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Haven't started (103)
A/V-Verhältnis berechnen:
a. Gebäude 1: EFH mit Satteldach und teilunterkellert (Dach unbeheizt und Keller beheizt)
b. Gebäude 2: MFH (Wohnturm mit quadratischer Grundfläche) mit Anbauhalle und vollunterkellert (weder Halle noch Keller beheizt)
A/V-Verhältnis berechnen:
a. Gebäude 1: A/V = 1,42
b. Gebäude 2: A/V = 0,39
Welches der beiden Gebäude hat einen höheren spezifischen Endenergiebedarf? Begründen Sie dies in einem Satz und schätzen sie einen prozentualen Unterschied ab.
Gebäude 1: Je kleiner das A/V-Verhältnis bzw. kompakter das Gebäude, desto günstiger die Transmissionswärmeverluste über die Gebäudehülle.
Für welches der beiden Gebäude kann ein geringerer Wärmebrückenzuschlag angesetzt werden? Begründen Sie.
Für Gebäude 1: Weil durch Geometrische Effekte werden kleine Gebäude meist übermessen (z.B. Ecken) bei außenmaßbezug, deswegen treten sogar manchmal negative außenbezogene psi-Werte auf
Welchen Wert für ΔUWB erwarten Sie für Gebäude 2?
a. 0,00
b. 0,03
c. 0,05
d. 0,10
e. 0,15
a. 0,00
b. 0,03 → Nachweis Beiblatt 2 DIN 4108 Wärmebrücken Kategorie B
c. 0,05 → Nachweis Beiblatt 2 DIN 4108 Wärmebrücken Kategorie A
d. 0,10 → Pauschal ohne Nachweis
e. 0,15
→ <0,05 bzw. 0,03 bei Nachweis über detaillierte Berechnung
Auf welche Fläche bezieht sich ΔUWB?
Wärmeübertragende Umfassungfläche (Abgrenzung des beheizte Volumen)
Aufstellung einer Formel für ψe bei einer Attika
xxx
Welche feuchtetechnischen Probleme erwarten Sie im Winter an dieser Wärmebrücke?
Kreuzen Sie an.
a. Schimmelbildung und Tauwasser
b. Schimmelbildung
c. Tauwasser
a. Schimmelbildung und Tauwasser
= Hygiene-/Gesundheitsprobleme
→ Warme (feuchtere) innen Luft kühlt ab und relative Feuchtigkeit steigt = begünstigtes Schimmelwachstum
→ Je nach Randbedingungen: Prozess geht weiter bis Erreichen des Taupunkts (100% rel.F) = Tauwasserausfall bei weiteres Abkühlen
→ Gefährdung der Bausubstanz / Feuchtigkeitsschäden = Bauschäden durch längere Durchfeuchtung, durchfeuchtete Wand kühlt aufgrund erhöhter Wärmeleitfähigkeit innen weiter ab und somit WB-Wirkung erhöht
→ Erhöhter Energieverbrauch = WB bis 20% des gesamten Wärmeenergieverlustes
→ Beeinträchtigung der thermischen Behaglichkeit = innere Bauteiloberfläche sinkt, mehr Strahlungswärme den Nutzer entzogen (Zugerscheinung)
Zeichnen Sie in sinnvolle Verbesserung der Wärmebrücke in die Zeichnung ein. Welche Materialien würden Sie verwenden? (dünne Schichten wie Putze, Bleche, auch Kiesschichten können vernachlässigt werden)
Ecke gut einpacken mit DURCHGEHENDE (ggf. Überlappungen an Anschlussbereichen nötig) Dämmschicht, z.B. XPS druck und wasserfest am Dach und Mineralwolle an der Fassade/WDVS
Aus welchen beiden Normen/Gesetzen entwickelte sich das GEG?
- GEG aus EEWärmeG (Erneuerbare Energien Wärme Gesetzt: erneuerbare Energien zu Wärmezwecken in festgelegten Umfang nutzen) und EnEV+EnEG (Energie Einsparverordnung + Energieeinsparungsgesetz: Wärmeschutz Neubau, Anlagetechnik, Betrieb, Anforderungen Bestand, Energieausweise, Sonderregelungen)
- EnEV aus WSVO und HeizAnlV (Wärmeschutzverordnung und Heizungsanlagen Verordnung)
Es gibt verschiedene Berechnungsmethoden: stationäre und instationäre Berechnungen. Geben Sie jeweils den Zeitraum an, für den die Temperatur als konstant angenommen wird.
- Instationäres/dynamisches Verfahren: mini Zeitschritte < 3-5 Sek. und weniger, mit Computer-Software gerechnete Temperaturverläufe. Berücksichtigt dynamische Vorgänge wie Tagesgang der Sonnenstrahlung und Außentemperatur, Speichereffekte, …
= nicht linearer Temperaturverlauf
= abhängig von Zeitbezug, Temperaturdifferenz,
Bauteil(schicht)dicke, Dichte, Wärmeleitfähigkeit,
spez. Wärmekapazität
- Stationäres/Statisches Verfahren: Formel meist Zeitunabhängig, Zeitraum wo Temperatur „konstant“ angenommen wird variiert (Tag/Monat/Jahreszeit, etc.) je nach Zweck, z.B. mittlere monatliche Außentemperaturen im Monatsbilanzverfahren nach DIN V 18599
= linearer Temperaturverlauf
= abhängig von Temperaturdifferenz,
Bauteil(schicht)dicke, Wärmeleitfähigkeit
Geben sie die jeweiligen Grundlagen für die Berechnungsmethoden an: Norm (stationär) und Berechnungsprogram (instationär)
- Stationäres/Statisches Verfahren: 1dimensional = typische EnEV/GEG bzw. DIN 4108/4701 oder DIN V 18599 Berechnungen, 2dimensional = lineare WB psi, 3dimensional = 3D WB X pauschale Werte, vereinfacht, Mittelwerte, Standardwerte, Vergleichbarkeit
- Instationäres/dynamisches Verfahren: 1dimensional = IDAICE oder TRNSYS, 2dimensional = Hightech Anwendung, 3dimensional = Forschung reale Wetterdaten, komplexer, höhere Genauigkeit, dynamische Prozesse (Tagesgang der Sonnenstrahlung, Speichereffekte)
Welche Faktoren gehen mit in die Berechnung von Transmissionswärmeverlust und Lüftungswärmeverlust mit ein? Kreuzen Sie an.
x
Nennen sie die Kurzbezeichnung für den spezifischen Transmissionswärmeverlust und seine Einheit.
HT [W/K]
Auf welche Fläche bezieht sich der spezifische Transmissionswärmeverlust?
Bezogen auf gesamte thermische Umfassungsfläche
In welchem Verhältnis stehen Transmissionswärmeverluste und Lüftungswärmeverlust zueinander bei modernen Gebäuden? (Bsp: 1:2)
- Früher Transmissionswärmeverluste spielten ein größere Rolle, heute durch Entwicklung des Wärmeschutzes sind es die Lüftungswärmeverluste, da Lüftung nicht beliebig gesenkt werden kann = Luft muss hygienisch, zur Feuchte/Wärme/Schadstoff/Geruch-Abfuhr gewechselt werden. Je nach Luftbelastung und Nutzung kann dies höher oder niedriger sein. Aber auch abhängig davon vom Nutzerverhalten und ob eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung vorhanden ist oder nicht, z.B. früher 5:1 vs heute bis 1:1 bei WRG. Verhältnis Transmission- zu Lüftungswärmeverluste also schwer pauschal zu beantworten.
Nennen Sie die Methodik zum Nachweis der Luftdichtheit. Welche Kenngröße ergibt sich daraus?
- Tracer Gas-Messung: VDI 4300/7 Konstant-Injektionsmethode oder Konzentrationsabklingmethode
- Differenzdruck-Messung / Blower-Door-Messung: 50 Pa Über- oder Unterdruck am Gebäude, Ventilator in der Tür/Fenster-Öffnung und Druckmessstelle
= Leckagen und Undichtigkeiten qualitativ
bestimmen
= Luftvolumenstrom V50 und Luftwechselrate n50
(ggf. q50) quantitativ bestimmen
V50 : Luftvolumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz zwischen innen und außen [m³]
n50 : Luftvolumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz zwischen innen und außen bezogen auf das Raumvolumen [h-1]
- Grenzwert 3,0 bei Gebäude ohne Lüftungsanlage bzw. bei Fensterlüftung; 1,5 bei Geb. mit Lüftungsanlage; 0,6 bei Passivhaus-Standard
q50 : Luftvolumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz
zwischen innen und außen bezogen auf die
thermische Hüllfläche [m³/hm²]
- Grenzwert 3,0 bei Gebäude V > 1500m³
Nennen Sie 4 Stellen, an denen sich bei modernen Gebäuden gerne Probleme mit der Luftdichtigkeit ergeben.
Fensterbank, Steckdose, Lichtschalter, WC Spülkasten, Haustür, Durchführung von Rohren/Leitungen, Übergang von Massiv- zu Holzbau (z.B. Außenwand-Dach Anschluss)
Welche Faktoren gehen in die Berechnung des Endenergiebedarfs ein? Kreuzen Sie an.
x
Ein Bürogebäude ist vollverglast mit einem g-Wert von 0,3 und nicht verschattet. In alle Orientierung sind baugleiche Büroräume gebaut.
x
In welcher Orientierung sind die größten Überhitzungen zu erwarten. Begründen Sie. Es ist kein Smog zu erwarten. (Diagramm gegeben)
Ost vormittags und West nachmittags, da dort die höchste Sonneneinstrahlung in Sommerzeit vorhanden ist.
Nennen sie für jede Orientierung die maximalen Werte bei diffuser und direkter Einstrahlung .
- Diffuser Strahlung max. ca. 150 W/m² gegen 12 Uhr mittags für alle Orientierungen.
- Direkte Strahlung max. ca. 200 W/m² Nord bzw. 600 Süd bzw. 750 Ost/West und 900 global (Flachdach)
Nennen Sie 2 Möglichkeiten, um eine Überhitzung zu vermeiden.
- Außenliegender Sonnenschutz mit hohen fc-Wert (Abminderungsfaktor Sonnenschutz), erhöhte Nachtlüftung, Sonnenschutzverglasung, Verschattung, kleinerer Fensterflächenanteil
Nennen Sie 2 Möglichkeiten, um die internen Gewinne zu reduzieren.
- Weniger elektrische Geräte im Raum (z.B. ohne zweiten Bildschirm arbeiten) bzw. elektronische Geräte ausschalten
- LED statt Glühbirne
- Kunstlicht vermeiden (z.B. Sonnenschutzsystem, optimiert um genug Tageslicht hineinzulassen ohne dadurch zu hohe Solargewinne zu verursachen)
- Personenbelegung Planen (z.B. gleichmäßige Verteilung statt Mischung aus leerstehende Büros von Arbeiter im Urlaub und dicht belegte Arbeitsräume)
Bennen Sie die englischen Abkürzungen PPD und PMV und geben Sie das deutsche Pendant dazu an.
Nach Fanger 1970 // ISO 7730
- PMV: Predicted Mean Vote, Vorhergesagtes Mittleres Votum = Berechnung aus der Wärmebilanz korreliert mit Probandenvoten
- PPD: Predicted Percentage of Dissatisfied, Prozentualer Anteil Unzufriedener bei gegebenem PMV
Was beschreiben diese Werte des PMVs? (Skala von -3 bis +3 gegeben)
- -3 kalt, -2 kühl, -1 etwas kühl, 0 neutral (PPD 5% = es gibt immer Unzufriedene egal wie gut man es macht), +1 etwas warm, +2 warm, +3 heiß
= Thermisches Empfinden Kategorisieren
Was beschreibt die operative Temperatur bei 20°C im Raum und der raumumschließenden Flächen bei einer Luftgeschwindigkeit von 1m/s? (Formel für die operative Temperatur ist gegeben)
- Operative Temperatur bei Luftgeschwindigkeit <0,2 m/s (bei höhere Luftgeschwindigkeiten nimmt der Konvektiver Anteil zu) ist der Mittelwert aus der Raumlufttemperatur und der mittleren Temperatur der inneren Raumumschließungsflächen.
- Gefühlte/empfundene Temperatur: wichtige Rolle in der thermischen Behaglichkeit: umfasst das Zusammenwirken von Lufttemperatur, mittlere Strahlungstemperatur der Umgebungsoberflächen und Luftgeschwindigkeit
Warum erhöht sich der Faktor a, wenn sich die Luftgeschwindigkeit erhöht?
Weil der Konvektiver Anteil im Wärmeaustausch zunimmt bzw. die Lufttemperatur eine größere Rolle spielt
Überwelche drei Mechanismen gibt der Körper Wärme ab? Geben sie zusätzlich ein Verhältnis dieser an.
- Strahlung, Konvektion, Verdunstung (und Leitung z.B. über Füße, aber vernachlässigbar)
= abhängig von Temperatur, Aktivität und Bekleidung
- Je höher die Temperatur, umso größer der Anteil an Wärmeabgabe über Verdunstung
Ab welcher Temperatur gibt der Körper Wärme hauptsächlich nur noch über Verdunstung ab? Begründen Sie.
- Bei ca. 24°C: ca. 33% Strahlung, 33% Konvektion, 33% Verdunstung
- Ab 34°C: Hauptsächlich nur noch Verdunstung weil delta T zwischen Körper und Umgebung klein
Beantworten Sie folgende Fragen mit ja oder nein: Eignet sich PCM für Bauten mit
a. Nachtlüftung
b. Hohen internen Lasten
a. Nachtlüftung → JA
b. Hohen internen Lasten → NEIN
Berechnung eines Leichtbaus mit PCM: Wie lange kann operative Temperatur von 27°C eingehalten werden? (Sensible Speicherfähigkeit ist ausgeschöpft)
a. Gegeben sind solare Einstrahlung [W/m²] und Grundfläche [m²]
b. Gegeben sind Schmelzenthalpie [kJ/kg] und Masse des PCMs [kg]
→ 1 J = 1 Ws , 1 kWh = 2,778*10-7 J , 1 J = 3,6*106 kWh
→ W/m² * m² = W
→ kJ/kg * kg = kJ = kWs
→ kWs/W = ks in Minuten oder Stunden umrechnen
Im angegebenen Diagramm ist eine Kurve für die Überschreitungshäufigkeit der operativen Temperatur in einem Zimmer dargestellt, wobei das zugehörige Gebäude aus einer Leichtbaukontruktion mit PCM besteht. Zeichnen Sie in das angegebene Diagramm zusätzlich eine Kurve für eine leichte Bauweise ohne PCM ein.
→ Höhere und niedrigere Temperaturen öfter erreicht, Kurve „schräger“
Warum werden PCMs mit einer Schmelztemperatur von ca. 27°C gewählt? Begründen Sie in je einen Satz, warum keine geringere und keine höhere Temperatur gewählt wird.
→ Übertemperaturgradstunden Grenze bei 26°C meist noch öfter erreicht, bei 27°C Schmelztemperatur ist noch 1°C „puffer“ bevor das PCM zu schmelzen beginnt. Somit reicht die Schmelzenergie länger aus bzw. „federt mehr ab“. Bei höhere Temperaturen z.B. 29°C würde es bedeuten, dass das PCM bei sehr hohe Innenraumtemperaturen von 28°C noch nicht Wirksam wäre
Für beide Gebäudevarianten gilt: Baujahr 1977 „keine Modernisierung der Gebäudehülle, nur Heizenergiebedarf und kein Kühlenergiebedarf, alle Gebäudeflügel sind 12 m tief.
Alle Bauteile (Wände, Fenster, etc.) und Bauteilanschlüsse sind gleich und genau die gleiche Anlagentechnik (Radiatorenheizung mit erneuerter Gas-Brennwertheizung) wird verwendet. Es sind keine Keller vorhanden. Die Flächenverteilung von Fenstern und Türen ist genau gleich.
Berechnen Sie das A/V-Verhältnis für die mit (1) und (2) bezeichneten Gebäude. Geben Sie hierbei alle Größen auf 2 Stellen hinter dem Komma an, z.B. 423,50 m².
bei Annahme, dass hintere Tiefe auch 12m beträgt:
V1= 16794 m³
V2=2799 m³
A1=5398 m² = A/V1= 0,32
A2=2766 m² = A/V2= 0,99
(Grundfläche beider Gebäude: 1119,59 m²)
Für beide Gebäudevarianten gilt: Baujahr 1977 „keine Modernisierung der Gebäudehülle, nur Heizenergiebedarf und kein Kühlenergiebedarf, alle Gebäudeflügel sind 12 m tief.
Alle Bauteile (Wände, Fenster, etc.) und Bauteilanschlüsse sind gleich und genau die gleiche Anlagentechnik (Radiatorenheizung mit erneuerter Gas-Brennwertheizung) wird verwendet. Es sind keine Keller vorhanden. Die Flächenverteilung von Fenstern und Türen ist genau gleich.
Bei welchem dieser Gebäude erwarten Sie einen niedrigeren Endenergiebedarf bei einer Berechnung mit DIN V 18500 pro m² Nutzflächen? Begründen Sie Ihre Antwort (max. 1 Satz)
Niedrigerer Endenergiebedarf bei Gebäude 1. Gebäude ist kompakter, die Wärmeverluste über die Gebäudehülle sind geringer -> geringerer Energiebedarf
Welche Aussage stimmt in Bezug auf eine Modernisierung der Gebäude auf Passivhausstandard (Gebäudehülle und neue Heizungen mit verbesserter Gasbrennwerttechnik)? Alle Energiebedarfsberechnungen werden nach DIN V 18599 durchgeführt.
- Der spezifische Endenergiebedarf von Gebäude (1) ist genauso groß wie der von Gebäude (2).
- Der absolute Primärenergiebedarf von Gebäude (1) ist genauso groß wie der von Gebäude (2).
- Der spezifische Nutzenergiebedarf von Gebäude (1) ist genauso groß wie der von Gebäude (2).
- Der absolute Endenergiebedarf von Gebäude (2) ist größer als der von Gebäude (1).
- Der absolute Primärenergiebedarf von Gebäude (2) ist größer als der von Gebäude (1).
- Der spezifische Nutzenergiebedarf von Gebäude (2) ist größer als der von Gebäude (1).
- Der spezifische Transmissionswärmeverlust von Gebäude (1) ist genauso groß wie der von Gebäude (2).
- Der absolute Transmissionswärmeverlust von Gebäude (1) ist genauso groß wie der von Gebäude (2).
- Der spezifische Transmissionswärmeverlust von Gebäude (2) ist deutlich kleiner wie der von Gebäude (1).
- Der absolute Transmissionswärmeverlust von Gebäude (2) ist deutlich kleiner wie der von Gebäude (1).
- Der spezifische Nutzenergiebedarf von Gebäude (2) ist größer als der von Gebäude (1).
- Der absolute Transmissionswärmeverlust von Gebäude (2) ist deutlich kleiner wie der von Gebäude (1).
Welche Aussage stimmt in Bezug auf eine Modernisierung der Gebäude auf Passivhausstandard mit Bezug auf die Gebäudehülle, wenn bei beiden Gebäuden genau die gleichen Dämm-Maßnahmen an flächigen Bauteilen und Bauteilanschlüssen durchgeführt werden?
Nichts ändert sich? U-Werte und UWB-Wert waren vorher auch schon gleich! Fläche und Verhältnis kann nicht geändert werden. Energiebedarf würde aber bei beiden Gebäuden so sinken, dass beide effizient sind und die Kompaktheit dann schon Nebenrolle spielt?! Für unkompaktes Gebäude wird es halt teurer…
Füllen Sie an den gekennzeichneten Bereichen die richtigen Bezeichnungen für verschiedene Energiequellen oder -senken ein. Rot umkringelt
Wo liegt das Optimum für einen möglichst geringen Energiebedarf? Geben Sie den Energiebedarf und den Fensterflächenanteil an.
40% Fensterflächenanteil bei ca. 67 kWh/m²a. Bei zu niedrigem Fensterflächenanteil sinken die solaren Wärmegewinne (muss durch Heizung/ interne Wärmegewinne ausgeglichen werden), bei einem zu hohen Fensterflächenanteil steigen die solaren Wärmegewinne so extrem an, dass man mit Kühlmaßnahmen (hoher Energieverbrauch) entgegenwirken muss.
Wenn ein Bauherr einen Toleranzbereich von bis zu 20 % vom energetischen Optimum akzeptiert, welchen Bereich für den Fensterflächenanteil können Sie dann für eine Planung verwenden? Zeichnen Sie den ermittelten Bereich für den Energiebedarf und den zugehörigen Fensterflächenanteil in die Grafik ein Wenn man 20% vom optimalen Fensterflächenanteil abweichen kann, wo liegt der Energieverbrauch dann à einzeichnen ins Diagramm!
Von 20%-60% Fensterflächenanteil, Energiebedarf von 60-80 kWh/m²a
Inwiefern hat eine Änderung von g = 0,52 Einfluss auf den Energiebedarf? (max. 2 Sätze)
g-Wert (Gesamtenergiedurchlassgrad) wird niedriger -> weniger Energieeinträge: im Sommer besser, da weniger Kühlung und niedrigerer Energiebedarf. Im Winter höherer Energiebedarf da solare Einträge geringer, muss ausgeglichen werden mit heizen
Inwiefern hat eine Änderung von τ = 0,76 Einfluss auf den Energiebedarf? (max. 2 Sätze)
Tageslichttransmissionswert. Höher: weniger Energiebedarf, da geringere künstliche Beleuchtung
Niedriger: höherer Energiebedarf, da mehr künstliche Beleuchtung erforderlich
Inwiefern hat eine Änderung von n = 0,8 1/h (tagsüber) / 0,3 1/h (nachts) Einfluss auf den Energiebedarf? (max. 2 Sätze)
bei höherem Luftwechsel tagsüber höherer Energiebedarf. Nachts bei massiver Bauweise im Sommer niedrigerer Energiebedarf da thermische Speichermassen genutzt werden können (tags weniger Kühlung erforderlich). Ansonsten immer höherer Energiebedarf, im Winter muss kühle Luft erhitzt werden, im Sommer warme Luft gekühlt werden. Bei niedrigerem Luftwechsel weniger Energiebedarf aber Achtung, nicht unter den hygienisch Erforderlichen Mindestluftwechsel kommen (0,5 1/h ???)!!
Neubau Wohngebäude ohne Kühlung
Die Vermeidung von Transmissionswärmeverlusten ist eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz in der Nutzungsphase von beheizten Gebäuden.
Welche U-Werte werden heutzutage bei typischen zweifachverglasten und bei typischen dreifachverglasten Fenstern mit Wärmeschutzverglasung inklusive Rahmen erreicht?
2-Fach: 1,0-1,4, 3-Fach: 0,5-0,8 W/m²K
Neubau Wohngebäude ohne Kühlung
Die Vermeidung von Transmissionswärmeverlusten ist eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz in der Nutzungsphase von beheizten Gebäuden.
Welche U-Werte werden heutzutage bei typischen Außenwänden erreicht?
Besser als 0,28 W/m²K
Neubau Wohngebäude ohne Kühlung
Die Vermeidung von Transmissionswärmeverlusten ist eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz in der Nutzungsphase von beheizten Gebäuden.
Welche der unter a) angegebenen Fenster schlagen Sie für welche Fassaden eines typischen neuen Wohngebäudes vor, wenn das Gebäude komplett unverschattet ist und keinen Dachüberstand hat? Füllen Sie die Tabelle aus. Begründen Sie Ihre Wahl kurz und stichpunktartig.
West: 3-Fach, besserer U-Wert, geringere Transmissionswärmeverluste. Hier eventuell 2-Fach, da im Winter die höchsten solaren Einstrahlungen??!
Süd: 3-Fach, da meißtens einhergehend mit geringerem g-Wert, senkt im Sommer Energiedurchlassgrad und wirkt somit Überhitzung entgegen (Gebäude ist unverschattet und hat keinen Dachüberstand, Sonnenschutz dringend notwendig)
Ost: 3-Fach, besserer U-Wert, geringere Transmissionswärmeverluste. Hier eventuell 2-Fach, da im Winter die höchsten solaren Einstrahlungen??!
Nord: 3-Fach, besserer U-Wert, geringere Transmissionswärmeverluste
Neubau Wohngebäude ohne Kühlung
Die Vermeidung von Transmissionswärmeverlusten ist eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz in der Nutzungsphase von beheizten Gebäuden.
Welche U-Werte für die Außenwände schlagen Sie an welchen Stellen eines typischen neuen Wohngebäudes vor, wenn das Gebäude komplett unverschattet ist und keinen Dachüberstand hat? Mögliche Unterscheidungen sind z.B. Obergeschoss, Erdgeschoss, Westfassade, gleich für alle Außenflächen, etc. Begründen Sie Ihre Wahl kurz stichpunktartig.
gleich für alle Außenflächen! Bei unterschiedlichen Materialien/ Geometrien oder beides können Wärmebrücken entstehen. Das sind Bereiche in der wärmeübertragenden Hüllfläche, bei denen gegenüber den normalen Wandaufbauten ein erhöhter Wärmefluss auftritt. Damit sind in den meisten Fällen auch tiefere raumseitige Oberflächentemperaturen verbunden -> es kann zu Feuchteschäden und Schimmelbildung kommen! Besonders bei neuen Gebäuden, verbunden mit hochwärmedämmenden Bauteilen drückt sich der Wärmebrückeneffekt wesentlich stärker aus als bei Bauteilen mit geringem Wärmeschutz. Das will man unbedingt vermeiden!!
Welche Luftwechsel werden heutzutage bei typischen neu errichteten Wohngebäuden erreicht? Füllen Sie die zugehörige Tabelle aus und geben Sie die Einheit für den Luftwechsel an.
Abluftanlagen ohne WRG: 0,5-2 1/h ???? oder 0,55
Zu-/ Abluftanlage mit WRG: 1,0-1,5 1/h ???? oder 0,6
ohne mechanische Lüftungsanlage: 1,5-3 1/h ???? oder 0,6
Mittels einer bestimmten Messmethodik kann nges ohne Druckunterschied direkt gemessen werden. Folgende Abklingkurve eines Tracergases wird gemessen. Berechnen Sie n mit folgender Formel:
x
Geben Sie je ein heutzutage übliches Anwendungsbeispiel gemäß nachfolgender Grafik an und füllen Sie dazu die Tabellen aus. Sie können hierfür Berechnungsverfahren, Prinzipien, oder Programme angeben. Es ist auch möglich, dass kein Anwendungsbeispiel zurzeit üblich ist.
U-Wert Berechnung nach DIN 4108-3 [W/m²K]
Flixo, lineare Wärmebrücke [W/mK]
Flixo, punktuelle Wärmebrücke [W/K]
TRNSYS
TRISO
Gibt es noch nicht
Für welche der oben genannten Verfahren müssen welche der folgenden Kenngrößen bekannt sein? Wärmeleitfähigkeit (λ), Schichtdicke(n) (d), spezifische Wärmekapazität (c), Dichte (ρ).
Stationär: Wärmeleitfähigkeit, Schichtdicke
Instationär: Wärmeleitfähigkeit, Schichtdicke, spezifische Wärmekapazität, Dichte
Wieso eignen sich Phasenwechselmaterialien besonders in Kombination mit Leichtbaukonstruktionen zur Vermeidung von Überhitzung im Sommer und weniger bei schwerer Bauweise? (max. 4 Sätze)
- gut für Leichtbauten - weil nur 1/10 der Masse – keine statischen Probleme
- Mit PCM wird die Leichtbauweise zur schweren Bauweise
- Speicherwirkung (Leichtbau + PCM) == Speicherwirkung (Massivbau)
- Bei Massivbau nur sinnvoll, um entkoppelte Speichermassen zu kompensieren
Kurve für Beton einzeichnen
x
Die Wärmespeicherfähigkeit der Leichtbauweise kann mit 144 kJ / m²K angesetzt werden, bei nutzbaren 5 K Temperaturdifferenz. Welche Menge Phasenwechselmaterial ist bei 100 m² Nutzfläche nötig, um die Wärmespeicherkapazität zu verdoppeln? Die Schmelzenthalpie beträgt 300 kJ / kg.
Keine Formeln gegeben, Berechnungen aus eigenen Überlegungen und gegebenen Einheiten.
x
Wieso erfüllt das Gebäude die EnEV 2018 nicht? (Begründung max. 1 Satz)
Referenzgebäude muss um 25% unterschritten werden
Welche wesentliche Verbesserung zum Einhalten der EnEv würden Sie einem Bauherrn vorschlagen, der nur die Anlagentechnik verändern will? Es ist kein Fernwärmenetz vorhanden.
Anlage einbauen, die mit erneuerbaren Brennstoffen arbeitet, um einen kleinen Primärenergiefaktor zu erhalten. z.B. Holzhackschnitzel als Energieträger, mit Primärenergiefaktor von 0,2
Welche wesentliche Verbesserung zum Einhalten der EnEV würden Sie einem Bauherrn vorschlagen, der nur die thermische Hülle des Gebäudes verändern will?
Transmissionswärmeverluste gering halten durch gute Wärmedurchgangskoeffizienten
Wenn auf dem Grundstück eine heiße Quelle vorhanden ist, deren Wärme über einen einfachen Wärmetauscher genutzt werden kann, wie geben Sie dies beim EnEV-Nachweis in der Berechnung an? Dies ist standardmäßig nicht vordefiniert.
Als Wasser-Wasser Wärmepumpe
Berechnung des Temperaturverlaufs in einem Bauteil mittels stationärer und instationärer Verfahren.
Berechnen Sie für einen instationären Fall den Temperaturverlauf im Bauteil, wenn die Innentemperatur konstant bei +20°C bleibt und die neue konstante Wärmestromdichte zum Zeitpunkt 2 q = 20W/m² beträgt.
Tragen Sie den neu berechneten Temperaturverlauf (Zeitpunkt 2) im Diagramm oben ein.
x
Energetische Kenngrößen der EnEV und Hauptanforderungen
- Primärenergiebedarf QP [kWh/m²] Qp,max ≥ Qp,vorh
- Spezifischer Transmissionswärmeverlust HT' [W/m²K]
Was eignet sich um die Energieeffizient im „Wohnbau“ auszudrücken?
Endenergiebedarf [kWh/m²]
- Der Indikator gibt Auskunft über den Energieverbrauch privater Haushalte, der ausschließlich der Erzeugung von Nutzenergie dient
- erlaubt Rückschlüsse auf Höhe und Tendenz der energiebedingten CO 2 -Emissionen durch private Haushalte
Welche Änderung der kurzwelligen & langwelligen Sonnenstrahlung durch Erhöhung der Treibhausgase in der Atmosphäre haben einen Einfluss auf die Außenwand?
Außenwand: langwellige Abstrahlung in der Nacht -> Unterkühlung -> Algenbefall
Tags: Aufheizung der Außenwände, thermische Belastung
Welche Änderung im Bezug auf die Erdoberfläche?
Langwellige Gegenstrahlung der Atmosphäre ändert sich, Wechselwirkung zwischen Strahlung, Erdoberflächen und Luftschadstoffen -> Wärmeinseleffekt
Anteil an Beleuchtung für Energie im Gebäude
ca. 3%
Abhängig Wohn-/Nichtwohngebäude
Anteile mechanischer Energie zu Wärme&Kälte-Energie im Gebäude
mechanische Energie 38,9 % > Wärme&Kälte 31,1 %
Def.: Endenergieverbrauch & Endenergiebedarf
Endenergiebedarf: Berechnung, wie hoch der Endenergiebedarf des Gebäudes sein sollte
Endenergieverbrauch: tatsächlicher, gemessener Endenergieverbrauch eines Gebäudes über einen bestimmten Zeitraum (3 Jahre?!)
Rechnung Kompaktheit von Gebäuden
Durch das A/V Verhältnis (Fläche der Gebäudehülle zum beheizten Volumen des Gebäudes)
Würfel: V=a³ A=6*a² A/V=6/a
F(a)= 6/a
Unterschied Endenergiebedarf pro m²
Gebäude 1 1996 200-300kwh/m²
Gebäude 2 1996 200-400kwh/m²
Gebäude 1 2016 40kWh/m²
Gebäude 2 2016 42kWh/m²
Formel A/V Verhältnis bei Kubus
Antwort: A/V = a²6/a³ = 6/a
Ab wann ist ein Würfel kompakt?
Antwort: A/V = 0,4 ; 6/a = 0,4 >> a=15m
Mehrgeschossig (<4 Stockwerke)
EFH Heizwärmebedarf 50 kWh/m²a ; 16h/d ; U = 0,2W/m²K ; n50 = 0,6h-1
Abschätzen wie sich der Heizenergiebedarf verändert.
a) Einfluss auf den Energiebedarf Erhöhung von 20°C auf 22°C?
b) Einfluss auf das EFH mit Bau 9m hohe Halle in 3m Abstand zum EFH.
c) Einfluss auf das EFH mit Zubau: Wintergarten
a) 60 kWh/m²a (bei 2K 20%) Vorlesung 3 Überblick Folie 20 -> ca. 10% je Kelvin
b) 70 – 100kWh/m²a wegen Verschattung Vorlesung 3 Überblick Folie 10 und Folie 24 -> ca. 70 kWh/m²a (max. 30 kWh/m²a mehr)
c) …sinkt wegen Pufferwirkung! Ca. 45 kWh/m²a Vorlesung 3 Überblick Folie 24
Ab welcher Dämmstoffstärke kann auf eine Berechnung der dünnen Schichten und der Übergangswiderstände bei der U-Wert Berechnung verzichtet werden?
Rges der dünnen Schichten mit Übergangswiderständen gegenüber Rges mit dicken Schichten (Mauerwerk+Dämmung) ohne Übergangswiderstände vergleichen.
Rsi = 0,13 m²K/W ; R = 0,04 m²K/W ; λi = 1,0 W/mK ; λMauer = 1,5 W/mK ; λAußenputz = 1,0 W/mK ; λWärmedämmung = 0,04 W/mK ; λAupenputzneu = 1,0 W/mK
elche U-Werte bei Fenster 2 Scheiben ; 3 Scheiben
2 Scheiben: 1,3 W/m²K
3 Scheiben 0,8 W/m²K
Mit welcher Methode kann die Luftwechselrate beider Räume direkt gemessen werden ohne Druckdifferenz? Eine Methode erläutern, kurz?!
Tracergasanalyse: Das Verfahren beruht auf der Messung der jeweiligen Konzentration eines Spurengases. Durch Zugabe einer minimalen, jedoch genau definierten Menge Tracergas, kann beispielsweise durch Messung des Konzentrationsabfalls dieses Gases der Luftaustausch im Raum bestimmt werden
Dynamisches Verhalten von Gebäuden Bürogebäude 85% Fensterfläche.
Tabelle ausfüllen, ideale Heizung, ideale Kühlung > keine Verluste durch Anlagentechnik.
Instationäres Verfahren viel genauer. Bei Monatsbilanzverfahren wird nur ein fester Wert pro Monat an Strahlung angenommen, bei instationärem Verfahren stündlich! Spielt besonders bei hoher Fensterfläche (hier, 85%) eine Rolle, große solare Einstrahlung -> mehr kühlen, weniger heizen.
Wieso ist PCM + Leichtbau gut kombinierbar für sommerlichen Wärmeschutz?
- gut für Leichtbauten - weil nur 1/10 der Masse – keine statischen Probleme
- Speicherwirkung (Leichtbau + PCM) == Speicherwirkung (Massivbau)
- mit PCM wird leichte Bauweise zur schweren
Was hat sich bei der EnEV 16 bezüglich Jahres-Primärenergiebedarf und Referenzgebäude geändert?
Referenzgebäude muss um 25% unterschritten werden
Nebenanforderung Wohngebäude und Nichtwohngebäude
- Wohngebäude: Spezifischer Transmissionswärmeverlust HT' [W/m²K]
- Nichtwohngebäude: Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient Ū [W/m²K]
Wieso gibt’s es Höchstwerte für HT'?
Damit die Erfüllung der EnEV nicht nur anlagentechnisch erreicht wird, sondern auch Gebäudehülle verbessert wird?
Für den Neubau nach EnEV gilt als Hauptanforderung die Begrenzung des Primärenergiebedarfs qP .
Da jedoch der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung oder von überwiegend erneuerbaren Energieträgern eine primärenergetisch sehr günstig bewertete Analagentechnik zur Folge hat, ließe sich rechnerisch das Wärmeschutzniveau der Wärmeschutzverordnung von 1995 unter Einhaltung oben genannter Hauptanforderung unterschreiten.
Daher verlangt die EnEV als Nebenanforderung die Begrenzung des spezifischen Transmissionswärmeverlusts HT ’.
Dieser ergibt sich aus der Summe der Transmissionsverluste der Außenbauteile geteilt durch die wärmeübertragende Umfassungsfläche A des Gebäudes. Er entspricht physikalisch einem mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten des Gebäudehülle.
Was beinhaltet die EnEV?
Energetische Mindestanforderungen an Wohn- und Nichtwohngebäude
Zu errichtende Gebäude (Neubau)
Bestandsgebäude (Änderung, Modernisierung)
Mindestanforderungen an Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie an die Warmwasserbereitung
Anforderungen an bestehende Anlagentechnik (Nachrüstung, Außerbetriebnahmen, Inspektion)
Energieausweise und Empfehlungen für die Verbesserung der Energieeffizienz (Modernisierungsempfehlungen)
Nachweispflichten
Ordnungswidrigkeiten
Welche Anforderungen stellt die EnEV an
- Wohngebäude Neubau
- Nichtwohngebäude Neubau
- Bestandsbauten
Hauptanforderung: Primärenergiebedarf QP
Bestand: Einzelanforderung an den U-Wert bei Bauteiländerungen
Anforderungen an die Luftdichtheit
Anforderung an den sommerlichen Wärmeschutz
an Wohngebäude
- Nebenanforderung: Spezifischer Transmissionswärmeverlust (H‘T) (energetische Qualität der Gebäudehülle)
- Erfüllung des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG)
an Nichtwohngebäude
- Nebenanforderung Neubau: Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient Ū (energetische Qualität der Gebäudehülle)
Erläutern Sie die Berechnungsmethodik der EnEV
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Was sagt die EnEV zum Energieausweis?
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Erläutern sie die Unterschiede der Berechnung nach DIN 4108 und DIN V 18599
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Welche Änderung der kurzwelligen und langwelligen Sonnenstrahlung durch Erhöhung der Treibhausgase in der Atmosphäre haben einen Einfluss auf …
die Außenwand
langwellige Abstrahlung in der Nacht -> Unterkühlung -> Algenbefall
Tags: Aufheizung der Außenwände, thermische Belastung
die Erdoberfläche
Langwellige Gegenstrahlung der Atmosphäre ändert sich, Wechselwirkung zwischen Strahlung, Erdoberflächen und Luftschadstoffen -> Wärmeinseleffekt, Erwärmung allgemein
Was ändert sich, wenn der Ozonabbau zunimmt
Mehr kurzwellige Strahlung (UV) trifft auf die Erde auf
Diese erwärmt als langwellige Strahlung -> Treibhauseffekt
Zeichnen Sie in das Diagramm:
a) Standort Würzburg,
b) Standort Livorno die Kurven für Monatsmittelwerte und Jahresmittelwerte (der Temperaturen?)
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Gegeben ist die Intensität der Solareinstrahlung der Stadt Würzburg. Aufgabe ist es die Intensität Sonnenstrahlung von der Italienischen Stadt einzuzeichnen und das TRY-Diagramm für Monat und Jahr zeichnen
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Dynamisches Verhalten von Gebäuden
Typisches Bürogebäude 85% Fensterfläche (Nord, Süd, West, Ost) in Deutschland, STB Bauweise, Vorhangfassade
Tabelle ausfüllen zur Berechnung der Nutzenergie, Annahme einer idealen Heizung, idealen Kühlung > keine Verluste durch Anlagentechnik. Begründen Sie Ihre Angaben mit max 3 Sätzen je Heizwärme und Kühlkälte!
Je leichter eine Konstruktion, desto ungenauer die statische Berechnung nach DIN V 18599
à hier schwere Konstruktion, also stationär (monatsbilanzverfahren) für Heizwärmebedarfsermittlung auch geeignet?
Stationäre Ermittlung der Kühlleitung ist nur überschlägig zur ermitteln, ersetzt keine thermische Gebäudesimulation
Instationäres Verfahren viel genauer. Bei Monatsbilanzverfahren wird nur ein fester Wert pro Monat an Strahlung angenommen, bei instationärem Verfahren stündlich! Spielt besonders bei hoher Fensterfläche (hier, 85%) eine Rolle, große solare Einstrahlung -> mehr kühlen, weniger heizen.
Definieren Sie die beiden Begriffe Energiebedarf und Energieverbrauch und grenzen Sie diese voneinander ab.
Energiebedarf (nutzerunabhängig)
Berechneter, von der energetischen Qualität des Gebäudes und der technischen Anlagen abhängiger Energiebedarf
die zum Heizen und für Warmwasser auf der Grundlage von Berechnungen benötigte Energie des Gebäudes
Energieverbrauch / Energieverbrauchskennwert (nutzerabhängig)
Bereinigter, gemittelter, tatsächlicher, nutzerabhängiger jährlicher Energieverbrauch der letzten drei Jahre
Schätzen Sie für beide Gebäude den spezifischen Endenergieverbrauch, jeweils für den Baustandard von 1969 und 2016, ab!
Beide Gebäude mit gleich großer Nutzfläche AN. Standort in Deutschland
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Leiten Sie die allgemein gültige Formel für das A/V Verhältnis eines Würfels/Kubus (Gebäude 1) mit variabler Kantenlänge a in der Form f(a) her.
𝐴𝑉=6𝑎2𝑎3=6𝑎=𝑓(𝑎)AV=6a2a3=6a=fa
Ab welcher Kantenlänge ist ein Würfel Kompakt?
Kompakt = A/V-Verhältnis < 0,4
𝐴𝑉=6𝑎<0,4 →𝑎>60,4=15𝑚AV=6a<0,4 →a>60,4=15m
Wahre Ortszeit berechnen
Wahre Ortszeit -> Höchster Sonnenstand == 12 Uhr
Schätzen Sie ab, wie sich der Heizwärmebedarf ändert
EFH mit HWB 50 kWh/m²a
U-Wert = 0,2 W/m²K
n50 = 0,6 h-1
Erhöhung er Sollwerttemperatur von 20°C auf 22°C
10 % Erhöhung pro Kelvin -> 2*10%*50kWh/m²a = 10 kWh/m²a Erhöhung
Bau einer 9m hohen, sehr langen Halle im Abstand von 3m südlich des EFH
Verschattung: Geschätzte Strahlung die auf Ost- und Westseite immer noch auftrifft circa 20%
50 kWh/m²a*45% = 22,5 kWh/m²a à Antwort 20-25 kWh/m²a Änderung
Anbau eines nordseitigen, unbeheizten Wintergartens
Je nach Orientierung 10-15% Einsparung durch Pufferwirkung
0,15*50 = 7,5 kWh/m²a
Änderung des Jahres-Heizwärmebedarfs, wenn alle 3 Maßnahmen durchgeführt werden.
50 + 10 + 25 – 7,5 =77,5 kWh/m²a
Wärmesenke und Wärmequelle
Tragen sie in die folgenden Felder ein, ob es sich um eine Wärmesenke oder eine Wärmequelle handelt
Wärmesenke: Kühlung
Wärmequelle: Kunstlicht; Heizung; interne Wärmequellen
Was ist ein optimaler Fensterflächenanteil und wie viel kWh/m2a verursacht er?
alles unter 40% (energetisch gesehen) optimal
Der Bauherr sagt, dass der Fensterflächenanteil 20 % höher sein darf, wie hoch ist der Fensterflächenanteil?
60% --> Q= 80 kWh/m²a
Welchen Einfluss hat der g-Wert von 0,62 auf den Energiebedarf?
g-Wert = Gesamtenergiedurchlassgrad
je höher der g-Wert, desto mehr Sonnenenergie kommt durch das Fenster in den Raum und erwärmt diesen.
g = 0,62 heißt, dass 62% der eintreffenden Energie durchgelassen werden
Im Winterfall muss aufgrund dieser solaren Erträge weniger geheizt werden. Im Sommer kommt es jedoch schneller zu Überhitzungen
Welchen Einfluss hat ꚍ- Wert von 0,76 auf den Energiebedarf?
ꚍ-Wert = Lichttransmissionswert
0,76 = 76% des sichtbaren Bereichs des Spektrums werden transmittiert
Großer Lichttransmissionswert erstrebenswert -> weniger Einsatz künstlicher Beleuchtung, Einsparung von Strom
Transluzente Wärmedämmung – was ist das? Vor- und Nachteile, Warum hat sich das System nicht durchgesetzt?
Im Vergleich zu einer normalen, außen aufgebrachten, opaken Wärmedämmung wird bei der TWD die Sonneneinstrahlung durch das Dämmmaterial hindurchgelassen
Wärmeabgabe nach außen stark behindert, ein Großteil der Sonnenenergie wird als Wärme in den Raum hinter der TWD-Wand geleitet
Vorteil
Doppelfunktion: die Dämmfunktion und die solarthermische Funktion
Steigerung bzw. Maximierung der Wärmegewinne
Nachteil
Hohe Thermische Spannungen --> Schwierigkeiten in der Bauausführung
nicht preisgünstig
--> Kosten-Nutzen-Rechnung spricht oft gegen TWD
Nennen sie den typischen U-Wert einer Außenwand
0,28 W/m²K (nach EnEV)
Berechnen Sie die Temperaturen in den einzelnen Schichten:
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Berechnen Sie für einen instationären Fall den Temperaturverlauf im Bauteil, wenn die Innenoberflächentemperatur konstant bei +20 °C bleibt und die neue Außenoberflächentemperatur +10 °C beträgt.
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Berechnen Sie zuerst die Temperaturleitfähigkeit α in m2/s (Hinweis: 1J = 1 Ws). Berechnen Sie dann die neuen Temperaturen an den Stützstellen j=2, j=3, j=4 mit ∆t = 3600 s (also 1 Stunde).
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