Vereinfachungen für die energetische Bewertung von Gebäuden

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Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude und damit verbunden eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen erforderlich. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Validierung von Vereinfachungsansätzen, sodass eine konsequente Energieplanung vom Planungsbeginn bis zur Gebäudezertifizierung auch bei komplexen Gebäuden mit vertretbarem Aufwand durchführbar wird.

Dazu wird ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehülle in Anlehnung an ein 1-Zonen-Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehr-Zonen-Modell stattfindet. Die beiden grundlegenden Arbeitshypothesen dabei sind, dass eine ausreichend gute Korrelation zwischen der thermischen Hüllfläche und der Energiebezugs- bzw. Zonenfläche vorliegt und dass eine automatisierte Verteilung der Hüllflächen auf die Zonen nur einen vernachlässigbaren Fehler im berechneten Energiebedarf bewirkt. Zwei Methoden werden dazu diskutiert. Beim einfachen Verfahren wird die Gebäudehüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus auf die Zonen aufgeteilt. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung mit unterschiedlichem Detailierungsgrad.

Oftmals liegen zum Zeitpunkt der Baugenehmigung nicht alle Informationen vor, um eine detaillierte Energieberechnung durchführen zu können. Das vereinfachte Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudedatenmodell im Rahmen der fortschreitenden Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen.

Im Rahmen von Parameteruntersuchungen wurden die wesentlichen Faktoren identifiziert, die bei der Verteilung der Gebäudehüllflächen auf die Zonen einen Einfluss auf die Energiebilanzen nehmen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse wurden in die Schärfung des Verfahrens integriert. Bezogen auf die Vereinfachungen betrifft dies insbesondere eine möglichst geringe Beeinflussung der solaren Wärmequellen, wenn die Hülldaten von der Gebäude- auf die Zonenebene transferiert werden.

Um den Fehler beim Gesamtenergiebedarf eines Gebäudes zu analysieren, wurde das Verfahren auf mehrere Gebäude mit unterschiedlichem Klimatisierungsgrad angewendet. Es wird gezeigt, dass die Fehler im Energiebedarf gering und die Ergebnisse für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Verglichen mit einer detaillierten Berechnung ergeben sich bei der Anwendung des einfachen Verfahrens durchschnittliche Abweichungen im Primärenergiebedarf von etwa 6 %. Nutzt man das erweiterte Verfahren in seiner einfachsten Anwendung, so reduzieren sich, verglichen mit einer detaillierten Zonierung, die mittleren Fehler auf 1 %.

Die Nutzung von spezifischen gebäudebezogenen Energiekennwerten hat bei der energetischen Bewertung eine lange Tradition. Einheitliche Anforderungswerte für einen Gebäudetypus (z.B. Bürogebäude) können für Gebäude mit einer von der durchschnittlichen Nutzung abweichenden Struktur (Bürogebäude mit Verkaufsstätten und Wohnbereichen) jedoch zu Fehleinschätzungen führen – im positiven als auch im negativen Sinne. Seit der EnEV 2007 werden Nichtwohngebäude unter anderem auch deshalb nach dem sogenannten Referenzgebäudeverfahren bewertet. Dieses Verfahren hat hinsichtlich einer Bewertung von Gebäuden mit unterschiedlichen Nutzungsstrukturen deutliche Vorteile. Geht es aber um die energetische Bewertung eines Gebäudeentwurfs, so liefert die Referenzgebäudemethode nur unzureichende Informationen, da der Entwurf gewissermaßen als durchlaufender Posten in den Bilanzen behandelt wird. Er wird im zu bewertenden als auch im Referenzgebäude gleich hinterlegt. Um die energetische Qualität eines Gebäudeentwurfs in die Bewertung einzubeziehen, eignen sich spezifische, zonenbezogene Kennwerte auf der Ebene der Nutzenergie.

Mit der in dieser Arbeit vorgestellten Methode wurden Vergleichskennwerte für Gebäude generiert, die sich aus der Nutzungsstruktur ableiten. Dieses Verfahren und dessen Anwendbarkeit bauen auf grundlegenden Erkenntnissen auf, die bei der Entwicklung des vereinfachten Verfahrens eruiert wurden. Um zonenbezogene Kennwerte bestimmen zu können, sind Informationen zur typischen Verteilung der Gebäudehüllfläche erforderlich. Diese wurden aus statistischen Analysen anhand einer Stichprobe von über 150 Gebäuden abgeleitet und in einer Datenbank hinterlegt, die zukünftig fortgeführt werden kann, um die Berechnungsrandbedingungen weiter zu schärfen. Für alle 33 Nutzungen der DIN V 18599 werden Teilkennwerte bestimmt, die sich aus einem typischen Gebäudeentwurf sowie einer festgelegten baulichen und technischen Ausstattung ableiten. Der Gebäudevergleichskennwert setzt sich somit aus Kennwerten verschiedener Nutzungen zusammen und wird zur energetischen Bewertung herangezogen. Dieser Vergleichswert basiert auf der eingeforderten Nutzung und verändert sich nicht mit der gewählten architektonischen Lösung. Die Anwendung des Verfahrens auf reale Gebäude zeigt, dass sich aus der Bewertung klare Aussagen zur energetischen Qualität des Gebäudeentwurfs ableiten lassen.

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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultäten und Einrichtungen:
Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen » Architektur » Dissertationen
Dewey Dezimal-Klassifikation:
700 Künste und Unterhaltung » 720 Architektur » 720 Architektur
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Dateien geändert am:
22.01.2018
Datum der Promotion:
13.09.2010
Medientyp:
Text