Thermisch dynamische Gebäudesimulation zum sommerlichen Wärmeschutz in einem denkmalgeschützen Gebäude

Im Rahmen der Umnutzung eines denkmalgeschützten Gebäudes galt es, mittels entsprechender thermisch dynamischer Gebäudesimulation verschiedene Möglichkeiten zum sommerlichen Wärmeschutz im Obergeschoss zu untersuchen.

Das Gebäude verfügt im Obergeschoss über ein langgestrecktes Dachoberlicht.

 

(Zeichnung: Haberland Architekten BDA)

Da das Gebäude denkmalgeschützt ist, soll auf eine außenliegende Verschattung dieses Dachoberlichtes möglichst verzichtet werden. Der sommerliche Wärmeschutz soll durch eine Sonnenschutzverglasung hergestellt werden. Im Rahmen einer thermisch dynamischen Gebäudesimulation sind die Auswirkungen verschiedener Energiedurchlassgrade von Verglasungen zu untersuchen. Dem Auftraggeber war bewusst, dass es aufgrund der Rahmenbedingungen, die das historische und denkmalgeschützte Gebäude mit sich bringt, Einschränkungen beim sommerlichen Wärmeschutz gibt, und der spätere Nutzer sich mit dem im Sommer einstellenden Innenraumklima wird arrangieren müssen.          

 

Durchgeführte Simulationen:

Folgende Verglasungen wurden in den Simulationen u.a. in ihren Auswirkungen untersucht:

•             Die Fenster in den Fassaden wurden mit einer Standard 2fach Verglasung mit folgenden Werten berücksichtigt: g-Wert 64,2 % und UW=1,24 W/m2K

•             Das Dachoberlicht wurde ebenfalls mit einer Standard 2fach Verglasung mit den nachfolgenden unterschiedlichen g-Werten berücksichtigt:

       

Weiterhin wurden mit dem Auftraggeber im Vorfeld die weiteren Randbedingungen des Gebäudes und seiner Nutzung definiert. Diese betreffen v.a. folgende Punkte:

  • Vorhandene Bauteilaufbauten (Wärmespeicherfähigkeit Konstruktion)
  • Heizung / Kühlung
  • Lüftung
  • Wärmeeintrag über Beleuchtung
  • Wärmeeintrag über Geräteausstattung
  • Wärmeeintrag über Personenbelegung

 

Auszug aus den Ergebnissen:

Im Rahmen der durchgeführten Simulationen wurde zunächst mit einer Vergleichsvariante gerechnet, in welcher ein für eine Zweifach-Wärmeschutzverglasung üblicher g-Wert von 64% und eine  außenliegende Verschattung vor den südlichen Dachoberlichtfenstern  berücksichtigt wurden. Die Ergebnisse dieser Vergleichsvariante wurden dann als Bezugswerte für alle anderen simulierten Varianten mit Sonnenschutzverglasung genutzt. Auf diese Art und Weise wurde es möglich, die Einzelergebnisse prozentual in Hinblick auf die Bezugsvariante mit Verschattungselementen zu bewerten.

In einem Gebäudebereich des untersuchten Obergeschosses ergaben sich z.B. folgende Werte:

 

Anhand dieser Werte wird sehr deutlich, dass im vorliegenden Gebäude erst eine Verglasung mit einem g-Wert von maximal 33,5% geeignet ist, den Wärmeeintrag im Vergleich zur herkömmlichen Verglasung mit Einsatz eines außenliegenden Sonnenschutzes tatsächlich in vergleichbarer Höhe zu reduzieren. Deutlich ablesbar ist auch, dass eine nächtliche Fensterlüftung einen deutlich positiven Effekt auf die Reduzierung der Innenraumtemperaturen hätte.

enercity – Die Energie-Marke der Stadtwerke Hannover WUFI - wärme und feuchte instationär TRNSYS - thermische Gebäude- und Anlagensimualtion KfW - Kreditanstalt für Wiederaufbau Ingenieurkammer Niedersachsen BAFA - Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Ingenieurkammer Hessen Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege GmbH Die Energieeffizienz-Experten