Parameterstudie zum energetischen Einsparpotenzial mit adaptiven Fassadenelementen zur lokalen Heizung

Abstract

Die Ressourceninanspruchnahme durch die gebaute Umwelt und die damit einhergehenden und immer deutlicher spürbaren Umweltauswirkungen machen es erforderlich, stets neue Wege zu finden, um den Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Dem gegenüber stehen stetig wachsende Ansprüche an den Komfort in Gebäuden, sowie die Veränderung der Arbeitswelt hinsichtlich der temporären Nutzung von Räumen. Um alle genannten Aspekte zu vereinen, bietet die transiente und inhomogene Auslegung von thermischen Bedingungen in Räumen großes Potenzial. Seit über 60 Jahren werden die Zusammenhänge zwischen der thermischen Umgebung und der sich daraus ergebenden thermischen Empfindung und Behag-lichkeit der Nutzer erforscht [4]. Insbesondere in den letzten zwei Jahrzehnten ist dabei ein prinzipielles Umdenken zu beobachten. Das seit langer Zeit etablierte Modell von Fanger [5] zur Ermittlung des thermischen Empfindens in homogenen (räumlich gleiche Verteilung der Temperatur) sowie stationären Umgebungen und der sich daraus ergebende Prozentsatz an Unzufriedenen, wird dabei immer häufiger hinterfragt. Weiter gewinnen die Möglichkeiten zur Berücksichtigung von adaptiven, transienten und inhomogenen Faktoren zunehmend an Bedeutung [6-9]. Unter transienten Bedingungen haben viele Forscher gezeigt, dass kalte bzw. warme Reize an Hand, Stirn und Nacken unter Hyperthermie oder Hypothermie als sehr Die Arbeitswelt hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Heutzutage werden viele Büros, Besprechungsräume, aber auch andere Räume wie Vorlesungssäle, Unterrichtsräume sowie Hotelzimmer nur noch temporär genutzt. Die thermische Konditionierung orientiert sich jedoch immer noch an stationären Temperatursolllinien. Dies bedeutet, dass eine entsprechende Solltemperatur bereits vor Eintreffen des Nutzers im Raum erreicht sein und über den gesamten Arbeitstag vorgehalten werden muss, unabhängig davon, ob sich tatsächlich ein Nutzer im Raum aufhält. Adaptive Fassaden mit integrierten Heiz-bzw. Kühlelementen sind dazu in der Lage, sich verändernden Bedingungen, z. B. aufgrund von temporärer Nutzung eines Arbeitsplatzes, lokal und ohne Zeitverzögerung anzupassen, und so eine optimale Aufenthaltsqualität sicherzustellen. So ist während der Heizperiode ein deutlich niedrigeres Temperaturniveau ausreichend und sobald der Nutzer im Raum eintrifft, können durch Einschalten der lokalen Heizung unverzüglich behagliche Bedingungen hergestellt werden. Dies birgt insbesondere im Ultraleichtbau ein großes Energieeinsparpotenzial in sich. In vorangegangenen Untersuchungen wurde die thermischen Behaglichkeit unter transienten Bedingungen [1] beleuchtet sowie die bauphysikalische Funktionalität und Umweltwirkung einiger Beispiele auf Bauteil-sowie auf Raumebene von adaptiven Leichtbaukonstruktionen [2, 3] behandelt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden Szenarien für den Betrieb von adaptiven Fassadenelementen mit lokalen Heizsystemen entwickelt. Im hier vorliegenden Beitrag wird nun das energetische Einsparpotenzial der lokalen Systeme gegenüber der konventionel...

Adaptive Hüllen und Strukturen

“…Wo bisher bspw. massive (und zugleich passive) Bauteile größere Temperaturschwankungen durch Pufferwirkung gedämpft haben, kann künftig ein sich anpassendes System die Energieflüsse und das bauphysikalische Klima im Gebäude regeln – unter Nutzung aktiver Speicher sowie intelligenter und leichter Fassaden [6–8].…”