title: Evaluation of wood constructions’ performance for rooftop extensions
Creators: name: Rissetto, Romina Paula
Publisher: name: TU Wien
Year: 2018
Subjects: subject: Wood construction alternatives
subject: Integral assessment
subject: Energy performance evaluation
subject: Thermal comfort
subject: Life Cycle Assessment
subject: “Cradle-to-gate”
subject: Summer overheating
subject: Cost-time analysis

description: Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Wohnraum in der Stadt Wien, aber auch generell im zentraleuropäischen Bereich, sowie den Einschränkungen, die das Bauen im dichten, innerstädtischen Bereich bestimmen, spielt die Sanierung und Erweiterung des Bestandes – beispielsweise durch Dachausbauten - eine wichtige Rolle in der Entwicklung der gebauten Umwelt im 21. Jahrhundert. In diesem Zusammenhang wird oftmals auf das große Potential von Holzbaukonstruktion hingewiesen. Prinzipiell sagt man Holzbaukonstruktionen ein Potential für Schnellmontagelösungen zu, darüber hinaus gilt der Holzbau infolge der guten Ökobilanz von Holz als umweltfreundlich, sowie durch die günstigen bauphysikalischen Kennwerte von Holz und Holzwerkstoffen als Material, dass hoch- energieeffiziente Bauelemente und Bauwerke ermöglicht. In dieser Masterthese soll dies für Dachgeschossausbauten geprüft und auch konstruktiv weitergedacht bzw. weiterentwickelt werden. Im Detail befasst sich diese Masterarbeit mit der integralen Bewertung verschiedener Dachgeschosslösungen für ein (repräsentatives) Referenzgebäude in Wien. Die dabei durchgeführte Forschung zielt darauf ab, die Leistung von sechs Alternativkonstruktionen (Varianten von Holzbauten, Stahl und Beton) in Bezug auf thermisches Verhalten, ökologische Auswirkungen und Kosten-Zeit-Aufwand zu bewerten und zu vergleichen. Jede Kategorie wurde mit unterschiedlichen Werkzeugen bewertet, dazu gehören numerische Gebäudesimulationsumgebungen, genauso wie normative Berechnungsverfahren. Auch Standardwerke für die Kostenberechnung wurden für die Durchführung entsprechender Abschätzungen herangezogen. Hinsichtlich der Resultate kann folgendes festgehalten werden: Werden Konstruktions-Details mit ähnlicher thermischer Performance verwendet, wird die grundlegende thermische Performance des Dachbodens im Winterfall nicht wesentlich von der Art der Konstruktion bestimmt. Thermischer Komfort ist aber auch in der Sommersaison wichtig. Bei nicht angemessenen Konstruktionsformen können – zieht man Wiener Klimabedingungen heran - Innentemperaturen von 37°C und mehr auftreten. Es versteht sich von selbst, dass solche Temperaturen nicht akzeptabel sind. Ein wesentlicher Aspekt ist daher – wenn man Holzbaulösungen in Dachgeschossausbauten einsetzen möchte, die Kontrolle der Sommertauglichkeit. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass bei durchdachten massiven Holzkonstruktionen die Anzahl der Stunden mit sommerlicher Überhitzungstendenzen signifikant gesenkt werden kann. Bei Ökobilanzierung von "Cradle-to-Gate" haben alle untersuchten Konstruktions- Lösungen einen geringen ökologischen Fußabdruck gezeigt. Die Implementierung bestimmter Holzbaugruppen kann jedoch die relativen ökologischen Auswirkungen im Vergleich zu anderen Lösungen um 50% reduzieren. Der Hauptunterschied zwischen den Konstruktionsarten kann (dann) in der Kostenbewertung gesehen werden. Aufbauend auf den Erkenntnissen dieser Arbeit kann festgehalten werden, dass die Hauptherausforderungen für die integrale Bewertung von Dachgeschosserweiterungen der Einsatz und die Verfügbarkeit unterschiedlicher Bewertungswerkzeuge, die Untersuchung der Machbarkeit von Bauelementen und eine präzise Gebäudeplanung und –dokumentation sind.
description: Due to the increasing demand of habitable space in the city of Vienna and generally in central Europe, and the restrictions limiting building in the central area, the refurbishment of the existing building stock has played an important role – for instance by performing rooftop extensions – in the building environment’s development of the 21st century. In this context, the great potential of wood constructions solutions is under scrutiny. In principle, wood constructions are considered to be fast-assembly solutions as well as eco-friendly, due to the positive eco-balance of wood. Moreover, the favorable building physics characteristics of wood and wood-based materials enable high-energy efficient performance of building elements and constructions. In this master thesis, this will be tested and further developed for an attic extension, in order to cover the need for a fast-assembly and environmental friendly solutions, and to promote energy efficient performance of building elements. In detail, this master thesis focuses on an integral assessment of different rooftop solutions for a representative reference building in Vienna. This study aims to evaluate and compare the performance of six roof alternatives in terms of thermal behavior, ecological impact, and cost-time efforts. Each category has been assessed by the implementation of different methods such as numerical building simulation and building standards procedures. Moreover, reference works were used for the realization of appropriate estimations for the cost calculation. Regarding the results of the study, the following can be stated: by implementing construction details with similar thermal characteristics, the thermal performance in winter of the attic space is not significantly influenced by the type of construction. However, thermal comfort is important to be considered in the summer period. In cases where the building design is not appropriate – and given the prevailing Viennese climatic conditions –, an attic space’s indoor temperature can reach 37°C. A control of the summer overheating is essential in this type of renovations. The results have shown that by implementing massive wood solutions, discomfort hours can be significantly reduced in comparison to other solutions. While performing a “cradle-to-gate” ecological evaluation, all details have shown an absolute low ecological footprint. However, the implementation of certain wood assemblies can reduce 50% the relative ecological impact values in comparison to other solutions. The main difference between the details can be seen (therefore) in terms of cost evaluation. Based on the findings of this works, it can be stated that the main challenges of the integral assessment of rooftop extension are the implementation and availability of different software assessment tools, the feasibility study of building elements and an accurate building design and documentation.