Einleitung
Bereits heute sind die Auswirkungen 1,0 °C globaler Erderwärmung in Form von extremem Wetter, steigenden Meeresspiegeln, abschmelzen des arktischen Eises und anderer Veränderungen sichtbar, so die aktuelle Zusammenfassung des Sonderberichts des Intergovernmental Panel on Climate Change (ipcc) vom 08.10.2018. Sollte eine Begrenzung auf 1,5 °C bis zum Jahre 2100 angepeilt werden, so wäre hierzu eine Reduktionen des menschenverursachten CO2 Ausstoßes von 45 % bis 2030 erforderlich. Vor diesem Hintergrund sind auch energetische Sanierungen am Gebäudebestand politisch gewollt und dringend nötig, um den Energiebedarf und den damit einhergehenden CO2 Ausstoß langfristig zu senken.
Das Unternehmen --- möchte sich dieser Aufgabe stellen und besitzt eine in den 70er Jahren gebaute, sanierungsbedürftige Industriehalle. In einer vorangegangen Bachelorarbeit wurde bereits der Luftbedarf der Halle geprüft und zwei vielversprechende Varianten zur Reduzierung herausgearbeitet. Bei der ersten Variante wird die Bestandsanlage durch Neugeräte ausgetauscht und die Halle weiterhin im Mischluftprinzip belüftet und beheizt. Die zweite Variante sieht eine verringerte, im Schichtlüftungsprinzip eingebrachte Luft vor, bei der mit Dunkelstrahlern geheizt wird.
Im Rahmen dieser Masterarbeit werden beide Varianten in TRNsys simuliert um deren voraussichtliche Energieverbräuche sowie die zu erreichenden Komfortbedingungen in der Halle zu ermitteln. Außerdem werden weitere Sanierungsmaßnahmen am Bauwerk untersucht und in einer abschließenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bewertet. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Konzept zu entwickeln, das in der Gesamtbetrachtung wirtschaftlich und energetisch effizient umsetzbar ist.
Hierzu erfolgt im ersten Abschnitt eine Analyse der Einflüsse auf Gebäude. Hieran anschließend wird das Simulationsprogramm TRNsys beschrieben und die Grundlagen des Gebäudemodells wiedergegeben. TRNsys besitzt kein Schichtenmodell und kann keine Thermikströme in hohen Räumen ermitteln. Daher wurde alternativ nach den Gleichungen TOGARIs und DORENBURGs ein Tool entwickelt, das die Schichtungen berechnet und an TRNsys übermittelt. Im Anschluss erfolgt die Beschreibung der durchgeführten Simulationen samt Auswertung und abschließend eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Einflüsse auf Gebäude
- 2.1 Wärmeströme
- 2.2 Lüftungswärmeverluste
- 2.2.1 Begriffsdefinition
- 2.2.2 Entwicklung der Normung
- 2.2.3 Außenluftvolumenströme durch die Gebäudehülle
- 2.2.4 Außenluftvolumenstrom durch große Öffnungen
- 2.3 Transmissionswärmeverluste
- 2.3.1 Begriffsdefinition
- 2.3.2 U-Wertberechnung Wand
- 2.3.3 U-Wertberechnung Fenster
- 2.3.4 U-Wertberechnung für an das Erdreich angrenzende Bauteile
- 2.4 Strahlung
- 2.4.1 Begriffsdefinition
- 2.4.2 Belastung durch lichtundurchlässige (opake) Konstruktionen
- 2.4.3 Belastung durch lichtdurchlässige (transparente) Konstruktionen
- 2.4.4 Strahlungsaustausch mit der Atmosphäre
- 2.4.5 Strahlungsaustausch im Raum
- 2.5 Innere Wärmequellen und Wärmesenken
- 3 TRNSYS
- 3.1 Geschichte TRNsys
- 3.2 Aufbau TRNsys
- 3.3 Grundlage Gebäudemodelle
- 3.4 Temperaturschichtung und Thermikströme
- 3.4.1 Einführung
- 3.4.2 TOGARIS thermisches Schichtenmodell
- 3.4.3 DORENBURGS Thermikströme
- 4 Modellierung
- 4.1 Hallenbeschreibung
- 4.2 Erstellung eines Simulationsmodelles
- 4.3 Erstellung einer Baustoff-Bauteil Datenbank
- 4.4 Modellierung des Gebäudes
- 4.5 Modellierung der Anlagentechnik
- 4.6 Festlegen der thermischen Randbedingungen
- 4.7 Verknüpfung Exceltool mit TRNsys
- 5 Simulation
- 5.1 Varianten
- 5.2 Auswertung
- 6 Wirtschaftlichkeit
- 6.1 Annahmen
- 6.2 Auswertung
- 6.3 Sanierungsfahrplan
- 7 Zusammenfassung
- 8 Literaturangaben
- 9 Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der technischen und wirtschaftlichen Überprüfung verschiedener Klimatisierungskonzepte für eine Produktionshalle. Im Fokus steht dabei die Anwendung von Gebäudesimulationen, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Konzepte zu analysieren. Ziel ist es, ein optimales Klimatisierungskonzept zu entwickeln, das den energetischen und wirtschaftlichen Anforderungen der Produktionshalle gerecht wird.
- Analyse verschiedener Klimatisierungskonzepte
- Anwendung von Gebäudesimulationen
- Optimierung der Energieeffizienz
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Konzepte
- Entwicklung eines optimalen Klimatisierungskonzeptes
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel führt in die Thematik ein und erläutert den Hintergrund der Arbeit. Kapitel zwei befasst sich mit den verschiedenen Einflüssen auf Gebäude, die bei der Klimatisierung zu berücksichtigen sind. Hierzu zählen Wärmeströme, Lüftungswärmeverluste, Transmissionswärmeverluste und Strahlung. Kapitel drei präsentiert TRNSYS als Softwaretool für die Gebäudesimulation und beschreibt dessen Funktionsweise. In Kapitel vier erfolgt die Modellierung der Produktionshalle anhand des gewählten Simulationstools. Die verschiedenen Klimatisierungskonzepte werden im fünften Kapitel simuliert und ausgewertet. Kapitel sechs beschäftigt sich mit der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Konzepte. Abschließend erfolgt in Kapitel sieben eine Zusammenfassung der Ergebnisse und ein Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit behandelt die Themen Klimatisierung, Gebäudesimulation, TRNSYS, Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit, Produktionshalle, Simulationsmodell, Klimatisierungskonzepte, Energiebilanz, Wärmeverluste, Strahlungsaustausch, und Optimierung.
- Citation du texte
- Robert Kühn (Auteur), 2018, Technische und wirtschaftliche Überprüfung verschiedener Klimatisierungskonzepte für eine Produktionshalle mittels Gebäudesimulation, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/491548
