Bionda 2006

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Autor	Davide Bionda
Jahr	2006
Titel	Modelling indoor climate and salt behaviour in historical buildings: A case study
Bibtex	[Bionda:2006]Titel: Modelling indoor climate and salt behaviour in historical buildings: A case study, Diss. Nr. 16567 Autor / Verfasser: Bionda, Davide
DOI	10.3929/ethz-a-005188136
Link	URL: http://e-collection.ethbib.ethz.ch/view/eth:28701
Bemerkungen	Ph.D. Thesis

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Abstract

Indoor climate is a key factor determining the development of damage inside historical buildings. Processes like salt weathering are largely controlled by the temperature and the relativehumidity ofthe environment. In the present work hygrothermal simulations of the indoor climate of a church were performed with a novel hygric model used in combination with the HELIOS thermal code. The applicability of these modeis to a real, historical building was to be tested. The combination of HELIOS with the hygric model proved to be a viable method for hygrothermal simulations in historical buildings, provided that thermal simulations are as aecurate as possible. Considerations on the quality of the relevant building parameters required for modelling are provided. The applicability of indoor climate modeis to historical buildings provides the opportunity to use these tools to perform risk assessment and investigations ofthe climatic conditions over a period of many years, without having to rely on long-term in situ measurements. The behaviour of hygroscopic salts in relation to indoor climate was investigated. The prineipal salt species observed in the study building were mirabilite (Na2SO4-10H2O), thenardite (Na2S04), epsomite (MgS04-7H20), trona (Na3H(C03)2-2H20)and niter (KN03). No other activity in response to climate fluctuations than the phase transition between mirabilite and thenardite was observed. The ECOS thermodynamicmodel, which predicts the behaviour of salt mixtures in relation to climate, was tested by comparingSimulationresults with the observationsof salt species growingon plasters. Resultsare presentedfor plasterson which efflorescences ofmirabilite,thenardite and epsomite were detected. Saturation indexes for the relevant soluble salt species in the pore Solutions were calculated. A correlation between efflorescences on the plastersand calculated Saturation indexes has beenobserved.

Zusammenfassung Das Raumklima spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Entstehung von Schäden in historischen Gebäuden. Schadensprozesse wie Salzverwitterung sind stark durch die Temperatur und die relative Feuchte der Umgebung kontrolliert. In der vorliegenden Arbeit wurde das Raumklima einer Kirche anhand eines neuen hygrischen Modells, welches mit dem thermischen Gebäudesimulationsprogramm HELIOS kombiniert wurde, simuliert. Ziel war es, die Anwendbarkeit dieser Modelle an realen, historischen Gebäuden zu testen. Die Kombination von HELIOS mit dem hygrischen Modell erwies sich als geeignet, um Raumklimasimulationen in historischen Gebäuden durchzuführen, unter der Voraussetzung, dass die thermischen Simulationen möglichst sorgfältig durchgeführtwerden. Die für die Simulation relevanten Gebäudeparameter werden dargestellt und diskutiert. Die Anwendung von Raumklimamodellen in historischen Gebäuden bietet die Möglichkeit,Risikoabschätzungen und Untersuchungendes Raumklimas während mehrjähriger Perioden durchzuführen, ohne dabei auf Langzeitmessungen in situ angewiesenzu sein. Das Verhalten von hygroskopischen Salzen in Zusammenhang mit Raumklima wurde erforscht. Die wichtigsten, im untersuchten Gebäude beobachteten Salze waren Mirabilit (Na2SO4T0H2O), Thenardit (Na2S04), Epsomit (MgS04-7H20), Trona (Na3H(C03)2-2H20) und Nitrokalit (KNO3). Die einzige festgestellte Salzaktivität in Zusammenhang mit den gemessenen Raumklimafluktuationen war die Phasenumwandlung zwischen Mirabilit und Thenardit. Das thermodynamische Modell ECOS, welches das Verhalten von Salzmischungen in Abhängigkeit vom Klima beschreibt, wurde getestet, indem die Ergebnisse der Simulationen mit den Beobachtungen der Salzspezies auf Verputzen verglichen wurden. Die entsprechenden Ergebnisse für Verputze mit Ausblühungen von Mirabilit, Thenardit und Epsomit werden dargestellt. Die Sättigungsindices der relevanten Salzspezies in Porenlösungen wurden berechnet. Eine Korrelation zwischen Salzausblühungen auf Verputzen und den berechneten Sättigungsindices wurde festgestellt.

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