Ergebnisse des Forscherteams Gebäude des 2 Campus 2016

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1 Wie lässt sich das sommerliche Raumklima angesichts längerer Hitzeperioden auf nachhaltige Weise in bestehenden Bürogebäuden verbessern und welchen Beitrag leistet dies zum 2 Limit? Ergebnisse des Forscherteams Gebäude des 2 Campus 16 WWF Deutschland Bergische Universität Wuppertal Sommer 16

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Forschungsfokus 3. Vorgehensweise 4. Mikroklimamessung 5. Raumklimamessung 6. Raumklimasimulation 7. Fazit 8. Anhang 9. Quellen Wetterstation Wuppertal, von links nach rechts: Pia Voitz, Ivonne Drößler, Aaron Osburg, Max Nabokow, Anastasia Bankowski, Lena Bohnenstengel, Birgit Eichmann, Alexander Saurbier, Lara Kannegieser, Lea Gigou 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Foto: WWF/Arnold Morascher Sommer 16

3 1. Einleitung deutliche Zunahme der Jahresdurchschnittstemperaturen in Deutschland seit Ende des. Jhd. aufgrund des Klimawandels Effekt der Erwärmung und längere Hitzeperioden in den Sommermonaten stärker Auswirkung auf das sommerliche Raumklima in deutschen Bürogebäuden Erhöhte Erwartungen an das Raumklima durch gehobenen Lebensstandard (z.b. Autoklimaanlagen) Größer werdendes Problem der Raumtemperierung im Sommer 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude besonders hoher Klimatisierungsbedarf in Bürogebäuden aufgrund ihrer baulichen Beschaffenheit (Bestandsgebäude) und hohen inneren Lasten (Computer, Beleuchtung ) zulässige Raumtemperatur gemäß Arbeitsstättenrichtlinie nicht über 26 C (bei Außentemperatur von bis zu 26 C) Abnahme der Leistungsfähigkeit des Menschen bei steigender Temperatur über 23 C Interesse der Arbeitgeber an angenehmen Raumklima Sommer 16

4 Einsparung von 96% der CO 2 Emissionen im Bereich Strom nach der Studie Modell Deutschland nötig Anteil von 8% des Gesamtstromverbrauchs Deutschlands für Kühlung und Klimatisierung Anwendung von Klimatechnik in % der Bürobetriebe Erzeugung von t CO 2 pro Jahr durch Klimakälte in büroähnlichen Gebäuden (0,% der Gesamtemissionen aus dem Bereich Gebäude, aber steigende Tendenz) Belastung des Klimas durch treibhauswirksame Kältemittelemissionen (FCKW) Notwendigkeit nachhaltiger Alternativen zu herkömmlicher Klimatechnik 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude Fotos: WWF/Arnold Morascher Sommer 16

5 2. Forschungsfokus,weil Büroräume von Bestandsgebäuden in Deutschland sie einen Großteil der Bürogebäude in Deutschland ausmachen für Neubauten schon klimaschonende Alternativen bestehen, die für Bestandsgebäude zu aufwendig wären in Deutschland Potenzial zur klimaschonenden Raumtemperierung besteht 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Fotos: Bergische Universität Wuppertal; b+tga untenpixabay.com Sommer 16

6 3. Vorgehensweise Recherche Temperaturerfassung in Büroräumen Temperaturempfindungs- und Mikroklimamessung im Freien Physikalische Simulation von Büroräumen Auswertung & Darstellung Sondierung und Ermittlung der Relevanz des Problems Erfassung der Datengrundlage für anstehende Forschungsaufgaben Findung und Zusammenführung der Forschungsergebnisse 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Fotos: WWF/ Arnold Morascher Sommer 16

7 4. Mikroklimamessung 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Fotos: Eigenaufnahmen Sommer 16

8 Wald Wald + Wasser Felsspalte Moos Holzfassade Waldrand Weg (Luft) Temperatur in C Weg (Boden) am Fluss über Wasser bewaldeter Weg Wasser + Steine Wasser + Pflanzen Einflussfaktoren: Pflanzen Farbe, Material von Wänden und Boden Sonneneinstrahlung/ Schatten Luftbewegung/ -geschwindigkeit Luftfeuchtigkeit Wasser Offene/ versiegelte Flächen Messbare Änderungen bei minimaler Veränderung der Messbedingung Ort: Müngstner Brückenpark, Wuppertal Aufsuchen mehrerer Orte unter verschiedenen mikroklimatischen Bedingungen Messung der Temperatur Erkenntnisse: Komplexes Zusammenspiel diverser Einflussfaktoren Ergebnisse stark ortsabhängig Individuelle Temperaturwahrnehmung Datenmenge nicht repräsentativ 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Eigene Darstellung Sommer 16

9 5. Raumklimamessung Einwöchige Aufzeichnung der Innentemperatur eines Büros und der vor dem Gebäude herrschenden Außentemperatur in einer heißen Woche mit Hilfe von Loggern Gleichzeitige Aufzeichnung des Nutzerverhaltens mithilfe eines Fragebogens Bau eines Architekturmodells zur Veranschaulichung des Raumes 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Fotos: Eigene Aufnahmen Sommer 16

10 C Außentemperatur, C Innentemperatur, C Max * Krankenhausbüro in Hann. Münden Raumklima laut Nutzerfragebögen unkomfortabel warm Konstantes Steigen der Raumtemperatur über mehrere warme Tage Trotz eines großen Temperaturabfalls in der Nacht nur geringfügige Abkühlung der Innentemperatur Ungenutztes Kühlpotenzial in der Nacht * Direkte Sonneneinstrahlung auf den Temperatursensor 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Eigene Darstellung Sommer 16

11 6. Raumklimasimulation Übertragung der Räume in digitale Modelle Kalibrieren der Simulationsmodelle anhand der Messdaten Auswerten von Veränderungen bei unterschiedlichem Nutzerverhalten und baulichen Maßnahmen Auswerten der Daten und Erstellen von Temperaturgraphen 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Fotos: WWF/Arnold Morascher, Screenshot WuFi Sommer 16

12 C Außentemperatur Raumklimasimulation Büro Max Hann. Münden bei Kassel beweglicher Sonnenschutz Nachtlüftung Ausgangssituation Sonnenschutzglas beweglicher Sonnenschutz + Nachtlüftung Erkenntnisse: Beeinflussung der Innentemperatur durch Optimierung des Lüftungsverhaltens (Nachtlüftung) Nachtlüftungspotenzial gebunden an nächtliche Außentemperatur Unterstützung eines angenehmen Raumklimas durch Aktivierung des Sonnenschutzes und Sonnenschutzglas Hinweis: Steigerung des Heizbedarfs im Winter durch Sonnenschutzglas 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Eigene Darstellung Sommer 16

13 C Raumklimasimulation Büro Max Madrid (Annäherung an den Klimawandel) Außentemperatur beweglicher Sonnenschutz Nachtlüftung Ausgangssituation Sonnenschutzglas beweglicher Sonnenschutz + Nachtlüftung Erkenntnisse: Größerer Effekt des Sonnenschutzes aufgrund erhöhter Solarstrahlung Verringerung des Effekts der Nachtlüftung aufgrund des höheren Außentemperaturniveaus Erforderlichkeit von zusätzlichen Maßnahmen Mögliche Maßnahmen bspw. durch passive Kühlung (z.b. Luftansaugung aus Erdregister, Einsatz von Erdwärmesonden oder Bauteilaktivierung) 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Eigene Darstellung Sommer 16

14 7. Fazit Ein angemessenes sommerliches Raumklima in deutschen Büros lässt sich in vielen Fällen durch optimiertes Nutzerverhalten und einfache Baumaßnahmen erreichen Durch den Verzicht auf energieintensive Klimageräte können jährlich bis zu t CO 2 -Emissionen im Bürogebäudesektor eingespart werden. Nutzerverhalten: Bewusste Lüftung am Tag & Einsatz von Nachtlüftung Intelligente Sonnenschutznutzung Mitarbeiterschulungen, bewusste Veränderung des Nutzerverhaltens Baumaßnahmen: Wirksame Sonnenschutzvorrichtungen Einsatz von Sonnenschutzverglasung (Achtung: Erhöhung des winterlichen Heizbedarfs) LED-Beleuchtung zur Reduzierung der inneren Lasten 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude Sommer 16

15 Kontakt & Dank Bergische Universität Wuppertal FB Architektur Prof. Dr. Karsten Voss, M.Sc. Alexander Saurbier, B.Sc. Nils Nengel Haspeler Str. 27, Wuppertal kvoss@uni-wuppertal.de Betreuerin: Ivonne Drößler Juniormentorin: Pia Voitz + Wir bedanken uns herzlich für die Unterstützung: Medienpartner: 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Foto WWF/Arnold Morascher Sommer 16

16 8. Anhang Wärmeabgabe des menschlichen Körpers an die Luft bei großem Unterschied zwischen Außen- und Körpertemperatur Bei geringerem Unterschied Wärmeabgabe durch Verdunstung Notwendigkeit technischer Kühlung in Ländern mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Bergische Universität Wuppertal, b+tga Sommer 16

17 Land Dienstleistungssekt or Wohnraum Japan 0% 85% USA 80% 65% Europa <27% <5% Marktdurchdringung der drei Weltregionen durch Klimatechnik in Wohnund Dienstleistungsgebäuden von Ausschlaggebend sind die klimatischen Bedingungen und der Wohlstand. 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude Sommer 16

18 Übersicht der Raumklimamessungen an sechs verschiedenen Standorten 35 Aaron (Ludwigshafen) 35 Max (Hann. Münden) Lena (Meppen) Lara (Erkelenz) Anastasia (Remscheid) 35 Lea (München) Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude / Grafik: Eigene Darstellung Sommer 16

19 8. Quellen (F. 3) ( ) (F. 3, 4) ( ) (F. 4) Studie Modell Deutschland WWF 13 (F. 4) Bergische Universität Wuppertal B+TGA(F. 3, 4, 16) Studie Fraunhofer: Energieverbrauch des Sektors Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) in Deutschland für die Jahre 07 bis (F. 4, 14) ASR A 3.5, Juni : Bis zu einer Außentemperatur von 26 C sollte die Raumtemperatur nicht über 26 C liegen Adnot (1999) (F. 17) 2 Campus: Ergebnisse des Forscherteams Gebäude Sommer 16