Im Zuge dieser Arbeit wurde untersucht, ob die sommer-fokussierten extremen TRY in allen 15 Klimaregionen Deutschlands in jedem Monat extremere Witterungsverhältnisse widerspiegeln als die normalen TRY oder ob es aufgrund der unterschiedlichen Erstellungsschemata der TRY-Datensätze Monate in bestimmten Klimaregionen gibt, in welchen die normalen TRY-Datensätze ein extremeres Klima abbilden. Es wurde also unter anderem geprüft, ob die Nutzung von sommer-fokussierten extremen TRY zur Ermittlung der Übertemperaturgradstunden mithilfe von thermischen Gebäudesimulationen in jedem Fall Sinn macht, um den "Worst-Case" darzustellen.
Neben dem Vergleich der TRY mittlerer Witterungsverhältnisse mit den sommer-fokussierten extremen TRY anhand simulierter Übertemperaturgradstunden, wurden die beiden Typen der TRY-Datensätze im Rahmen dieser Arbeit auch mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03 verglichen.
Testreferenzjahre (TRY = Test-Reference-Year) spielen in vielen Bereichen der Bauphysik eine bedeutende Rolle. Als äußere Klimarandbedingung, welche eine Reihe von meteorologischen Daten charakterisiert, stellen sie einen sehr entscheidenden Faktor für die Untersuchung instationärer Fälle in der Bauphysik dar. Neben den „normalen“ TRY, welche die mittleren Witterungsverhältnisse der jeweiligen Klimaregion abbilden, erstellt der Deutsche Wetterdienst zusätzlich TRY auf Basis extremer Witterungsverhältnisse für die 15 Klimaregionen Deutschlands.
Es ist für bauphysikalische Planer und Ingenieure von praktischem Interesse zu wissen, welchen Einfluss der gewählte TRY-Datensatz auf das Simulationsergebnis bei der Nutzung in thermischen Gebäudesimulationen hat. Sehr häufig werden bei thermisch-dynamischen Gebäudesimulationen, die der Überprüfung des sommerlichen Wärmeschutzes dienen, die nach DIN 4108-2:2013-02 definierten Übertemperaturgradstunden als Beurteilungskriterium zugrunde gelegt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
2. Grundlagen
2.1 Deutscher Wetterdienst (DWD)
2.2 Testreferenzjahre (TRY)
2.2.1 Anwendung und Nutzen
2.2.2 TRY-Klimaregionen Deutschlands
2.2.3 Erstellungsschema
2.2.3.1 TRY mittlerer Witterungsverhältnisse
2.2.3.2 TRY sommer-fokussierter extremer Witterungsverhältnisse
2.2.4 Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den TRY-Datensätzen
2.3 Thermisch-dynamische Gebäudesimulation
2.3.1 Anwendung und Nutzen
2.3.2 Simulationssoftware „IDA ICE“
2.4 Thermische Behaglichkeit
2.5 Lufttemperatur, Strahlungstemperatur und operative Temperatur
2.6 Sommerlicher Wärmeschutz nach DIN 4108-2:2013-02
2.6.1 Sommerklimaregionen Deutschlands
2.6.2 Übertemperaturgradstunden
2.7 Kühllastberechnung nach VDI 2078:2012-03
2.7.1 Kühllastzonen Deutschlands
2.7.2 Cooling Design Period (CDP) und Cooling Design Day (CDD)
3. Vergleich der TRY-Datensätze mittels simulierter Übertemperaturgradstunden
3.1 Simulationsbedingungen bzw. -grundlagen
3.1.1 Referenzräume
3.1.2 Randparameter
3.1.3 Excel-Tool
3.2 Simulationsergebnisse
3.2.1 Büroraum 03
3.2.2 Wohnraum 01
3.2.3 Übersicht der übrigen Simulationsvarianten
3.3 Auswertung der Simulationsergebnisse
3.3.1 Allgemeine Auffälligkeiten
3.3.2 Analyse der sommer-fokussierten Referenzjahre
3.3.3 Einfluss einzelner Parameter auf den Vergleich der TRY-Datensätze
4. Vergleich der TRY-Datensätze mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03
4.1 Vergleichsschema bzw. -prinzip
4.2 Vergleichsergebnisse
4.2.1 Klimaregion 02 (Rostock) bzw. Kühllastzone 1 (Rostock)
4.2.2 Klimaregion 03 (Hamburg) bzw. Kühllastzone 2 (Hamburg)
4.2.3 Klimaregion 04 (Potsdam) bzw. Kühllastzone 3 (Potsdam)
4.2.4 Klimaregion 12 (Mannheim) bzw. Kühllastzone 4 (Mannheim)
4.3 Auswertung der Vergleichsergebnisse
5. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener Testreferenzjahre (TRY) – insbesondere zwischen "normalen" und "sommer-fokussierten extremen" Datensätzen – auf die thermische Gebäudesimulation im Hinblick auf Übertemperaturgradstunden. Ziel ist es zu prüfen, ob die extremen Datensätze stets den "Worst-Case" abbilden und wie sich unterschiedliche Randparameter auswirken.
- Vergleich von TRY-Datensätzen mittlerer Witterung vs. sommer-fokussierter extremer TRY.
- Einfluss von Gebäudeparametern (Bauweise, Fensteranteil, Verschattung) auf Übertemperaturgradstunden.
- Analyse der Eignung von extremen TRY für die Kühllastberechnung nach VDI 2078.
- Überprüfung der Repräsentativität der extremen Datensätze für alle deutschen Klimaregionen.
Auszug aus dem Buch
1.1 Problemstellung
Es ist für bauphysikalische Planer und Ingenieure von praktischem Interesse zu wissen, welchen Einfluss der gewählte TRY-Datensatz auf das Simulationsergebnis bei der Nutzung in thermischen Gebäudesimulationen hat. Sehr häufig werden bei thermisch-dynamischen Gebäudesimulationen, die der Überprüfung des sommerlichen Wärmeschutzes dienen, die nach DIN 4108-2 [1] definierten Übertemperaturgradstunden als Beurteilungskriterium zugrunde gelegt. Auch bei den durchgeführten Untersuchungen, welche dieser Arbeit zugrunde liegen, wurde auf dieses Beurteilungskriterium zurückgegriffen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Bedeutung von Testreferenzjahren in der Bauphysik und definiert die Problemstellung sowie das Forschungsziel der Arbeit.
2. Grundlagen: Erläutert die Aufgaben des Deutschen Wetterdienstes, die Erstellungsschemata von TRY-Datensätzen, thermisch-dynamische Simulationen sowie die relevanten Normen für sommerlichen Wärmeschutz und Kühllastberechnung.
3. Vergleich der TRY-Datensätze mittels simulierter Übertemperaturgradstunden: Detaillierte Darstellung der Simulationsbedingungen, der untersuchten Räume und der Ergebnisse des Vergleichs zwischen den verschiedenen TRY-Datensätzen.
4. Vergleich der TRY-Datensätze mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03: Gegenüberstellung der Wetterdatensätze mit den Kühllastzonen nach VDI 2078 sowie eine methodische Auswertung dieser Ergebnisse.
5. Zusammenfassung: Fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und bewertet die Eignung der untersuchten Datensätze für unterschiedliche Planungsaufgaben.
Schlüsselwörter
Testreferenzjahre, TRY, thermische Gebäudesimulation, Übertemperaturgradstunden, sommerlicher Wärmeschutz, DIN 4108-2, Kühllastberechnung, VDI 2078, Klimaregionen, IDA ICE, Raumklima, thermische Behaglichkeit, Sonnenschutz, Wetterdaten, Bauphysik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit vergleicht "normale" Testreferenzjahre (TRY) mit "sommer-fokussierten extremen" TRY hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Übertemperaturgradstunden in Gebäudesimulationen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Validierung von Wetterdaten für die Bauphysik, die Auslegung von Anlagen für extreme sommerliche Bedingungen und die Anwendung der DIN 4108-2 sowie der VDI 2078.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Es soll geprüft werden, ob die Nutzung sommer-fokussierter extremer TRY in allen Klimaregionen Deutschlands immer zu höheren Übertemperaturgradstunden führt und somit verlässlich einen "Worst-Case" abbildet.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine thermisch-dynamische Gebäudesimulation mit der Software "IDA ICE" für verschiedene Referenzräume und Randparameter durchgeführt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil stehen die Simulationsergebnisse für 12 Varianten (Büro- und Wohnräume) sowie der direkte Abgleich der Wetterparameter und Kühllastdaten mit den Vorgaben der VDI 2078.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselwörter sind u.a. Testreferenzjahre (TRY), Übertemperaturgradstunden, Gebäudesimulation, sommerlicher Wärmeschutz und Klimaregionen.
Warum wurde das Jahr 2006 für viele Analysen genauer untersucht?
Das Jahr 2006 wurde für acht der 15 Klimaregionen als Referenz für einen extrem warmen Sommer gewählt und wies im August signifikante Unterschiede zu den "normalen" TRY-Datensätzen auf.
Was ist das Ergebnis bezüglich der Verwendung von extremen TRY?
Die Nutzung sommer-fokussierter extremer TRY führt zwar in der Jahressumme meist zu höheren Übertemperaturgradstunden, zeigt aber monatsweise (vor allem im August) teilweise unplausible Ergebnisse, die kritisch zu betrachten sind.
- Citation du texte
- Daniel Raschick (Auteur), 2015, Thermische Gebäudesimulationen im Hinblick auf Übertemperaturgradstunden. Vergleich zwischen Testreferenzjahren (TRY) und sommer-fokussierten extremen TRY, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/994115
