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Vergleichende Untersuchung von zwei Modellen fuer die thermisch-energetische Gebaeudesimulation eines Mehrfamilienwohnhauses im unsanierten und sanierten Zustand mittels TRNSYS

  • TRNSYS 17 bietet die Möglichkeit, detaillierte Berechnung des Strahlungswärmetransports durchzuführen. Die bisher verwendeten Standard-berechnungsmodelle sind dabei vereinfachend. Um die Unterschied zwischen den Standardmodellen und den detaillierten Modellen in der Behandlung des Strahlungswärmetransport und die Beziehungen zwischen den Abweichungen zwischen den verschiedenen Berechnungsansätzen und den gewählten Parametern zu untersuchen, wurden anhand eines normalen Mehrfamilienwohnhauses im unsaniert und im sanierten Zustand vergleichende Simulationen durchgeführt. Nach der Untersuchung von 4 Basisvarianten ist festzustellen, dass die Standardmodelle zur Berechnung des Strahlungswärmetransports die solaren Gewinne überschätzen. Der Hauptgrund dafür ist die Vernachlässigung der externen Verschattung. Außerdem verlässt weniger Strahlung das Gebäude durch die Außenfenster, was mit der vereinfachten Verteilung der diffusen Strahlung im Standardmodell zu tun hat. Darüber hinaus überschätzen die Standardmodelle die Transmissionsverluste. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Überschätzung der solaren Gewinne zu einer höheren Oberflächentemperatur der Wandinnenflächen des Gebäudes führt. Darüber hinaus hat auch das Standardmodell für die Berechnung der langwelligen Strahlung einen Einfluss darauf. Des Weiteren überschätzen die Standardmodelle den Heizenergiebedarf beim unsanierten Gebäude, während der Heizenergiebedarf beim sanierten Gebäude unterschätzt wird. Die Transmissionsverluste sind der Haupteinflussfaktor bei der Simulationen mit dem unsanierten Gebäude, während die solaren Gewinne der Haupteinflussfaktor bei den Simulationen mit dem sanierten Gebäude sind. Nach der Untersuchung von verschiedenen Simulationen mit einer Variaton der Einflussgrößen Standort, Raumsolltemperatur, solarer Absorptionsgrad und Emissionsgrad sind folgende Schlussfolgerung zu ziehen: Erstens ist festzustellen, dass die Standorte eine relativ große Auswirkung auf die Abweichungen haben. Es gibt hierbei hauptsächlich drei Gruppen von Wechselwirkungen. Je stärker die Solarstrahlung von einem Standort ist, desto größer ist die Abweichung der solaren Gewinne in kWh/a. Darüber hinaus gilt, je niedriger die Außentemperatur ist und je größer die Solarstrahlung eines Standortes ist, desto größer ist die Überschätzung der Transmissionsverluste des Gebäudes in kWh/a. Außerdem zeigt eine Kennzahl, die die meteorologischen Eigenschaften eines Standorts beschreibt und deren Ermittlung somit zunächst ohne Simulation erfolgt, wie stark die Überschätzung der solaren Gewinne die Abweichung des Heizenergiebedarfs beeinflusst. Je größer diese Kennzahl ist, umso kleiner ist der Wert der prozentualen Abweichung des Heizenergiebedarfs und umso größer ist der Einfluss der Überschätzung der solaren Gewinne. Zweitens hat die Raumsolltemperatur keinen Einfluss auf die solaren Gewinne und ihr Einfluss auf die Abweichung der Transmissionsverluste und des Heizenergiebedarfs ist gering. Drittens beeinflusst der solare Absorptionsgrad die Abweichung der solaren Gewinne. Je größer der solare Absorptionsgrad von der Innenseite der Wände ist, umso kleiner ist die Abweichung der solaren Gewinne. Außerdem gilt, je mehr Zonen mit nur einem Fenster das Gebäude aufweist, desto stärker ist diese Abhängigkeit. Viertens reagieren die Standardmodelle auf die Veränderung des Emissionsgrads gar nicht und rechnen mit einem festen Wert von 0,9. In Gegensatz dazu, reagieren die detaillierten Modelle auf die Veränderung des Emissionsgrads. Deshalb gilt, je größer der Emissionsgrad von der Innenseite der Wände ist, umso kleiner ist die Abweichung der Transmissionsverluste. Die mit den detaillierten Modellen gerechneten Simulationen benötigen rund doppelt so viel Zeit wie die mit den Standardmodellen gerechneten. Die detaillierten Modelle sind für Gebäude mit folgenden Merkmalen besonders zu empfehlen: Erstens, es sind externe Verschattungen einschließlich der Eigenverschattung des Gebäudes vorhanden. Zweitens, die Innenseite der Wände haben kleine Emissionsgrade und das Gebäude ist unsaniert. Diese zwei Merkmale spielen jeweils eine wichtige Rolle bei der Abweichung der solaren Gewinne und Transmissionsverluste und wirken sich somit zusammen auf den Heizenergiebedarf des Gebäudes aus. Es gibt auch andere Aspekte, die zur größeren Abweichung führen (wie in der Kapitel 8 erläutert). Aber diese zwei Aspekte führt zur nicht mehr zu vernachlässigenden Abweichung. Außer dieser zwei Situationen, für ein Gebäude mit einer gewöhnlichen Fassade mit gestanzten Fenstern die erhöhte Detailebene einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse hat.

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Metadaten
Author:Yingying Yang
Advisor:Matthias Hoffmann, O. Mercker
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH)
Am Ohrberg 1, 31860 Emmerthal
Date of Publication (online):2016/09/20
Year of first Publication:2016
Date of final exam:2016/09/08
GND Keyword:Simulation; Strahlung; Gebaeude; Numerisches Verfahren
Page Number:60 Seiten, 25 Abb., 27 Tab., 19 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2016/09/20