Titelaufnahme

Titel
Lüftungs-Kühlpotential von : Niedrigstenergiegebäuden in Österreich
Weitere Titel
Ventilative Cooling Potential of Nearly Zero Energy Buildings in Austria
VerfasserEcker, Martin Ernst
GutachterHolzer, Peter
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuni 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Bemessungsverfahren / HLK-Anlagen / Klimatauglichkeit / Kühlpotenzial / Lüftungskühlung / nachhaltige Gebäude / natürliche Belüftung / Niedrigstenergiegebäude / Wärmebehaglichkeit
Schlagwörter (EN)Climate suitability / Cooling potential / Design method / HVAC systems / Natural ventilation / Nearly zero energy buildings / Sustainable buildings / Thermal comfort / Ventilative cooling
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Kühlung wird immer bedeutender im Gesamtenergiebedarf von Gebäuden. Kühlen mittels Luftaustausch („Lüftungs-Kühlung“) bietet eine attraktive und energieeffiziente Möglichkeit, um Überhitzung zu verhindern und um die Installation von Klimaanlagen zu vermeiden.

Diese Arbeit führt in das Thema der Lüftungs-Kühlung ein und beschreibt dabei die rechtlichen, klimatischen und technischen Rahmenbedingungen für passive Kühlsysteme mittels Lüftung. Das Ziel dieser Arbeit ist die Berechnung von Lüftungs-Kühlpotentialen von Niedrigstenergiegebäuden in Österreich bei einer Nutzung als Büro oder Mehrfamilienwohnungen.

In einem ersten Schritt wird die zur Kühlpotentialberechnung gewählte Software näher beschrieben. Da diese Software zur Verwendung in einer frühen Planungsphase vorgesehen ist, sind nur wenige Wetter- und Gebäudedaten zur Eingabe nötig. Es werden Wetterdaten auf Stundenbasis für zwei Klimaszenarien und verschiedene Standorte generiert. Ein Szenario beschreibt das aktuell vorherrschende Klima, ein weiteres sagt die Klimaänderung und extreme Wetterbedingungen für 2050 voraus. Für Österreich sind neun Standorte ausgewählt, welche die größten Stadtregionen repräsentieren. Die Gebäudetypen sind einerseits definiert nach Niedriegstenergie-, Niedrigenergie- oder historischem Standard und andererseits nach Büro- oder Wohnnutzung.

Mittels Parametervariation werden 132 Datensätze mit Ergebnissen generiert. Ausgewählte Datensätze werden untereinander verglichen, um die monatsweise Verteilung von Kühlpotentialparametern bzw. Abhängigkeiten von Lage, Klimaszenario und Gebäudetyp darzustellen. Weiters ist eine Variation der maximalen Raumlufttemperatur angeführt, um die Möglichkeiten bei von Benutzern anpassbaren thermischen Bedingungen aufzuzeigen.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Lüftungs-Kühlpotential entsprechend hoch ist, um den Einsatz von Klimaanlagen zumindest in 62% der Büro- und in 83% der Wohngebäude zu vermeiden. Die Klimaerwärmung und extreme Wetterbedingungen reduzieren das Potential einer direkten Lüftungs-Kühlung auf 49% der Büro- und auf 77% der Wohngebäude. In der verbleibenden Zeit besteht Bedarf zur aktiven Kühlung oder Entfeuchtung. Bei Verwendung von Nachtlüftung und geeigneten Steuerungen kann der Einsatz von Klimaanlagen aber noch weiter reduziert oder, speziell in Wohngebäuden, auch vermieden werden. Der Effekt urbaner Hitzeinseln ist in der Wiener Innenstadt nicht sehr ausgeprägt, denn städtische Regionen in Österreich weisen generell einen hohen Anteil an Grün- und Wasserflächen auf. Trotzdem kann dieser Effekt anhand von Tageswerten bei Überhitzungs-Grad-Stunden nachgewiesen werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Cooling is increasingly significant in the overall energy demand of buildings. Cooling through ventilation only (”ventilative cooling”) can be an attractive and energy efficient solution to avoid overheating or even avoid the installation of air conditioning units.

This thesis introduces the topic of ventilative cooling by European legislative requirements, future climate scenarios with heat wave risks and ventilation systems as passive cooling measures. The aim of this thesis is to calculate ventilative cooling potential of nearly zero energy buildings, both office and residential, in Austria.

For the calculation of cooling potentials, a spreadsheet based tool is used to predict direct and indirect (i.e. night-time) ventilative cooling behaviour. In a first step this tool is described in more detail. This tool is intended to be used in the early building design phase and requires inputs such as weather data and some simplified building parameters. Weather data on hourly basis is generated by means of Meteonorm software for two climate scenarios and different locations. One climate represents current situations and another scenario is for extreme conditions in the year 2050. For Austria, nine representative locations are selected to represent the biggest urban regions. Building types are modelled according to standards for nearly zero energy buildings, low energy buildings and old existing building standards as well as office and residential utilisation.

This parameter variation yields 132 sets of results. Selected sets are compared among one another to point out monthly distribution of cooling potential parameters and dependencies of locations, climate scenarios and building types. A variation of cooling set point temperatures is carried out too, in view of the possible application of adaptive thermal comfort models.

The results show that the ventilative cooling potential is considerably high to avoid active air conditioning for at least 62% in office nearly zero energy buildings and 83% in residential nearly zero energy buildings of in the current climate scenario. Global warming and extreme weather conditions reduce the ventilative cooling potential significantly, but still for at least 49% in offices and 77% in residential buildings of active air conditioning may be avoided. In the remaining time there is need for either cooling or dehumidification but with night-time cooling and a proper control strategy active air conditioning may be further reduced or completely avoided in residential buildings. The heat island effect in Vienna City is not significant because Austrian urban areas have a relatively large amount of vegetated and watered areas. However, the heat island effect can be verified by daily values of overheating degree hours.