004_Wärmen und Heizen + Tageslicht Flashcards
Formen von Wärmeübergang
Konduktion
Kovenktion
Strahlung
Definition der Konduktion
Wärmetransport durch direkte Berührung von Teilchen in einem Festkörper oder zwischen Festkörpern
Definition der Konvektion
Wärmetransport durch die Bewegung von Fluiden (Gasen oder Flüssigkeiten).
Definition der Strahlung
Wärmetransport durch elektromagnetische Wellen, die von einem heißen Körper abgestrahlt werden.
Was ist Wärme?
Wärme ist die Übertragung von Energie zwischen Körpern oder Systemen aufgrund eines Temperaturunterschieds. Sie entsteht durch die thermischen Bewegungen von Teilchen und fließt immer von einem wärmeren Körper zum kälteren.
Die Einheit der Wärmeenergie ist das Joule (J).
Was ist die Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Materialeigenschaft, die angibt, wie effizient ein Material Wärmeenergie leitet.
Sie beschreibt die Übertragung von Wärmeenergie von einem Ort zum anderen in Anwesenheit eines Temperaturunterschieds.
Die Wärmeleitfähigkeit wird üblicherweise mit λ (Lambda) oder k (kleines k) angegeben und in Watt pro Meter-Kelvin (W/(m·K)) gemessen
Wie wird die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst?
Rohdichte
Temperatur
Feuchte
Alterung
Typische interne Wärmelasten
Wohnungen: 2 - 5 W/m²
Bürogebäude: 5 -50 W/m²
Externe Lasten
Solare Einstrahlung
Transmission
Lüftung
Interne Lasten
Personen
Bürogeräte
Beleuchtung
Einflussgrößen des Heizen und Kühlen, insbesondere bei Büros
Größe der Hüllfläche
Fensterfläche
Speichermasse
Dammstandard
Innere + Externe Lasten
Was sind PCMs
Materialien, die ihre Phasen (fest, flüssig, gasförmig) ändern können, wenn sie Wärme aufnehmen und abgeben.
Werden in Gebäude, Kleidung, Elektronik und Energiespeicherung eingesetzt, um die Temperatur zu regulieren, Wärme zu speichern und Energieeffizienz zu verbessern.
-> Latentwärmespeicher
Der bekannteste PCM
Wasser
Selbe Energie ist notwendig 1 Kilo Eis zu schmelzen, wie 1 Kilo Wasser zu verdampfen.
Gipsbauplatten als PCM
Kleine Kapseln werden in die Gipsbauplatte gemischt, welche als PCM dienen.
Regulieren das Raumklima und sind leicht zu verbauen.
Typische Beleuchtungsstärke in Wohnungen und Bürogebäuden
Arbeitsbereich: 500 lx
Umgebungsbereich: 300 lx
Wie wirkt sich der Dämmstandard in Verwaltungsgebäuden aus?
Nicht so ehrlich von der Bedeutung wie bei einem Wohngebäude -> Der Heizwärmebedarf wird primär durch die internen Gewinne definiert. + Gehen von einem höhen Verglasungsanteil aus
Ein besserer Dämmstandard verbessert trz. die Behaglichkeit und du verringt die Heizlasten.
Einfluss der Fensterorientierung in Verwaltungsgebäuden
Mit zunehmenden Fensterflächeanteil steigt aufgrund der erhöhten Transmissionswärmeverluste der Heizwärmebedarf.
Dieser Effekt wird auch durch die erhöhten solaren Gewinne nicht kompensiert, da diese anders als im Wohnungsbau kaum noch nutzbar sind.
Einfluss der Raumbelegung in Verwaltungsgebäuden
Die Wärmelast wird primär durch die internen Gewinne definiert, wodurch sich eine höhere Belegung direkt auf diese Gewinne auswirkt. Allerdings kann eine zu hohe Belegung gegen dies wirken, da auch eine höhere Luftwechselzahl erfordert wird.
Einfluss der Speichermasse auf den Heizwärmebedarf bei Sonnenschutzsteuerung - Am Beispiel des Verwaltungsgebäudes
Die Speichermasse hat einen erheblichen Einfluss auf den Heizwärmebedarf. Bei schwerer Bauweise ergibt sich bei großen Fensterflächen eine Reduktion um bis zu 40%.
Die tagsüber in den schweren Bauteilen eingespeicherte Wärme (durch solare oder innere Gewinne) verzögert ein nächtliches Auskühlen wenn die Erträge fehlen.
Was ist der Treibhaus- / Glashauseffekt
Treibhauseffekt, in Treibhäusern zur Temperaturerhöhungausgenutzte Erscheinung, dass normales Glas zwar die energiereiche UV-Strahlung der Sonne passieren lässt, nicht jedoch Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung). Die in Wärmeenergie umgewandelte UV-Strahlung erhöht deshalb die Raumtemperatur (“Glashauseffekt”).
Was ist der Strahlungsdurchgang
Transmission, Reflexion und Absorption sind die bestimmenden Größen beim Strahlungsdurchgang.
Reflexionsanteil, ist größer bei steilerem Einfallswinkel der Sonne auf die Scheibe! Die Wärmelasten steigen somit bei flacherer Sonneneinstrahlung.
Daher ist die Abendsonne im Sommer problematischer als die Mittagssonne.
Sonnenschutzsysteme nach Ausrichtung der Fassade
Südfassade - Horizontale Lamelle
Ost- und Westfassade - Vertikale Lamellen
Warum ein horz. Lamellen bei einer Südfassade
Bei hohen Sonnenstand können horz. Lamellen mit einer flachen Lamellenstellunf eingesetzt werden. Der Außenbezug und die Versorgung mit Tageslicht durch diffuse Strahlung bleiben erhalten.
Warum vertikale Lamellen bei einer Ost- und Westfassade
Hier trifft die Sonne in einem flachen Winkel auf die Fassade. Deswegen müssen horz. gelagerte Lamellen nahezu geschlossen werden, um den solaren Eintrag zu begrenzen.
Dabei gehen der Außenbezug und ein ausreichender Tageslichteintrag verloren.
-> Bessere Option die vertikalen Lamellen, welche sich drehen können und damit Anpassen an den Winkel der Sonne.
Wie wird der Sonnenschutz in die Berechung des G-Wertes einbezogen?
Fc-Wert
Arten von Sonnenschutz
Außenliegender Sonnenschutz
Scheibenintegrieter Sonnenschutz
Innenliegender Sonnenschutz
Arten von Außenliegendem Sonennschutz
Feststehende Systeme
Bewegliche Systeme
Folienkissen
Metallgewebe
etc.
Arten von Scheibenintegrietem Sonnenschutz
Sonnenschutz im Scheibenzwischenraum
Doppelfassade
Integration von PV-Elementen in die Dachkonstruktion
Glasinteg. V
Bedruckte Gläser
etc.
Arten von Innenliegendem Sonnenschutz
Innenliegender Lamellen-Doppelbehang
Beschichte Folien
etc.
Arten von Sonnen- und Wärmeschutzverglasung
Passiv Schaltbar
Aktiv Schaltbar
Passiv Schaltbare Sonnen- und Wärmeschutzverglasung
Thermotop
Zwischen den Glasscheiben befindet sich eine homogene Mischung welche bei tiefen Temperaturen einen klaren Zustand haben.
Bei höheren Temperaturen kristallisiert die homogene Schicht und verhindert dadurch den Lichteinfall.
Hierbei handelt es sich um ein Matrixmaterial.
Phototrop
Aktiv Schaltbare Sonnen- und Wärmeschutzverglasung
Gasochrom
Elektrochrom
Der Verglasungsanteil
Je nach Art, Nutzung und Ort des Gebäudes kann der optimale Verglasungsanteil variieren.
Im Schnitt ca. 50%
Zusammensetzung der visuellen Behaglichkeit
Glanz und Reflexionsbildung
Blendung
Beleuchtungsstärke
Leuchtdichtverteilung
Schattigkeit
Lichtfarbe und Farbwiedergabe
Flimmerfreiheit
Auswirkung einer guten visuellen Behaglichkeit
Ein opt. Sehkomfort erhöht nicht nur das Wohlbefinden, sondern trägt z.B. zu erhöhter Produktivität in Bürobauten bei.
Was ist die absolute Blendung
Zu hohe Lichtintensität
Was ist die relative Blendung
Zu hoher Kontrast
Leuchtdichtenverhältnis für eine konkrete Sehaufgabe, die unmittelbare Umgebung und das fernere Umfeld überschreiten idealerweise nicht ein Verhältnis von 10:3:1.
Wie kann man die visuelle Behaglichkeit beeinflussen?
Sonnen- und Blendschutzelemente
Fensterposition
Transmissionsgrad
Materialien
Hoher Glanzgrad = Lichtleitung
Matte Oberfläche = Reflexreduktion
Wert der Solarkonstanten
1,38 kW/m²
Zusammensetzung der Solarkonstanten
Verlust durch Streuung, Reflexion und Absorption
Direkte Strahlung -> welche teilweise dann reflektiert wird
Himmelszustande
Bedeckter Himmel -> Diffusstrahlung
Klarer Himmel -> Globalstrahlung: direkte + diffuse Strahlung
Anforderungen an die Beleuchtung
Wird definiert in der DIN 12464
Arbeitsbereich = 500 lux
Umgebungsbereich = 300 lux
Bei einer freien Möblierung sind 500 lux flächendeckend gefordert.
Was ist der Tageslichtquotient
Anteil des Tageslichtes im Inneren im Vergleich zu Außen.
Was ist die Tageslichtautonomie
Anteil der Zeitspanne in der ohne künstliche Beleuchtung gearbeitet werden kann
Zusammensetzung der Beleuchtungsenergie
Tageslichtquotient
Installierte Leistung
Kontrollstrategie
Betriebszeit / Anweisenheit
Tageslichtangebot
Faktoren mit Einfluss auf den Tageslichtquotienten
Qualität Verglasung
Fensternateil
Sturzhöhe
Sonnenschutz
Innenausbau / Farbgebung
Einfluss der Fensterfläche auf die Tageslichtmenge im Raum
Steigt bis 50% Fensterflächenanteil, danach deutlich weniger.
Zunahme von 70 auf 90 % ist minimal.
Brüstungsbereich für Belichtung im Raum unerheblich -> aber verbessert die Aussicht.
Stürzhöhe ist wichtig.
Gebäudetechnik und Gebäudehülle in Bezug auf die Beleuchtung
Gebäudetechnik
Ziel = Kunstlicht optimieren
Durch = Lichttechnik, Beleuchtungskonzept, Automatisierung
Gebäudehülle
Ziel = Tageslicht nutzen
Durch = Geometrische Optimierung, Tageslichtquotient
Arten von Lichtlenksystemen
Raffbare Jalousien
Lichtlenklamellen
Spiegelprofile
Laster-Cut-Panels
Lichtstreuende Gläser
Elektrochrome Verlgasung
Was ist eine gute Lüftungsanlage
Eine Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung
Wieso ist es besonders wichtig die Konvektion zu stoppen?
Trägt ein vielfaches an Feuchte, in Vergleich zu Diffusion, in das Bauteil und kann potenzielle dort ausfallen und damit das bauteil schädigen
Welche Faktoren sind besonders wichtig für die Heizlast in einem Bürogebäude=
Solare Gewinne
Worin unterscheiden sich Innenliegende und Außenliegende Sonnenschutzssysteme pimär
- Hinterlüftete außenliegende Sonnenschutzsysteme sind meistens deutlich besser als die Innenliegenden
Welche Art der Wärmeübertragung ist für die externe Lasten ausschlaggebend?
Strahlung
Wie kann man Wärme aus Gebäuden transportieren?
Taglüftung
- Freie Lüftung
- Mechanische Lüftung
- Erdwärmetauscher
Nachtlüftung
- Freie Lüftung
- Mechanische Lüftung
Bauteiltemperierung
- Erdsonde
- Erdpfähle
- Sohlplatten
- Kühlturm
Was sind beispielhafte PCMs
- Salze oder Wachse welche verkapselt sind
- Geht um einen Phasechange bei ca. 20 - 30 Grad
Beleuchtungsanforderung an Büros
- Generell 500 lux da man von einer flexiblen und sich veränderbaren Möbilierung ausgeht
-> Bei der Installation müssen 50% drauf gerechnet weden als 750 lux - Liegt an möglicher Verschmutzung der Leuchtelemente über die Zeit, so das diese dann noch 500 lux erreichen können
Wie berechnet / bestimmt man die Lichtqualität in einem Raum? Bzw. Was ist eine gute Lichtqualität im Innenraum
- Nutzung von Tageslichtquotienten und Tageslichtautonomie
-> Es sollte ein Tageslichtquotient von 3% erreicht werden -> entsp. 50% Tageslichtautonomie
Einflussfaktoren auf den Tageslichtquotienten
- Verglasungsuqualität
- Fensteranteil
- Sturzhöhe (Verschattung, etc.)
- Sonnenschutz
- Innenausbau / Farbgebung
Einfluss der Brüstungshöhe auf die Tageslichtautonomie
- Kaum erheblich aber wichtig für das Wohlbefinden durch einen Einfluss auf den Ausblick^
Wie sollte man am besten ein Lichtschaltsystem ausbilden?
- Ein dimmbares Lichtsystem + Anwesenheitssensor
Wie vermeiden wir die Nutzung von Kunstlicht im Sommer weil die Sonne zu stark ist=
Lichtlenksysteme
-> Mit einfachen Lamellen möglich
Wie sollten Lichtlenksysteme das Licht lenken?
Schräg eintreffendes Licht soll an die Decke geleitet werden, von wo sich das Licht diffus im Raum verteilen kann
Wie akkurat ist der fRSI - Wert
- Bezieht keine Feuchte mit ein
- Bei einer Raumluftfeuchte von 50% werden Oberflächentemperaturen als zulässig erklärt welche die realtive Luftfeuchte in der Nähe der Wand über 50% bringt.
- Umrechnung durch das mollier h-x Diagram
- Beispiel:
12,6° Oberflächentemp und 20° Innentemperatur bei -5°C Außentemperatur wird als zulässig erklärt resultiert aber in 80% relativen Luftfeuchte -> Über 70% kann man immer von Schimmelrisiko ausgehen
Welcher Sonnenstand ist besonders problematisch und wieso?
- Abendsonne
- Flacherer Einfallswinkel
