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Experimentelle und rechnerische Untersuchungen zur Kühlung dezentral belüfteter Gebäude mittels Nachtlüftung unter Berücksichtigung mikroklimatischer Einflüsse

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[Quelle: http://d-nb.info]

Auf Grund steigender Energiekosten sowie erhöhter öffentlich-rechtlicher und normativer Anforderungen an den Energiebedarf von Gebäuden gewinnen energieeffiziente passive Kühltechniken zunehmend an Bedeutung. Eine vergleichsweise einfache und nahezu überall mögliche Form passiver Kühlung ist die Nachtlüftung. Sie nutzt das Kühlpotential niedriger nächtlicher Umgebungstemperaturen, um die tagsüber erwärmten Gebäudestrukturen zu kühlen. Dieses Kühlkonzept bedingt eine raumweise Zuführung von Außenluft, zumeist durch fassadenintegrierte Lüftungsöffnungen. Mikroklimatische Einflüsse aus dem Gebäudeumfeld und aus der solaren Einstrahlung auf die Fassade können hier zu einer Erwärmung der Zuluft führen und sich somit in sommerlichen Witterungsphasen nachteilig auf das Raumklima bzw. den Kühlbedarf auswirken. In der Arbeit wird an Räumen mit außenwandintegrierten Zuluftöffnungen untersucht, in welchem Maß diese äußeren Einflüsse einen Anstieg der Ansaug- und somit der Raumtemperaturen hervorrufen, welche Auswirkungen die prognostizierte Klimaerwärmung hat und wie sich die Nachtlüftungseffektivität durch günstige Zu- und Abströmöffnungen optimieren lässt. Bei Feldmessungen an acht Bürogebäuden werden verschiedene Fassaden- und Ansaugkonstruktionen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Ansaug- und Zulufttemperaturen verglichen und vorteilhafte Konstruktionen bzw. Konstruktionsmerkmale identifiziert. Mikroklimatische Einflüsse, z.B. aus umliegender Bebauung oder Topographie, werden durch die Gegenüberstellung lokal und meteorologisch gemessener Wetterdaten ermittelt. Parallel zu den Feldmessungen werden kohärente Untersuchungen – frei von Nutzereinflüssen – an einem Messraum auf dem Campus der Universität Wuppertal durchgeführt. Eine in dem Zusammenhang getestete Zuluftkühlung mittels Latentwärmespeichern erwies sich als sehr effektiv. Aus den Messdaten des Testraums werden ferner Formeln zur Berechnung von Ansaug- und Zulufttemperaturen unter Berücksichtigung von Solar- und Windeinflüssen abgeleitet. Mit denFormeln werden anschließend in dynamischen Gebäudesimulationen die Auswirkungen verschiedener Ansaug-Konfigurationen und Wetterdaten auf das Raumklima und den Jahreskühlenergiebedarf verglichen.

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Torsten Fahrig
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Die Planung eines Bauwerks im konstruktiven Ingenieurbau erfordert zur Vermeidung von Konstruktionsfehlern eine enge Kooperation zwischen den beteiligten Fachplanern. In der Arbeit wird der Ansatz verfolgt, durch eine kooperative und interaktive Simulation von Entwurfs- und Konstruktionsvarianten der einzelnen Fachmodelle mit gleichzeitiger Visualisierung ihrer Zielfunktionswerte über einen gemeinsamen virtuellen Entwurfsraum eine gegenseitige Verständigung zu verbessern. Durch die schrittweise Modifizierung der einzelnen Fachmodelle, welche in einem IFC Produktmodell vorgehalten werden, ist die interaktive Optimierung des Modells möglich. Der virtuelle Entwurfsraum wird als Softwarelösung realisiert und koppelt Module zur dreidimensionalen Modellierung, Simulation und Visualisierung, welche für einen interaktiven Prozessablauf über automatisierte Schnittstellen verknüpft sind. Ein CAD-System wird zur Modellierung eingesetzt, ein CFD-Kern ermöglicht die Optimierung von Raumluftströmungen unter Berücksichtigung des Klimakomforts. Eine Multi-User-Umgebung erlaubt den vernetzten Zugriff der Fachplaner. Interaktive Elemente des Entwurfsraums wurden durch die Verwendung des Computational Steering Ansatzes unter Einbezug einer Virtual Reality Umgebung sowie einer Großrechenanlage realisiert. Aus dem als Datenbasis eingesetzten IFC Produktmodell wird über einen automatisierten Modelltransfer für den Simulationskern ein interpretierbares Berechnungsmodell abgeleitet, welches auch für die Strömungssimulation notwendige Randbedingungen beinhaltet. Der Software-Prototyp ermöglicht die Konzeption von HVAC-Systemen. Hierbei werden mess-, steuer- und regeltechnische Prozesse einer Klimaanlageninstallation emuliert und mit dem Entwurfsraum gekoppelt. Durch sensorisch erfasste Größen wie Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit wird die einströmende Luft aus den Klimamodulen dynamisch angepasst. Dies erfolgt durch den Einsatz von Software-Agenten.

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H.-G. Klingelhöfer, J.F. Pennings, T. Sauerbrey, F. Diekmann
Rauchübertragung bei Lüftungsanlagen mit Absperrvorrichtungen gegen Brandübertragung ohne Rauchauslöseeinrichtungen - Ergänzungsversuche. Abschlussbericht
Bauforschung , Band T 3107
2006, 99 S., zahlr. Abb.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zu einem vorangegangenen Forschungsvorhaben zur Ermittlung der Rauchübertra-gung bei senkrechten Lüftungsleitungen mit geringen Querschnittsabmessungen wurden ergänzend 4 Brandversuche mit senkrechten Lüftungsleitungen größerer Abmessungen (2 isolierte und 2 nicht isolierte Stahlblechleitungen mit eingebauten K90-Brandschutzklappen) und obenliegender Lüftungszentrale in einem zweige-schossigen Versuchsstand durchgeführt. Diese bestanden aus 3 Versuchen mit un-terschiedlich großen natürlichen Brandlasten (Holzkrippen von 100 kg bis 200 kg) und abschließend einem Versuch mit der Einheitstemperaturzeitkurve (ETK) nach DIN 4102-2. Die Zuluftöffnung wurde bei den drei Versuchen mit Holzkrippen in Grö-ße und Breite variiert, bei dem ETK-Versuch verschlossen. Die Brandschutzklappen in der Decke über dem Brandraum wurden bei den ersten drei Versuchen manuell nach dem Auslösen der ersten Klappe betätigt, um eine Vergleichbarkeit der Ergeb-nisse zu erzielen. Beim ETK-Versuch lösten sämtliche Schmelzlote innerhalb einer Zeitspanne von 20 Sekunden nach Schließen der ersten Klappe aus. Sowohl die Lüf-tungsleitungen als auch die Brandschutzklappen wurden nach jedem Versuch kon-trolliert und die eingebauten Schmelzlote ausgewechselt.

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J. Wegner
Untersuchungen des natuerlichen Luftwechsels in ausgefuehrten Wohnungen, die mit sehr fugendichten Fenstern ausgestattet sind
Bau- und Wohnforschung
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Der Zwang zur Energieeinsparung hat dazu gefuehrt, dass Fenster zunehmend eine Fugendichte aufweisen, die den natuerlichen Luftwechsel stark einschraenken, was zwangslaeufig die Qualitaet der Atemluft unter die zulaessigen Werte bringt. Messreihe zur Ermittlung des Luftwechsels in Aufenthaltsraeumen mit sehr dichten Fenstern. Ergebnis: Die zulaessige Dichtheit von Fenstern muss aus gesundheitlichen und hygienischen Gruenden begrenzt werden. (ha)

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Werner Krueger, Gerhard Hausladen
Einfluss von Wind und thermischen Kraeften auf das Stabilitaetsverhalten von mechanisch betriebenen Entlueftungsanlagen in mehrgeschossigen Wohngebaeuden
Bau- und Wohnforschung
1979, 67 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Hinderer, Detlef
Komfort und Umwelt. Alternative Kältemittel
Der Facility Manager, 2019

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Warthmann, Alexander; Wölki, Daniel; Metzmacher, Henning; Treeck, Christoph van
Personenorientierte Klimatisierungssysteme - eine Übersicht über aktuelle und zukünftige Ansätze. Tl.2
GI - Gebäudetechnik in Wissenschaft & Praxis, 2019

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Schneider, Winfried
Einfluss verschiedener Lüftungsarten auf die Luftqualität. CO2-Messungen im IBN-Gebäude
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Nadler, Norbert
Volumenströme für die Raumluft - Teil 2. Kommentar zur Auslegung nach DIN 1946-6:2019
Tab Das Fachmedium der TGA-Branche, 2019

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Tahmasebi, Farhang; Mahdavi, Ardeshir
Revisiting the benefits of diversity representation in window operation models for building performance simulation
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