nach oben

2013 | Buch

Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Raumklimatechnik

Band 4: Physik des Gebäudes

herausgegeben von: Klaus Fitzner

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Über dieses Buch

Das völlig neu bearbeitete Gesamtwerk „Rietschel Raumklimatechnik“ - unter der Herausgeberschaft von Professor Dr.-Ing. Horst Esdorn mit Band 1 begonnen und mit den folgenden Bänden von Professor Dr.-Ing. Klaus Fitzner fortgesetzt- ist die Fortführung des RIETSCHEL „Leitfaden zum Berechnen und Entwerfen von Lüftungs- und Heizungsanlagen“. Die von Grund auf veränderte Struktur mit Erweiterung und Vertiefung der Grundlagen und einer verstärkten Ausrichtung auf eine integrierte Behandlung des Gebäudes und seiner klimatechnischen Anlagen sind wichtige Merkmale.

Band 4 bearbeitet das Zusammenwirken von Raumlufttechnik, Energietechnik und Gebäude, und damit auch die Bauphysik, aber nicht in all ihren Facetten, sondern es wird vor allem das thermische und hygrische Gebäudeverhalten im Zusammenhang mit der Gebäudedurchströmung zur Erreichung einer guten Raum- und Raumluftqualität behandelt, wobei auf die heute akute Schadstoffproblematik in sehr dichten Gebäuden eingegangen wird. Darüber hinaus werden die Grundlagen der Heiz- und Kühllastberechnungen und des Gebäudeenergiebedarfs im Zusammenhang mit der aktuellen meteorologischen Situation beschrieben.
Die Konsequenzen der Energiesparverordnungen und des Erneuerbare Energien-Wärmegesetzes werden aufgezeigt und der Stand der Technik zur Nutzung regenerativer Energien beschrieben.

Das Gesamtwerk besteht aus folgenden vier Einzelbänden:

Band 1 „Grundlagen“
Band 2 „Raumluft und Raumkühltechnik“
Band 3 „Raumheiztechnik“
Band 4 „Physik des Gebäudes“

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

A. Einführung

Zusammenfassung

Die Gebäudetechnik ist im Umbruch. Vor allem bedingt durch energetische Zwänge ist das Aufgabenspektrum für ein Gebäude dramatisch erweitert worden. Ein hervorragendes Ziel ist es, dem Gebäudenutzer eine behagliche Umgebung zu liefern und dazu mit einem Minimum an Energie auszukommen. Die Ziele, die z. T. als „Null-Energie-Haus“ deklariert werden, sind seither zu pauschal gefasst und sollen hier präzisiert werden („Null-Wärme-Energie-Haus“ wäre eine klarere Zielsetzung, da die sonstigen nutzerabhängigen Energien nicht pauschal zu werten sind und nur individuell betrachtet werden können).

Jürgen Masuch

B. Klimatische Funktionen von Gebäuden

Zusammenfassung

Gebäude dienen dem Aufenthalt von Menschen und ihrem Schutz vor der Außenwitterung, die in vielfältiger Form variabel auf die Erdoberfläche einwirkt (allerdings dienen sie auch dem Schutz beliebiger Produktionsprozesse). Es muss demnach den Unterschied zwischen dem gegebenen Außenklima und dem gewünschten Raumklima sicherstellen. Letzteres kann ausgerichtet sein an der Behaglichkeit des Menschen, an optimalen Voraussetzungen für Produktionsprozesse, für medizinische Behandlungen u. v. m.

Jürgen Masuch

C. Durchströmung von Gebäuden

Zusammenfassung

Die Durchströmung eines Gebäudes setzt eine Druckdifferenz zwischen innen und außen sowie Öffnungen voraus. Auch alle Undichtigkeiten sind Öffnungen. In der Vergangenheit waren Gebäude so undicht, dass auch bei geschlossenen Türen und Fenstern ein beachtlicher Luftaustausch stattfand.

Die Druckdifferenz für die freie (natürliche) Lüftung am Raum oder am Gebäude entsteht entweder durch Winddruck oder durch Auftrieb infolge von Temperaturunterschieden zwischen innen und außen oder aus einer Überlagerung von beiden. Wind sorgt für Über- und Unterdruckzonen auf der Luv- und Leeseite des Gebäudes.

Klaus Fitzner

D. Gebäudeaufbau, Struktur und Betriebsverhalten (Nutzungs-Funktionen)

Zusammenfassung

Bevor die technischen Belange am Gebäude im einzelnen analysiert werden, sollen einige generelle Hinweise zur Gebäudegestaltung gegeben werden, die das Verständnis zur immer wiederkehrenden Konfliktsituation Nutzung-Technik verbessern.

Ein Gebäude, speziell ein Renditegebäude, wird mit dem Ziel entworfen, für eine vorbestimmte Nutzung auf einem gegebenen Baugrundstück eine maximale Nutzfläche zu realisieren, aus der sich dann die Gebäudewirtschaftlichkeit herleitet.

Je intensiver die Nutzung, um so aufwändiger ist die Funktionsgewährleistung durch die technischen Gewerke.

Jürgen Masuch

E. Berechnungen

Zusammenfassung

Dieser Band des Rietschel wird nicht sämtliche Berechnungsdetails für Gebäude aufzeigen. Er soll aber für thermische, hygrische und lüftungstechnische Situationen die physikalischen Grundlagen klarstellen, die für das Verständnis der realen Vorgänge erforderlich sind. Das ist besonders deshalb von Bedeutung, weil die praktische Berechnungsarbeit sich heute weitgehend auf erprobte Programmsysteme stützt, deren Grundlagen in der Regel nicht mehr hinterfragt werden, die aber durchaus Näherungslösungen verwenden, welche in Grenzfällen zu merklichen Abweichungen von der Realität führen können. (Beispiele: Kurz- und langwelliger Strahlungsaustausch in einem Raum mit z. T. spiegelnden Flächen, Berücksichtigung der Wärmeableitung eines Gebäudes durch das Erdreich wieder an die Außenluft bzw. an das Grundwasser.)

Jürgen Masuch

F. Gebäudeentwicklungen

Zusammenfassung

Durch eine Mehrzahl von Energiekrisen, beginnend 1973, fortgesetzt 1978, und ein ständig steigendes Kostenniveau der Öl- und Gaspreise haben die Regierungen die Anforderungen an den Gebäudewärmeschutz immer weiter verschärft.

Durch diese Maßnahmen sind moderne Gebäude – im Gegensatz zu klassischen Altbauten – völlig anders zu bewerten. Dennoch bleiben die Regeln für die Berechnungen (Teil E) natürlich gültig. Während seither ca. 35 % des globalen Energieverbrauchs für die Gebäude-Konditionierung verbraucht wurden, wird in den kommenden 10 Jahren mit Macht daran gearbeitet, zunächst Neubauten so zu gestalten, dass sie nahezu energieautark funktionieren.

Jürgen Masuch

G. Energetische Versorgung

Zusammenfassung

Die Physik des Gebäudes ist zwar grundsätzlich unabhängig von der Art der Energieversorgung, die zur Aufrechterhaltung des Komforts (thermische Raumqualität, Luftqualität usw.) erforderlich ist. Band 3 des Rietschel, der die Heizung im Focus hat, ist bereits 2002 erschienen. Da sich die Entwicklung der Gebäude in den vergangenen zehn Jahren einschließlich der Anforderungen an die energetische Versorgung dramatisch verändert hat, ist es erforderlich, hier die heute aktuellen Voraussetzungen für eine moderne Energieversorgung zusammenzufassen.

Jürgen Masuch

H. Konsequenzen heutiger energetischer Anforderungen für die Gebäudetechnik

Zusammenfassung

Die Veränderung der energetischen Gebäudebilanzen in den vergangenen 40 Jahren – seit Erscheinen der 15. Aufl. des Rietschel (1968/1970) – führt neben der Modernisierung der Bausubstanz zu einer Anpassung der technischen Charakteristiken. Wenn der winterliche Wärmeschutz bis nahe an die Grenze zum Null-Wärme-Energie-Haus geführt wird, muss man theoretisch nur noch sehr kleine Heizkörper installieren. Aber auch beim Haus mit geringer Heizlast muss ein System der winterlichen Temperaturregelung vorgesehen werden, denn die individuellen Wünsche nach optimaler Temperaturanpassung sind zu berücksichtigen. Eine flink reagierende Heizung ist also auch in Zukunft ein „Muss“. Sie sollte auch auf eine Leistung hin ausgelegt werden, die es erlaubt – z. B. nach Fehlbedienung der Fenster – die entstandene Auskühlung in angemessener kurzer Zeit zu beheben.

Jürgen Masuch

I. Bilanz

Zusammenfassung

Teil 4 des Rietschel hatte ursprünglich allein die Aufgabe, die Berechnungsalgorithmen für die physikalischen Vorgänge am und im Gebäude klarzustellen und damit ein Werkzeug zu werden, mit dem der Ingenieur die wichtigsten Berechnungen am Gebäude durchführen kann (vor allem thermisch und hygrisch, aber mit Blick auf sonstige Parameter wie die Lüftung sowie optische und akustische Gesichtspunkte).

Jürgen Masuch

J. Zur Geschichte der Raumklimatechnik

Zusammenfassung

In Höhlen und Behausungen muss es schon seit Urzeiten Lüftungstechnik bewusst oder unbewusst gegeben haben, sonst hätten unsere Vorfahren nicht überlebt. Nach der Erfindung des Feuers wurde sie um die Heiztechnik erweitert. Erste archäologische Funde dazu reichen bis 3000 v. Chr. zurück (z. B. Ondol in Alaska).

Beim Bau der Pyramiden und bei der Belüftung von Bergwerksstollen wurde schon sehr früh „künstlich“ belüftet. Sie hat nach McPherson [J1] schon eine sehr lange und faszinierende Geschichte. Die neolithischen Bergleute in Grime’s Graves sollen beim Abbau von Flint, dem damals begehrten Feuerstein, schon mit Feuern an einem Ende von Stollen mit zwei Öffnungen die Luft durch die Stollen gesaugt haben.

Klaus Fitzner

K. Anhang: Tabellen mit t,x- Korrelationen und Strahlungsdaten

Jürgen Masuch

Backmatter

Titel: Raumklimatechnik
herausgegeben von: Klaus Fitzner
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-540-68213-4
Print ISBN: 978-3-540-57181-0
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-68213-4