Einfluss des Mikroklimas auf das thermische und energe6sche Verhalten von Gebäuden. Dipl.- Ing. Andrea Schneider

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1 Einfluss des Mikroklimas auf das thermische und energe6sche Verhalten von Gebäuden Dipl.- Ing.

2 Ziel der Untersuchung Eingangswerte - Testreferenzjahre des DWD (TRY) - mit Software erzeugte Klimadaten Relative Luftfeuchte [%] Temperatur [ C]

3 Einfluss des Mikroklimas auf den Energiebedarf Thermische Gebäudesimulation Klimadaten Messstation Gebäudehülle Innen Außen

4 Räumliche Ausdehnung 1000 km Makroklima Kilometer Mesoklima Meter cm Mikroklima Minute Stunde Tag Woche Zeit

5 Lage der KlimamessstaLonen in Kassel IWES Klimahaus [KH] 198 m über NN 152 m über NN DWD Klimafunktionskarte Kassel: Fachgebiet Umweltmeteorologie, m über NN

6 IWES Klimahaus [KH] DWD Windrosen Sommer 2003

7 IWES Klimahaus [KH] DWD Windrosen Winter 2003

8 Globalstrahlung

9 Temperatur

10 Auswahl Gebäudetypen im Wohngebäudebestand Tabelle : U- Werte der Bauteile in der Berechnung U- WERTE BAUTEILE [W/ (m²k)] Außenwand 1,7 1,4 0,82 0,27 Fußboden 0,79 0,95 0,95 0,78 Geschossdecken 0,79 0,95 0,95 0,78 EnEV 2009 Innenwände 2,16 1,6 1,6 1,60 Fenster U W 4,72 2,7 2,7 1,3 Wärmebrücken 0,10 0,10 0,10 0,05

11 Dynamische GebäudesimulaLon SimulaLonsobjekte Grundriss Mehrfamilienwohnhaus SchniT Mehrfamilienwohnhaus

12 Typische städtebauliche SituaLon eines Mehrfamilienwohnhauses

13 Randbedingungen der SimulaLon Interne Wärmequellen / VerschaTung Tabelle : Randbedingungen der Nutzung nach Tabelle 3 DIN V : Wohn- nutzung Nutzungs- Stunden [h/d] Nutzungs- tage [d/a] Wärme- quellen [Wh/(m²d)] EFH Wh/(m²d) MFH Wh/(m²d) außenliegende VerschaTung schließt bei 24 C Ludtemperatur Innen

14 Randbedingungen der SimulaLon Ludwechsel / InfiltraLon Tabelle : Infiltration und Luftwechsel der Gebäudestandards, berechnet nach DIN V : Gebäudestandard Infiltration Luftwechsel Gebäudekategorie III 0,42 h -1 0,37 h Gebäudekategorie III 0,42 h -1 0,37 h Gebäudekategorie II 0,28 h -1 0,42 h -1 EnEV Gebäudekategorie I o. Lüftungsanlage 0,14 h -1 0,46 h -1

15 Randbedingungen der SimulaLon BesLmmung Übertemperaturgradstunden und des Kühlkältebedarfs Q c erhöhter Luftwechsel in Anlehnung an DIN Bei einer Lufttemperatur von 24 C wird mit n = 3 h-1 gelüftet mit der Bedingung, dass die Aussenluft kälter ist als 24 C. Während der übrigen Zeit beträgt der Luftwechsel n= 0,3 h-1 Berechnung des Kühlkältebedarfs operative Temperatur [ C] pos Berechnung der Übertemperaturgradstunden

16 Ergebnisse Heizwärmebedarf - MFH Raumsolltemperatur ϑ i,h,soll = 20 C Nachtabsenkung 23.00h bis 6.00 h Abbildung: Heizwärmebedarf für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

17 Ergebnisse Heizwärmebedarf - MFH EnEV Dämmstandard Raumsolltemperatur ϑ i,h,soll = 20 C Nachtabsenkung 23.00h bis 6.00 h Abbildung: Heizwärmebedarf für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

18 Ergebnisse Kühlkältebedarf - MFH Q c Raumsolltemperatur ϑ i,c,soll = 26 C Abbildung: Kühlkältebedarf für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

19 Ergebnisse Kühlkältebedarf - MFH Q c EnEV Dämmstandard Raumsolltemperatur ϑ i,c,soll = 26 C Abbildung: Kühlkältebedarf für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

20 Ergebnisse Übertemperaturgradstunden - MFH operative Temperatur [ C] pos Abbildung: G h 25 für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

21 Ergebnisse Übertemperaturgradstunden - MFH operative Temperatur [ C] pos EnEV Dämmstandard Abbildung: G h 25 für drei Auswertungsjahre und das TRY. Gebäudestandards , , , EnEV, V1 entspricht grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 20%, V2 von 30%

22 Ergebnisse thermische Behaglichkeit Darstellung mitels PMV - MFH PMV MFH DWD Sommer 2003 ohne erhöhte Lüdung PMV MFH IWES Sommer 2003 ohne erhöhte Lüdung Tabelle 4: Sieben Punkte der Klimabewertungsskale [EN ISO 7730] +3 heiß +2 warm +1 etwas warm 0 neutral PMV MFH DWD Sommer 2003 PMV MFH IWES Sommer 2003 mit erhöhter Lüdung mit erhöhter Lüdung etwas kühl kühl kalt

23 dynamische GebäudesimulaLon weitere Berechnungen Sensitivitätsanalysen MFH / EFH Solarstrahlung wurde um 15% gesenkt, um 15% erhöht. Windgeschwindigkeit verdoppelt / halbiert Temperatur um 2K verändert mit / und ohne verschattende Gebäude Klima Würzburg Verschattung schließt bei 200 W / 300 W Für die Klimadatensätze DWD 2001, 2002, 2003 ISET 2001, 2002, 2003 KH 2001, 2002, 2003 TRY 07 (2004) Ausgewertet für Heizwärmebedarf Kühlkältebedarf Übertemperaturgradstunden PMV Abbildung: Einfamilienhaus

24 Zusammenfassung An welchem Standort ein Gebäude steht, kann einen erheblichen Einfluss auf die Innenraumverhältnisse haben. Dies ist abhängig von dem Dämmstandard, der Fenstergröße der InfiltraLon / dem Ludwechsel den VerschaTungsmöglichkeiten. Der simulierte Heizwärmebedarf zeigt erkennbare Unterschiede zwischen Standorten. Der größte Heizwärmebedarf besteht am Standort mit unverbauter Höhenlage (DWD). Für den Kühlkältebedarf ist ebenfalls ein Standorteinfluss, abhängig vom Dämmstandard ablesbar. Mit zunehmenden Dämmstandard nimmt die Anzahl der Übertemperaturgradstunden ab. Auch hier ist ein Standorsaktor erkennbar. Für genauere Betrachtungen sind standortabhängige Datensätze gefordert. Vielversprechend das bald erscheinende Stadtklimatool des DWD.