Kühlen statt heizen?

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1 Kühlen statt heizen? Eine Studie über Gebäudeverhalten im Klimawandel Arch. Dipl.-Ing. Renate Hammer, MAS Dipl.-Ing. Peter Holzer, Krems

2 KÜHLEN STATT HEIZEN? SOMMERTAUGLICHKEIT IM KLIMAWANDEL

3 Inhalt Prognose des Klimawandels Veränderung der Mitteltemperaturen Veränderung der Niederschlagssummen Veränderung der Extremwerte von Temperatur und Niederschlag Veränderung der Schneemengen Untersuchung veränderten Gebäudeverhaltens Veränderung der Sommertauglichkeit Veränderung von Kühllast und Kühlwärmebedarf Veränderung von Heizlast und Heizwärmebedarf

4 Prognose des Klimawandels Quelle Abbildung Schwarzbuch Klimawandel

5 Prognose des Klimawandels reclip:more [http://systemsresearch.arcs.ac.at/se/projects/reclip/] research for climate protection: model run evaluation KLIMAZUKUNFT ÖSTERREICH Kleinräumige Klimaszenarien und Signale des Klimawandels Austrian Research Centers GmbH ARC, Bereich systems research Wegener Center for Global and Climate Change, Graz Institut für Meteorologie & Geophysik, Universität Wien Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur, Wien Zentralanstalt für Meteorologie & Geodynamik, Wien

6 Generelle Trends Temperatur Die mittlere Jahrestemperatur (in Österreich) wird bis 2050 um +2 bis 2,5 C ansteigen. Entlang des Alpenhauptkammes werden die Jahresmittelwerte höher ansteigen. Quelle reclip:more Quelle Tabelle Schwarzbuch Klimawandel

7 Generelle Trends Temperatur Generelle Trends Niederschläge Die Niederschläge werden insgesamt abnehmen, vor allem im Osten. Quelle reclip:more

8 Regionale und saisonale Trends der Mitteltemperatur Winter Norden & Osten: +1,3 bis 1,8 C Süden & Westen +1,5 bis 2 C Frühjahr Generell: +1,8 bis 2,5 C, Westen & gesamter Alpenraum: +2 bis 3 C Sommer Generell: +2 bis 2,5 C, Westen & Alpenraum: +2,5 bis 3 C Herbst Generell: +2,5 bis 3 C Westen: +2,3 bis 3 C Quelle reclip:more

9 Regionale und saisonale Niederschlagsprognosen Winter: Frühling: Alpenhauptkamm + 5 bis 25% im Osten Abnahme bis -15% Sommer (gegenläufige Modelltrends) Generell +15 bis + 30 % im Westen +10% bzw. tw. Abnahme (bis -15%) im Osten Abnahme -15% bis Zunahme 15-30% (Südosten) in den Zentralalpen Abnahme -20% bis Zunahme 5-15%, Herbst (gegenläufige Modelltrends) im Norden und Osten großräumige Abnahme -25 bis - 35%, Im Westen, teilweise im Süden Zunahme +15%, Quelle reclip:more der Alpenhauptkamm bleibt konstant.

10 Rückgang der Frosttage Die Anzahl der Frosttage wird um bis zu 50% zurückgehen Im Osten, Südosten, Donautal, Rheintal Rückgang um Tage von auf Im Unterinntal und Klagenfurter Becken Rückgang um Tage von auf In den Alpen, m Rückgang um 40 bis 50 Tage In den Alpen, m Rückgang um bis zu 60 Tage von auf Tage. Quelle reclip:more

11 Rückgang der Frosttage Im Durchschnitt ist mit einer Abnahme von 24 Frosttagen zu rechnen. (minus 32%) November Abnahme von 11 auf 6 Tage (minus 45%) Dezember Abnahme von 15 auf 8 Tage (minus 47%) Jänner Abnahme von 16 auf 13 Tage (minus 19%) Februar Abnahme von 15 auf 13 Tage (minus 13%) März Abnahme von 18 auf 11 Tage (minus 39%) Quelle reclip:more

12 Anstieg der Hitzetage Die Anzahl der Sommertage pro Jahr mit über 25 C wird sich verdoppeln. Im Osten, Süd-Osten (Graz), Süden (Klagenfurt) Anstieg um 40 Tage auf bis zu 80 Im OÖ Zentralraum und Donautal Anstieg um 25 Tage auf bis zu 50 Im Alpenvorland Anstieg um 15 Tage auf bis zu 30. Quelle reclip:more

13 Anstieg der Hitzetage Die Anzahl der Hitzetage pro Jahr mit über 30 C wird sich im Osten vervierfachen Im restlichen Österreich werden häufige Hitzetage ein neues Phänomen sein. Wiener Becken, Südoststeiermark Anstieg auf 20 bis 25 Tage Klagenfurter Becken Anstieg auf bis zu 20 Tage Norden und Westen (Donau-, Rheintal, Wald-, Mühl-, Innviertel) Anstieg auf bis zu 10 Tage Quelle reclip:more

14 Zunahme von Starkregenereignissen Die Zahl der Starkregenereignisse mit 50 mm Niederschlag pro Tag und mehr wird zunehmen. Im Mittel meist um 1-2 Ereignisse pro Jahr entlang des Alpenbogens in Staulagen um 2-3 Ereignisse, in Vorarlberg mehr. In Oberkärnten/Osttirol verringert sich die Zahl um 1-2 Ereignisse. Da (mit Ausnahme von Vorarlberg) gleichzeitig die Niederschlagssumme insgesamt abnimmt, ist zu erwarten, dass es in Zukunft über längere Zeiträume seltener, dafür aber ausgiebiger regnet. Quelle reclip:more

15 Abnahme der Schneemenge Die Schneemenge verändert sich - vor allem aufgrund der höheren Temperaturen im Herbst und im Frühjahr, sowie aufgrund geringerer Niederschlagsmengen im Herbst. Der Rückgang beträgt durchschnittlich 50 %. Quelle reclip:more

16 Untersuchung veränderten Gebäudeverhaltens Definition eines heute sommertauglichen exemplarischen Raumes inklusive der Raumnutzung Festlegung eines standortbezogenen Klimadatensatzes Veränderung dieses Datensatzes auf Basis der Ergebnisse von reclip:more Berechnung des thermischen Verhaltens dieses Raumes unter heutigen und prognostizierten Kilmabedingungen Vergleichende Auswertung des thermischen Verhaltens anhand von Kennzahlen

17 Definition des Musterraumes Büroraum nach ÖNORM B , D.2. Abmaße 7,5m x 7,5m, Raumhöhe 3,2m Fassade nach Süden, 50% Fensteranteil Fassade und Rückwand massiv, Schottwände Leichtbau Bauteile im Wärmeschutzstandard von 1960 Fenster mit g=0,75; Aussenliegender Sonnenschutz mit z=0,27

18 Definition der Klimaverschiebung Basisdatensatz laut METEONORM 5.1 (HGT Kd/a) Abbildung der unteren Grenze des prognostizierten Temperaturanstiegs (HGT Kd/a) +1,3 C im Winter +1,8 C im Frühling +2,0 C im Sommer +2,5 C im Herbst Abbildung der unteren Grenze des prognostizierten Temperaturanstiegs (HGT Kd/a) +1,8 C im Winter +2,5 C im Frühling +2,5 C im Sommer +3,0 C im Herbst

19 Definition der Klimaverschiebung Basis

20 Definition der Klimaverschiebung schwacher Wandel

21 Definition der Klimaverschiebung starker Wandel

22 Berechnung des thermischen Gebäudeverhaltens Rechenwerkzeug: TRNSYSlite , TRANSSOLAR Einstellungen Lüftung Winter: Sommer o. Kühlung: n = 1,5 1/h n = 1,0 1/h bei Nutzung, nx = 0,1 1/h sonst Sommer mit Kühlung: Nutzung, nx = 0,1 1/h sonst n = 1,0 1/h bei Einstellungen Innere Wärmelasten Ein Arbeitsplatz je 12m² mit 75W+230W somit insgesamt W von 08:00 18:00 werktags

23 Berechnung des thermischen Gebäudeverhaltens Einstellungen Heizung Für die Winteranalysen ganzjährig Heizung auf Solltemperatur 20 C Für die Sommeranalysen ganzjährig Heizung aus Einstellungen Kühlung Für die Winteranalysen ganzjährig Kühlung aus Für die Sommeranalysen ganzjährig Kühlung auf 26 C Lufttemperatur

24 Heizgradtage 12/20 und Kühlgradstunden 26/ HGT [Kd] und KGh [Kh] HGT 12_20 KGh Klima Basis Klimawandel schwach Klimawandell stark

25 Überschreitungshäufigkeit >27 C Aussen Unterschreitungshäufigkeit <0 C Aussen Häufigkeit in [h/a] h (ta<0) h (ta>27) Klima Basis Klimawandel schwach Klimawandell stark

26 Kombination der Zunahme von Temperatur und Variabilität Quelle Abbildung Schwarzbuch Klimawandel

27 Heizwärmebedarf [kwh/m²a] und Heizlast [W/m²] HWB [kwh/m²] und spez. Heizlast [W/m²] HWB p0,heiz Klima Basis Klimawandel schwach Klimawandell stark

28 Überschreitungshäufigkeit >27 C operativer Temperatur im Innenraum ohne Kühlung Stunden mit >27 C operative Tem h (top>27) Klima Basis Klimaw andel schw ach Klimaw andell stark

29 Kühlbedarf [kwh/m²a] und Kühllast [W/m²] Kühlbedarf [kwh/m²a KB_26 P0,Kühl, Klima Basis Klimaw andel schw ach Klimaw andell stark

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit [ ]

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