Fakultt Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Kombinierte
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Kombinierte Stadtklima- und Gebäudeenergiemodellierung zur Bestimmung des Energiebedarfes von Urbanen Gebäuden Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 1
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Gliederung 1. Einleitung 2. Zielsetzung 3. Untersuchungsmethodik 4. Ergebnisse 5. Fazit Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 2
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Einleitung § In der Gebäudeenergiesimulation werden i. d. R. Standard-Klimawerte als Input verwendet, um das klimatische Umfeld darzustellen. § Die städtische Struktur beeinflusst das Mikroklima (Lufttemperatur, Strahlungsflüsse, Windströmungen). § Die Nachbarbebauung wird auch oftmals dabei vernachlässigt, trotz der erheblichen Auswirkungen auf die Reduzierung der Verfügbarkeit der Sonnenenergie. Beide Stadtklima und Nachbarbebauung sollen in der Gebäudeenergiemodellierung systematisch mit berücksichtigt. Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 3
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Zielsetzung § Bestimmung des modifizierten urbanen Mikroklimas in Bezug auf Standardklimadaten (z. B. Testreferenzjahr TRY oder METEONORM) § Ermittlung des Heizungs- und Kühlenergiebedarfs eines urbanen Bürogebäude, in Anlehnung an die: § § Urbane Geometrie: Vertikales Straßenprofil und Solarausrichtung § Klimarandbedingungen: mittlere geographische Breite bzw. Subtropen. Gebäudekonstruktion: Fensterflächenanteil, Wärmedämmung und thermische Trägheit der Gebäudehülle. Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 4
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Untersuchungsmethodik TEB (Stadt) + TRNSYS (Gebäude) § Kompatibilität von TEB und TRNSYSSimulation auf Stundenbasis für ein Jahr unter Verwendung von Klimadaten als Input (z. B. Testreferenzjahr TRY oder METEONORM) § Beide sind nicht zeitaufwendig: 2 -3 Minuten pro Simulation ideal für umfangreiche parametrische Studien § Detaillierte Beschreibung der Straßenschlucht – bzw. Gebäudeoberflächen, d. h. mehrschichtige Außenwände, Dächer und Straßen mit ihren entsprechenden thermischen Eigenschaften Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 5
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Untersuchnungsmethodik Ergebnis der Simulation für eine voll-faktorielle Untersuchung = 35 *2 = 486 Simulationen Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 6
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 7
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Urbane Lufttemperatur Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 8
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Energiebedarf für Heizung und Kühlung 1. Der Fensteranteil und die Wärmedämmung sind ausschlaggebend. 2. Massive Konstruktion ermöglicht weniger Energiebedarf als eine Leichtbauweise. 3. Das vertikale Profil beeinflusst auch das energetische Verhalten eines Gebäudes. Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 9
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Energiebedarf für Heizung und Kühlung Heizungsenergiebedarf (D QHurban – QH Standard) Kühlenergiebedarf (D QKurban – QK Standard) Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 10
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Gesamtenergiebedarf Heizung + Kühlung Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 11
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Statistische Analyse Inputs Outputs Process Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 12
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Fazit und Ausblick § Standard-Klimadaten sind nicht repräsentativ für die Bewertung des Energieverbrauchs eines Gebäudes im städtischen Kontext. § Die urbanen Lufttemperaturen sind meist höher (Wärmeinsel); ihre Intensität ist jedoch variabel Stunde für Stunde. Sie können allerdings auch kühler sein als das Land (u. a. morgens, Winterzeit). § Der Einfluss des urbanen Klimas auf den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes ist abhängig von der Gewichtung des Heiz- oder Kühlbedarfs entsprechend der geographischen Lage. § Alle untersuchten Parameter haben sich als relevant gezeigt (bis zur Solarorientierung aufgrund der gemittelten Werten) § Die Zusammenführung von Stadtklima- und Gebäudemodelle ist ein aussichtsreicher Weg, um der Mangel eines umfassenden Rechenvefahrens zu beseitigen, z. B. durch die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von TRNSYS bei der Einbettung eines „urbanen“ Types An dieser Aufgabe wird im Rahmen dieses projektes weitergearbeitet. Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 13
Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen Lehrstuhl Klimagerechte Architektur Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Dr. rer. nat. Fazia Ali-Toudert BAUMSIM 2010 - WIEN – 22. -24. 09. 2010 14
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