Thermische Gebäudesimulation

Am IÖR werden die Hitzebelastung in Gebäuden sowie die Wirksamkeit von Anpassungsmaßnahmen zur Minderung dieses Risikos vorwiegend durch thermische, dynamische Gebäudesimulationen analysiert.

Für die Gebäudesimulationen wird das zu untersuchende Gebäude in ein dreidimensionales Simulationsmodell überführt, dass neben den physikalischen Eigenschaften der Wände und Decken auch Zeitpläne für die Nutzung der Räume und dadurch frei werdende Wärmelasten (Geräte, Beleuchtung, Personenanwesenheit) sowie den Effekt der Fensterlüftung berücksichtigt. Neben diesen Parametern ist der meteorologische Wetter- bzw. Klimadatensatz (in stündlicher Auflösung) ausschlaggebend, wie stark die Hitzebelastung im Gebäude ist.

Die Qualität der Simulationsmodelle und deren Resultate werden mittels Innenraumklimamessungen geprüft. Hierbei wird geprüft, ob der gemessene Innenraumtemperaturverlauf dem simulierten entspricht (siehe Schünemann et al. 2021). Innerhalb der Verbundprojekte HeatResilientCity und Klimakonform wurden auf diese Weise drei Mehrfamilienhäuser, eine Schule, ein Kindergarten und Verwaltungsgebäude (siehe Abbildungen) auf deren Hitzebelastung untersucht.
Der Ansatz der Gebäudetypologisierung (z.B. Schinke et al. 2012) wird hierbei genutzt, um aus einzelnen simulierten Referenzgebäuden übertragbare Aussagen zur Hitzebelastung von Gebäuden gleicher Typologie (z.B. Gründerzeitgebäude, Plattenbau, Hochhaus) zu erhalten.

 

Wesentliche Untersuchungen des IÖR zur Hitzebelastung in Gebäuden auf Grundlage von Gebäudesimulationen:

  • Der Einfluss des Gebäudedesigns und des Klimas wurde in einem Vergleich zweier Apartment-Gebäude in Deutschland und Südkorea aufgezeigt (Schünemann et al. 2022)
  • Die Abhängigkeit der Hitzebelastung von deren Lage der Wohnung innerhalb des Mehrfamilienhauses zeigte, dass v.a. die obersten Stockwerke und Räume mit nach Osten und Westen ausgerichteten Fenstern besonders zu hohen Hitzebelastungen neigen (Schünemann et al. 2020, Schiela et al. 2020)
  • Der Vergleich der Wirksamkeit verschiedener Anpassungsmaßnahmen auf die Hitzebelastung im Mehrfamilienhaus (Schünemann et al. 2020)
  • Für das Klima in Deutschland wurde zudem aufgezeigt, wie wesentlich der Einfluss des nächtlichen Lüftungsverhaltens auf die Hitzebelastung in der Wohnung ist und wie wichtig es ist, dass dies durch Berücksichtigung von wind- und temperaturinduziertem Luftwechsel in der thermischen Gebäudesimulation realitätsnah abgebildet werde kann (Schünemann et al. 2021b)
  • Die Analyse der Wirkung des Freiraumes in der Stadt auf die Hitzebelastung im Gebäude unter Nutzung der Modellkette mikroskalige Stadtklimasimulation – thermische Gebäudesimulation in Zusammenarbeit mit der Technische Universität Dresden (Professur für Meteorologie) (Schuenemann et al., submitted 2022)

 

Weiterführende deutschsprachige Literatur:

Schiela, David; Schünemann, Christoph: Strategien gegen die Überhitzung, In: Gebäude-Energieberater (2020) 5, S. 20-23 www.geb-info.de/schwerpunkt/strategien-gegen-die-ueberhitzung

Westermann, Janneke R.; Bolsius, Jens; Kunze, Stefanie et al.: Hitzeanpassung von Stadtquartieren. Akteursperspektiven und Umsetzungsansätze, In: GAIA - Ecological Perspectives for Science and Society 30 (2021) 4, S.257-267 doi.org/10.14512/gaia.30.4.9

 

Plattenbau, Dresden

Wohnhochhaus, Seoul, Korea

Gründerzeithaus, Erfurt

Verwaltungsbau, Naumburg

Kindergarten, Erfurt

Schule, Plauen