Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- grundlagen:der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet [2024/05/12 14:14] – [Der Einfluss der Wärmedämmung auf die Behaglichkeit im Sommer] wfeist
+++ grundlagen:der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet [2024/05/12 15:11] (aktuell) – [Der Einfluss der Wärmedämmung auf die Behaglichkeit im Sommer] wfeist
@@ Zeile 3: / Zeile 3: @@
 Im Artikel [[planung:waermeschutz:waermeschutz funktioniert:Wärmedämmen oder Wärme speichern?]] wurde darauf hingewiesen, dass die gesamte (wirksame) innere Wärmekapazität eines Gebäudes durchaus einen Einfluss auf die Temperaturverläufe in den Räumen hat. Dieser Einfluss wird im vorliegenden Artikel behandelt.
-Einflüsse von Größen, die sich wie die Wärmekapazität dynamisch auswirken, lassen sich nur bei instationären Prozessen beobachten und auch nur mit Methoden behandeln, die instationäre Vorgänge physikalisch korrekt berechnen. Ein validiertes Programm zur Behandlung thermisch instationärer Vorgänge in Gebäuden ist das Simulationsprogramm DYNBIL. Ein Vergleich zwischen Berechnungen mit DYNBIL und Messungen in Gebäuden ist in [[#Literatur|[AkkP-05] ]] publiziert und auszugsweise im [[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:dynamische_simulation#Vergleich_Messung/Simulation|Artikel zur dynamischen Simulation]] dargestellt. Dort finden sich auch Hinweise darauf, wie mit solchen hochkomplexen Simulationsprogrammen zuverlässige Ergebnisse erzielt werden können. Das geht nur, wenn alle anderen Randbedingen und Einflussgrößen, deren Einflüsse nicht Gegenstand der jeweiligen Untersuchung sind, konstant gehalten werden; sie müssen außerdem realistische Betriebsbedingungen für das Gebäude darstellen. Letzteres setzt zugleich voraus, dass ein ganzes Gebäude, ein ganzer Jahresverlauf (ausgehend von einem "eingeschwungenen Zustand") und ein einigermaßen realistisches Nutzerverhalten simuliert werden((Es mag überraschen, dass auch Randbedingungen bzgl. des Nutzerverhaltens in eine solche Simulation eingehen. Nichts anderes ist aber z.B. die Annahme, dass ein Gebäude im Winter auf mindestens 20°C beheizt wird. Aber diese Annahme allein reicht nicht: Wenn z.B. unter Bedingungen mit hoher solare Einstrahlung im Gebäude bei "unbeeinflusstem Betrieb" Temperaturen von 25 °C (und mehr) bestehen würden, so wird jeder Nutzer versuchen, die Behaglichkeit z.B. durch Fensteröffnen zu verbessern. \\ Im Standarddatensatz unserer Simulationen gehen wir sogar davon aus, dass die Nutzer schon bei Temperaturen, die 1 °C über dem Sollwert liegen, anfangen, die Fenster zu kippen. Das hat sogar Einfluss auf den Verbrauch an Heizwärme: Würde man zulassen, dass sich ein Gebäude im Sommer beliebig erwärmt, so wird zum Herbst hin mehr eingespeicherte Sonnenwärme in die Heizperiode übertragen. \\ **Fazit**: Auch wenn man ein sehr gutes Programm für eine Simulation verwendet, so muss sich die IngenieurIn trotzdem einige Gedanken machen über eine sachgerechte Auswahl der Randbedingungen.)). Ein solches Programm erlaubt es z.B., die Temperaturverläufe in einer sommerlichen Hitzeperiode für ein vorgegebenes Gebäudemodell zu simulieren. Ein Simulationsergebnis für einen Wohnraum in einem Reihenendhaus zeigt die folgende Abbildung.
+Einflüsse von Größen, die sich wie die Wärmekapazität dynamisch auswirken, lassen sich nur bei instationären Prozessen beobachten und auch nur mit Methoden behandeln, die instationäre Vorgänge physikalisch korrekt berechnen. Ein validiertes Programm zur Behandlung thermisch instationärer Vorgänge in Gebäuden ist das Simulationsprogramm DYNBIL. Ein Vergleich zwischen Berechnungen mit DYNBIL und Messungen in Gebäuden ist in [[#Literatur|[AkkP-05] ]] publiziert und auszugsweise im [[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:dynamische_simulation#Vergleich_Messung/Simulation|Artikel zur dynamischen Simulation]] dargestellt. Dort finden sich auch Hinweise darauf, wie mit solchen hochkomplexen Simulationsprogrammen zuverlässige Ergebnisse erzielt werden können. Das geht nur, wenn alle anderen Randbedingen und Einflussgrößen, deren Einflüsse nicht Gegenstand der jeweiligen Untersuchung sind, konstant gehalten werden; sie müssen außerdem realistische Betriebsbedingungen für das Gebäude darstellen. Letzteres setzt zugleich voraus, dass ein ganzes Gebäude, ein ganzer Jahresverlauf (ausgehend von einem "eingeschwungenen Zustand") und ein einigermaßen realistisches Nutzerverhalten simuliert werden((Es mag überraschen, dass auch Randbedingungen bzgl. des Nutzerverhaltens in eine solche Simulation eingehen. Nichts anderes ist aber z.B. die Annahme, dass ein Gebäude im Winter auf mindestens 20°C beheizt wird. Aber diese Annahme allein reicht nicht: Wenn z.B. unter Bedingungen mit hoher solare Einstrahlung im Gebäude bei "unbeeinflusstem Betrieb" Temperaturen von 25 °C (und mehr) bestehen würden, so wird jeder Nutzer versuchen, die Behaglichkeit z.B. durch Fensteröffnen zu verbessern. \\ Im Standarddatensatz unserer Simulationen gehen wir sogar davon aus, dass die Nutzer schon bei Temperaturen, die 1 °C über dem Sollwert liegen, anfangen, die Fenster zu kippen. Das hat sogar Einfluss auf den Verbrauch an Heizwärme: Würde man zulassen, dass sich ein Gebäude im Sommer beliebig erwärmt, so wird zum Herbst hin mehr eingespeicherte Sonnenwärme in die Heizperiode übertragen. \\ **Fazit**: Auch wenn man ein sehr gutes Programm für eine Simulation verwendet, so muss sich die IngenieurIn trotzdem einige Gedanken machen über eine sachgerechte Auswahl der Randbedingungen.)). Ein solches Programm erlaubt es z.B., die Temperaturverläufe in einer sommerlichen Hitzeperiode für ein vorgegebenes Gebäudemodell zu simulieren. Ein Simulationsergebnis für einen Wohnraum in einem Reihenendhaus in Frankfurt/M zeigt die folgende Abbildung((Hier, wie in diesem gesamten Passipedia-Beitrag wurde ein Beispielgebäude mit den Standort-Klimadaten Frankfurt/Main (Testreferenzjahr, Durchschnittsjahr), zugrunde gelegt. Mit den hier beschriebenen Methoden lassen sich auch andere Bauaufgaben in anderen Klimate behandeln: Insbesondere auch Klimata, in denen die sommerlichen Randbedingungen eine weit größere Aufgabe darstellen. Ab einem bestimmten Umfang von Tropennächten wird i.a. eine aktive Kühlung unverzichtbar - diesen Fall behandeln wir an anderer Stelle.)).
 |{{ :picopen:sommer_temperaturen_mit_logo.png?500 }}|
@@ Zeile 83: / Zeile 83: @@
 |//**Einfluss der Wärmedämmung auf die Behaglichkeit eines Wohngebäudes im\\ Sommer (aus [[#Literatur|[Feist 1998] ]]). Für diese Studie wurde bei einem Massivbau der\\ mittlere U-Wert im Bereich zwischen Niedrigenergie- und Passivhaus variiert.\\ Hier wir der Fall OHNE eine aktive Klimatisierung dargestellt. **//|
-Das Diagramm lässt erkennen, dass es unter den gegebenen Randbedingungen (Wohnnutzung, gekippte Fenster wenn sinnvoll, Massivbau) nur sehr selten zu Temperaturen über 25 °C kommt (weniger als 44 h). Die Abhängigkeit von der Wärmedämmung der Gebäudehülle ist nicht stark ausgeprägt: In der Tendenz ist ein schlechter Wärmeschutz etwas ungünstiger als eine gute Dämmung.
+Das Diagramm lässt erkennen, dass es unter den gegebenen Randbedingungen (Wohnnutzung, gekippte Fenster wenn sinnvoll, Massivbau) nur sehr selten zu Temperaturen über 25 °C kommt (weniger als 44 h). Die Abhängigkeit von der Wärmedämmung der Gebäudehülle ist nicht stark ausgeprägt: In der Tendenz ist auch bei rein passivem Sommerbetrieb((keine aktive Kühlung)) ein schlechter Wärmeschutz etwas ungünstiger als eine gute Dämmung.\\ \\
+Wir das Außenklima im Sommer heißer, wie es an südlicher gelegenen Standorten wie z.B. Italien oder Spanien schon heute der Fall ist oder wie es durch den Klimawandel auch in Mitteleuropa künftig zu erwarten ist, dann steigen die Zeiträume mit erhöhten Innentemperaturen bei weiterhin rein passivem Betrieb des Gebäudes an. Eine Grenze wird erreicht, wenn es über längere Zeiträume auch über Nacht nicht mehr nennenswert abkühlt((Wir sprechen dann von sog. Tropennächten - von denen es am Standort Frankfurt derzeit nur wenige und die auch nur zeitlich vereinzelt verteilt gibt)). In diesem Fall ist das Potential für eine passive Nachtkühlung erschöpft; weder ein weiter verbesserter Wärmeschutz noch eine weiter vergrößerte Wärmekapazität können dann noch viel zu einem komfortableren Innenklima beitragen. In diesen Fällen wird ein aktiver Kühlbetrieb notwendig. Ein solcher ist mit den heute verfügbaren Klimageräten auch kostengünstig und sogar umweltverträglich möglich((vgl. z.B. die Erfahrungsberichte hier: [[/beispiele/wohngebaeude/mehrfamilienhaeuser/winter_2022/23_besonders_sparsam_heizen#juniaktiv_kuehlen_erzeugt_das_nicht_ein_riesenproblem_fuer_das_stromnetz|Ist aktive Kühlung auch heute noch für Deutschland eine Klimasünde?]].)).
 ===== Fazit =====
@@ Zeile 115: / Zeile 116: @@
 **[Feist 1993]** Feist, Wolfgang: **Passivhäuser in Mitteleuropa**; Dissertation, Universität Kassel, 1993
-**[Feist 1998a]** Feist, Wolfgang: **Passivhaus Sommerklima-Studie**; Passivhaus Institut, Darmstadt 1998 [[https://shop.passivehouse.com/de/products/passivhaus-sommerklima-studie-81/|Link zur PHI Publikation]]
+**[Feist 1998]** Feist, Wolfgang: **Passivhaus Sommerklima-Studie**; Passivhaus Institut, Darmstadt 1998 [[https://shop.passivehouse.com/de/products/passivhaus-sommerklima-studie-81/|Link zur PHI Publikation]]