THERM-opti-BALKON-P2 - Thermisch optimierte Balkonsanierung Phase 2: In-Situ-Versuchsanlage

Bei der thermischen Sanierung von Gebäuden stellen frei auskragende Balkone ein besonderes Problem dar. Mit dem THERM-opti-BALKON-System wird derzeit unter Laborbedingungen ein diesbezüglicher Lösungsansatz erforscht. Phase 2 soll eine In-Situ-Versuchsanlage unter realen Bedingungen als Technologiedemonstrator schaffen. Wichtigster Untersuchungsgegenstand ist das Langzeitverhalten des THERM-opti-BALKON-Systems.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Bei der nachträglichen Anbringung von Wärmedämmungen an den Außenwänden im Zuge der thermischen Sanierung von Bestandsgebäuden stellen frei auskragende Balkone ein besonderes Problem dar. Stand der Technik bzw. gemeinhin geübte Praxis ist es,

  1. die Balkone vor der Anbringung der Dämmung abzureißen und hernach als selbst tragende Konstruktion (d.h. mit Stehern auf eigenen Fundamenten) neu zu errichten, was in vielen Fällen technisch nicht möglich oder ästhetisch nicht gewünscht ist, oder
  2. die Bestandsbalkone zu belassen und damit grobe thermische Kompromisse einzugehen, da die Bestandsbalkone Wärmebrücken durch die neu angebrachte Dämmung darstellen, oder
  3. die Balkone nach der thermischen Sanierung der Fassade einfach wegzulassen, was eine eklatante Minderung der Wohnqualität und einen mitunter massiven Wertverlust der Liegenschaft nach sich zieht.

Inhalte und Zielsetzungen

Im Forschungsprojekt THERM-opti-BALKON wurde unter Laborbedingungen das THERM-opti-BALKON- System erforscht. Dieses System ermöglicht die thermisch entkoppelte Neuerrichtung von Balkonen an thermisch zu sanierenden Fassaden mit einem Betonschrauben-Rückverankerungssystem. Diese Entwicklungen werden im vorliegenden Projekt THERM-opti-BALKON-P2 (Phase 2) aufgegriffen und zu „THERM-opti-BALKON-System II" weiterentwickelt. Um den Montageaufwand weiter zu minimieren, kommt im Bereich der Lasteinleitung je Verankerungspunkt nur mehr eine Betonschraube mit großem Durchmesser zum Einsatz. Diese nimmt die Zugkomponente aus dem Momenten-Kräftepaar auf. Zusätzlich wird die Querkraft über dieselbe Schraube in die Bestandsdecke eingeleitet. Die Übertragung der Druckkomponente erfolgt über eine Druckverteilplatte aus Stahl. Des Weiteren wird die thermische Entkopplung an die hohen Anforderungen für den Einsatz in Niedrigstenergie- und Passivhäusern angepasst. Dazu wird im Bereich der Lastüberleitung die Stärke des Dämmkörpers an die für solche Gebäude notwendige Dämmstärke von bis zu 200 mm angehoben. „System II" wird anschließend in einer In-Situ-Versuchsanlage vor Ort an einem 30 Jahre alten Gebäudeobjekt unter realen Bedingungen mit der Möglichkeit des Rückbaus bei Projektfehlschlag implementiert. In dieser Pilotanwendung können notwendige Erkenntnisse zur praktischen Ausführung erlangt werden.

Methodische Vorgehensweise

In einem ersten Projektschritt wird am Gebäudeobjekt, an dem die In-Situ-Versuchsanlage errichtet wird, eine Bestandsaufnahme durchgeführt. Hierbei werden die zur Planung, Auslegung bzw. Bemessung des „THERM-opti-BALKON-System II" notwendigen Grundlagen erhoben. Darauf basierend kann die In-Situ-Versuchsanlage architektonisch sowie konstruktiv entworfen und vorbemessen werden. In parallelen Laborversuchen wird die statische Tragfähigkeit von „System II" untersucht. Des Weiteren wird die Systemlösung für die Anwendung unter realen Bedingungen weiterentwickelt. Nach Abschluss aller notwendigen Planungs- und Untersuchungsschritte wird die In- Situ-Versuchsanlage errichtet und mit einem Langzeit-Monitoringsystem ausgestattet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Im vorliegenden Projekt kann die THERM-opti-BALKON Systemlösung erfolgreich zu „System II" weiterentwickelt werden. In experimentellen Untersuchungen auf Bauteilebene als Vorstufe der Pilotanwendung wird die statische Tragfähigkeit dieses Systems nachgewiesen. Zudem ermöglichen die durchgeführten Bauteilversuche einen ersten Vergleich mit vorhandenen Marktlösungen. So können neben den mechanischen Eigenschaften auch der Montageaufwand und somit die zu erwartenden Montagekosten von „System II" mit denen herkömmlicher Marktlösungen verglichen werden. Weitere thermische numerische Simulationen des Wärmebrückenverlustkoeffizienten von „System II" ermöglichen einen Vergleich mit Marktlösungen. Dabei kann mit „System II" sowohl der Montageaufwand deutlich gesenkt, als auch die thermische Performance des thermischen Entkopplungssystems durch größere mögliche Dämmstärken von bis zu 200 mm erheblich gesteigert werden. Das ermöglicht den Einsatz in Niedrigstenergie- und Passivhäusern. Bei der Umsetzung der In-Situ-Versuchsanlage können wichtige Erkenntnisse für eine weiterführende praxistaugliche Anwendung abgeleitet werden. Weitere Aussagen zur Dauerhaftigkeit der Systemlösung werden somit in den kommenden Jahren vorliegen.

Ausblick

Das gegenständliche Projekt legt den Grundstein zur Entwicklung eines praxistauglichen und kostengünstigen thermischen Entkopplungssystems. Vor allem für die Entwicklung einer marktreifen Lösung mit großtechnischer Fertigung gibt es noch in mehreren Bereichen Forschungsbedarf. So ist aus technischer Sicht die derzeitige Lösung bzw. Lage der Schwarz-Weiß-Verbindung nicht ideal. Zum einen ist der Aufwand für die Schweißung viel zu hoch und damit mit viel zu hohen Kosten verbunden. Zum anderen bedarf die umgesetzte Lösung eines weiteren Schrittes um die Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, was zusätzliche Kosten birgt. Die im Projekt errichtete In-Situ- Versuchsanlage wird über die Laufzeit des Projektes weiter überwacht. Es werden daraus weitere Erkenntnisse zum Langzeitverhalten der Systemlösung erwartet.

Publikationen

Thermisch optimierte Balkonsanierung Phase 2: In-Situ-Versuchsanlage (THERM-opti-BALKON-P2)

Bei der thermischen Sanierung von Gebäuden stellen frei auskragende Balkone ein besonderes Problem dar. Mit dem THERM-opti-BALKON-System wird derzeit unter Laborbedingungen ein diesbezüglicher Lösungsansatz erforscht. Phase 2 soll eine In-Situ-Versuchsanlage unter realen Bedingungen als Technologiedemonstrator schaffen. Wichtigster Untersuchungsgegenstand ist das Langzeitverhalten des THERM-opti-BALKON-Systems. Schriftenreihe 55/2019
N. Fleischhacker
Herausgeber: BMVIT
Deutsch, 72 Seiten

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Projektbeteiligte

Projektleitung

Dipl.-Ing. Nikolaus FLEISCHHACKER, BSc. - Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, Arbeitsbereich Massivbau und Brückenbau

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

  • FEN Sustain Systems GmbH
  • Architekt DI Gerhard Hauser

Kontaktadresse

Dipl.-Ing. Nikolaus FLEISCHHACKER, BSc.
Technikerstraße 13
A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507 63306
Fax: +43 (512) 507 63399
E-Mail: nikolaus.fleischhacker@uibk.ac.at
Web: www.uibk.ac.at/massiv-und-brueckenbau