Artikel-Schlagworte: „Kühlung“

Sommertauglichkeit (Projekt 12)

Dienstag, 12. Januar 2010

Die Szenarien für den Klimawandel zeigen eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die sommerlichen Außenlufttemperaturen in Österreich weiter ansteigen werden. Die steigenden Umsatzzahlen für Kleinklimageräte sind ein wesentlicher Faktor für den zukünftigen Stromverbrauch. Die Vermeidung sommerlicher Überwärmung gewinnt daher stark an Bedeutung.

Dafür bedarf es geeigneter Nachweisverfahren, die auch Unterscheide verschiedener Bauweisen entsprechend richtig abbilden. Das aktuelle Nachweisverfahren für die Vermeidung der sommerlichen Überwärmung von Räumen (ÖNORM B 8110-3) bildet Lüftungswärmeverluste, innere und solare Gewinne und die Speicherfähigkeit des Gebäudes sehr vereinfacht ab. Moderne Gebäude können diesen Nachweis leicht erfüllen, was aber in der Realität zu hohen Temperaturen in sommerlichen Hitzeperioden führt.

Der derzeit gebräuchlichste Nachweis gemäß ÖNORM B 8110-3 endet üblicherweise mit der Aussage, dass Sommertauglichkeit gegeben bzw. nur unter der Bedingung einer Verschattungsmaßnahme gegeben ist. Eine differenzierte Aussage zur Qualität der Sommertauglichkeit wird nicht angeboten.

Im Rahmen der europäischen Normierung wird eine Simulation des Raumverhaltens als Verfahren zum Nachweis sommerlicher Raumtemperaturen definiert. Eine Überarbeitung der ÖNORM B 8110-3 ist daher dringend notwendig.

Ziel des Projekts 12 war es, durch Messung in bewohnten Objekten das Nutzerverhalten und den damit verbundenen Einfluss auf die sommerlichen Raumtemperaturen zu erforschen. Ein von der TU Wien entwickeltes virtuelles Gebäudemodell wurde als Excel-Tool weiterentwickelt und mit Messungen an vier Wohnbauten validiert:
Für das TQB (Projekt 15) wurde ein Vorschlag für eine Punktebewertung erarbeitet, die als Neuerung drei Komfortklassen unterscheidet.

Massive Bauteile und Energiesysteme (Projekt 08)

Dienstag, 12. Januar 2010

Im Rahmen des AP 08 sollten die Möglichkeiten der Energieoptimierung sowie die Auswirkungen auf das Raumklima durch den Einsatz von passiven bzw. aktiv wirksamen massiven Speichermassen im Vergleich zu anderen Bausystemen mit Hilfe virtueller Prototypen in einer Gebäudesimulation ausgelotet werden.

In den durchgeführten Simulationen an 108 verschiedenen Varianten eines Büroraumes wurde das energetische Potential massiver Baustoffe in Zusammenhang mit deren Speicherfähigkeit und den eingesetzten Energiesystemen, mit dem Augenmerk auf den Vergleich zwischen Massiv- und Leichtbau, analysiert. Die vorliegenden Ergebnisse weisen den Jahresenergiebedarf für Heizen und Kühlen jeder untersuchten Variante aus. Massive thermische Speichermassen in den Boden- und Deckenkonstruktionen wirken dämpfend auf Änderungen der Raumlufttemperaturen und reduzieren so die erforderlichen Leistungen bei spontanem Heiz- oder Kühlbedarf. Aus diesem dämpfenden Effekt massiver Speichermasse resultiert eine geringere maximale Heiz- beziehungsweise Kühllast, die erforderlich ist um die gewünschte Raumlufttemperatur einhalten zu können. Bei den Massivbauvarianten reicht eine um durchschnittlich 4% (im besten Fall 15%) niedrigere Heizleistung und 8% (im besten Fall 11%) niedrigere Kühlleistung gegenüber der Leichtbauvariante aus, um den Heiz- und Kühlbedarf im gleichen Ausmaß zu decken. Besonders in Varianten mit nach Süden ausgerichteten Fensterflächen können so die solaren Gewinne im Winter über einen längeren Zeitraum gespeichert werden und reduzieren so den Heizenergiebedarf.

Neben dieser Dämpfung kurzfristiger Temperaturänderungen der Raumluft trägt das verzögernde thermische Verhalten massiver Elemente zur Verbesserung des thermischen Benutzerkomforts im Raum bei. Dies ist anhand der Tagesprofile der operativen Raumtemperatur (Komfortparameter) gegenüber der Raumlufttemperatur ersichtlich.

Wirksame Speichermasse (Projekt 07)

Dienstag, 12. Januar 2010

Im Bürobau hat derzeit die Nutzungsflexibilität einen besonders hohen Stellenwert. Aus diesem Grund wird der Innenausbau häufig in Leichtbauweise hergestellt, abgehängte Decken und Doppelböden machen auch noch die an sich vorhandene Speichermasse weitgehend thermisch unwirksam. Die Folge sind Büroräume, die im Sommer nur mit einem beträchtlichen Energieaufwand für Kühlung genutzt werden können. In vielen Bürobauten übersteigt der Kühlenergiebedarf den Heizenergiebedarf. Der hohe Strombedarf für Kühlung ist aus Sicht der Nachhaltigkeit besonders ungünstig, da in Hitzeperioden allgemein ein besonders hoher Strombedarf gegeben ist, während das Angebot von Strom aus Wasserkraft aufgrund der geringen Wasserführung der Flüsse niedrig ist.

Neben konstruktiven Maßnahmen können Nachtlüftung und Bauteilaktivierung das Wärmespeichervermögen massiver Bauteile noch besser nutzbar machen.

Das größte Potenzial liegt in der Nutzung der massiven Decke. Bei den Lösungsmöglichkeiten werden auch Aspekte der Beleuchtung sowie der Akustik berücksichtigt. Für Zwischenwände, die niemals verschoben werden müssen, eignen sich Stahlbeton, Ziegel, vorgefertigte Vollgips-Wandbauplatten oder Gipskartonplatten mit integrierten latenten Wärmespeichern (Phase Change Materials). In der Außenwand wird der Einsatz massiver Parapete vorgeschlagen. Bei offenen Büroflächen sollen auch die massiven Bauteile des Gebäudekerns nutzbar gemacht werden. Aufgrund ihrer Oberfläche erscheinen Decke und Boden für die Wärmespeicherung am geeignetsten, gefolgt von Zwischenwänden und der Außenwand.

Eine Bauteilaktivierung kann aufgrund der großen Abstrahlungsflächen mit einer geringen Temperaturdifferenz zwischen Innenraum- und Wassertemperatur der Rohrregister heizen und Beiträge zur Kühlung liefern. Vorlauftemperaturen im Bereich zwischen 19 und 27 ºC sind auch gut geeignet für die Nutzung der Umweltenergie.

Ein Umdenken im Planungsprozess wird gefordert: Integrale Planung und der Einsatz von Gebäudesimulation werden unumgänglich.

Mit der Anwendung der Empfehlungen des im Projekt 07 erarbeiteten Leitfadens entsteht u.a. folgender Nutzen:

  • Zusätzliche Geschoße werden durch die Reduktion der Geschoßhöhe möglich (Entfall der abgehängten Decke).
  • Ideale Voraussetzungen zur Heizung und Kühlung mittels Bauteilaktivierung
  • Gesteigerter Komfort durch temperierte raumabschließende Flächen mit geringem Temperaturunterschied zur Raumlufttemperatur
  • Verringerung der Energiekosten