Raumakustik Stephenson

Inhalt Bauphysik-Vorlesungen

Bauphysik I
(Grundlagen der Wärme und Feuchte)
1. Semester

Wärme

0. zur Einführung: Energieflüsse, Verluste und Gewinne im Gebäude

1. Rechnen mit physikalischen Größen und Einheiten
sowie Übungen im Aufstellen physikalischer Gleichungen allgemein

- jetzt im Tutorium Physik -

2. Grundlagen der Wärmelehre (Def. "Wärme", "Temperatur")
    Wärmespeicherung, Wärmekapazität, Änderung des Aggregatzustandes
3. Stationärer Wärmetransport,
    Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchlasswiderstand, Wärmeübergang,
    Reihenschaltung von Übergang, Durchlaß und Übergang,
    Wärmedurchgangskoeffizient U, Wärmedurchgang durch ebene
    mehrschichtige Berechnung von Zwischentemperaturen,
    Temperaturverläufe von mehrschichtigen Bauteilen, nebeneinander
    liegende Bauteile / das Prinzip Parallelschaltung,
    Transmissionswärmestrombilanzen /Berechnung von
    Zwischentemperaturen
    Wärmebrücken; Arten und Folgen, Wärmestromlinien und Isothermen
    Kennwerte, Längen- u.punktbezogene Wärmedurchgangskoeffizenten
4. Wärmestrahlung
    elektromagnetische Wellen, Planck´sches Strahlungsgesetz des
    Schwarzen Körpers,Wiensches Verschiebungs-,
     Stefan-Boltzmann-Gesetz
    Absorptions-, Emissions-, Reflexions- und Transmissionsgrade
    Wärmeaustausch zwischen planparallelen Oberflächen
5.  Grundlagen des instationären Wärmetransports
     Auskühl- und Aufheizvorgänge, Zeitkonstanten
    Wärmespeicherwert von Wänden und Gebäuden,
    Periodische Temperaturschwankungen

nur eventuell behandelt, oderim 3. Semester:
6.   Energiehaushalt von Gebäuden und Energieeinsparverordnung
     Warum A/V-Abhängigkeit der Sollwerte
     Berechnung des vorhandenen Heizwärmebedarfs:
     Transmissionsverluste, Lüftung, physiologische Grundlagen
     Lüftungswärmeverluste, solare Wärmegewinne,
     Gesamtenergiedurchlassgrade, vereinfachtes und
      Monatsbilanzverfahren
     Typen von Heizanlagen, Primärenergiebewertungsfaktoren

7. Feuchte
    Zustandsgleichung des idealen Gases,
    Dampfdruck, -Sättigungsdruck, absolute und relative Luftfeuchte,
    Kondensation,Taupunkt, Tauwasser an Wandoberflächen,
    Wasserdampfbilanz in Gebäuden /
    die Raumluftfeuchte als Gleichgewichtszustand

(Die Themen Dampfdiffusion, ü-Werte, Glaserdiagramm u.a. sollen im 3. Semester behandelt werden.)

Die Vorlesung Bauphysik 1 nur im Wintersemester angeboten.

Skript gerne bei mir im Büro Ak03 in den Sprechstunden.

Literatur:

Nachschlagewerke:
Taschenbuch Physik; Kuchling, Horst; Fachbuchverlag Leipzig,
Physik in Formeln und Tabellen; Berber, Kacher, Langer; Teubner-Verlag

Grundlagen: z.B.
Hering, E.; et.al., Physik für Ingenieure; VDI-Verlag, Düsseldorf
Lindner, H; Physik für Ingenieure; Fachbuchverlag Leipzig

Bücher:
NEU! Empfohlen:
Krawietz, R.; Heimke; W.; Physik im Bauwesen - Grundwissen und Bauphysik ; Fachbuchverlag Leipzig im Hanser-Verlag, 2008

Sehr gut im Grundlagenteil, insbesondere zu Thermodynamik, Schwingungen und Wellen, auch Mechanik und etwas Elektrodynamik; im Bauphysik-Teil: Wärme- , Feuchte- und Schallschutz, auch Beleuchtung und Brandschutz, jedoch ohne ENEV, Betonung der Physik; mit Übungsaufgaben; die Autoren lehren Physik und Bauphysik an der Hochschule für Technik und Wirtschft (FH), Dresden

Stein, J.A. Physik für Bauingenieure; Bd.2: Wärme und Feuchte)
            (entstanden aus Vorlesungsumdruck der HAW Hamburg;
            gut, da dicht am Vorlesungsinhalt, jedoch veraltet, da noch
          nach Wärmeschutzverordnung)

Berber, J.; Bauphysik - Wärmetransport, Feuchtigkeit, Schall; Voigt-Verlag
            (sehr gut zum Verständnis der Physik und Hintergründe)

Gösele K., Schüle, W.: Schall, Wärme, Feuchte; Grundlagen, Erfahrungen und praktische Hinweise für den Hochbau; Bauverlag Wiesbaden und Berlin;
   (auf wissenschaftlichem Niveau, jedoch auch für Praktiker,
     „Klassiker“)

Zürcher,Ch.; Bauphysik- ein Repititorium; vdf-Verlag d.Fachvereine Zürich

Bücher zur Energieeinsparverordnung (ENEV) (3. Semester)
Liersch, K.W.: Bauphysik kompakt, Wärme-und Feuchteschutz;
                     aus der Reihe BBB; Bauwerk Verlag Berlin 2001
   allgemein zur Bauphysik, empfohlen, da dicht an neuer Vorlesung

Liersch, K.W., Langner, N.; ENEV-Praxis, die neue
                 Energieeinsparverordnung leicht und verständlich dargestellt;
                  Bauwerk Verlag Berlin 2002; Umfassend und ausführlich, mit   Hindergründen, komplettes Beispiel im Anhang

Dirk, Rainer; Energieeinsparverordnung 2002 - Schritt für Schritt:
                Werner Verlag, Düsseldorf 2002 ; mit Excel-Programmen
                auf CD-ROM ; knapp, aber mit Vorwissen verständlich

Bauphysik II
(Grundlagen der Akustik, Raum- und Bauakustik)
2. Semester

0. Mechanik / Kinematik der Translation und Rotation

Dieses Kapitel (Wiederholung von Schulstoff) wird zur eigenen Erarbeitung vor Vorlesungsbeginn und Vorbereitung auf das 1. Kapitel "Schwingungen" dringend empfohlen. Es wird nicht mehr behandelt, sondern vorausgesetzt ! Siehe Brückenkurs Physik.

Literatur: Hering : „Physik für Ingenieure“ (VDI-Verlag) s.unten, Seiten 19-31 (außer 25-27) und Lösungen zu den Übungsaufgaben S. 712, in der Bibliothek erhältlich. oder ähnliches Buch, z.B. auch Schulbuch.

1.      Schwingungen (harmonische)
        Begriffe Amplitude, Frequenz, Phase, Schnelle,Beschleunigung
        Harmonischer Oszillator (Masse-Feder-System),gedämpfte
        Schwingung, erzwungene Schwingung / Resonanz,
        Überlagerung von Schwingungen
2.     Schallwellen und Schallgrößen
        Wellentypen, fortschreitende, stehende, Wellenlänge,
        Phasengeschwindigkeit, Druck und Schnelle, Impedanz,
         energetische Schallfeldgrößen: Schallleistung, Emission –
         Immission, Pegelgrößen,
         energetische Addition von Schallpegeln
3.     Frequenzbereiche hörbaren Schalls, Zeit- und
        Spektraldarstellungen

4.     Schallempfinden (Physiologie des Hörens),
         Lärmwirkungen, Funktionsweise des Ohrs,
         Lautheit, Phon, A-Bewertung, energetische Mittelungs-,
         Wirk- und Beurteilungspegel

5.     Schallausbreitungseffekte
         Schallquellen und Abstandsgesetze,Richtcharakteristiken, Reflexion,
       Absorption an Wänden und in Luft, Transmission, Dissipation,
       geometrische und diffuse Reflexion, Schallbrechung,
        Schallbeugung /- Abschirmung,

6.      Städtbauakustik ("Lärmschutz an Straßen" ist entfallen)

7.      Raumakustik
       Zielgrössen (Echogramm, Nachhallzeit, Sprachverständlichkeit...)
       Grundlagen der wellentheoretischen und geometrisch-statistischen
         Raumakustik / das Schallteilchenmodell, diffuses Schallfeld,
         Nachhallformeln nach Eyring und Sabine, Übersicht und
         Klassifizierung von Schallabsorbern, stationäres Schallfeld /
         Schallpegel , Prozedur zur
        Optimierung der Nachhallzeit

Skript gerne bei mir im Büro Ak03 in den Sprechstunden
oder auf dem Server der HCU.

Literatur:

Grundlagen: z.B.
Hering, E.; et.al., Physik für Ingenieure; VDI-Verlag, Düsseldorf

Krawietz, .. siehe Literatur zu Bauphysik I

Bauakustik:
entstanden aus Vorlesungsumdruck der HAW Hamburg:
Stein, J.A. Physik für Bauingenieure; Bd.1: Schall; AVH-Verlag, Hamburg ; 1997
Gösele K., Schüle, W.: Schall, Wärme, Feuchte; Grundlagen, Erfahrungen und praktische Hinweise für den Hochbau; Bauverlag Wiesbaden und Berlin;

Fischer, H.M. et.al.; Lehrbuch der Bauphysik; Teubner, Stuttgart, neueste Auflage

Berber, J.; Bauphysik - Wärmetransport, Feuchtigkeit, Schall; Verlag B. F. Voigt, Hamburg, 3. Aufl. 1986

Raumakustik:
Fasold,W., Veres,E: Schallschutz und Raumakustik in der Praxis; Verlag für Bauwesen, Berlin 1998

Cremer,L; Müller,H.A.; Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik, Bd. 1: Geometrische Raumakuustik; Hirzel-Verlag, Stuttgart

contents of
REAP -course
"Urban noise / fundamentals of acoustics"

Lesson /Date/ Topic /old plan:
1 12.4. introduction: “What is noise?”
acoustics, physiology, perception, urban planning….
overview on 1. and 2. REAP semester on noise /2. Semester: Popp et al.

some fundamentals of acoustics with experiments and auralizations

2 19.4. vibrations (harmonic, free)
basic acoustic quantities: amplitude, frequency, phase
relation to perception of loudness, tone pitch (experiments)
(damped vibrations), forced, mass –spring-principle, resonance

3 26.4. waves, sound field parameters (sound pressure,….energy, intensity, power)

4 3.5. sound levels / logarithm, energetic superposition,

interference, averaging

5 10.5. emission- immission /propagation:
sound sources (point sources, line sources/ streets, directivity), noise maps

real state: at 31.5. we were here:( 3 dates delayed)

NEW PLAN from 21.6.

6 21.6.. propagation effects: specular reflections / image sources, diffusion/ scattering, absorption, overview on absorbing materials

7 21.6. II ?. diffraction /screening, noise barrier design, (combinations with reflections) application: practical consequences for urban planning

8 ( dto.+ meteorological effects /refraction in atmosphere, (+sound insulation)

9 28.6. noise perception (A-weighting, loudness….!), averaging, noise maps, annoyance, …… psychoacoustical an social impact,
noise assessment

10 5.7. traffic noise

11 12.7. community noise…+ planning stategies

12 ?? noise regulations (overview EU, German), limiting values,
planning strategies (popp?)

As task for home work til September ?

following in the 2. Sem.:
Popp et. al. Noise regulations and mappings in different counties and the EU (time schedule following) and
Stephenson: Numerical noise immission prognosis methods (principles),
advanced problems:reflections and diffractions of higher order etc..