Ausgabe 3 (August 2008)

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Neue EU-Richtlinie zur Luftqualität

Seit dem 21. Mai 2008 liegt die neue EU-Richtlinie 2008/50/EG "über Luftqualität und saubere Luft für Europa" vor. Mit dieser Richtlinie wurden die bisherige Rahmenrichtlinie 96/62/EG "über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität" und die dazugehörigen ersten drei Tochterrichtlinien 1999/30/EG, 2000/69/EG und 2002/3/EG zusammengefasst.

Die vierte Tochterrichtlinie 2004/107/EG über Schwermetalle und PAK soll zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls in die neue Gesamtrichtlionie integriert werden. Inhaltlich wurden in der neuen Richtlinie die bisherigen Immissionsgrenzwerte der einzelnen Richtlinien bestätigt und übernommen.

Einige wesentliche Änderungen bzw. Zusätze wurden aber neu aufgenommen: So gelten nun zum Beispiel Überschreitungen von Grenzwerten, welche Nachweislich aus natürlichen Quellen stammen, nicht mehr als Überschreitung im Sinne der Richtlinie (Artikel 20). Im Falle von Feinstaub-(PM10)-Grenzwertüberschreitungen aufgrund der Ausbringung von Streusand oder -salz auf Straßen im Winterdienst sind die betroffenen Gebiete auszuweisen und ein Nachweis über die Quellen der Grenzwertüberschreitungen und der getroffenen Gegenmaßnahmen zu erbringen (Artikel 21).

Für beide Fälle erstellt die Kommission bis zum 11.06.2010 Leitfäden für den jeweiligen Nachweis. Weiterhin wurde die Möglichkeit eingeräumt die Fristen für die Erfüllung der Vorschriften zu verlängern und Ausnahmen von der vorgeschriebenen Anwendung bestimmter Grenzwerte vorzusehen (Artikel 22). Hierfür sind jedoch hohe Hürden gesetzt worden.

Neu wurde in der Richtlinie 2008/50/EG ein "nationales Ziel für die Reduzierung der Exposition gegenüber PM2,5 zum Schutz der menschlichen Gesundheit" eingeführt. Hierin sind ein Zielwert von 25 ug/m³ ab dem 1.1.2010 sowie in der 1. Stufe ein Grenzwert von 25 ug/m³ ab dem 1.1.2015 und in einer 2. Stufen von 20 ug/m³ ab dem 1.1.2020 festgelegt worden. Aufgrund des nachgewiesenen PM2,5 Anteils von regional 60 bis 90 % am PM10-Messwert sind hier neue Bereiche mit Grenzwertüberschreitungen zu erwarten.

Den kompletten Text der Richtlinie finden Sie hier.



Recht auf Aktionspläne einklagbar

Mit Urteil vom 25. Juli 2008 hat der Europäische Gerichtshof jedem Einwohner der Europäischen Union das Recht eingeräumt, bei bestehender oder bevorstehender Überschreitung der Immissionsgrenzwerte der Richtlinie 96/62/EG, bei der betroffenen Stadt einen Aktionsplan einzuklagen.

Das Urteil bezieht sich hierbei auf Grund der Verfahrenslänge noch auf die "alte" Rahmenrichtline 96/62/EG, diese ist aber vollständig in die neue Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG eingearbeitet, sodaß das Urteil auch auf diese Richtlinie anzuwenden ist.

Der komplette Urteilstext kann hier herunter geladen werden.





Simulation von Erschütterungen in Gebäuden mittels 3D-FEM-Simulationen

Die detaillierte Prognose der Stärke und Form von Erschütterungen, sowie die Auslegung kostengünstiger Schutzmaßnahmen an Gebäuden oder der Erschütterungsquelle sind aufgrund der Komplexität der physikalischen Vorgänge anspruchsvolle Aufgaben. Die Berechnung der zugrundeliegenden Differentialgleichungen ist in der Regel nur computerbasiert möglich.

Auf dem Gebiet der Computersimulationen ist die Finite-Elemente-Methode (FEM) ein bewährtes Mittel, das ursprünglich aus dem Umfeld des Maschinenbaus stammt und sich mittlerweile in den Ingenieurswissenschaften etabliert hat. Bei der FEM-Simulation werden Form, Struktur und Materialien z.B. eines zu untersuchenden Gebäudes sowie die Erschütterungsanregung und mögliche Schutzmaßnahmen in geeigneten FEM-Modellen erfasst.

In der FEM-Modellierung kann das zu untersuchende Gebäude 2-dimensional als Schnitt dargestellt werden. Eine solche Reduktion ist möglich, wenn keine komplexen Übertragungswege von der Erschütterungsquelle bis zum Gebäude vorliegen. Hingegen wird bei komplex aufgebauten Gebäude oder Übertragungswegen 3-dimensionale Modelle der Situation erstellt. Stärke und Form von Schwingungen werden durch den Aufbau der Gebäude wesentlich beeinflusst, so dass eine zuverlässige Simulation von komplexen Bauwerken eine 3-dimensionale Modellierung erfordert.

Zur Modellierung des Bauwerkes werden zunächst die geometrischen Daten in das Simulationsmodell übertragen. In einem nächsten Schritt werden Materialeigenschaften der Bauteile übertragen und die Elemente, aus denen sich das Modell zusammensetzt, spezifiziert. Abschließend wird auf der Basis von Messdaten, die vor jeder Modellierung im Rahmen einer Erschütterungsmessung erhoben werden, die resultierende Schwingstärke und -form an jedem Punkt des Gebäudes berechnet.

Durch die graphische Darstellung der Berechnungsergebnisse lassen sich Schwingstärke und Form im gesamten Modell veranschaulichen. Die Ergebnisse der FEM-Berechnung ermöglichen ebenfalls Aussagen zu den innerhalb des Gebäude auftretender Sekundärschallimmissionen zu treffen und gegebenenfalls Schutzmaßnahmen zu spezifizieren. In der Animation dargestellt ist das FEM-Modell eines Bürogebäudes, das sich auf einem Tunnel und neben einer Güterzuggleisanlage befindet. Einige Ergebnisse der Simulation sind graphisch dargestellt. In der ist der Verlauf und die Stärke der im Gebäude auftretenden Schwingungen visualisiert.



EnEV 4.0 – der Referentenentwurf zur EnEV 2009

Mit dem vorliegenden Referentenentwurf zur EnEV folgt nun die erste Verschärfung der bereits in Kraft getretenen EnEV 2007. Werden derzeit noch einige Detailpunkte des Referentenentwurfs in der Fachwelt, den Verbänden und den Vertretern von Bund und Ländern diskutiert, so zeichnet sich doch ein deutliches Bild der kommenden EnEV 2009 ab. Je nach Dauer des Gesetzgebungsverfahren können sich daher für Bauherren schon ab dem 1. Januar 2009 deutliche Auswirkungen ergeben.

Um eine Anpassung an den Stand der Technik und eine optimale Angleichung an wirtschaftlichen Maßnahmen zur Energieeinsparung zu erreichen, soll das Anforderungsniveau um bis zu 30% verschärft werden. Große Veränderungen wird es auch beim Wohnungsbau geben, da hier nun auch das Verfahren für Referenzgebäude Anwendung findet. Weiterhin sind Nachrüstpflichten für ungedämmte Wärmeverteilungsrohre und oberste Geschossdecken geplant.

Die auffälligste Veränderungen in der neuen EnEV sind neben der allgemeinen Verschärfung der energetischen Anforderungen für alle neuen Gebäude, das neue Nachweisverfahren für Wohngebäude. Wurde bislang die Bestimmung der zulässigen Grenzwerte nach der Kompaktheit des Gebäudes (A/V-Verhältnis) ermittelt, so tritt das Referenzsgebäudeverfahren an diese Stelle. Dieser Nachweis, wie er bisher bei Nichtwohngebäuden Anwendung findet, soll in einer vereinfachten Form auch für neue Wohngebäude verwendet werden.

Besonders sei auf die Erhöhung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz hingewiesen, denn hier werden die höchstzulässige Sonneneintragskennwerte auch um 30% herabgesetzt. Dies hat vor allem auf neue Nichtwohngebäude mit hohem Glasanteil weitreichende Auswirkungen.

Die wichtigsten Fakten der neuen Energieeinsparverordnung sind im einzelnen:

  • Senkung des maximalen Jahres-Primärenergiebedarfs im Durchschnitt um 30% für neu zu errichtende Wohngebäude und Nichtwohngebäude;

  • Neue Nachweismethode für zu errichtende Wohngebäude nach dem Referenzgebäudeverfahren;
  • Bewertung der Haustechnik für Wohngebäude nach DIN EN 18599;
  • Wiedereinführung des Einzelnachweises für Bauteile (z.B. Vorhangfassade bei Nichtwohngebäuden mit U = 1,9 W/m²K);
  • Gesteigerte Anforderungen bei Änderung von Außenbauteilen bestehender Gebäude;
  • Erhöhung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz (30% Reduzierung des höchstzulässigen Sonneneintragskennwerts);
  • Schriftliche Belege über durchgeführte Maßnahmen (sowie deren stichprobenartige Überprüfung der zuständigen Behörde bzw. bei Heizungsanlagen durch den Schornsteinfeger);
  • stufenweise Außerbetriebnahme von Nachtstromspeicherheizungen;
  • Erweiterung der Qualitätsanforderungen an Aussteller von Energieausweisen;

    Über die Ausdehnung der Nachweispflichten von obersten Geschossdecken und die Dämmung von Wärme führenden Rohrleitungen diskutieren derzeit noch die zuständigen Ministerien. Für das Jahr 2012 ist bereits eine weitere Anhebung des Anforderungsniveaus um weitere 30% angekündigt worden.



    Feuer – Sprinkler – Interaktion mit CFD, eine Diplomarbeit zum Thema Brandschutz

    Im Bereich Brandschutz werden individuelle Lösungen und Konzepte immer wichtiger um den Anforderungen moderner Bauten gerecht zu werden. Denn nur selten kann man auf Erfahrungswerte zurückgreifen, wenn zum Beispiel ein Atrium mit Sprinklern versehen werden soll. Welche Wassermengen und Sprinklerabstände sind sinnvoll, wie viel Wasser verdampft, bevor es den Brandherd erreicht?

    Um diese Fragen zu beantworten und kostspielige Versuchsreihen einzusparen benutzt man sogenannte Computational Fluid Dynamics Simulationen, kurz CFD.

    In dieser Diplomarbeit geht es um Grundlagenforschung, ob und in welchem Rahmen vorhandene CFD Modelle eingesetzt werden können. Dabei werden reale Experimente modelliert und die simulierten Ergebnisse mit den realen verglichen, um so eine Aussage über die Genauigkeit der vorhanden Programme zu treffen. Konkret wird dabei das Programm FDS – Fire Dynamic Simulator des National Instituts of Standards eingesetzt.

    Diese Programm besitzt, im Gegensatz zu vielen anderen Brandsimulatoren, ein Sprinklermodell, das diese Testreihe erst ermöglicht. Dabei werden auch Fragen wie die Modellierung des Sprinklers geklärt, da viele Faktoren, wie Druck, Wassermenge und Winkel, über die Effektivität des Sprinkler entscheiden. Aber auch Feuer ist nicht gleich Feuer. So ist die Nachbildung des eingesetzten Brandsimulators schon eine Herausforderung, da der Simulator einen Kreisring beschreibt, die Software aber rechteckige Geometrie verlangt.

    Ab einer genügend feinen Auflösung ist dies ein untergeordnetes Problem, allerdings fließt jede Verkleinerung des Rechengitters expotential in die Rechendauer ein. Daher ist es auch Aufgabe dieser Arbeit einen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechendauer zu finden.



    Notfallwarn-Beschallungen: Neue normative Situation seit September 2007

    Im September 2007 trat die Norm DIN VDE 8033-4 (Gefahrenmeldeanlagen für Brand, Einbruch und Überfall, Teil 4) in Kraft. In der Praxis zeigen sich hierdurch erhöhte Anforderungen z.B. bei der Planung von Einkaufszentren. Dies hat weitreichende Auswirkungen auf den Entwurf neuer Notfallwarn-Beschallungsanlagen: diese müssen nun verbindlich gegenüber der Situation zuvor bei der Abnahme eine deutlich bessere Sprachverständlichkeit aufweisen.

    Bei Notfallwarn-Beschallungsanlagen ist es im Notfall - neben den installationstechnischen Faktoren der Redundanz und Betriebssicherheit - ganz besonders wichtig, dass alle Personen, welche sich innerhalb des Wirkungsbereichs einer solchen Anlage aufhalten, die akustischen Informationen zu verstehen, um sich bei Gefahr in Sicherheit bringen zu können.

    Schlüsselbegriff ist hier die Sprachverständlichkeit, welche auch und gerade im Notfall unter z. T. widrigen akustischen Bedingungen ausreichend für eine sichere Entfluchtung der betreffenden Räumlichkeiten sein muss. Erste Anforderungen fanden sich hierzu in der DIN EN 60849. Die dort genannten Anforderungen wurden jedoch in der seit September letzten Jahres gültigen Norm DIN VDE 0833-4 im Sinne einer Erhöhung der Sicherheit der im Gefahrenfall betroffenen Personen noch einmal verschärft. Bei Notfallwarndurchsagen muss die Beschallungsanlage nun in ihrem gesamten Wirkungsbereich für die Sprachverständlichkeit, gemessen auf der CIS-Skala (CIS: Common Intelligibility Scale) einen Mittelwert von CIS >= 0,7 (entsprechend STI >= 0,5 bzw. ALcons <= 11,5%) - abzüglich der Standardabweichung aufweisen.

    Dies heißt jedoch: je größer die Streuung der Werte über die beschallten Bereiche, desto höher muss die Sprachverständlichkeit sein. Einzelne „Ausrutscher“ können so dafür sorgen, dass konform der Norm Anlagen, die an den anderen Orten eigentlich eine ausreichende Sprachverständlichkeit aufweisen, dennoch durch die Genehmigungsbehörden nicht abgenommen werden. Der Passus, dass die gesamte zu versorgende Fläche gleichmäßig verständlich zu beschallen sei, bekommt hierdurch eine ganz andere Bedeutung: Wenn eine Anlage also dafür geplant würde, die Anforderungen nur „so gerade eben“ zu erfüllen, dann muss sie dass auch an jedem Ort tun, um die Standardabweichung gering zu halten, welche ja auf die eigentliche Grenzanforderung von CIS >= 0,7 hinzuaddiert werden muss. Damit sind die Anforderungen an die Sprachverständlichkeit gegenüber der vor Herbst 2007 geltenden Normlage erheblich verschärft worden.

    In der Konsequenz bedeutet dies für den Planungsprozess, dass die Sprachverständlichkeit von Notfallwarnanlagen oft mit herkömmlichen Methoden nicht mehr sicher planbar ist, gerade in komplexen baulichen Situationen wie Shopping-Centern mit zentraler Halle, Flughäfen etc.

    Insbesondere in Situationen mit einer Nachhallzeit oberhalb von 1,2 s ist es nicht trivial, die geforderten Anforderungen zu erfüllen, einfache Planungskonzepte (z. B. „Viele Quellen in Hörernähe“) versagen hier, da ja jeder zusätzliche Lautsprecher für alle anderen den Direktschall-Nachhallanteil unvorteilhaft verringert. Anpassungen der Raumakustik sind daher zur Normerfüllung oft unabdingbar, daher heißt es auch in der Norm:

    „Die frühzeitige Einschaltung von Raumakustikern ist empfehlenswert“ ...


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