Arbeitspaket M6: Innenraumklima und Energiebedarf

Kontaktinformation

Projektleiter: ​Prof. Dr. Jens Pfafferott

Mitarabeiter: ​M.Sc. Tobias Lang

Institution: Hochschule Offenburg (​http://ines.hs-offenburg.de/institut/forschungsgruppen/abt/)

Zielsetzung des Teilprojekts WP-M6

Wir entwickeln ein umfassendes Gebäude- und Anlagensimulationsmodell, um das Raumklima und den Energiebedarf (für Heizen, Kühlen, Beleuchten und Lüften) eines Gebäudes zu berechnen. Das Gebäudemodell basiert auf der analytischen Lösung der Fourier’schen Wärmeleitungsgleichung und wird vollständig in das Stadtklimamodell integriert. Damit ist es möglich, die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Gebäude und Stadtklima zu bewerten.

Abb. 1: Modelldatenbank

Abb. 2: Modellstruktur

Arbeitsprogramm

WP-M6.1: Modelldatenbank

Die Modelldatenbank umfasst die Gebäudebeschreibung (Geometrie, Materialien, Fenster- und Lüftungsmodell), das Nutzerverhalten (stochastisches Nutzermodell für Lüftungsverhalten, Sonnenschutz, Anwesenheit und interne Wärmelasten), eine Nutzerbeschreibung (insb. Aktivitätsgrad und Bekleidung) sowie Modelle für unterschiedliche gebäudetechnische Systeme und deren Betrieb (insb. Heizung, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung).

WP-M6.2: bauphysikalische Beschreibung der Außenwand

Die Fassade ist die Schnittstelle zwischen Außen- und Innenklima. Hierfür sind insb. der kurz- und langwellige Strahlungsaustausch sowie der Wärmeübergang in der fassadennahen Luftschicht und der Wärmedurchgang durch die Außenwand für Wände, Fenster, Dächer sowie an das Erdreich zu beschreiben.

WP-M6.3: Gebäudemodell

Das Gebäudemodell basiert auf der analytischen Lösung der Fourier’schen Wärmeleitungsgleichung als 1C5R-Netzknotenmodell. Sämtliche Wärmegewinne und verluste sowie die Wärmespeicherung werden gekoppelt berechnet. Für das jeweils vereinbarte Energiekonzept werden die elektrischen und themischen Energiebedarfe bestimmt. Neben dem thermischen Komfort und dem (Primär-)Energiebedarf des Gebäudes wird so auch die anthropogene Wärmeabgabe berechnet und an das Stadtklimamodell übergeben.