Der fortschreitende Klimawandel stellt eine der drängendsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar und manifestiert sich in steigenden Durchschnittstemperaturen sowie einer Zunahme von Extremwetterereignissen. Diese Entwicklungen haben direkte Auswirkungen auf den Energiebedarf von Gebäuden, insbesondere hinsichtlich der Klimatisierung, was eine verstärkte Suche nach nachhaltigen und effizienten Lösungen erfordert. In diesem Kontext rückt die Gebäudebegrünung als vielversprechende Alternative zur energieintensiven Gebäudeklimatisierung in den Fokus.
Die vorliegende Masterarbeit widmet sich genau diesem Thema und hat das Ziel, den Einfluss von Begrünungen auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden eingehend zu untersuchen. Um diesem Forschungsziel gerecht zu werden, wird ein fortschrittliches Simulationsmodell auf Basis von TRNSYS entwickelt. Dieses Modell soll die Möglichkeit bieten, den Einfluss der Begrünung auf das thermodynamische Verhalten von zwei bestehenden Versuchsständen zu simulieren und zu analysieren.
Die Grundlage für die Untersuchung bilden zwei baugleiche Versuchsstände, von denen einer über eine Begrünung verfügt. Die Entwicklung und Validierung des TRNSYS-Modells erfolgt anhand messtechnisch erfasster Oberflächentemperaturen und Innenlufttemperaturen der Versuchsstände. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen nicht nur das thermodynamische Verhalten der Gebäude unter dem Einfluss von Begrünung detailliert abbilden, sondern auch mögliche Optimierungsansätze und Limitationen des entwickelten Modells aufzeigen.
Die vorliegende Forschungsarbeit nimmt eine bedeutende Rolle im Kontext nachhaltiger Bauweisen und umweltfreundlicher Technologien ein. Durch die detaillierte Untersuchung des thermischen Verhaltens von begrünten Gebäuden leistet die Arbeit einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung effizienter und ökologisch verträglicher Baukonzepte. Darüber hinaus werden im Verlauf der Arbeit relevante Faktoren wie Absorptions- und Emissionskoeffizienten sowie atmosphärische Gegenstrahlung berücksichtigt, um die Genauigkeit des Simulationsmodells zu verbessern.
Die Erkenntnisse dieser Masterarbeit bieten nicht nur einen Beitrag zur wissenschaftlichen Forschung im Bereich der Bauingenieurwissenschaften, sondern haben auch unmittelbare praktische Anwendungen in der Entwicklung umweltfreundlicher und energieeffizienter Baukonzepte.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung...
- Abstract...
- Abbildungsverzeichnis...
- Tabellenverzeichnis...
- Verwendete Formelzeichen...
- Abkürzungsverzeichnis...
- 1. Einleitung...
- 2. Methodik...
- 3. Beschreibung des Versuchsaufbaus...
- 3.1 Unbegrünteter Versuchsstand...
- 3.2 Begrünteter Versuchsstand...
- 4. Messungen...
- 4.1 Messungen an den Versuchsständen...
- 4.2 Transmissionsmessung...
- 5. Thermodynamisches Ox-Modell...
- 6. Entwicklung des Simulationsmodells...
- 6.1 Projekterstellung in TRNSYS Studio...
- 6.2 Grundeinstellungen...
- 6.3 Type99 Wetterdatenleser...
- 6.4 Type56 Multi-Zone Building und TR Build...
- 6.4.1 Inputs...
- 6.4.2 Orientierungen...
- 6.4.3 Properties...
- 6.4.4 Layer Type Manager...
- 6.4.5 Construction Type Manager...
- 6.4.6 Infiltration Type Manager...
- 6.4.7 Zone: Versuchsstand...
- 6.4.8 Outputs...
- 6.5 Type75b Luftinfiltration...
- 6.6 Type80 Konvektiver Wärmeübergangskoeffizient...
- 6.7 Integration der Begrünung in das TRNSYS-Modell...
- 6.8 Type65: Online-Plotter...
- 7. Ergebnisse...
- 7.1 Zeitraum 1: TRNSYS, Messung und Berechnung...
- 7.2 Zeitraum 2: TRNSYS, Messung und Berechnung...
- 7.3 Verschiedene Begrünungen...
- 7.4 Verschiedene Werte Tsky...
- 8. Modellvalidierung...
- 8.1 Zeitraum 1: TRNSYS, Messung und Berechnung...
- 8.1 Zeitraum 2: TRNSYS, Messung und Berechnung...
- 8.2 Verschiedene Begrünungen...
- 8.3 Verschiedene Werte Tsky...
- 9. Fehleranalyse und Optimierungsmöglichkeiten...
- 9.1 Strahlungsaustausch mit der Umgebung...
- 9.2 Begrünung im TRNSYS-Modell...
- 9.3 Absorptions- und Emissionskoeffizienten...
- 9.4 Temperaturmessung am Versuchsstand...
- Fazit und Ausblick...
- Literaturverzeichnis...
- Anhang...
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit soll den Einfluss von Begrünungen auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden untersuchen. Hierzu wird ein TRNSYS-Modell entwickelt, mit welchem man den Einfluss von Begrünung simulieren kann. Das zu entwickelnde TRNSYS-Modell soll für eine spätere Validierbarkeit das thermodynamische Verhalten von zwei bereits existierenden Versuchsständen abbilden. Einer der Versuchsstände verfügt dabei über eine Begrünung.
- Thermisches Verhalten von Modell-Gebäuden
- Einfluss von Begrünungen auf das thermische Verhalten
- Entwicklung eines TRNSYS-Modells zur Simulation von Begrünungen
- Validierung des TRNSYS-Modells anhand von Messdaten
- Fehleranalyse und Optimierungsmöglichkeiten des Modells
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung liefert einen Einstieg in die Thematik des Klimawandels und die damit verbundene steigende Bedeutung der Gebäudeklimatisierung. Es wird erläutert, dass die Gebäudebegrünung eine energieeffiziente Alternative zur klassischen Klimatisierung darstellt. Die Masterarbeit konzentriert sich auf die Untersuchung des Einflusses von Begrünung auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden.
Im Kapitel Methodik wird die Vorgehensweise der Masterarbeit beschrieben. Es wird erläutert, wie das TRNSYS-Modell entwickelt und validiert werden soll, um das thermodynamische Verhalten von Modell-Gebäuden mit und ohne Begrünung zu simulieren.
Kapitel 3 beschreibt den Aufbau der beiden Versuchsstände, die als Grundlage für das TRNSYS-Modell dienen. Der unbegrünte und der begrünte Versuchsstand werden detailliert dargestellt.
Kapitel 4 erläutert die durchgeführten Messungen an den beiden Versuchsständen. Es werden die gemessenen Größen sowie die verwendeten Messinstrumente vorgestellt.
Kapitel 5 beschreibt das thermodynamische Ox-Modell, welches im Rahmen einer Bachelorarbeit für den unbegrünten Versuchsstand entwickelt wurde. Dieses Modell dient als Vergleichsbasis für die Validierung des TRNSYS-Modells.
In Kapitel 6 wird die Entwicklung des TRNSYS-Modells im Detail erläutert. Es wird auf die Projekterstellung, die Grundeinstellungen, die einzelnen Komponenten des Modells sowie die Verknüpfung dieser Komponenten eingegangen.
Kapitel 7 präsentiert die wichtigsten Ergebnisse der Messungen und der Berechnungen des TRNSYS-Modells. Es werden die Temperaturverläufe der Innenlufttemperatur und der Oberflächentemperaturen der Versuchsstände dargestellt und analysiert.
Im Kapitel 8 erfolgt die Validierung des entwickelten TRNSYS-Modells anhand der Messergebnisse. Die berechneten Temperaturen werden mit den gemessenen Temperaturen verglichen und die Abweichungen werden untersucht.
Kapitel 9 analysiert die Ursachen der Abweichungen zwischen den TRNSYS-Ergebnissen und den Messdaten. Es werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, um die Genauigkeit des Modells zu verbessern.
Schlüsselwörter
Die Masterarbeit befasst sich mit den Themen Begrünung, thermisches Verhalten von Gebäuden, TRNSYS-Simulation, Modellvalidierung, Fehleranalyse, Optimierungsmöglichkeiten, Strahlungsaustausch, Absorptions- und Emissionskoeffizienten, Temperaturmessung.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2023, Untersuchung des Einflusses von Begrünungen auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1408106
