- Titel
- Reduktion urbaner Wärmeinseln durch innovative Keramikfassadensysteme
- Untertitel
- Untersuchung, Bewertung und Lösung der Verstopfungs- und Schimmelprobleme sowie Frostbeständigkeit von wassergetränkten Keramikelementen hinsichtlich der Optimierung ihrer Evapotranspirationsfähigkeiten.
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:l189-qucosa2-1064936
- Datum der Einreichung
- 05.05.2026
- Abstract (DE)
- Urbane Wärmeinseln stellen eine zunehmende klimatische Herausforderung für Städte dar und erhöhen den Bedarf an energieeffizienten und nachhaltigen Kühlstrategien. Das Keramikfassadensystem bietet hierfür einen vielversprechenden Ansatz: Durch die kapillare Wasseraufnahme und -abgabe der porösen Keramikelemente wird Verdunstungskälte erzeugt und so ein passiver Kühlungseffekt an der Gebäudehülle erzielt. Die vorliegende Arbeit untersucht die wassergetränkten Keramikelemente im Hinblick auf die Verdunstungsleistung unter Berücksichtigung der praktischen Herausforderungen. Im Fokus stehen die Verstopfungserscheinungen durch Ablagerungen, das Risiko der Schimmelbildung infolge einer dauerhaften Feuchtigkeitsbelastung sowie die Frostbeständigkeit unter winterlichen Klimabedingungen. Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurden experimentelle Untersuchungen an additiv gefertigten, unglasierten Keramikkörpern aus den Tonmaterialien FT-RA, 161 und W-T durchgeführt. Die Versuchsreihen umfassen einen Bewässerungsversuch, eine Exsikkator-Lagerung sowie die Frostbeständigkeitsprüfung. Dabei kamen destilliertes Wasser, Leitungswasser und Regenwasser zum Einsatz, um deren Einfluss auf Ablagerungsprozesse, mikrobielles Wachstum und Evapotranspirationsleistung systematisch zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wasserqualität einen entscheidenden Einfluss auf die Ablagerungsbildung und damit auf die Funktionsfähigkeit des kapillaren Systems hat. Dabei weisen vor allem das Leitungs- und Regenwasser aufgrund der gelösten Inhaltsstoffe einen nachteiligen Einfluss auf. Somit wird die Bildung von Ablagerungen begünstigt und die Verdunstungsleistung reduziert. Das Schimmelwachstum tritt vor allem unter spezifischen, stark feuchte- und temperaturabhängigen Bedingungen auf und ist unter realen Einsatzbedingungen nur eingeschränkt relevant. Hinsichtlich der Frostbeständigkeit konnten strukturabhängige Schädigungsmechanismen identifiziert werden.
- Abstract (EN)
- Urban heat islands represent an increasing climatic challenge for cities, driving demand for energy-efficient and sustainable cooling strategies. Ceramic facade systems offer a promising approach: through the capillary absorption and release of water, porous ceramic elements generate evaporative cooling, thereby achieving a passive cooling effect at the building envelope. This study examines water-saturated ceramic elements with regard to evaporation performance, taking into account practical challenges. The focus is on clogging phenomena caused by deposits, the risk of mould growth resulting from prolonged moisture exposure and frost resistance under winter climatic conditions. To address the research questions, experimental investigations were conducted on additively manufactured, unglazed ceramic specimens made from the clay materials FT-RA, 161 and W-T. The test series comprised an irrigation experiment, desiccator storage and a frost resistance test. Distilled water, tap water and rainwater were used to systematically analyse their influence on deposit formation, microbial growth and evapotranspiration performance. The results demonstrate that water quality has a decisive influence on deposit formation and consequently on the functionality of the capillary system. In particular, tap water and rainwater exhibit a detrimental effect due to their dissolved constituents promoting deposit formation and reducing evaporation performance. Mould growth occurs primarily under specific conditions that are highly dependent on humidity and temperature and is of limited relevance under real-world operating conditions. With regard to frost resistance, structure-dependent damage mechanisms were identified.
- Freie Schlagwörter (DE)
- Urbane Wärmeinsel, Keramikfassade, Fassadensystem, Evapotranspi- ration, Verdunstungskühlung, poröse Keramik, Frostbeständigkeit, Schimmelbildung, Verstopfung, Ablagerungen, Nachhaltiges Bauen
- Freie Schlagwörter (EN)
- urban heat island, ceramic facade, facade system, evapotranspiration, evap- orative cooling, porous ceramics, frost resistance, mould growth, clogging, deposits, sus- tainable construction
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Leipzig
- Version / Begutachtungsstatus
- angenommene Version / Postprint / Autorenversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:l189-qucosa2-1064936
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 11.08.2026
- Dokumenttyp
- Masterarbeit / Staatsexamensarbeit
- Sprache des Dokumentes
- Deutsch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0- Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung 2 Abstract 3 Inhaltsverzeichnis 4 Abbildungsverzeichnis 7 Tabellenverzeichnis 11 Abkürzungsverzeichnis 13 1 Einleitung 14 2 Keramik 18 2.1 Definition Keramik 18 2.2 Einordnung keramischer Werkstoffe 19 2.3 Rohstoffe keramischer Silikatwerkstoffe 23 2.4 Herstellprozess keramischer Bauteile 27 2.5 Struktur und Gefüge 35 2.6 Materialeigenschaften 37 3 Herausforderungen bei wassergetränkten Keramikelementen 48 3.1 Verstopfungsmechanismus 48 3.2 Schimmelbildung 52 3.3 Frostbeständigkeit 59 4 Versuchsvorbereitung 64 4.1 Entwicklung und Herstellung der Probekörper 64 4.2 Charakterisierung der verwendeten Wasserarten 87 5 Bewässerungsversuch 96 5.1 Versuchsaufbau und -durchführung 96 5.2 Ergebnisse 99 6 Exsikkator-Lagerung 115 6.1 Versuchsaufbau und -durchführung 115 6.2 Ergebnisse 117 7 Frostbeständigkeit 122 7.1 Versuchsaufbau und -durchführung 122 7.2 Ergebnisse 124 8 Lösungsansätze und Optimierung 128 9 Fazit und Ausblick 130 10 Digitaler Anhang 132 Anhang A – Herstellung Probekörper 132 Anhang B – Wasseranalysen 132 Anhang C – Bewässerung 132 Anhang D – Exsikkator-Lagerung 132 Anhang E – Frostbeständigkeit 132 11 Erklärung 133 Literaturverzeichnis 134