Berechnungsmethode

[BINE Informationsdienst - 16.10.2014] Berechnungsmethode

Doppelfassaden energetisch genauer planen
Wie exakt lässt sich das energetische Verhalten eines Gebäudes eigentlich planen? Bei Gebäuden mit Glasdoppelfassade spielt die Wirkung des Fassadenzwischenraums hierbei eine wichtige Rolle. Forscher entwickelten eine Berechnungsmethode für den Luftwechsel im Fassadenzwischenraum, mit der der Lüftungswärmetransport nach außen bestimmt werden kann.
Um Lüftungswärmeverluste zwischen Fassadenzwischenraum und der Außenluft zu berechnen, sieht das sogenannte Wintergartenmodell der DIN V 18599 einen starren Luftwechsel (10 h-1) vor. Dabei bleiben jedoch wesentliche Kenngrößen von Glasdoppelfassaden, die den Luftwechsel beeinflussen können, unberücksichtigt.
Bei einer dynamischen Simulationssoftware werden unterschiedliche Luftströmungsmodelle verwendet, die den Luftwechsel im Fassadenzwischenraum berechnen. Dabei fließen viele Parameter ein, die während der Entwurfsphase jedoch oft noch nicht bekannt sind, wie etwa bauphysikalische Kennwerte oder Regelstrategien.
Eine neue Berechnungsmethode des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP soll den Luftwechsel nue im Fassadenzwischenraum schneller berechnen können. "Unser vereinfachtes Kennlinienverfahren basiert auf mess- und simulationstechnischen Analysen und bilanziert den Luftwechsel anhand weniger Eigenschaften", sagt Dr. Ingo Heusler, zuständig für Fassadenkonzepte am Fraunhofer IBP.
Forscher des Fraunhofer IBP führten von Herbst 2012 bis Herbst 2013 dazu Messungen durch. Als Untersuchungsgebäude dienten die Zentralverwaltung der Fraunhofer-Gesellschaft in München sowie drei Geschäftsgebäude in München, unter anderem das Gebäude der "Munich Re" am Münchner Tor. Die Fassaden unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Tiefe des Fassadenzwischenraums, des zwischenliegenden Sonnenschutzes, der natürlichen Belüftung sowie der Verglasungen. Je Gebäude wurden fünf bis sechs Messräume an jeweils zwei unterschiedlich orientierten Fassaden im unteren, mittleren und oberen Gebäudebereich ausgesucht, um den Einfluss auf die Temperatur im Fassadenzwischenraum zu erfassen.
Fassade während der Planung energetisch bewerten
Es zeigt sich, dass im Verlauf des Jahres die Temperaturen im Fassadenzwischenraum mit dem neuen Berechnungsverfahren gut nachvollzogen werden konnten und sich die Abweichungen unter Berücksichtigung der Vereinfachungen in einem statischen Monatsbilanzverfahren in Grenzen hielten. Die Abweichungen waren in der Regel kleiner als ein Kelvin. "Gegenüber dem bisherigen pauschalen Ansatz des Luftwechsels nue = 10 h-1 eine deutlich verbesserte Abschätzung der Temperatur und damit auch eine erhöhte Genauigkeit bei der Berechnung des Energiebedarfs für das Heizen und Kühlen", erklärt Ingo Heusler das neue Verfahren. Variantenrechnungen für eine Musterzone zeigten, dass eine Reduzierung der Temperaturabweichung von drei auf ein Kelvin im Jahresmittel die Genauigkeit des berechneten Jahres-Nutzwärmebedarfs um rund 12 Prozent und des Jahres-Nutzkältebedarfs um etwa 26 Prozent erhöht. So lassen sich schon im frühen Planungsstadium Fassadenkonzepte energetisch bewerten und Optimierungsmöglichkeiten ohne zeitaufwendige Simulationsrechnungen darstellen.
Weiterentwicklung der DIN V 18599
Zur Überprüfung des neuen Bewertungsverfahrens ermittelten die Wissenschaftler für jeden Abschnitt die Monatsmittelwerte der Temperaturen anhand der baulichen Kennwerte, der gemessenen Raumtemperatur und der gemessenen klimatischen Randbedingungen. Die errechneten Temperaturen stellten die Forscher dann den gemessenen Werten beim Messraum gegenüber. Inzwischen wurden die Ergebnisse des Monitorings veröffentlicht. "Diese Ergebnisse unterstützen die Normungsarbeit der DIN V 18599", sagt Dr. Ingo Heusler.
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