Entwicklung eines wissensbasierten Entwurfsverfahrens für ressourcenschonende Lüftungsstrategien in Zweckbauten (MatEnUm-2)
Drittmittelprojekt mit Industriebeteiligung

Prof. Dr.-Ing. Matthias Franke

Prof. Dr.-Ing. Gunter Lauckner
Dipl.-Ing. (FH) Florian Kunze

Das Projekt setzt an der Zielstellung der Bundesregierung an, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu realisieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden ein höherer Anteil der erneuerbaren Energien am Wärmeverbrauch und energieeffizientere Gebäude gebraucht. Modernes Bauen ist deshalb auf ein umwelt- und ressourcenschonendes Arbeiten und Wohnen ausgerichtet mit hochgedämmten Umfassungskonstruktionen, großflächigen Iso-lierverglasungen, fugendichten Fenster- und Türkonstruktionen und einer auf hohe solare Energiegewinne gerichteten Architektur. Diese Maßnahmen können häufig zur verminderten natürlichen Lüftung und zur Überhitzung des Gebäudes führen.
Damit entwickeln sich gerade die durch das Lüftungsverhalten der Menschen produzierten 30% Energieverluste zum größten Sparpotential. Um die Forderungen nach Hygiene, Behaglichkeit und Raumluftqualität zu erfüllen, müssen Heizung, Lüftung und Verschattung sehr umsichtig und vorausschauend eingesetzt werden. Damit sind die Nutzer meist überfordert. In Zweckbauten werden in vielen Fällen raumlufttechnische Anlagen mit großem Investitionsvolumen und hohem Energieverbrauch installiert. Der Grundgedanke des Förderprojektes besteht nun in einer vereinfachten technischen Ausstattung ausgewählter Gebäudetypen oder in einer einfachen technischen Nachrüstung in Bestandsgebäuden, da der Neubauanteil in Deutschland zurückgeht. Neben einer konventionellen Heizung soll das Fenster als Stelleinrichtung für die Steuerung der freien Lüftung und der solaren Gewinne eine neuartige systematische Funktion erlangen.
Die Zielstellung des Teilprojektes besteht darin, neben einer durchdachten Einzelraumregelung den Außenluftzustand durch eine natürliche Klimatisierung stärker zur Unterstützung des Raumluftzustan-des heranzuziehen. Die dazu gebäudespezifisch zu entwickelnde Strategie soll die Außentemperatur und die solare Strahlung maximal ausnutzen und gleichzeitig die bedarfsgerechte Lüftung mittels der Fenster erlauben. Die Forderungen an die Steuerung des Raumluftzustandes sind umfangreich und können insbesondere bei natürlich unterstützter Klimatisierung oftmals nur in einem Kompromiss zwi-schen sich teilweise widersprechenden Bedingungen erfüllt werden.
Die Zielstellungen können sich für unterschiedliche Gebäude- und Nutzungsarten stark voneinander unterscheiden. In öffentlichen Gebäuden (Verwaltung, Forschung, Bibliotheken, Schulen, Kindergärten, u.a.) stehen Behaglichkeit und Raumluftqualität im Vordergrund. In Gebäuden mit Museumscharakter, Kirchbauten, Schlössern und Burgen dürfen die Änderungsgeschwindigkeiten von Temperatur und relativer Feuchte bestimmte Gradienten nicht überschreiten. In unterirdischen Bauteilen kann der Schutz der Bausubstanz vor raumklimabedingten Schäden häufig schon durch die Reduzierung der relativen Feuchte erreicht werden.
Um für diese unterschiedlichen Fälle Steuerstrategien für die geschickte Koordinierung der thermody-namischen, hygrischen und lüftungstechnischen Prozesse abzuleiten, ist ein systematisches Entwurfs-verfahren erforderlich. Die sich teilweise widersprechenden Forderungen müssen mit der zielsicheren Beurteilung der Situation für Raum- und Außenklima ingenieurgemäß in Relation gesetzt werden. Mit wissensbasierten Komponenten soll die Steuerung rechnergestützt hergeleitet und auf Konsistenz und Widerspruchsfreiheit geprüft werden. Dazu sind neuartige Bewertungskriterien und Indikatoren für die Einschätzung des Sachverhaltes zu entwickeln. Es wird ein wissensbasiertes Entwurfsverfahren für derartige Steuerungen der freien Lüftung entwickelt. 


SMWK

Fa. Niehsen-Baumann, Chemnitz Lukaskirche Dresden Kirche St. Marien Lübeck

16.01.2018 bis 31.12.2020