Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch

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1 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 1 Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Weiterbildungskurs für Baufachleute 05. November 2013

2 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 2 Gliederung 1. Einleitung 2. Kenntnisstand 3. Versuchsaufbau 4. Ergebnisse Hauptversuch 5. Diskussion 6. Zusammenfassung

3 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 3 1. Problemstellung Hohe Sonneneinstrahlung an Sommertagen Teilweise keine gedämmten Dächer Schlechte Querlüftung des Außenklimastalls Wegfall großer Baugruppen (Massivbauwände) als Wärmepuffer starke Temperaturerhöhung im Stall Leistungseinbußen der Hochleistungsmilchkuh ab 22 C Stalltemperatur (Heidenreich u. Pache, 2009)

4 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 4 2. Kenntnisstand Klimatische und standortspezifische Bedingungen Bei Temperaturen über 30 C über einen längeren Zeitraum kommen Bauhüllen an ihre Grenzen (Quelle: Forkel, 2011)

5 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 5 2. Kenntnisstand Wärmebilanz einer Hochleistungskuh Etwa 2/5 der zugeführten Energie wird bei Stoffwechselvorgängen in Wärme umgesetzt. Pache (2009) beziffert die produzierte Wärmemenge auf mehr als 1800 Watt. Hohe Luftwechselraten notwendig. Raumvolumen von 30m³ je Kuhplatz oder mehr. (Müller et al., 2009) Verschiedene Mechanismen zur Thermoregulation (Quelle: Pache, 2009)

6 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 6 2. Kenntnisstand Unterschiedliche Wärmedurchgangkoeffizienten U für verschiedene Dacheindeckungen z.b.: - Dachziegel mit Dämmung U= 0,23 W/m²K - Trapezblech U= 5,88 W/m²K - Sanwichpaneel (30 mm) U= 0,6 W/m²K (Quelle: Baunetzwissen, 2011; Krause M., 2010)

7 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 7 2. Kenntnisstand Versuchsmodell zur Messung des Wärmeschutzes von Dämmstoffen Modellversuch des Forschungsinstituts für Wärmeschutz, München Holzplatte als Abdeckung Infrarotglühlampen (Quelle: IVPU, 2007)

8 Elektromotor Agrartechnik Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 8 3. Versuchsaufbau Strahlungssimulator: 4 Lampen mit je 500 W Maximalleistung Einstrahlung im Versuch ca. 1000W. Lüfter zur Kühlung Lampen Transformatoren Abstand der Lampen zur Dachoberfläche: im Vorversuch 240 mm im Hauptversuch 200 mm Aufhängung Versuchmodell

9 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 9 3. Versuchsaufbau Messpunkte an den Dachflächen

10 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Versuchsaufbau Sensoranordnung Nettoradiometer über und unter der Dachfläche jeweils im Abstand von 70 mm Wärmefluss über Heat Flux Plates Temperatursensoren für den Modellraum Infrarotthermometer zur Messung der Dachoberhaut und unterhaut

11 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Ergebnisse Hauptversuch Temperatur und Nettostrahlung der Dachoberhaut

12 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Ergebnisse Hauptversuch Temperatur und Nettostrahlung der Dachunterhaut

13 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Ergebnisse Hauptversuch Temperatur im (Stall-)Modellraum

14 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Diskussion Hauptversuche: konstanter Abstand Dach Lichtquelle bei allen Dacheindeckungen Nettostrahlung und Temperatur über der Dachfläche Abstrahlung nimmt beim Trapezblech stetig zu emittierte Strahlung nimmt beim Sandwich und Doppel-Trapezblech ab mehr Strahlung wird absorbiert (Aufwärmung des Bauteils) Randeinflüsse beim Doppel-Trapezblech (Konvektion?) Nettostrahlung und Temperatur unter der Dachfläche Erwärmung des Modellraums hängt direkt ab von der Temperatur der Dachunterseite Temperaturdifferenz im Modellraum zwischen Sandwich und Trapezblech ca. 5 K

15 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch Zusammenfassung Temperaturunterschiede deutlich erkennbar Dämmung hat positiven Effekt auf die Raumtemperatur Doppel-Trapezblech als Alternative Nutzung des Kamineffekts? weitere Untersuchungen in der Praxis notwendig Übertragbarkeit der Werte auf große Dachflächen? Große Differenzen bei den Materialkosten Fragen??? Markus Neuhauser

16 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 16 Literatur Agricultura (2011): Homepage Agricultura modular, index.php?option=com_content&view=article&id=66&itemid=63, Baumarkt (2011): Homepage Baumarkt, baumarkt/ schablone1/reetdaecher-sind-romantisch-aberproblematisch, Baunetzwissen (2011): Homepage Baunetzwissen, standardartikel/solar_direkte-und-diffuse- Solarstrahlung_ html, Dach-Zentrum (2011): Homepage Dachzentrum, tools/dachlexikon/waermeuebergangskoeffizient/, Flaig, B. (2011): Einfluss der Sonneneinstrahlung auf das Stallklima in Kälberiglus Bachelor-Arbeit, Universität, Institut für Agrartechnik, unveröffentlicht. Forkel (2011): Homepage Klima der Erde, Hanffaser (2011): Homepage Hanffaser, -1VmPNU8XEbcOi2yuEiKuYB8rTY=&h=110&, Heidenreich, T., S. Pache (2009): Mit hellen Dächern den Hitzestress stoppen. Top agrar (2009), Heft 7, S. R IVPU, (2007): Industrieverband für Polyurethan und Hartschaum e.v., Sommerliches Raumklima im Dachgeschoß: Vergleichende Untersuchungen von Dämmstoffen unter Berücksichtigung instationärer Effekte in einem Modellversuch. Untersuchungsbericht des Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. in München., S

17 Markus Neuhauser Einfluss unterschiedlicher Dacheindeckungen auf das Mikroklima im Modellversuch 17 Literatur Krause, M. (2010). Vorlesungsunterlagen zum Modul Bauen und Stallklima, Universität, Institut für Agrartechnik, Bauphysik Wärme, SS Müller, H.-J., M. Schultz und Ch. Loebsin (2009): Einfluss wärmegedämmter Dächer auf den Hitzestress bei Milchkühen. Landtechnik 2009, Heft 2, S Pache, S. (2009): Einfluss der Dachkonstruktionen auf die Thermoregulation von Milchkühen, Freistaat Sachsen, Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie: 1.Düsser Milchforum am 04./ Profiltec, S. (2011): Homepage Profitec Bausysteme, S. 1-21, Thies (2011): Homepage Thies Clima. waermefluss.html#heatfluxplatehfp01, Waller, G. (2011): Fachbereich Informatik und Elektrotechnik an der FH Kiel, Fachhochschule Kiel,