or salt damage post-process models have to be developed which derive the damage probability from the hygrothermal
simulation results.

Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen fristen im Hochbau ein Nischendasein. Ein Grund dafür ist der mangelnde Kenntnisstand der offiziellen Stoffwerte bei Architekten, Planern, Ingenieuren und Bauherren. Für herkömmliche Dämmstoffe (Mineralwolle und Polystyrol) sind die feuchtetechnischen und energetischen Kennwerte bekannt; für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen fehlen diese oftmals.

Building envelope designers and architects provide expert advice during the selection of building envelope systems. Until recently, a limited hygrothermal engineering analysis was performed to determine performance of a selected wall system other than review the details of wall systems and subsystems. Infrequently, a glaser or dew point method analysis may have also been performed, but this kind of analysis is only steady state in nature and ignores the hygroscopic effects, such as nonlinear dependencies of hygroscopic material properties, moisture storage, freeze-thawing mechanisms, liquid transport, latent heat, and transient nature of moisture loads at the boundaries. The main reason for not performing a thorough moisture engineering analysis was the lack of an easy-to-use hygrothermal model that integrated the physics and that was accompanied by a material property database and a set of realistic hygrothermal environmental loads for both the interior and exterior of the envelope.
Recently, the increasing demand for better performing calculation methods to assess the moisture behavior of building components prompted an international collaboration between the Oak Ridge National Laboratory (USA) and the Fraunhofer Institute in Bauphysics (Germany) to develop a hygrothermal design tool named WUFI-ORNL/IBP. This hygrothermal design model can assess the response of building envelope systems in terms of heat and moisture loads and can also provide a very useful and fair method for evaluating and optimizing building envelope designs. This state-of-the-art model is discussed in detail in this paper and is also available in North America free of charge at www.ornl.gov/btc/moisture.

In civil engineering there is an increasing demand for calculation methods to assess the moisture behaviour of building components. Current tasks, such as preserving historical buildings or restoring and insulating existing buildings are closely related to the moisture conditions in a building structure. In this context, questions regarding moisture behaviour and the related transport processes occurring under natural climatic conditions as well as the risks thus involved always occur. These questions can either be answered with the help of experiments or by numerical simulations. In view of the fact that experiments are often time-consuming and, in some cases, meteorologically both problematic and expensive, intensive work has been done over the past few years on the development of mathematical approaches and procedures to evaluate real thermal and moisture transfer processes. Until now the uncertainty of input data was explicitly left out of hygrothermal modeling. This was done because the understanding of the individual physical processes and their impact on the component assembly was the first priority. But the hygrothermal conditions within a construction and the building depends on a large number of factors such as outdoor and indoor climate and material properties. This may introduce significant uncertainities in the results. Today, an increasing demand exists to define more realistically processes which also include kind and dimension of the element of uncertainty. These influence on the results considered in this paper. The necessary input data for hygrothermal calculations are described with a specific uncertainty. This work is focused on uncertainty approaches for hygrothermal building simulations; With the help of the sensitivity analysis, one can study how sensitive the solution of a problem based on the data confidence input and its reaction to a single parameter of uncertainty.

Durch eindimensionale rechnerische Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass nach einer Hydrophobierung des Außenwandbereiches ein Feuchtestau hinter der hydrophoben Zone aufgrund einer inneren Feuchtelast durch den Nutzer nicht zu befürchten ist, sofern durch die Hydrophobierung der Diffusionswiderstand um nicht mehr als 50 % erhöht wird. Der Einfluss von Fehlstellen in einer oberflächlich hydrophobierten Wand kann nur durch zweidimensionale Berechnungen erfasst werden. Anhand von drei Beispielen wird der Einfluss einer Fehlstelle auf den Feuchtehaushalt und das damit verbundene Frostschadensrisiko rechnerisch untersucht. Dabei wird unterschieden, ob sich die Fehlstelle auf einer homogenen Ziegelwand (mit mittlerem Saugvermögen im kapillaraktiven Wandbereich) befindet oder - wie häufiger zu erwarten - im Bereich einer Mörtelfuge. Dabei wird auch der Einfluss einer Widerstandsschicht zwischen Mörtel und Ziegel dargelegt. Es wird gezeigt, dass zweidimensionale Berechnungen ein gut geeignetes Hilfsmittel sind, um die durch Fehlstellen hervorgerufenen hygrothermischen Effekte qualitativ und anschaulich darzustellen.

For transient calculations of moisture behaviour with new calculating methods, additional parameters are sometimes necessary in order to be able to achieve good correspondence between calculations and measurements. Liquid transport exercises a particular influence on moisture behaviour. Per unit of time, it can transport tens of times more water inside materials than diffusion. The correct determination of the transport coefficients for liquid transport is thus of decisive importance. As discussed in [1], a distinction must be made between wetting and drying, i.e. these two boundary conditions produce different liquid transport coefficients. The determination of these transport coefficients, which are highly dependent on water content, is made possible by the measurement of water-content profiles in the building material using an apparatus based on nuclear-magnetic resonance or on radiography [1, 2]. Such precise but time-consuming and cost-intensive determination is, however, often not absolutely necessary. For this reason it would be desirable to have procedures permitting good approximations for the liquid transport coefficients of the wetting and drying processes to be obtained from basic hygric parameters already known for most building materials or from simple additional experiments.

Die Untersuchung des Feuchtehaushalts von Bauteilen anhand von Computerberechnungen gewinnt immer mehr an Bedeutung, da mit Hilfe neuer Berechnungsmodelle eine gute Übereinstimmung mit Meßergebnissen erreicht wird. Einer breiten Anwendung dieser Verfahren steht jedoch bisher die relativ aufwendige meßtechnische Bestimmung der notwendigen feuchtetechnischen Kennwerte entgegen. Hier werden deshalb Methoden vorgestellt, um die Flüssigtransportkoeffizienten für den Saugvorgang sowie für die Weiterverteilung aus bekannten Standardstoffkennwerten bzw. aus einem einfachen Trocknungsversuch abzuschätzen. Zur Ermittlung der Feuchtespeicherfunktion wird eine Methode präsentiert, die es erlaubt, anstelle der zeitaufwendigen Saugspannungsmessungen für den überhygroskopischen Feuchtebereich Ergebnisse aus der Quecksilberporosimetrie zu verwenden.

Wie ein Vergleich von Berechnungen unter Verwendung dieser Approximationen und exakt ermittelten Kennwerten zeigt, ergibt sich für viele Materialien nur eine geringfügige vertretbare Abweichung zum realen Verhalten. Es gibt auch Fälle, in denen eine exakte Bestimmung der Feuchtekenngrößen technisch kaum möglich ist, so daß zur Kennwertbestimmung nur die Approximationsverfahren anwendbar sind. Als Beispiel hierfür werden Untersuchungen an einem porosierten Hochlochziegel dargestellt, bei dem die Zusammensetzung aus sehr dünnen Stegen und Hohlräumen eine genaue Bestimmung dieser Kennwerte unmöglich machen.

Am Beispiel einer verputzten und einer stirnsichtigen Ziegelwand wird das Risiko
einer Schädigung durch Frost-Tauwechsel untersucht. Dazu wird mit Hilfe eines
validierten Feuchte- und Wärmetransportberechnungsprogramms der Einfluß des
Wandaufbaus, der Ausrichtung und verschiedener Klimadatensätze auf die Anzahl
der Nulldurchgänge und die dabei auftretenden Wassergehalte bestimmt. Durch
Vergleich mit im Labor ermittelter Schadensanfälligkeit des Baustoffes läßt sich auf
diese Weise das Schadensrisiko abschätzen.

With new improved calculation models a good agreement between computed and measured results of moisture transfer is obtainable on condition that correct material properties are used. Especially when capillary active materials are in hygric connection their moisture storage characteristics have a predominant influence on the moisture behaviour of the building component. In this contribution a pressure plate method to determine the moisture storage characteristics in the capillary moisture region is presented, which uses water as measuring medium and thus assures a more realistic Furthermore it is shown how to combine these results with the sorption isotherm, which describes the storage function in the hygroscopic moisture region, to get one storage function continuous over the whole interesting moisture region, from dry material up to capillary saturation.

Résumée
Des models résultats qui récent pour le calcul de transfère d’humidité donnent des si matériaux sont choisis correctement. Particulièrement les caractéristiques de la capacité de fixation d’eau des matériaux joue un grand rôle pour le comportement hydrique quand le flux liquide passe d’un matériau à l’autre. Dans ce travail une méthode pour déterminer les capacités de fixation d’eau pour les teneur en eau élevés est présentée. Cette méthode basée sur l’équilibre entre la pression capillaire de l’eau et la pression appliquée au matériau de l’extérieur utilise des plaques de succion. Pour obtenir la fonction de la capacité de fixation d’eau dans toute la domaine d’un matériau les résultats de cette méthode sont combiné avec des isotherme de sorption classiques.

Understanding the hygrothermal behaviour of exposed building components is a first step in avoiding damage or undue heat loss from constructions. Since experimental investigations are rather expensive and of limited transferability, there is an urgent need for reliable heat and moisture transfer calculations applicable in building practice. Such a calculation method, which is based on physical evidence concerning vapour and liquid transport and new experimental results, is presented and the required material and climatic data are described. To validate the model the calculation results for the moisture behaviour of a facade exposed to driving rain and solar radiation are compared to well documented measurements. As a consequence of this comparison it appears that the described model provides accurate results despite simplifications concerning the material properties.

Mit Inkrafttreten der neuen Wärmeschutzverordnung sind die Anforderungen an den Wärmeschutz der Außenbauteile weiter gestiegen. Porenbetonbauteile können bei entsprechender Dicke aufgrund des vergleichsweise hohen Wärmedurchlaßwiderstandes des Materials weiterhin ohne zusätzliche Wärmedämmung eingesetzt werden. Der Wärmedurchlaßwiderstand von dämmenden Wandbildnern, wie z. B. porosierten Hochziegel-, Porenbeton- und Leichtbetonsteinen, wird jedoch durch Feuchte stark vermindert. Bei einem Wassergehalt von 10 M.-% erhöht sich die Wärmeleitfähikeit des ansonst gut dämmenden Porenbetons um mehr als ein Drittel. Der Feuchtehaushalt eines Porenbetonbauteils ist von erheblicher Bedeutung für dessen wärmetechnisches Verhalten. Der Einfluß der unterschiedlichen Parameter, die Auswirkungen auf das Feuchteverhalten des Bauteils haben läßt sich durch eine Berechnung des Feuchtehaushaltes ermitteln.

Zur besseren Erfassung des Feuchtetransports über die Kontaktzone zwischen zwei kapillaraktiven Materialien wurde zuerst der kapillare Flüssigtransport zwischen jeweils zwei in idealem hygrischen Kontakt miteinander stehenden Natursteinen untersucht. Dabei zeigt sich, daß das Wasseraufnahmeverhalten der zusammengesetzten Prüfkörper stark abhängig von der Reihenfolge der Materialien ist. Der Grund dafür liegt in den sehr unterschiedlichen Saugspannungskurven der verwendeten Materialien. Die Berechnung des Wasseraufnahmeverhaltens ergibt in allen Fällen eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Rechnung und Messung sowohl für den zeitlichen Verlauf der Wasseraufnahme als auch für die sich ergebenden Wassergehaltsverteilungen. Untersuchungen beim Feuchteübergang zwischen Putz und Mauerstein zeigen, daß der Flüssigtransport über die Schichtgrenze behindert wird. Vergleiche zwischen experimentell gewonnenen Ergebnissen und Berechnungen zeigen, daß durch Einführung einer dünnen Widerstandsschicht zwischen Putz und Stein auch der Flüssigtransport über die Schichtgrenze zwischen Putz (oder Mörtel) und Mauerstein korrekt berechnet werden kann.

Basis of reliable moisture behaviour calculations for building components is - beside the right choice of driving potentials and the implementation of the algorithms - the use of physically correct materials properties. For the determination of these hygric material properties measurement equipments, most of them used for the first time in building research, have been built up. Now the continuos moisture storage function covering the entire range from dry state to capillary saturation can be completed by the use of pressure plate measurements for porous materials. It can also be shown that, despite the general opinion, the vapour diffusion resistance of mineral hygroscopic materials is not a function of sorption moisture content. Furthermore width the aid of a NMR-equipment it has been found that different transport coefficients have to be used for liquid absorption and redistribution. Numerous applications have demonstrated that the moisture behaviour of building components calculated by use of these material properties corresponds well with measured results.

Die genaue Messung der Feuchtegehalte und der Feuchteverteilung in einem Gestein ist von größter Bedeutung für das Verständnis der Schädigungsvorgänge. In der Arbeit werden die wichtigsten Feuchtemeßverfahren - Mikrowellenmeßtechnik, Neutronenstrahlverfahren, Gamma-Durchstrahlung und Kernmagnetische Resonanz (NMR) - vorgestellt und verglichen. Neben der Bestimmung der Feuchtetransportkenngrößen und des Eindringverhaltens von Schutzstoffen in Natursteinen mit Hilfe der NMR-Messtechnik wird ein Berechnungsverfahren für den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport erläutert. Ergebnisse aus Beispielrechnungen werden mit Messungen an einem Naturstein-Fassadenausschnitt unter natürlicher Bewitterung verglichen.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Dämmwirkung eines Leichtziegelmauerwerks besteht in der Verwendung von Wärmedämmputzen. Im Rahmen eines Untersuchungsvorhabens wurde der Einfluß der zum Teil wasserabweisend eingestellten Dämmputzsysteme auf das Trocknungsverhalten des baufeuchten Mauerwerks durch Vergleich mit Messungen an konventionell verputztem Mauerwerk untersucht. Außerdem wurden die unter praktischen Klimaeinwirkungen erreichbaren realen Wärmedurchgangskoeffizienten ermittelt. Mit dem PC-Programm WUFI wurden Simulationsrechnungen durchgeführt und die Rechenergebnisse mit den experimentell gewonnenen Ergebnissen verglichen. Dabei ergab sich erstmals die Möglichkeit, neben den Feuchte- und Temperaturverteilungen auch gemessene Wärmestromdichten miteinzubeziehen. Es ergab sich eine gute Übereinstimmung der berechneten Feuchteprofile und Wärmestromdichten mit den experimentell ermittelten Werten. Damit ist gerechtfertigt, durch Berechnungen Aussagen über das langfristige Austrocknungsverhalten und den damit verbundenen Verlauf der Wärmedurchgangskoeffizienten zu treffen.

Das Feuchteverhalten von bewitterten Natursteinbauteilen hat einen entscheidenden Einfluß auf deren Verwitterugsresistenz und die Wirkung von Schutzmittelbehandlungen. Da die genaue Erfassung der sich zeitlich verändernden Feuchteverteilungen am Objekt praktisch unmöglich ist, werden eine rechnerische und eine experimentelle Untersuchungsmethode vorgestellt, die Objektmessungen so weit wie möglich ersetzen und darüber hinaus die Auswirkungen von geplanten Sanierungsmaßnahmen abschätzen sollen. Die Berechnungen, die auf mehrfach experimentell verifizierten Wärme- und Feuchtetransportansätzen basieren, erfordern die Bestimmung oder Abschätzung der wesentlichen hygrothermischen Stoffkennwerte der betrachteten Baustoffe. Die experimentellen Untersuchungen erfolgen durch regelmäßige Feuchteprofil- und Temperaturmessungen an ausgewählten Prüfkörpern, die auf der einen Seite der freien Bewitterung und auf der anderen Seite entsprechend angepaßten Raumklimabedingungen ausgesetzt sind. Der Ergebnisvergleich beider Untersuchungsmethoden anhand des Beispiels einer Natursteinfassade zeigt eine gute Übereinstimmung und läßt daher die Schlußfolgerungen zu, daß durch eine Kombination dieser Methoden die Möglichkeit einer hinreichend genauen Beurteilung des Feuchteverhaltens und der Wirkung von Schutzmittelbehandlungen gegeben ist.

Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Verfahrens zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten. Zu diesem Zweck werden zunächst die Feuchtespeicher- und -transportmechanismen sowie ihr Einfluß auf den Wärmetransport genauer untersucht. Feuchtebewegungen aufgrund von Luftströmungen, Gravitation, hydraulischen Druckunterschieden sowie osmotischen oder elektrokinetischen Effekten werden ausgeschlossen.
Die Feuchtespeicherung von Baustoffen wird in drei Bereiche eingeteilt. Der erste Bereich ist durch hygroskopische Ausgleichswassergehalte (Sorp-tionsisothermen) gekennzeichnet. Daran schließt sich bei kapillaraktiven Stoffen der überhygroskopische Bereich an mit Wassergehalten bis zur freien Sättigung. Die Gleichgewichtsfeuchte in diesem Bereich hängt vom kapillaren Unterdruck in den wassergefüllten Poren bzw. von der relativen Luftfeuchte über dem Porenwasser ab. Diese Abhängigkeit, die meßtechnisch bestimmt werden kann, bildet die Basis einer Ergänzung der Sorptionsisotherme für hohe Wassergehalte. Dadurch entsteht eine stetige, im gesamten Feuchtebereich von 0 bis 100 % relative Feuchte definierbare Speicherfunktion. Wassergehalte über der freien Sättigung werden durch einen dritten Bereich charakterisiert. In diesem Bereich gibt es keine hygrischen Gleichgewichtszustände mehr. Der Baustoff ist übersättigt, d.h. die relative Feuchte beträgt unabhängig vom Wassergehalt immer 100 %. Anhand von Ergebnissen aus der Literatur und eigenen Untersuchungen wird die Bedeutung der Temperaturabhängigkeit und der Hysterese der Feuchtespeicherfunktion für Feuchtetransportberechnung analysiert. Zur Ermittlung der Feuchtespeicherfunktion wird eine einfache Approximation angegeben, die in Fällen ohne Flüssigtransport über Schichtgrenzen hinweg eine ausreichende Genauigkeit besitzt.
Durch die kritische Analyse der Literatur werden unter Einbeziehung neuer Meßergebnisse die physikalischen Grundlagen der Feuchtetransportmechanismen aufgezeigt. Die daraus resultierenden Ansätze beschreiben die Dampfdiffusion in porösen Baustoffen als einen Transport infolge von Dampfdruckgradienten mit feuchteunabhängigen Wasserdampfdiffusionswiderständen. Die vielfach beobachtete "Verstärkung" der Dampfdiffusion im höheren Feuchtebereich ist auf Flüssigtransporteffekte, die auch als Oberflächendiffusion bezeichnet werden, zurückzuführen. Da ihr treibendes Potential nicht der Dampfdruck, sondern die relative Feuchte ist, werden sie zusammen mit der Kapillarleitung in einem Ansatz erfaßt. Dieser Ansatz wird aus einem Strömungsmodell abgeleitet, dessen treibendes Potential, der kapillare Unterdruck, auf die relative Luftfeuchte umgerechnet werden kann. Der Transportkoeffizient ist nicht nur stark feuchteabhängig, sondern variiert auch mit den Randbedingungen. Aus diesem Grund werden zwei unterschiedliche Koeffizienten eingeführt, einer für das kapillare Saugen im Kontakt mit Wasser und ein anderer für die Weiterverteilung bzw. Trocknung nach Unterbrechung der Wasserzufuhr. Zur Bestimmung dieser Flüssigtransportkoeffizienten wird ein einfaches Näherungsverfahren angegeben, das auf hygrischen Standardstoffkennwerten basiert. Eine genauere Bestimmung kann durch instationäre Feuchteprofilmessungen erfolgen. Durch die Wahl der relativen Feuchte als Potential für den Flüssigtransport muß die Transportintensität im übersättigten Bereich gegen Null gehen. Daß dies bei kapillaraktiven Baustoffen auch tatsächlich der Fall ist, wird anhand experimenteller Untersuchungen gezeigt.
Nicht vergleichbar mit dem Transport in porösen Baustoffen ist die Lösungsdiffusion in polymeren Kunststoffen. Sie wird durch einen Ansatz beschrieben, der der Dampfdiffusion entspricht, wobei aufgrund der Besonderheiten der Interaktion von Wasser- und Polymermolekülen der Diffusionswiderstand feuchteabhängig sein kann. Ein Randbereich, der jedoch in der Praxis große Bedeutung haben kann, ist der Feuchtetransport unterhalb des Gefrierpunktes. Während die Dampfdiffusion durch Temperaturen unter 0 °C im allgemeinen nur wenig beeinflußt wird, findet kapillares Saugen nicht mehr statt. Dennoch verbleibt ein reduzierter Flüssigtransport durch ungefrorenes Wasser in Mikroporen und an Porenwandungen. Er kann durch die Einführung eines Gefriergrenzpotentials, das die relative Feuchte über dem nicht gefrorenen Porenwasser charakterisiert, näherungsweise berechnet werden.
In ähnlicher Weise werden auch die Auswirkungen von Latentwärmeeffekten beim Übergang von Wasser zu Eis auf die Wärmespeicherung feuchter Baustoffe erfaßt. Beim hygrischen Einfluß auf die Wärmeleitung wird aufgrund der geringen Bedeutung nicht zwischen den Aggregatzuständen des Wasser unterschieden. Im allgemeinen wird von einem linearen Zusammenhang zwischen der Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes und seinem Wassergehalt ausgegangen. Deutlich wird zwischen der feuchtebedingten Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit und dem Wärmetransport durch Dampfdiffusion mit Phasenänderung unterschieden. Dieser Wärmetransport wird getrennt berücksichtigt, da er nicht proportional zum Temperaturgradienten stattfindet. Sein Einfluß kann, wie an Beispielen gezeigt, bedeutend sein, während der Wärmetransport durch die Enthalpieströme bewegten Wassers vernachlässigbar klein ist.
Als klimatische Randbedingungen werden die Temperatur und relative Feuchte der Oberfläche oder der Umgebung angegeben. Zusätzlich werden die Sonnenstrahlung und der Niederschlag berücksichtigt. Die Erfassung der Wasseraufnahme durch Regen findet durch eine Randbedingung zweiter Art statt, die bei vollständiger Benetzung der Bauteiloberfläche in eine Randbedingung erster Art umgewandelt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß das Bauteil nur so viel Wasser aufnehmen kann, wie als Regen auf seine Oberfläche trifft. Da Regenmessungen und insbesondere Schlagregenmessungen vor Ort oft nicht oder nicht über einen längeren Zeitraum durchführbar sind, wird die Möglichkeit untersucht, diese Daten aus meteorologischen Klimadatensätzen abzuleiten.
Aufbauend auf den dargelegten Grundlagen des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports werden bisherige Berechnungsverfahren nach den verwendeten Transportpotentialen für die Dampfdiffusion und den Flüssigtransport klassifiziert. Die daraus resultierenden Transportansätze werden auf ihre Anwendungsbreite und die Koeffizientenwahl hin untersucht und bewertet. Ergänzend werden die Berechnungsbeispiele betrachtet, an denen die jeweiligen Modelle getestet wurden.
Die kritische Auswertung der Literatur führt zusammen mit den beschriebenen neuen Überlegungen zur Ableitung der Transportgleichungen. Die für den Wärme- und Feuchtetransport am besten geeigneten Potentiale "Temperatur", "Dampfdruck" und "relative Feuchte" können aufgrund der Abhängigkeit des Dampfdruckes von den beiden anderen Potentialen auf die beiden unabhängigen Variablen "Temperatur" und "relative Feuchte" zurückgeführt werden. Durch zwei gekoppelte partielle Differentialgleichungen für den Wärme- und Feuchtetransport sind diese Variablen numerisch geschlossen lösbar. Zur Diskretisierung dieser Gleichungen wird eine implizite Finite-Volumen-Methode verwendet, die zur Vermeidung von Ungenauigkeiten bei der Berechnung des Dampftransportes durch eine neuartige Formulierung der Feuchteberechnung angepaßt wurde. Die Lösung der resultierenden Matrixgleichungssysteme erfolgt durch einen alternierend direkt iterativen Algorithmus. Anhand eines Ablaufschemas wird die Funktionsweise des auf dieser Basis entwickelten EDV-Programmes WUFIZ erläutert, wobei auf die sinnvolle Wahl des numerischen Gitters und der Zeitschritte sowie auf die Genauigkeit der Berechnung und die erforderlichen Konvergenzkriterien eingegangen wird.
Die Ergebnisevaluierung des Berechnungsverfahrens erfolgt durch den Vergleich mit gemessenen Feuchteverläufen und Feuchteverteilungen anhand von drei Testbeispielen. Die beiden ersten Beispiele sind eindimensionale Anwendungsfälle. In ihnen wird das Feuchteverhalten eines nach Westen orientierten Natursteinfassadenausschnitts bei natürlicher Bewitterung und die Austrocknung eines baufeuchten Leichtbeton-Flachdaches untersucht. Als zweidimensionales Testbeispiel dient die Bestimmung des Wasseraufnahme- und -abgabeverhaltens eines Mauersteinmodellkörpers. Die weitgehende Übereinstimmung von rechnerischen und experimentellen Ergebnissen sowie die Tatsache, daß im Vergleich zu vielen bisherigen Modellen relativ einfach zu bestimmende Stoffkennwerte verwendet werden, führt zu einer positiven Einschätzung der praktischen Einsetzbarkeit des Berechnungsverfahrens. Weiterer Untersuchungsbedarf besteht jedoch in bezug auf das Feuchteverhalten von Baustoffen, deren hygrische Eigenschaften zeitlichen Veränderungen unterworfen sind.

Vordeckung durch Holzschalung und Dachpappen oder Unterspannbahnen unter Dachdeckungen haben sich einbürgert, um den Raum unterhalb eines Steildaches von Flugschnee, Staub und Rückstauwasser freizuhalten und damit als Lagerraum gut nutzbar zu machen. Dies wird auch beibehalten oder ausgeführt, wenn der Dachraum zu Wohnzwecken ausgebaut wird, obwohl Dachpappe und Unterspannbahn die Abfuhr von Feuchte aus dem Wohnbereich nach außen verhindern bzw. erschweren. Die Anordnung einer belüfteten Luftschicht bei dampfdichten Vordeckungen oder die Verwendung dampfdurchlässiger Unterspannbahnen sind erforderlich, wenn nicht raumseitig eine zuverlässige Dampfbremse angebracht werden kann. Bei Dämmschichtanordnungen unter oder über den Sparren sowie zwischen den Sparren sind dabei jeweils unterschiedliche Möglichkeiten in der handwerklichen Anbringung der Dampfsperren gegeben.

Dachbegrünungen sehen gut aus, speichern Regenwasser, verbessern das Mikroklima und den sommerlichen Wärmeschutz und helfen sogar Energie zu sparen - es gibt also viele Gründe, warum Gründächer immer beliebter werden. Vor allem bei voll gedämmten Holzkonstruktionen kommt es aber auch immer wieder zu massiven Schäden, da ein begrüntes Dach nur wenig Trocknung zulässt. Gründächer und ihre Beurteilung bzw. Bemessung sind daher seit vielen Jahren sozusagen ein Dauerbrenner. Neue Forschungsergebnisse erlauben nun eine deutlich zuverlässigere Beurteilung der Feuchteverhältnisse in begrünten Holzkonstruktionen. Dabei zeigt sich deutlich, dass sich Gründächer von normalen Flachdächern nicht nur durch die Deckschicht, sondern auch durch einen angepassten Aufbau unterscheiden sollten. Andernfalls kann in viele Fällen ein Einhalten der Grenzwerte für die Holzfeuchte vor allem in der außenseitigen Schalung