‘Intelligente’ Energieflusssteuerung an Fassaden auf Basis moderner D\u00e4mmsysteme, steuerbarer W\u00e4rmeeiDas im folgenden erl\u00e4uterte Promotionsvorhaben soll als ein gutes Beispiel eines “intelli-genten” Gesamtkonzepts auf dem Gebiet der Nutzung regenerativer Energiequellen f\u00fcr Geb\u00e4ude verstandenwerden. In meiner Diplomarbeit setze ich mich mit dem Thema der optimalen (pr\u00e4diktiven) Regelung komplexer Systeme auseinander. Mit Hilfe numerischer Simulationsrechnungen werden fortschrittlicheRegelstrategien f\u00fcr unterschiedliche Teilaspekte einer komplexen Heizungs- und Warmwasseranlage untersucht. In das Promotionsprojekt sollen diese Erfahrungen integriert werden, um gemeinsam mitden neu entwickelten Regelstrategien zur Nutzung der passiven solaren Gewinne ein gesamtheitliches Regelkonzept zu verwirklichen. Theoretische Erkenntnisse sollen am realen Objekt in die Praxisumgesetzt werden. Dabei sollen an einem “Testraum” unter Einbindung mehrerer innovativer Konzepte “intelligente” Regelstrategien verwirklicht und evaluiert werden. Ich bin an der Durchf\u00fchrung desvorgestellten Promotionsvorhabens sehr interessiert, weil es mir anspruchsvoll, rele-vant und innovativ erscheint. Es kann dazu beitragen, den fossil zu deckenden Anteil am Heizenergiebedarferheblich zu verringern, ohne da\u00df Komforteinbu\u00dfen hingenommen werden m\u00fcssen. Problemdarstellung, Inhalt und Zielsetzung des Promotionsvorhabens Der Anteil der Geb\u00e4udeheizung am Gesamtenergiebedarf betr\u00e4gt in Deutschland ca. 40 %. Aus Umweltschutzgr\u00fcnden – insbesondere aufgrund der CO2 – Problematik – besteht die Notwendig-keit, aufdiesem Sektor erhebliche Einsparungen zu erzielen. Die Verf\u00fcgbarkeit immer besserer Verglasungen erm\u00f6glicht seit einigen Jahren die Realisierung von sparsamen “Solarh\u00e4usern” mit gro\u00dfenFenstern, aber dennoch hervorragendem D\u00e4mmstandard. Die bei solchen H\u00e4usern durch die Fenster in die R\u00e4ume gelangende Solarenergie – man spricht hier auch von passiven solaren Gewinnen -tr\u00e4gt bedeutend zur Deckung des Heizenergiebedarfs bei. In der Jahresbilanz sind moderne Verglasungen “Nettogewinnfl\u00e4chen” – die Summe der passiven solaren Ge-winne durch die Fenster\u00fcbertrifft dem Betrage nach die dort auftretenden Verluste durch Transmission, Konvektion und W\u00e4rmestrahlung. Zudem erzeugen gro\u00dffl\u00e4chige Verglasungen wie beispielsweise beim drehbarenSolarhaus HELIOTROP in Freiburg ein von vielen als ange-nehm empfundenes Wohngef\u00fchl. Eine weitere M\u00f6glichkeit der passiven Nutzung solarer Gewinne durch moderne D\u00e4mmsysteme bietet die unten erl\u00e4uterte Transparente W\u00e4rmed\u00e4mmung (TWD), die im Rahmen desPromotionsvorha-bens ebenfalls zum Einsatz kommen soll.Der gro\u00dfz\u00fcgige Einsatz von Fassaden zur Nutzung passiver solarer Gewinne birgt jedoch auch Probleme: Mit der Gr\u00f6\u00dfe der Fenster und TWD-Elemente steigt die Gefahr der \u00dcberhitzung der R\u00e4ume.Die an sonnigen Tagen durch die Fenster in ein Geb\u00e4ude gelangende Strahlungsleistung kann sich bei gro\u00dfen Verglasungen durchaus im Kilowattbereich bewegen. \u00c4hnliches gilt – mit einerentsprechenden zeitlichen Verz\u00f6gerung – auch f\u00fcr TWD-Elemente. Dies f\u00fchrt bei her-k\u00f6mmlichen Baumaterialien – insbesondere bei der f\u00fcr Solarh\u00e4user verschiedentlich favorisier-ten Leichtbauweise -zu einer starken Aufheizung von Struktur und Raumluft. Dabei sind insbe-sondere die TWD-Elemente kritisch, da sie – einmal aufgeheizt – noch stundenlang W\u00e4rme in den Raum abstrahlen. In Gebietenmit mildem, sonnigem Klima kann so die energieintensive K\u00fchlung von Wohnr\u00e4umen erforderlich werden, wenn der solare Eintrag nicht rechtzeitig verringert wird.Weiterhin kann es bei direkter Sonneneinstrahlung durch die Fenster zu f\u00fcr die Bewohner unan-genehmen Blendeffekten kommen, d. h. der visuelle Komfort wird beeintr\u00e4chtigt. W\u00fcnschenswert ist also\u00b7 die M\u00f6glichkeit, den Energieflu\u00df durch die Fassade ins Geb\u00e4ude “optimal” zu steuern und\u00b7 eine Erh\u00f6hung der wirksamen thermischen Masse (W\u00e4rmekapazit\u00e4t) des Wohnraumes, um ohne \u00dcberhitzung einen m\u00f6glichst gro\u00dfen Teil der passiven solaren Gewinne speichern zu k\u00f6nnen.In vielen F\u00e4llen stehen allerdings die Maximierung passiver solarer Gewinne und die Optimie-rung des visuellen Komforts im Widerspruch zueinander. So kann beispielsweise die Situation auftreten,da\u00df bei kaltem, sonnigem Wetter zur Vermeidung von Blendung ein Teil der potenti-ellen passiven Gewinne verworfen werden mu\u00df. Daher erhebt sich die Frage nach “intelligenten”Regelungsstrategien. Das Promotionsvorhaben soll – unter Einbindung der Transparenten W\u00e4rmed\u00e4mmung und der noch weitgehend in der Testphase befindlichen Konzepte:\u00b7 optisch schaltende Schichten und \u00b7 Latentmaterialien in Wandverbundsystemen \u00b7 Pr\u00e4diktive\/adaptive Regelungzu Konfigurationen und Regelalgorithmen f\u00fchren, die die effiziente Nutzung passiver solarer Gewinne sowie guten thermischen und visuellen Komfort erm\u00f6glichen. Es wird angestrebt, dasSystemverhalten eines Raumes mit optisch schaltender Schicht und Latentmaterialien in Wand-verbundsystemen nicht nur simulativ, sondern auch durch Messungen an einer realen “Test-zelle” zuanalysieren. Dynamische Simulations-rechnungen lassen von den beschriebenen Neuerungen erhebliche Verbesserungen erwarten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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