Untersuchung zur rechnerischen Bilanzierung solarer Luftheizsysteme und -konstruktionen. Abschlussbericht

Heinrich Kaase, Alexander Rosemann
Solarstrahlung und Tageslicht
Bauingenieur-Praxis
2018, 279 S., 29 Tabellen. 244 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Der Solarstrahlung kommt für das Leben auf der Erde die größte Bedeutung zu. Dieses Thema wird in diesem Buch aufgegriffen. Nach einer Beschreibung des Prozesses der Strahlungserzeugung und des Durchganges der Solarstrahlung durch die Erdatmosphäre werden die Wechselwirkungen durch physikalische, chemische, biologische und medizinische Effekte beschrieben. Da über verschiedene Formen der Sonnenenergiewandlung bereits eine kompetente Fachliteratur vorliegt, wird hier auf die entsprechenden Ausführungen verzichtet. Dagegen wird auf die Wirkungen über das menschliche Auge - also auf das Tageslicht - besonders eingegangen. Tageslicht als passive Solarstrahlungstechnik dient nicht nur der Beleuchtung von Innenräumen der Gebäude, es kann auch einen merklichen Anteil der Energieeinsparung liefern. Der Jahresumsatz der Energie eines Gebäudes hängt von den verwendeten wärmetechnischen Installationen, den architektonischen Gegebenheiten und der Kunstlichttechnik ab. So werden technische Lösungen sowie Komponenten beispielhaft zusammengestellt und Berechnungsverfahren und technische Regel angegeben. Besonderes Augenmerk wird auf eine qualifizierte, integrale Gebäudeplanung gelegt, die auf den Bedürfnissen der Nutzer basiert und somit nicht nur die energetische Gesamtbilanz verbessert, sondern gleichzeitig die Aufenthaltsqualität erhöht. Dieses Buch führt in die notwendigen physikalischen und meteorologischen Zusammenhänge von Solarstrahlung und Tageslicht ein, indem die doppelt spektralen Zusammenhänge von Strahlung und Effekt, wie die lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kennzahlen und die gesundheitlichen Wirkungen erläutert werden. Das Buch erläutert zudem Verfahren zur Bestimmung des Energieumsatzes mit Planungstools.

Roman Skowranek, Bert Bielefeld
Basics Haustechnik Lichtplanung
2017, 64 S., 90 b/w ill. 220 mm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Der Band fasst die wichtigsten Grundlagen zur Tages- und Kunstlichtplanung in knapper, komprimierter Form zusammen. Mehr als jedes andere Baumaterial bestimmt das Tageslicht Raumwirkungen, erzeugt Stimmungen, inszeniert Architektur. Eine sinnvolle Tages- und eine darauf abgestimmte Kunstlichtplanung trägt, gerade in Bürogebäuden, wesentlich zur Energieeinsparung bei: Je besser das Tageslicht genutzt wird, desto weniger Energie muss für Kunstlicht eingesetzt werden. Aus diesem Grund hat sich das Leitbild der Architektur in den letzten Jahren geändert: Aus abgeschlossenen, voll klimatisierten Gebäuden wurden zunehmend Bauwerke, die auf die klimatischen Gegebenheiten der Umgebung baulich reagieren und so, ohne Einbußen beim Komfort, nur noch wenig Energie benötigen. Aus dem Inhalt: - Größen und Einheiten; - Planungsregeln der Gebäudekonzeption (Grundrissgestaltung, Gebäudeorientierung und Fassadengliederung); - Konzepte der Lichtplanung; - aktuelle Tages- und Kunstlichtsysteme; - Sonnenschutz; - Tageslichtlenkung.

LICHT 2016 : Karlsruhe, 25. - 28. September ; Tagungsband - Proceedings ; [22. Gemeinschaftstagung = 22nd Associations'
2016, 796 S., graph. Darst. 21 cm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Licht ist Forschungsgegenstand vieler Disziplinen: ob als Faktor in der Energieforschung, intelligente Smart-Home-Komponente in der IT-Technik, Werkzeug in Optik und Photonik oder Designelement in der Architektur. Mit diesen verschiedenen Aspekten befasst sich die Tagung "Licht 2016", die vom 25. bis 28. September in Karlsruhe stattfindet. Der Tagungsband enthält die Beiträge der 22. Gemeinschaftstagung der Lichtgesellschaften Deutschlands, Österreichs, der Niederlande und der Schweiz.

Cornelia Moosmann
Visueller Komfort und Tageslicht am Büroarbeitsplatz. Eine Felduntersuchung in neun Gebäuden
2015, 282 S., graph. Darst. 29.7 cm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Die Studie befasst sich mit der Frage, welche Faktoren die Zufriedenheit mit der Tageslichtversorgung an Büroarbeitsplätzen im Alltag beeinflussen, und berücksichtigt jahreszeitliche Unterschiede. Neben der Auswertung von 977 Fragebögen ermöglicht die ergänzende Analyse des Nutzerverhaltens an den untersuchten Arbeitsplätzen Rückschlüsse auf die Bedürfnisse der Nutzer und ihre Toleranzgrenzen. Aus den Ergebnissen können Hinweise für die Planung von nutzerfreundlichen Gebäuden abgeleitet werden.

Federico Giovannetti
Entwicklung und Bewertung von hochwärmedämmenden Verglasungen mit mikrostrukturierter saisonaler Sonnenschutzfolie
Berichte des Instituts für Bauphysik der Leibniz Universität Hannover, Band 3
2011, 180 S., zahlr. z. Tl. farb. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Stationäre oder bewegliche Prismenplatten aus dielektrischen Materialien, die das einfallende Licht durch Brechung und Reflexion gezielt umlenken können, werden seit langem als richtungsselektive Sonnenschutz- und Tageslichtsysteme im Architekturbereich eingesetzt. Aufgrund der hohen Kosten, die auf die Plattenherstellung und die arbeitsaufwendige Verglasungsintegration zurückzuführen sind, ist ihr Einsatz bislang auf Demonstrationsobjekte oder repräsentative Gebäude beschränkt. Der Ersatz von teuren Platten mit preisgünstigeren mikrostrukturierten Folien zeigt sich als ein viel versprechender Lösungsansatz, um Kosten zu senken und einen größeren Markt zu erschließen und ist in den letzten Jahren intensiv untersucht worden. Für eine erfolgreiche zukünftige Markteinführung mangelt es jedoch an Erfahrungen mit Integration, Charakterisierung und Monitoring von kompletten Systemen. Durch theoretische und experimentelle Untersuchungen an einer Verglasung mit integrierter Lichtlenkfolie will die vorliegende Arbeit dazu beitragen diese Lücke zu schließen. Untersucht wird eine spezifische Struktur zur sonnenstandsabhängigen Verschattung direkter Sonnenstrahlung, die eine günstige Kombination von winterlichen passiven solaren Gewinnen und sommerlichem Überhitzungsschutz ermöglicht. Sie eignet sich sowohl für den Einsatz in Fensterelementen von Nicht-Wohngebäuden als auch in transparent dämmenden Fassadenmodulen.

Thomas Jocher, Jakub Pakula, Diego Romero
LUX - natürliche Ressource in Stadt und Haus
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3169
2019, 139 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Vor dem Hintergrund der Wohnungsknappheit und Notwendigkeit der Nachverdichtung stellt sich die Frage nach zufriedenstellender Tageslichtversorgung in dichten Quartieren. Um den Aspekt des Tageslichts sinnvoll in den Planungsprozess einbinden zu können, insbesondere in frühen Stadien, ist eine einfache Bewertungsmethode und ein grundlegendes Verständnis der geometrischen Zusammenhänge erforderlich. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an. Das Forschungsprojekt LUX hatte zwei vorrangige Ziele: Die Erforschung der geometrischen Zusammenhänge von städtebaulichen Anordnungen und der Tageslichtausbeute im Innenraum, sowie die Zusammenfassung der Ergebnisse in einer zugänglichen und praxistauglichen Form. Hierzu entstand eine umfangreiche Datenbank von typisierten Geometrien sowie deren geometrischen und solaren Parametern. Dabei wurden die Simulationsergebnisse sowohl numerisch, als auch in Form von Bildern und 3D-Objekten gespeichert. Die Datenbank steht für zukünftige Forschungsvorhaben uneingeschränkt zur Verfügung. Um einen unmittelbaren praktischen Nutzen der Forschungsergebnisse - unabhängig von einer ggf. weiteren wissenschaftlichen Vertiefung der behandelten Themen - sicherzustellen, wurde ein Online-Tool zur Untersuchung von Lichtverhältnissen im Innenraum, sowie ein Online-Zugriff auf den Inhalt der Datenbank entwickelt. Diese Tools und die darin hinterlegten Informationen ermöglichen es, die Erkenntnisse dieses Forschungsprojekts unmittelbar in Planung und Lehre einzusetzen.

Walter Haase, Bürde Gültekin, Mohammed Metwally, Julian Rettig
TN-Technologie für den Einsatz in Architekturverglasungen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3047
2018, 112 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die Steuerung des Licht- und Energieeintrags in Gebäude stehen sowohl mechanische Sonnenschutzsysteme wie auch schaltbare Verglasungen auf Basis smarter Materialien mit Wechseleigenschaften zur Verfügung. Die meisten kommerziell verfügbaren schaltbaren Verglasungssysteme erfüllen jedoch die Anforderungen in Bezug auf die Schaltgeschwindigkeit, die Farbneutralität oder die Temperaturunempfindlichkeit nicht optimal. Aus der Bildschirmtechnik sind Anzeigesysteme bekannt, die zur Regelung des Lichtdurchganges und damit zur Anzeige von Bildern und Schriften, die TN-Technologie nutzen. Sie weisen ein extrem schnelles Umschaltverhalten von transparent zu verdunkelt bei einer vernachlässigbar geringen Farbverfälschung beim Lichtdurchgang auf. Nachteilig bei der TN-Technologie ist die im Vergleich mit anderen schaltbaren Systemen deutlich geringere maximale Transmission. Das Forschungsprojekt untersuchte deshalb, ob sich TN-Verglasungen als Alternative zu bisher bekannten schaltbaren Systemen eignen.

Marzena Husser, Walter Haase
Adaptive Verglasungssysteme. Einsatzbereiche, energetische und tageslichttechnische Evaluierung, Regelungsstrategien. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3044
2018, 276 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die heute auf dem Markt und in der Entwicklung befindlichen adaptiven Verglasungssysteme erlauben durch unterschiedliche Technologien die Änderung der Licht- und Energiedurchlässigkeit der Verglasung. Dadurch besitzen sie das Potential, zur Reduzierung des Gebäudeenergieverbrauchs und zur Steigerung des Innenraumkomforts beizutragen sowie zukünftig konventionelle Verschattungssysteme zu ersetzen. Um für den Planer eine Entscheidungshilfe im Entwurfsprozess bieten zu können, wurden im Rahmen des geförderten Forschungsvorhabens technische Möglichkeiten und Wirkweisen der einzelnen Systeme untersucht. Gegenstand des Forschungsvorhabens war die Durchführung von Untersuchungen zur Ermittlung der jeweils optimalen Anwendungssituationen und die Entwicklung geeigneter Regelungsstrategien für unterschiedliche adaptive Verglasungssysteme im Bauwesen.

Steffen Wurzbacher, Christoph Drebes, Christoph Kuhn, Nikolas D. Müller, Andreas Pfnür
benefit E2 - Gebäudeintegrierte solaraktive Strategien: Analytische Bewertung und Entwicklung gebäudeintegrierter solaraktiver Systeme
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3086
2018, 321 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Projektes war die Analyse dezidierter Anwendungsgebiete solarenergetischer Nutzungen an unterschiedlichen Gebäuden, der Entwurf eines solaradaptiven Prinzips unter Berücksichtigung energetischer, konstruktiver und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen sowie die Darstellung dessen gestalterischer Bandbreiten. Im ersten Schritt wurden typologische Untersuchungen zu solaren Strahlungsprofilen für die gängigen Gebäudetypen vorgenommen und in einen eigenen Typologiekatalog aufgenommen. In einem zweiten Schritt wurde ein solaradaptives Fassadenprinzip entworfen. Zur Bestimmung sinnvoller Schichtzusammenstellungen wurden dynamische Simulationen unterschiedlicher Bauteilaufbauten durchgeführt. Zur energetischen, ökologischen und monetären Bewertung von Integrationsmöglichkeiten thermischer und elektrischer Solarenergie wurde in einem dritten Schritt ein Gebäudeenergiemodell entwickelt, mit welchem alle wesentlichen Energieströme, inklusive Anlagentechnik am Gebäude abgebildet werden können. Aufbauend auf den Ergebnissen des Gebäudeenergiemodells wurden die finanziellen Effekte des entwickelten Systems am Beispiel eines Bürogebäudes analysiert.

Angele Tersluisen, Klara Bauer, Kamyar Nasrollahi, Mozhgan Shirani, Johannes Modersohn, Felix Reiter, Günter Pfeifer, Annette Rudolph-Cleff
Untersuchung zur rechnerischen Bilanzierung solarer Luftheizsysteme und -konstruktionen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2983
2016, 147 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Häuser werden, um Wärmeverluste zu reduzieren, gedämmt. Es gibt jedoch auch Häuser, die Verluste reduzieren, indem sie über die Gebäudehülle Wärmeenergie erzeugen. Luftkollektorkonstruktionen nutzen den Glashauseffekt und wandeln Licht in Wärme um. Als Hüllfläche an Gebäuden statt klassischer Wärmedämmung eingesetzt, können Luftkollektoren einerseits mit einer ruhenden Luftschicht für die notwendige Dämmwirkung sorgen und so Verluste reduzieren, andererseits Wärmeenergie bereitstellen und Gewinne generieren. Gemäß DIN V 18599 fließen solare Gewinne über opake sowie über transparente Bauteile in die Bilanz eines Gebäudes bzw. einer Zone ein. Die Bilanzierung von solaren Gewinnen über mehrschichtige, solare Gewinne generierende Bauteile wie Luftkollektoren, ist bislang nicht möglich.