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
- Symbol- und Abkürzungsverzeichnis
- Einleitung
- Problemstellung
- Zielsetzung
- Grundlagen
- Deutscher Wetterdienst (DWD)
- Testreferenzjahre (TRY)
- Anwendung und Nutzen
- TRY-Klimaregionen Deutschlands
- Erstellungsschema
- TRY mittlerer Witterungsverhältnisse
- TRY sommer-fokussierter extremer Witterungsverhältnisse
- Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den TRY-Datensätzen
- Thermisch-dynamische Gebäudesimulation
- Anwendung und Nutzen
- Simulationssoftware „IDA ICE“
- Thermische Behaglichkeit
- Lufttemperatur, Strahlungstemperatur und operative Temperatur
- Sommerlicher Wärmeschutz nach DIN 4108-2:2013-02
- Sommerklimaregionen Deutschlands
- Übertemperaturgradstunden
- Kühllastberechnung nach VDI 2078:2012-03
- Kühllastzonen Deutschlands
- Cooling Design Period (CDP) und Cooling Design Day (CDD)
- Vergleich der TRY-Datensätze mittels simulierter Übertemperaturgradstun�den
- Simulationsbedingungen bzw. -grundlagen
- Referenzräume
- Randparameter
- Excel-Tool
- Simulationsergebnisse
- Büroraum 03
- Wohnraum 01
- Übersicht der übrigen Simulationsvarianten
- Auswertung der Simulationsergebnisse
- Allgemeine Auffälligkeiten
- Analyse der sommer-fokussierten Referenzjahre
- Einfluss einzelner Parameter auf den Vergleich der TRY-Datensätze
- Simulationsbedingungen bzw. -grundlagen
- Vergleich der TRY-Datensätze mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03
- Vergleichsschema bzw. -prinzip
- Vergleichsergebnisse
- Klimaregion 02 (Rostock) bzw. Kühllastzone 1 (Rostock)
- Klimaregion 03 (Hamburg) bzw. Kühllastzone 2 (Hamburg)
- Klimaregion 04 (Potsdam) bzw. Kühllastzone 3 (Potsdam)
- Klimaregion 12 (Mannheim) bzw. Kühllastzone 4 (Mannheim)
- Auswertung der Vergleichsergebnisse
- Zusammenfassung
- Verzeichnisse
- Literatur
- Normen und Richtlinien
- Gesetze und Verordnungen
- Publikationen
- Abbildungen
- Tabellen
- Literatur
- Anlagen
- Simulationsergebnisse Übertemperaturgradstunden
- Büroraum 01
- Büroraum 02
- Büroraum 04
- Büroraum 05
- Büroraum 06
- Wohnraum 02
- Wohnraum 03
- Wohnraum 04
- Wohnraum 05
- Wohnraum 06
- Vergleich Klimadatensätze: TRY – sommer-fokussiertes extremes TRY
- Klimaregion 01 (Bremerhaven)
- Klimaregion 02 (Rostock)
- Klimaregion 03 (Hamburg)
- Klimaregion 04 (Potsdam)
- Klimaregion 05 (Essen)
- Klimaregion 06 (Bad Marienberg)
- Klimaregion 07 (Kassel)
- Klimaregion 08 (Braunlage)
- Klimaregion 09 (Chemnitz)
- Klimaregion 10 (Hof)
- Klimaregion 11 (Fichtelberg)
- Klimaregion 12 (Mannheim)
- Klimaregion 13 (Mühldorf)
- Klimaregion 14 (Stötten)
- Klimaregion 15 (Garmisch)
- Jahresvergleich Klimaregionen 01 – 15
- Simulationsergebnisse Übertemperaturgradstunden
- Thesen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit widmet sich einem Vergleich zwischen den Testreferenzjahren (TRY) für mittlere Witterungsverhältnisse und den sommer-fokussierten extremen TRY, die vom Deutschen Wetterdienst (DWD) erstellt werden. Der Fokus liegt dabei auf der Nutzung dieser Datensätze in thermischen Gebäudesimulationen, wobei die Übertemperaturgradstunden als Bewertungskriterium dienen. Ziel der Untersuchung ist es herauszufinden, ob die sommer-fokussierten extremen TRY tatsächlich in allen Klimaregionen Deutschlands in jedem Monat extremere Witterungsverhältnisse abbilden als die normalen TRY. Insbesondere wird geprüft, ob die Nutzung der sommer-fokussierten extremen TRY immer zu höheren Übertemperaturgradstunden führt und somit den „Worst-Case“ darstellt.
- Untersuchung der Unterschiede zwischen den Erstellungsschemata der TRY für mittlere und extreme Witterungsverhältnisse.
- Analyse der Übertemperaturgradstunden in thermischen Gebäudesimulationen unter Verwendung verschiedener TRY-Datensätze.
- Bewertung des Einflusses von Randparametern wie Gebäudeausrichtung, Bauart, Fensterflächenanteil, Glaseigenschaften und internen Wärmeeinträgen auf die Übertemperaturgradstunden.
- Vergleich der TRY-Datensätze mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03 im Hinblick auf die Außenlufttemperaturen.
- Ableitung von Schlussfolgerungen über die Sinnhaftigkeit der Nutzung sommer-fokussierter extremer TRY für die Berechnung von Übertemperaturgradstunden.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Problemstellung und Zielsetzung. In Kapitel 2 werden die Grundlagen der thermischen Gebäudesimulation, des sommerlichen Wärmeschutzes und der Kühllastberechnung behandelt. Es werden dabei die verschiedenen TRY-Datensätze des DWD vorgestellt sowie die Übertemperaturgradstunden als Bewertungskriterium erläutert.
In Kapitel 3 werden die Simulationsergebnisse präsentiert, die sich aus dem Vergleich verschiedener TRY-Datensätze in thermischen Gebäudesimulationen ergeben. Es werden zwei Referenzräume (Büroraum und Wohnraum) mit unterschiedlichen Randparametern simuliert und die Übertemperaturgradstunden unter Verwendung verschiedener TRY-Datensätze ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sommer-fokussierten extremen TRY nicht in allen Fällen zu höheren Übertemperaturgradstunden führen als die normalen TRY. Insbesondere im August treten Unstimmigkeiten auf, die auf spezifische Wetterverhältnisse der gewählten Referenzjahre zurückzuführen sind.
Kapitel 4 widmet sich einem Vergleich der TRY-Datensätze mit den Klimadaten der VDI 2078:2012-03. Die Untersuchung zeigt, dass die sommer-fokussierten extremen TRY nicht geeignet sind, die Wetterdaten für Auslegungstage nach der VDI 2078 zu ersetzen.
Die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen. Es wird betont, dass die sommer-fokussierten extremen TRY nicht immer den "Worst-Case" für die Übertemperaturgradstunden darstellen und somit eine kritische Betrachtung ihrer Anwendung erforderlich ist. Außerdem wird die Notwendigkeit einer genaueren Regionalisierung der Sommerklimaregionen der DIN 4108-2 und der Kühllastzonen der VDI 2078:2012-03 diskutiert.
Schlüsselwörter
Die Masterarbeit beschäftigt sich mit den Themen Testreferenzjahre (TRY), thermische Gebäudesimulation, sommerlicher Wärmeschutz, Übertemperaturgradstunden, Kühllastberechnung, VDI 2078:2012-03, DIN 4108-2:2013-02 und Deutscher Wetterdienst (DWD). Die Arbeit analysiert die Unterschiede zwischen den TRY für mittlere und sommer-fokussierte extreme Witterungsverhältnisse und deren Einfluss auf die simulierten Übertemperaturgradstunden.
- Arbeit zitieren
- Daniel Raschick (Autor:in), 2015, Thermische Gebäudesimulationen im Hinblick auf Übertemperaturgradstunden. Vergleich zwischen Testreferenzjahren (TRY) und sommer-fokussierten extremen TRY, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/994115
