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Forschungsberichte

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Forschungsbericht: Energetische Optimierung einer Produktionshalle unter besonderer Berücksichtigung eines innovativen Lüftungskonzeptes. Abschlußbericht

Energetische Optimierung einer Produktionshalle unter besonderer Berücksichtigung eines innovativen Lüftungskonzeptes. Abschlußbericht

Bauforschung, Band T 2886
Margrit Kennedy, Joachim Eble, Alois Graw, Reto Miloni, Alan Müller, Julius Natterer, Arnold Schlüter, Klaus Sonnenmoser, Wilhelm Stahl
Hübner Gummi und Kunststoff GmbH, Kassel
1999, 126 S., Abb.,Tab.,Lit.
Fraunhofer IRB Verlag


Kurzbericht [PDF] deutsche Version

Inhalt

Eine gut gedämmte Gebäudehülle, Sonnenenergienutzung, Erdkanäle zur Luftvorerwärmung, Quelllüftung und eine natürliche Klimatisierung. Sie gehören zum Energiekonzept der 2 000 Quadratmeter großen Industriehalle. Der Gesamtentwurf der Halle führt zu einem geringen Energie- und Ressourcenverbrauch beim Bauen, bei der Wartung sowie später bei einem eventuellen Abriss. Die energetisch-solar und belichtungstechnisch optimierte Halle bietet ein Produktionsumfeld, das die Leistungsfähigkeit der darin Beschäftigten steigert und eine hohe Fertigungsqualität unterstützt. Nahezu während des ganzen Jahres wird der Hallenraum ohne Fremdenergie belüftet, temperiert und mit der erforderlichen Luftfeuchtigkeit versorgt. Im Winter liefert die physiologisch günstige Deckenstrahlungsheizung die zusätzlich noch notwendige Wärme. Die Beleuchtung ist blendfrei und nutzt weitestgehend das Tageslicht. Wegen der impulsarmen Quelllüftung mit Frischluftkonditionierung über Erdkanäle befinden sich die Angestellten stets in einer zirka 2, 5 Meter hohen Luftschicht, die eventuelle Luftschadstoffe nach oben hin abdrängt. Die Luftzufuhr über Erdkanäle bewirkt im Winter eine Reduktion des Lüftungswärmebedarfs und im Sommer eine natürliche Hallenkühlung. Ein weiteres Novum ist die mit Luft-Wasser-Wärmetauschern rückgewinnbare Lüftungswärme. Die Halle hat eine hervorragende Gesamtprimärenergiebilanz vorzuweisen; auf 50 Jahre bezogen bleibt die Umwelt von insgesamt 10 340 Tonnen Kohlendioxid verschont.

Verfügbare Formate

E-Book (PDF-Datei)
EUR 17.00 (* inkl. MwSt.)
Social DRM
✓ Sofort als Download verfügbar



Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG 1
2 EINFÜHRUNG 3
2.1 Geschichte und Entwicklung 3
2.2 Vorprojekt, Ausführungsprojekt und Referenzprojekt 3
2.3 Gesamtprimärenergiebedarf 4
2.4 Vorschriften und Anforderungen an die Heizenergieeffizienz von größeren Industriehallen 4
2.5 Integrale Planung 6
2.6 Zielsetzung des Projekts 7
3 FUNKTION, ARCHITEKTUR UND TRAGWERK 9
3.1 Vorprojekt 9
3.1.1 Städtebauliche Orientierung 9
3.1.2 Architekturkonzept 11
3.1.3 Baubiologie und Ökobilanz 14
3.2 Ausführungsprojekt 15
3.2.1 Städtebauliche Orientierung 16
3.2.2 Architekturkonzept 19
3.2.3 Baubiologie und Ökobilanz 25
3.3 Referenzprojekt 26
3.3.1 Städtebauliche Orientierung 27
3.3.2 Architekturkonzept 28
3.3.3 Baubiologie und Ökobilanz 30
3.4 Vergleichende Konstruktionsübersicht 31
4 TAGESLICHTNUTZUNG UND FARBGESTALTUNG 33
4.1 Der traditionelle Umgang mit Tageslicht im Industriebau 33
4.2 Quantitative Tageslichtcharakterisierung verschiedener Hallenvarianten 34
4.2.1 Tageslichtverhältnisse im Vorprojekt 35
4.2.2 Tageslichtverhältnisse im Ausführungsprojekt 38
4.2.3 Tageslichtverhältnisse im Referenzprojekt 41
4.3 Qualitative Tageslichtcharakterisierung 44
4.4 Farbgestaltung 47
4.4.1 Analyse 47
4.4.2 Ziele und Wirkung der Farbe 47
4.4.3 Farbkonzept und Farbgestaltung 48
5 TECHNISCHER AUSBAU 51
5.1 Vorprojekt und Vorentwürfe 51
5.1.1 Auswahl des Lüftungsprinzips 53
5.1.2 Belichtung und passive Sonnenenergienutzung 57
5.2 Ausführungsprojekt 58
5.2.1 Gebäudebeschreibung 58
5.2.2 Energetisches Konzept 60
5.2.3 Technische Gebäudeausrüstung des Ausführungsprojektes 64
5.3 Referenzprojekt 72
5.3.1 Gebäudebeschreibung 72
6 INVESTITIONSKOSTEN 75
7 ZIEL UND RAHMENBEDINGUNGEN DER ENERGETISCHEN OPTIMIERUNG 79
7.1 Einsatz von Simulationsprogrammen 79
7.1.1 Dynamische Gebäudesimulationen 79
7.1.2 Fluiddynamische Simulationen 80
7.2 Klimaparameter 80
8 HERSTELLUNGSENERGIEBILANZ 83
8.1 Herstellungsenergiebilanz der Konstruktion 83
8.1.1 Geltungsbereich und Abgrenzung einer Ökobilanz 83
8.1.2 Strukturmerkmale der verglichenen Projekte 86
8.1.3 Verwendete Datengrundlage und Datenqualität 88
8.1.4 Massenermittlung 90
8.1.5 Resultate der Ökobilanz 90
8.2 Herstellungsenergiebilanz der Gebäudeausrüstung 98
9 BETRIEBSENERGIEBILANZ 99
9.1 Heizenergiebedarf und Energiebedarf für die Warmwasserbereitung 99
9.1.1 Ausführungsprojekt 99
9.1.2 Referenzprojekt 105
9.2 Elektrischer Energieverbrauch 106
9.2.1 Ausführungsprojekt 106
9.2.2 Referenzprojekt 107
9.3 Betriebsenergie 108
9.3.1 Ausführungsprojekt 108
9.3.2 Referenzprojekt 108
10 GESAMTPRIMÄRENERGIEBILANZ 111
11 ZUSAMMENFASSUNG 113
11.1 Aufgabe 113
11.2 Zeitrahmen 113
11.3 Konstruktion 113
11.4 Kostenrahmen 113
11.5 Innovationsziele 114
11.6 Ergebnisse 114
12 ANHANG 119
12.1 Autoren und Beteiligte 119
12.2 Quellenverzeichnis 121
12.3 Abbildungsverzeichnis 122
12.4 Tabellenverzeichnis 125

Publikationslisten zum Thema:
Halle, Produktionshalle, Industriehalle, Lüftung, Optimierung, Quellüftung, Schadstoffentfernung, Umweltbelastung, Ökologie, Tageslicht, Energiebilanz, Ausführungsentwurf, Kosten, Investitionskosten,


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Lüftungssysteme für Wohnungen
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Lüftungssysteme für Wohnungen befasst sich mit den Anforderungen an eine funktionssichere Wohnungslüftung und den daraus resultierenden notwendigen Maßnahmen für risikoarme Lüftungskonzepte. Bei der Planung und Erstellung eines neuen Gebäudes oder einer wesentlichen Änderung eines bestehenden Gebäudes in lüftungstechnischer Hinsicht, ist ein Lüftungskonzept zu erstellen. Ein solches Konzept besteht aus zwei Teilen: der Prüfung der Notwendigkeit von lüftungstechnischen Maßnahmen sowie der Auswahl und Festlegung eines geeigneten Lüftungssystems. DIN 1946-6 beschreibt, wie freie und ventilatorgestützte Lüftungssysteme ausgeführt und betrieben werden sollen, damit die oben genannten Ziele umgesetzt werden können. Der Titel setzt sich praxisnah und ausführlich sowohl mit den rechtlichen als auch mit den normativen Anforderungen auseinander. Musterbeispiele mit konkreten Produkten für verschiedene Lüftungssysteme sollen dem Anwender helfen, die Norm und die weiteren gültigen technischen Regeln sicher anzuwenden und umzusetzen.


Lüftung von Gewerbeküchen: Grundlagen, Berechnungen
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Lüftung von Gewerbeküchen: Grundlagen, Berechnungen
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Das Buch gibt ausführliche Informationen über die Auslegung, die Planung und den Betrieb von Küchenlüftungsanlagen. Es enthält eine Übersicht über die zu beachtenden Normen, Vorschriften, Richtlinien, Arbeitsschutz, Bauordnungsrecht inkl. Anforderungen an den Brandschutz.


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Komfortlüftung in Wohngebäuden
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Lüftung und Luftheizung
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In gewohnt übersichtlicher und anschaulicher Weise erläutert der Autor alle wesentlichen Systeme im Gesamtzusammenhang von Anlagentechnik und Gebäude: Energieeinsparmaßnahmen, Umweltschutz und Nachhaltigkeit, Gebäude- und Gesundheitsschutz, Arbeitsleistung, Wirtschaftlichkeit und Hygiene sind ebenso Gegenstand der systematischen Darstellung wie Komfortbedürfnisse und Sicherheit. Berücksichtigung finden die spezifischen Anforderungen im Hinblick auf Gebäude- und Nutzungsarten (Wohngebäude, Bürogebäude, Versammlungsräume, Schulen, Küchen, Verkaufs- und Produktionsstätten, Schwimmbäder, Garagen, Labors etc.). Für die 7. Auflage wurde das erfolgreiche Standardwerk für Ausbildung und Praxis neu konzipiert, erweitert und aktualisiert. Die in den letzten Jahren zum Thema "Raumlufttechnik" so zahlreich erschienenen Normen und Verordnungen, sowie neue Produkte und effiziente Verbesserungen der Hersteller wurden berücksichtigt.


Gesundheitsgefahr durch Lüftungsanlagen?
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Gesundheitsgefahr durch Lüftungsanlagen?
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Ziel der Arbeit ist es, die aktuellen Hygiene-Bestimmungen der VDI 6022 zu untersuchen und die gesundheitlichen Gefahren zu erarbeiten, die durch Lüftungsanlagen entstehen können. Immer mehr Bauherren entschließen sich für den Einbau einer kontrollierten Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung. Aber wie sieht es dabei mit hygienischen und gesundheitlichen Aspekten aus?


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Forschungsberichte

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EwWalt - Energetische Bewertung der dezentralen kontrollierten Wohnraumlüftung in alternierender Betriebsweise
Tim Röder, Paul Mathis, Dirk Müller
EwWalt - Energetische Bewertung der dezentralen kontrollierten Wohnraumlüftung in alternierender Betriebsweise
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3147
2019, 111 S., 79 Abb. u. 24 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Dezentrale alternierende Wohnungslüftungsgeräte finden zunehmend Verbreitung im Markt. Zur Wärmerückgewinnung werden Wärmespeicher verwendet, die zeitlich variant durchströmt werden; zur Luftförderung kommen meist Axialventilatoren zum Einsatz, deren tatsächliche Volumenströme von äußeren Druckdifferenzen abhängen. Beides birgt Unsicherheiten hinsichtlich eines energetischen und lüftungstechnischen Vergleichs mit anderen Lüftungskonzepten. Zur Bewertung dezentraler alternierender Wohnungslüftungsgeräte werden durch die drei Forschungsstellen sowohl Untersuchungen zur lüftungstechnischen Funktion auf Basis von numerischer Strömungssimulation (RWTH Aachen) durchgeführt, als auch experimentelle Verfahren zur energetischen Bewertung (HLK Stuttgart) erarbeitet. Aus den Ergebnissen werden geeignete Kennwerte für die gesamtheitliche Bewertung in der Normung abgeleitet (ITG Dresden).


Lüftungsinnovationen: Vom Nischenphänomen zum Mainstream
Florin Vondung, Thomas Adisorn, Rike Carpantier, Andreas Kaschuba-Holtgrave, Christopher Moore, Raphael Moser, Dietmar Schüwer
Lüftungsinnovationen: Vom Nischenphänomen zum Mainstream
Entwicklung eines Diffusionskonzepts für innovative Lüftungstechnologien auf Basis einer Hemmnisanalyse. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3115
2019, 182 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, innovative Strategien und Handlungskonzepte zu entwickeln, um die Verbreitung von KWL-Anlagen mit WRG im Wohnungsbestand und speziell in Mehrfamilienhäusern (MFH) zu befördern. Im Rahmen der Untersuchung stand die Frage im Zentrum, welche akteursspezifischen und -übergreifenden Hemmnisse einer Verbreitung von effizienten Lüftungsanlagen im Geschosswohnungsbau entgegenstehen und wie diese adressiert werden können. Konkret wurde die jeweilige Perspektive verschiedener an der Entscheidung für oder gegen eine entsprechende Investition beteiligter Akteure, deren Rolle/Handlungsrationalität sowie Verhältnis zueinander beleuchtet. Es wurde eine Vielzahl von akteursspezifischen oder -übergreifenden Hemmnissen identifiziert, die sich in sieben Hemmniskategorien einordnen lassen. Basierend auf den Ergebnissen der ExpertInnen- und Tiefeninterviews und der Befragungen ergab die Hemmnisanalyse vielfältige Lösungsvorschläge zur Unterstützung der Diffusion von KWL mit WRG in MFH.


Studie zur technischen, energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von Abluft- und Umluft-Dunstabzugshauben in Wohnküchen in energieeffizienten Gebäuden
Kristin Bräunlich, Martina Broege, Alfred Bruns, Thomas Hartmann, Oliver Kah, Christine Knaus, Sven Knothe, Matthias Weinert, Julia Sophie Weiser, Enrico Zönnchen
Studie zur technischen, energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von Abluft- und Umluft-Dunstabzugshauben in Wohnküchen in energieeffizienten Gebäuden
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3142
2019, 156 S., 66 Abb. u. 38 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll für Dunstabzugssysteme in Wohnküchen der energetische Einfluss im Gebäude und die Wirksamkeit der Systeme in Bezug auf die Reduzierung von Küchendünsten untersucht werden und dies insbesondere im Abluft- und Umluftbetrieb. In einem ersten Arbeitsschwerpunkt wurden normative und gesetzliche Rahmenbedingungen ermittelt. Die sich daraus ergebenden Anforderungen sind sowohl für die weiteren Untersuchungen als auch zur Ableitung von Planungsempfehlungen grundlegend. Außerdem befasst sich das Forschungsvorhaben mit der technischen Bewertung von Dunstabzugssystemen. Hierbei sollen wesentliche Bewertungsverfahren und Kennzeichnungen einer kritischen Prüfung unterzogen werden. Der dritte Themenbereich behandelt die Wechselwirkung von Dunstabzugssystemen mit dem Gebäude und weiteren technischen Systemen. Werden Dunstabzugssysteme im Abluftbetrieb verwendet, muss für eine ausreichende Nachführung von Außenluft gesorgt werden, andernfalls können kritische Unterdrücke in der Wohnung auftreten. Die Erkenntnisse aus der Studie sind ferner in einem Leitfaden für Nutzer, Planer und Gutachter zusammengefasst.


High Tech Membranen zur energiesparenden und hygienischen Raumluftbefeuchtung
Thomas Kirmayr
High Tech Membranen zur energiesparenden und hygienischen Raumluftbefeuchtung
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3073
2018, 94 S., 75 Abb. u. 11 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Eine zu geringe Luftfeuchte zählt nachweislich zu den häufigsten Beschwerdegründen hinsichtlich des Raumklimas in Bürogebäuden. Heute verfügbare Lösungen weisen allesamt einen sehr hohen technischen wie energetischen Aufwand auf. Ionomere weisen interessante Potentiale zur Lösung dieses Problems auf und sind daher Schwerpunkt dieser Untersuchung. Das Ziel dieser Untersuchung lag demzufolge in der Untersuchung der Verwendbarkeit sowie der Ermittlung der Leistungskennwerte dieser High-Tech-Membranen zur Raumluftbefeuchtung in Gebäuden. Zu diesem Zweck wurden gemeinsam mit den Industriepartnern insgesamt 6 Funktionsmuster für unterschiedliche Einsatzzwecke entwickelt, hergestellt und vermessen. Insgesamt weisen die untersuchten Lösungen ein sehr interessantes Umsetzungspotential für eine industrielle Anwendung auf. Die entwickelten Funktionsmuster belegen die Möglichkeit einer zentralen Verwendung in klassischen Lüftungsanlagen sowie einem dezentralen manuellen Einsatz in Kombination mit einem Heizkörper.


Anwendungsorientierte Untersuchung eines in einer Wohnungslüftungsanlage integrierten Messsystems zur Diagnose der Luftdichtheit von Gebäuden
Rolf-Peter Strauß, Timo Kaiser
Anwendungsorientierte Untersuchung eines in einer Wohnungslüftungsanlage integrierten Messsystems zur Diagnose der Luftdichtheit von Gebäuden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2782
2011, 51 S., 34 Abb. u. 6 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Die Forschungsarbeit "Anwendungsorientierte Untersuchung eines in einer Wohnungslüftungsanlage integrierten Messsystems zur Diagnose der Luftdichtheit von Gebäuden" beschäftigt sich mit der Thematik, eine Raumdichtheitsprüfung analog zu der DIN EN 13829 mit Hilfe einer im Haus installierten Lüftungsanlage durchführen zu können. Im Zuge dieser Forschungsarbeit wurden zuerst verschiedene Verfahren und Abläufe erarbeitet, die aufzeigen, mit welchem Umfang eine Lüftungsanlage modifiziert werden muss, um eine Dichtheitsanalyse eines mit ihr ausgerüsteten Gebäudes durchführen zu können. Hierbei gliederte sich die Arbeit in die Bereiche der Analytik, der Sensorik, der entsprechenden Softwareentwicklung sowie einer praktischen Untersuchung im direkten Vergleich zu einem Blowerdoor-Test anhand modifizierter Lüftungsanlagen in zwei Häuser. Im analytischen Teil der Arbeit wurden Strukturen erarbeitet, die eine einfache und sichere Handhabe der Abläufe zur Luftdichtheitsanalyse, auch von nicht sachkundigen Personen gewährleisten. Die Sensorik beschäftigte sich mit der Entwicklung von Verfahren, die eine objektive Beurteilung der im Vorfeld bemusterten Sensoren auf ihre Tauglichkeit den Anforderungen des Messsystems entsprechend machen zu können. Als zu bestimmende Parameter zur Auswertung einer Luftdichtheitsanalyse müssen verschiedene Volumenströme und Drücke aufgenommen werden. Hierbei zeigte sich schnell, dass direkte Verfahren zur Volumenstrommessung in Rohrleitungen sehr kostenintensiv sind und nicht die geforderte absolute Genauigkeit des momentan herrschenden Volumenstroms erfüllen. Als praktikable, kostengünstige Variante wurde eine Kombination aus einem Messkreuz, in Verbindung mit einem Differenzdrucksensor als Volumenstromaufnahme gewählt. Es wurde außerdem eine Software, die eine sichere und unkomplizierte Durchführung der Luftdichtheitsanalyse durch den Endverbraucher gewährleistet, entwickelt. Anschließend, nach der Durchführung der Gebäudeanalyse, erhält der Benutzer hiermit einen Prüfbericht analog der DIN E


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Zeitschriftenartikel

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Alsaad, Hayder; Völker, Conrad
Der Kühlungseffekt der personalisierten Lüftung
Bauphysik, 2020
Händel, Claus
Neuer Rahmen für die Lüftung. Überarbeitung der DIN 1946-6 - SBZ-Serie. Tl.1 (kostenlos)
SBZ Sanitär. Heizung. Klima., 2020
Weinberger, Tina; Mez, Jörg
Luftdichtheitsklasse C als neuer Standard. Dichtheit von Luftleitungen
HLH Lüftung/Klima, Heizung/Sanitär, Gebäudetechnik, 2020
Krüger, Roland
Ionen vs. Aerosole
BTR Bühnentechnische Rundschau, 2020
Meyer Primavesi, Andreas
Die Lüftungsfrage am Objekt beantworten. Hightech oder Lowtech: Nachhaltigkeit verlangt differenzierte Konzepte
Werk Bauen + Wohnen, 2019

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