Entwicklung eines Sommerreferenzjahres zur Bestimmung der sommerlichen Überhitzung von Gebäuden

Die Ableitung von sommer-fokussierten warmen Referenzjahren aus langjährigen Klimadaten erfolgt in Europa bisher nach unterschiedlichen, länderspezifischen Methoden, die sich in der Regel allein auf die Trockentemperatur beziehen und in der Auswahl eines zusammenhängenden realen Sommerhalbjahres resultieren. Simulationsergebnisse zur sommerlichen Überhitzung von natürlich belüfteten Gebäuden in Deutschland und Großbritannien zeigen jedoch für einige Wetterstationen weniger Überhitzung für Simulationen mit dem sommer-fokussierten Referenzjahr als für solche mit dem entsprechenden Testreferenzjahr (TRY) für den gleichen Ort. Dies gilt insbesondere dann, wenn einzelne Monate miteinander verglichen werden. Neben der Wahl eines kompletten Halbjahres, das sowohl extrem warme als auch vergleichsweise kühle Monate beinhalten kann, liegt dies vor allem begründet in der fehlenden Berücksichtigung der Solarstrahlung bei der Auswahl eines warmen Referenzjahres, die jedoch eine wichtige Rolle für sommerliche Überhitzungserscheinungen in Gebäuden spielt. Eine verlässliche, allgemein anerkannte Methode zur Erstellung von sommer-fokussierten Referenzjahren erscheint daher auch im Hinblick auf die rechtlichen Rahmenbedingungen in der Europäischen Union, die Strategien zur natürlichen Belüftung von Neubauten und Sanierungen begünstigen, erforderlich. Diese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Erstellung eines Sommerreferenzjahres (Summer Reference Year – SRY) aus dem TRY eines gegebenen Ortes und langjährigen Klimadaten. Die existierenden TRY-Daten werden hierbei skaliert, um den Bedingungen für Trockentemperatur und Solarstrahlung von nah-extremen Kandidatenjahren zu entsprechen, die separat über einen statistischen Ansatz ausgewählt werden. Anschließend werden Feuchttemperatur, Windgeschwindigkeit und Luftdruck des TRY durch lineare Korrelationen mit der Trockentemperatur angepasst, um die entsprechenden SRY-Daten zu erhalten. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass das grundlegende Wettermuster des TRY erhalten bleibt und somit eine klare Relation zwischen SRY und TRY besteht, die eine Vergleichbarkeit von Simulationsergebnissen gewährleistet. Über vergleichende Gebäudesimulationen mit dem zugrundeliegenden TRY und langjährigen Klimadatensätzen kann nachgewiesen werden, dass sich das SRY zur Ermittlung sommerlicher Überhitzungserscheinungen in natürlich belüfteten Gebäuden eignet. Weiterhin kann gezeigt werden, dass das SRY im Gegensatz zur direkten Nutzung eines Kandidatenjahres für einen nah-extremen Sommer die Möglichkeit eines monatsscharfen Vergleichs mit dem TRY erlaubt und frei von wenig repräsentativen Besonderheiten ist, die in den entsprechenden Kandidatenjahren vorhanden sein können

Quantifizierung der langfristigen Entwicklung des Nutzungsgrades von Anlagen und Geräten im Wohnungssektor in Deutschland und Bestimmung zukünftiger Energieeinsparpotenziale im Hinblick auf die Klimaschutzziele der Bundesregierung

Etwa ein Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs (26%) in Deutschland entfällt auf den Wohnungssektor, wodurch dieser Sektor einen erheblichen Anteil am möglichen Einsparpotenzial an Energie hat. Im Hinblick auf das Klimaschutzziel der Europäischen Union, die Energieeffizienz im Vergleich zu 1990 um 20% zu erhöhen, stellt sich daher die Frage, welche Einsparpotenziale es im Wohnungssektor tatsächlich gibt und wie diese quantifiziert werden können. In dieser Arbeit wird der Einfluss der Parameter, die den Endenergieverbrauch beeinflussen, mit Hilfe einer Sensitivitätsanalyse bestimmt. Die Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse zeigen, dass die einflussreichsten Parameter auf den Endenergieverbrauch der Innentemperaturbedarf, die Länge der Heizperiode, die Außentemperatur (Gradtagzahl) und die Anzahl der Wohnungen sind. Dies sind Variablen, die nicht durch Verordnungen reguliert werden können. Der einzige Parameter, der regulierbar ist und einen bedeutenden Einfluss auf den Endenergieverbrauch hat, ist der Nutzungsgrad der Anlagen/Geräte für Raumwärme, Warmwasser und Kochen (sowie zu einem geringen Teil der Wirkungsgrad der eingesetzten Beleuchtung). Zur Quantifizierung des Energieeinsparpotentials im deutschen Wohnungssektor bezüglich des Nutzungsgrades wurden in dieser Arbeit Daten zur Bestimmung der langfristigen Entwicklung (Zeitraum 1990-2010) des Nutzungsgrades von Anlagen und Geräten analysiert. Mit verschiedenen Angaben aus der Literatur und mit Hilfe von Sättigungskurven wurde die Entwicklung der Nutzugsgrade der Anlagen/Geräte entsprechend der Energiequellen zwischen 1990 und 2010 ermittelt. Die erhaltenden Sättigungskurven ermöglichen die Bestimmung der Entwicklung des Nutzenergieverbrauchs im deutschen Wohnungssektor. Hierbei wurde festgestellt, dass die Differenz zwischen Nutzenergieverbrauch und Endenergieverbrauch einen Rückgang von 12 % im betrachtenden Zeitraum verzeichnete und dass das Energieeinsparpotenzial in Abhängigkeit von der Energiequelle beträchtlich variieren kann (um derzeit mehr als 35%-Punkte). Im Hinblick auf das oben genannte Klimaschutzziel werden in dieser Arbeit verschiedene Entwicklungsszenarien auf Basis des Nutzungsgrades der Anlagen und der Energiequellen analysiert. Hierbei wird deutlich, dass das theoretische Energieeinsparpotenzial im deutschen Wohnungssektor bezüglich des durchschnittlichen Nutzungsgrades nur zwischen 4 und 15 % liegt. Dies bedeutet, dass eine deutliche Reduktion des Endenergiebedarfs im Wohnungssektor nur stattfinden kann, wenn andere Energieeinsparmaßnahmen betrachtet werden. Basierend auf den Ergebnissen der Sensitivitätsanalyse werden hierzu Empfehlungen gegeben

Field study of the building physics properties of common building types in the Inner Himalayan valleys of Bhutan

Traditionally, buildings in the Inner Himalayan valleys of Bhutan were constructed from rammed earth in the western regions and quarry stone in the central and eastern regions. Whilst basic architectural design elements have been retained, the construction methods have however changed over recent decades alongside expectations for indoor thermal comfort. Nevertheless, despite the need for space heating, thermal building performance remains largely unknown. Furthermore, no dedicated climate data is available for building performance assessments. This paper establishes such climatological information for the capital Thimphu and presents an investigation of building physics properties of traditional and contemporary building types. In a one month field study 10 buildings were surveyed, looking at building air tightness, indoor climate, wall U-values and water absorption of typical wall construction materials. The findings highlight comparably high wall U-values of 1.0 to 1.5 W/m²K for both current and historic constructions. Furthermore, air tightness tests show that, due to poorly sealed joints between construction elements, windows and doors, many buildings have high infiltration rates, reaching up to 5 air changes per hour. However, the results also indicate an indoor climate moderating effect of more traditional earth construction techniques. Based on these survey findings basic improvements are being suggested