Technische und wirtschaftliche Überprüfung verschiedener Klimatisierungskonzepte für eine Produktionshalle mittels Gebäudesimulation

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Einflüsse auf Gebäude

2.1 Wärmeströme

2.2 Lüftungswärmeverluste

2.2.1 Begriffsdefinition

2.2.2 Entwicklung der Normung

2.2.3 Außenluftvolumenströme durch die Gebäudehülle

2.2.4 Außenluftvolumenstrom durch große Öffnungen

2.3 Transmissionswärmeverluste

2.3.1 Begriffsdefinition

2.3.2 U-Wertberechnung Wand

2.3.3 U-Wertberechnung Fenster

2.3.4 U-Wertberechnung für an das Erdreich angrenzende Bauteile

2.4 Strahlung

2.4.1 Begriffsdefinition

2.4.2 Belastung durch lichtundurchlässige (opake) Konstruktionen

2.4.3 Belastung durch lichtdurchlässige (transparente) Konstruktionen

2.4.4 Strahlungsaustausch mit der Atmosphäre

2.4.5 Strahlungsaustausch im Raum

2.5 Innere Wärmequellen und Wärmesenken

3 TRNSYS

3.1 Geschichte TRNsys

3.2 Aufbau TRNsys

3.3 Grundlage Gebäudemodelle

3.4 Temperaturschichtung und Thermikströme

3.4.1 Einführung

3.4.2 TOGARIs thermisches Schichtenmodell

3.4.3 DORENBURGs Thermikströme

4 Modellierung

4.1 Hallenbeschreibung

4.2 Erstellung eines Simulationsmodelles

4.3 Erstellung einer Baustoff-Bauteil Datenbank

4.4 Modellierung des Gebäudes

4.5 Modellierung der Anlagentechnik

4.6 Festlegen der thermischen Randbedingungen

4.7 Verknüpfung Exceltool mit TRNsys

5 Simulation

5.1 Varianten

5.2 Auswertung

6 Wirtschaftlichkeit

6.1 Annahmen

6.2 Auswertung

6.3 Sanierungsfahrplan

7 Zusammenfassung

Zielsetzung & Themen

Ziel der Masterarbeit ist die energetische und wirtschaftliche Überprüfung verschiedener Klimatisierungskonzepte für eine sanierungsbedürftige Industriehalle. Dabei werden Simulationsmethoden genutzt, um voraussichtliche Energieverbräuche sowie die erreichbaren Komfortbedingungen zu ermitteln und ein umsetzbares Sanierungskonzept zu entwickeln.

• Thermische Simulation komplexer Industriehallen mittels TRNSYS
• Entwicklung eines Schichtenmodells zur Berücksichtigung von Thermikströmen
• Vergleich zwischen Mischluft- und Schichtlüftungsprinzip
• Wirtschaftlichkeitsanalyse nach VDI 2067
• Einfluss von Sanierungsmaßnahmen (Dämmung, Sonnenschutz, Anlagentechnik)

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Motivation für energetische Sanierungen im Bestand aufgrund globaler Erwärmung und Vorstellung der Zielsetzung für die Industriehalle.

2 Einflüsse auf Gebäude: Analyse der theoretischen Grundlagen für Heiz- und Kühllastberechnungen, Infiltration und Strahlungseinflüsse.

3 TRNSYS: Beschreibung der Simulationssoftware, ihrer Funktionsweise und der Notwendigkeit einer ergänzenden Modellierung für Schichtungen.

4 Modellierung: Detailreiche Erläuterung der Umsetzung des Hallenmodells, inklusive Geometrie, Materialeigenschaften und Anlagentechnik.

5 Simulation: Auflistung der verschiedenen untersuchten Sanierungsszenarien und deren Einfluss auf Energieverbrauch und Komfort.

6 Wirtschaftlichkeit: Bewertung der monetären Auswirkungen der Sanierungsschritte nach VDI 2067.

7 Zusammenfassung: Synthese der Ergebnisse und Handlungsempfehlungen zur Sanierung.

Schlüsselwörter

Industriehalle, Gebäudesimulation, TRNSYS, Schichtlüftung, Mischlüftung, Thermikmodell, Energieeffizienz, CO2-Reduktion, Infiltration, Heizlast, Anlagentechnik, Sanierungskonzept, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundlegend?

Die Arbeit befasst sich mit der technischen und wirtschaftlichen Bewertung von Klimatisierungskonzepten für eine sanierungsbedürftige Industriehalle.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Die zentralen Felder umfassen die Gebäude- und Anlagensimulation, thermodynamische Modellierung von Schichtungen, energetische Sanierung und Wirtschaftlichkeitsberechnungen.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Ziel ist die Entwicklung eines energetisch und wirtschaftlich effizienten Sanierungskonzepts für eine bestehende Industriehalle.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Es werden dynamische Gebäudesimulationen mit TRNSYS in Kombination mit einem eigenentwickelten Excel-Tool zur Berechnung thermischer Schichtungen durchgeführt.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in die Modellierung der baulichen und anlagentechnischen Gegebenheiten, die Durchführung verschiedener Simulationsvarianten sowie die wirtschaftliche Bewertung der Maßnahmen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?

Schlüsselbegriffe sind Energieeffizienz, Schichtlüftung, Gebäudesimulation, industrielle Klimatisierung und thermodynamische Modellierung.

Wie unterscheidet sich das entwickelte Modell von Standard-TRNSYS-Modellen?

TRNSYS besitzt standardmäßig kein Schichtenmodell für hohe Hallen; daher wurde ein Tool basierend auf den Gleichungen von TOGARI und DORENBURG integriert, um Temperaturschichtungen abzubilden.

Welches Fazit zieht der Autor zur Wirtschaftlichkeit?

Der Autor stellt fest, dass ein Anlagentausch ohne weitere Maßnahmen am ineffizientesten ist, während die Kombination aus Dunkelstrahlern, verschatteten Dachkuppeln und optimierter Steuerung die besten Einsparungspotenziale bietet.