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Titel
Eine komparative Studie zur Berechnung thermischer Energiekennzahlen von Bauwerken mit stationären Berechnungsmethoden und dynamischer Simulation / von Ulrich J. Pont
VerfasserPont, Ulrich J.
Begutachter / BegutachterinMahdavi, Ardeshir
Erschienen2011
Umfang137, xxiii Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Gebäude-Performance, Energieausweise, Energiekennzahlen, Heizwärmebedarf
Schlagwörter (EN)Building Performance, Energy Certificates, Heating Load
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-45313 Persistent Identifier (URN)
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Eine komparative Studie zur Berechnung thermischer Energiekennzahlen von Bauwerken mit stationären Berechnungsmethoden und dynamischer Simulation [13.62 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Diplomarbeit befasst sich mit stationären Berechnungen und dynamischen Simulationen von thermischen Energiekennzahlen von Gebäuden.

Bauwerke sind an einem großen Teil des globalen Gesamtenergieverbrauchs und damit an der Emission von Klima beeinflussenden Substanzen und dem Verbrauch nicht erneuerbarer Energieträger beteiligt.

Für Architekten, Ingenieure und Planer hat sich dadurch eine im globalen Interesse liegende, neue Optimierungsaufgabe im Sinne des wirtschaftlichen Minimumprinzips (d.h. ein vorgegebenes Ziel mit geringstem Mitteleinsatz erreichen) entwickelt:

Das vorgegebene Ziel ist der Entwurf, die Planung und Errichtung von gut funktionierenden, architektonisch ansprechenden und für den Gebäudenutzer optimalen Gebäuden.

Der geringe Mitteleinsatz bezieht sich auf die Minimierung der notwendigen Energie, die während Planung, Bau, Betrieb, Sanierung, Um-, Nach- und Neunutzung sowie Außerbetriebnahme und Abbruch eines Gebäudes über die gesamte Lebensdauer verwendet wird.

Gebäude-Energiekennzahlen (EKZ) sind ein Instrument, mit dem der Energieverbrauch von Gebäuden im Betriebszustand beurteilt werden kann.

Es gibt verschiedene Ansätze, um solche EKZ zu berechnen, wobei die Zielsetzungen von einfacher Berechenbarkeit und gewährleisteter Vergleichbarkeit von unterschiedlichen Gebäuden bis zur detailgenauen Simulation der realen energetischen Prozesse am und im Gebäude reichen.

In dieser Arbeit werden EDV-gestützte Berechnungsverfahren, deren Handling sowie deren Resultate betrachtet und verglichen. Zwei Verfahren, die in Österreich zur Umsetzung der nationalen Normen bzw.

der europäischen Gebäuderichtlinie 2002 entwickelt wurden, basieren auf relativ einfachen Bilanz-Berechnungen (Monats- bzw. Jahresbasis), während das dritte Verfahren eine detaillierte stündliche Simulation ist.

Dazu werden Berechnungen an realen bestehenden Wohngebäuden aus Wien und simplen virtuellen Volumina mit diesen Berechnungs- bzw.

Simulationswerkzeugen durchgeführt. Es wird darauf geachtet, dass die Eingabeparameter so weit vereinheitlicht werden wie möglich, so dass etwaige Differenzen in den Resultaten auf die unterschiedlichen Berechnungsmethoden und nicht etwa auf Unterschiede bei diesen Daten zurückgeführt werden können (sieht man von den verfahrensbedingten unterschiedlichen Skalierungen ab).

3 Die Anpassung und Form dieser Input-Daten wird im Detail besprochen, ebenso die Handhabung der Programme bzw. Berechnungsmethoden sowie die Resultate.

Weiters wird die Berechnung der energetischen Kennzahlen im Rahmen der österreichischen Gesetzgebung und der Vorgaben auf europäischem Level skizziert, die mit der Neufassung der europäischen Gebäuderichtlinie auch im Wandel begriffen sind.

Folgende prinzipielle Fragestellungen sollen somit behandelt werden:

1.

Welche Unterschiede sind bei Gebäude-Energiekennzahlen zu erwarten, wenn diese mit unterschiedlichen Verfahren berechnet werden? Ist ein Vergleich überhaupt möglich und sinnvoll? 2.

Was muss bei einem Vergleich der Verfahren und Resultate besonders beachtet werden? Wie kann ein Vergleich systematisch und richtig durchgeführt werden? 3.

Wo liegen die sinnvollen Anwendungsbereiche der beiden unterschiedlichen Verfahren und wie verhält sich geltendes Recht hierzu? Generell ist die dynamische thermische Gebäudesimulation in Österreich - leider - noch nicht all zu weit verbreitet. Dagegen sind stationäre Berechnungsverfahren durch die Anwendung in facheinschlägigen Normen, Gesetzen und kommunalen Förderungsrichtlinien dem Fachpublikum bekannt.

Eine Zielsetzung dieser Arbeit ist es daher auch, zu zeigen, dass der Mehraufwand einer solchen Simulation im Vergleich zu den stationären Berechnungsprogrammen nicht allzu groß ist und ein Einsatz gerade in der Planung durchaus differenziertere Aussagen zulässt als mit stationären Verfahren.

Zusammenfassung (Englisch)

This work intends to take a closer look at the different methods of calculation of thermal performance of building.

A large percentage of global energy use is consumed by buildings, thus buildings influence the consumption of non-renewable energy sources and emission of climate-affecting substances.

Architects have to work on new ideas as to how to get a building through it's whole lifecycle as energy-efficient as possible, while offering the necessary thermal comfort for the building's users.

The evaluation of the energy performance of buildings is typically done with the use of indicators. There are several concepts on this, with goals reaching from easy handling and simple comparability of different buildings to exact thermal simulation of real processes.

This work intends to compare handling and results of two steady-state calculations (based on monthly / annual data), that were developed to meet applicable Austrian and International Standards (as the EU's Energy Performance of Buildings Directive EPBD), with a state of the art thermal simulation tool (dynamic hourly calculation).

Calculations and simulations were carried out on existing residential buildings in Austria and on a series of simple volumes. Special attention is paid to the necessary adjustment of input data, so that differences in results can be attributed to the different method of calculation, and not to distinctions in applied input data. The process of adjusting the required data is documented in detail, and results are compared to each other and evaluated.

Furthermore, the legal requisite for energy certificates in Austria is discussed, in connection with upcoming changes in the amended version of EU's EPBD.

Principle questions in this work include:

1.

How large is the difference in results, if energy performance indicators of buildings are calculated with different methods? Does a comparison of these results make sense? 2.

How can a comparison of methods and results be conducted? 3.

What is demanded by law for energy performance indicators? In Austria the use of dynamic thermal energy performance simulation tools is still not common, while steady state calculations are widely spread, because laws and standards mention them.

This work intends to show, that the extra effort for performing simulations is not exceedingly high in comparison with the steady state calculations.