Untersuchung des Einflusses von Begrünungen auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Methodik

3. Beschreibung des Versuchsaufbaus

3.1 Unbegrünter Versuchsstand

3.2 Begrünter Versuchsstand

4. Messungen

4.1 Messungen an den Versuchsständen

4.2 Transmissionsmessung

5. Thermodynamisches Box-Modell

6. Entwicklung des Simulationsmodells

6.1 Projekterstellung in TRNSYS Studio

6.2 Grundeinstellungen

6.3 Type 99 Wetterdatenleser:

6.4 Type 56 Multi-Zone Building und TRNBuild

6.4.1 Inputs

6.4.2 Orientations

6.4.3 Properties

6.4.4 Layer Type Manager

6.4.5 Construction Type Manager

6.4.6 Infiltration Type Manager

6.4.7 Zone: Versuchsstand

6.4.8 Outputs

6.5 Type 75b Luftinfiltration:

6.6 Typ 80 Konvektiver Wärmeübergangskoeffizient:

6.7 Integration der Begrünung in das TRNSYS-Modell

6.8 Type 65: Online-Plotter

7. Ergebnisse

7.1 Zeitraum 1: TRNSYS, Messung und Berechnung

7.2 Zeitraum 2: TRNSYS, Messung und Berechnung

7.3 Verschiedene Begrünungen

7.4 Verschiedene Werte TSKY

8. Modellvalidierung

8.1 Zeitraum 1: TRNSYS, Messung und Berechnung

8.1 Zeitraum 2: TRNSYS, Messung und Berechnung

8.2 Verschiedene Begrünungen

8.3 Verschiedene Werte TSKY

9. Fehleranalyse und Optimierungsmöglichkeiten

9.1 Strahlungsaustausch mit der Umgebung

9.2 Begrünung im TRNSYS-Modell

9.3 Absorptions- und Emissionskoeffizienten

9.4 Temperaturmessung am Versuchsstand

Fazit und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Masterarbeit ist die Untersuchung des Einflusses von Dachbegrünungen auf das thermodynamische Verhalten von Gebäuden. Hierfür soll ein TRNSYS-Simulationsmodell entwickelt und validiert werden, welches in der Lage ist, sowohl unbegrünte als auch begrünte Modell-Versuchsstände abzubilden und deren thermische Reaktion unter variierenden Wetterbedingungen zu analysieren.

• Entwicklung eines thermodynamischen Simulationsmodells in TRNSYS Studio
• Experimentelle Validierung des Modells anhand gemessener Oberflächentemperaturen
• Vergleich des thermischen Verhaltens zwischen bepflanzten und unbepflanzten Systemen
• Analyse des Kühleffekts durch Verschattung und Verdunstung bei unterschiedlicher Vegetationsdichte
• Fehleranalyse der Simulationsgenauigkeit gegenüber realen Messwerten

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die Relevanz des Themas im Kontext des Klimawandels und definiert die Zielsetzung der Masterarbeit.

2. Methodik: Erläutert den wissenschaftlichen Ansatz der Modellentwicklung in TRNSYS auf Basis bestehender Modell-Gebäude.

3. Beschreibung des Versuchsaufbaus: Detaillierte Darstellung der physikalischen Konstruktion von unbegrünten und begrünten Versuchsständen.

4. Messungen: Dokumentiert das Messverfahren der Luft- und Oberflächentemperaturen sowie die Rahmenbedingungen während der Versuchsreihen.

5. Thermodynamisches Box-Modell: Stellt das zugrunde liegende theoretische Box-Modell für den unbegrünten Versuchsstand vor.

6. Entwicklung des Simulationsmodells: Behandelt die technische Implementierung in TRNSYS, inklusive Parametrierung und Modulkonfiguration.

7. Ergebnisse: Präsentiert die erfassten Temperaturverläufe sowie die berechneten Daten für verschiedene Zeiträume und Begrünungsvarianten.

8. Modellvalidierung: Vergleicht die Simulationsergebnisse mit den tatsächlichen Messwerten zur Bewertung der Modellgenauigkeit.

9. Fehleranalyse und Optimierungsmöglichkeiten: Diskutiert Abweichungen zwischen Simulation und Messung und schlägt Maßnahmen zur Verbesserung vor.

Schlüsselwörter

Gebäudebegrünung, TRNSYS, thermisches Verhalten, Simulation, Modellvalidierung, Dachbegrünung, Klimatisierung, Wärmetransport, Oberflächentemperatur, Infiltration, Temperaturverlauf, thermodynamisches Modell, Transmissionskoeffizient.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ziel dieser Arbeit?

Ziel ist es, den Einfluss von Begrünungen auf das thermische Verhalten von Modell-Gebäuden mithilfe einer TRNSYS-Simulation zu untersuchen und zu validieren.

Welche Gebäudearten wurden untersucht?

Es wurden zwei Versuchsstände, einer unbegrünt und einer begrünt, als Grundlage für die thermische Modellierung verwendet.

Welche Software kommt zum Einsatz?

Die Simulation und Modellierung erfolgt primär mit der Software TRNSYS in der Modulumgebung von TRNSYS Studio und TRNBuild.

Wie wurde die Begrünung im Modell berücksichtigt?

Die Verschattungswirkung der Begrünung wurde über Transmissionskoeffizienten in die thermodynamische Berechnung integriert.

Welche Messgrößen wurden erfasst?

Es wurden unter anderem Luftinnentemperaturen, Oberflächentemperaturen der Außen- und Innenseiten sowie Klimadaten wie Windgeschwindigkeit und Strahlungsintensität gemessen.

Was sind die zentralen Einflussfaktoren auf die Genauigkeit?

Kritische Faktoren sind die thermische Entkopplung vom Boden, die korrekte Bestimmung der Umgebungstemperatur und die Genauigkeit der Strahlungssensoren.

Warum ist ein Kühleffekt durch Begrünung im TRNSYS-Modell feststellbar?

Das Modell bildet primär den Kühleffekt durch Verschattung ab, was zu einer beobachtbaren Absenkung der Temperaturen bei zunehmender Begrünungsdichte führt.

Was wird im Fazit als Weiterentwicklung empfohlen?

Es wird empfohlen, Effekte wie Verdunstungskühlung (evaporative cooling) sowie eine physische Substratschicht im Modell zu ergänzen, um die Genauigkeit zu erhöhen.