zuschnitt attachment
6
7
raturen kleiner
24
°C eingesetzt wird. Bei höheren
Temperaturenwirdmit der Klimaanlage gearbeitet.
Das vereinfachteModell erfordert dieAnnahme
von konstanten Luftwechselzahlen für die einzelnen
Zonen, weil esmit den derzeit gebräuchlichen
Gebäudesimulationsmodellen nicht möglich ist,
den Luftwechsel physikalisch korrekt nachzubilden.
Darüber hinaus sind die tatsächlichen Strömungs-
verhältnisse von einer Vielzahl an oft schwer ermit-
telbaren oder variablenRandbedingungen abhän-
gig. Dies sind zumBeispiel Öffnungsgeometrien,
Raumgeometrien, Druckverhältnisse, Windlasten,
Türstellungen, Möblierungen undOberflächen
beschaffenheiten.
Die in diesem Projekt verwendeten Luftwechsel-
werte orientieren sich an der Anordnung der Zonen
bezüglich der Fenster und anMesswerten der ein-
schlägigen Literatur. Um die Sensitivität bezüglich
dieser wichtigen, aber schwer bestimmbaren Para-
meter darzustellen, wurden drei unterschiedliche
Fälle definiert: „base case“, „verringerter Luftwech-
sel“ und „erhöhter Luftwechsel“.
Beschattungsmodell
Während der Luftwechsel im Fall ausreichend nied-
riger Außenlufttemperaturen denmaßgeblichen
Beitrag zur Abkühlung des Gebäudes leistet, liefern
die solaren Einträge bei üblicher Bauweise und
üblicher Nutzung im Sommermeist den größten
Beitrag hinsichtlich der Erwärmung. DieserWärme-
eintrag kann durch eine Beschattung deutlich be-
einflusst werden. DieAbbildung der Beschattung in
der Simulation stellt eine ähnlicheHerausforderung
dar wie jene des Luftwechsels (siehe oben). Die
physikalischenVorgänge können hier jedoch durch
ein entsprechendes Simulationsmodell besser nach-
gebildet werden. Die verbleibendeUnschärfe be-
gründet sich vor allem in der ungenauenAbbildbar-
keit des subjektivenNutzerverhaltens. Aus diesem
Grundwurde versucht, imRahmen der gegebenen
Randbedingungen einmöglichst einfaches, nach-
vollziehbaresModell zu erarbeiten, das summarisch
die Einträge durch Sonnenstrahlung plausibel abbil-
det. Dazuwurde eine Beschattungsanlage definiert,
die zentral und automatisch anhand der auf die
horizontale Ebene einfallendenGlobalstrahlung
die Beschattung jeweils für alle Fenster gleichzeitig
aktiviert. DerartigeAnlagenwerden auch in der
Praxis immer wieder eingesetzt. Um dieNachvoll-
ziehbarkeit zu erhöhen, wurde darüber hinaus
definiert, dass die Beschattung nur die Zustände
„unbeschattet“ und „beschattet“ annehmen kann.
Um denwichtigen Einfluss der Beschattung als
bestimmenden Faktor abbilden zu können, wurden
analog zum Luftwechsel jeweils drei Variationen
festgelegt: „base case“, „erhöhte Beschattung“ und
„verringerte Beschattung“.
Für die einzelnen Fällewerden unterschiedliche
Schwellwerte der Globalstrahlung als Schaltpunkte
definiert. Für die Schaltpunkte
240
,
360
und
480
W⁄ m
2
ergaben sich imDurchschnitt tägliche
Beschattungsdauern von
9,1, 7,3
und
5,3
Stunden.
Um bei derWohnnutzung eine noch größere Sprei-
zung zu erzielen, wurden zusätzlich unterschied-
liche Lamellenwinkel für die drei Zustände definiert.
Obwohl dieBeschattungszeiten recht stark variieren,
stellt diesesModell hinsichtlich des Energieeintrags
nur einemäßigeVariationdar. DieAutomatik sorgt
zumBeispiel konsequent dafür, dass zu den Zeit-
punkten der höchsten solaren Einstrahlung – etwa
zurMittagszeit –dieBeschattung jedenfalls aktiviert
ist. Berücksichtigtman das tatsächlicheNutzerver-
halten, also einemanuelle Steuerung der Beschat-
tung, so könnten auch erheblichgrößereVariationen
entstehen, zumBeispiel durch Eingriffe zur Verän-
derung der Ausleuchtung des Arbeitsplatzes oder
durchWochenendabwesenheiten.
Simulationssoftware
Die zur Gebäudesimulation verwendete Software
Design-Builder [
6
] bietet dieMöglichkeit, auf Basis
von
cad
-Plänen simulationsfähigeGebäudemodelle
zugenerieren. Darüber hinaus erlaubtDesign-Builder
die Bearbeitung undDarstellung der sehr umfang-
reichen Simulationsrandbedingungen und -ergeb-
nisse. Die Simulationsberechnungenwerden dabei
von der Software EnergyPlus (Version
8.1
) durch
geführt. Diese stammt vom
us
-amerikanischen
Department of Energy. Die erste Version entstand
vor ca.
15
Jahren und basiert auf denVorläuferpro-
grammen
blast
und
doe-2
.
EnergyPlus gehört zu den am besten etablierten
Gebäudesimulationsprogrammenweltweit und
wurde bereits anhandmehrerer Normverfahren
(z.B.
bestest
[
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]) validiert. Aus diesemGrundwurde
diese Software zur Durchführung der Simulationen
imRahmen des Projekts ausgewählt. Eine zusätz-
liche eigeneValidierungwar imRahmendes Projekts
aus Zeitgründen nichtmöglich.
Simulations- undAuswertemethodik
Da bereits zuBeginn des Forschungsprojekts von
einer hohenRelevanz der Luftwechsel- und der Be-
schattungssituation auszugehenwar, wurde eine
Methodik gewählt, bei der esmöglichwar, den Ein-
fluss der Bauweiseauf die sommerlicheÜberwärmung
bei unterschiedlichen Szenarien zu untersuchen be-
ziehungsweisedie Sensitivitätenhinsichtlichder Bau
weise jenen hinsichtlich einer geändertenBeschat-
tungs- und Luftwechselsituationgegenüberzustellen.
Beschreibung
des Forschungsprojekts
