Skizzieren Sie die Solarstrahlung auf verschieden ausgerichtete Flächen für Österreich im Jahresverlauf. In welche Himmelrichtung sollten Fenster ausgerichtet sein, um möglichst gut passive Sonnenenergienutzung zu erzielen?
P
assive Gewinne bei Ausrichtung Richtung Süden
Im Osten und Westen ist Verhältnis zwischen Gewinnen und Verlusten schlechter
Warum benötigt man die relative Luftfeuchtigkeit der Außenluft, die Außentemperatur und die Solarstrahlung zur Auslegung von HLK Anlagen?
Solarstrahlung: Berücksichtigung Solargewinne
Außenluft: Bemessung der Heizung/Klimaanlage
Luftfeuchte :
Im Sommer – Entfeuchtung, im Winter – Befeuchtung nötig
Nennen Sie Einflussfaktoren auf die Behaglichkeit des Menschen in Gebäuden. Beschreiben Sie mit Hilfe von Formeln den Einfluss der für den Energiehaushalt des Menschen relevanten Faktoren
R
äumliche Faktoren: Oberflächentemperatur, Lufttemperatur, Wärmequellen, Schadstoffquellen
Raumlufttechnische Faktoren: Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Luftaustausch
Persönliche Faktoren: Tätigkeit, Aktivitätsgrad, Bekleidung, Aufenthaltsdauer, Anzahl der Personen
In welcher Form steht der Mensch mit seiner Umgebung im Wärmeaustausch? Beschreiben Sie mit Hilfe von Formeln den Einfluss der Aktivität, der Raumtemperatur, der Oberflächentemperatur der Umschließungsflächen und der Kleidung auf die Behaglichkeit.
46% Strahlung
33% Leitung & Konvektion
19%Verdunnstung
2% Atmung
Wo liegen die nach Norm zulässige Raumtemperaturen für Sommer und Winter?
. DIN1946
. Bis 26 °C Außentem: zwischen 22 °C & 25 °C
. Raumtemperatur für Heizen: 20 °C
Mit welchen Kennzahlen werden Lüftungsanforderungen definiert, wodurch ist die Höhe für die notwendige Lüftungsanforderung bestimmt? Welche Werte für Lüftungsanforderungen von Wohnhäuser und Bürogebäude kennen Sie? Welche spezifische Heizlast (W/m²) kann mit einem hygienischen Luftwechsel in Wohngebäuden mit einer Luftheizung abgedeckt werden (Berechnung, (ρ*cp) Luft = 0,34 Wh/m³ K)?
. Erforderlich Luftwechsel pro Person Lp= 20 - 40 m^3/h
. Luftwechselrate n (Raumbezogen)
Büro: nmin = 1,0 1/h
Wohnhäuser: nmin = 0,5 1/h
Was verstehen Sie unter den Begriffen Met, Clo, Olf?
MET =[W/m²] metabolic rate = Stoffwechselrate
CLO = [m²K/W] clothing Faktor = Bekleidungsfaktor
OLF = Geruchsintensität = Verunreinigungslast durch eine Standardperson beibehaglicher Raumtemperatur sitzend
Was versteht man unter „Integrierter Gebäudeplanung“?
energetische Optimierung des Architechtonische Entwurfsbäudes
Anpassung des Gebäudes am, die energetische Umgebung
Integation des Gebäude in die Versorgungsstruktur
integrierte Wärmeverteilung & Wärmeversorgung
Energieoptimierte Elektroinstallation
Was ist eine Norm, wer erstellt sie, wann wird sie zum Gesetz?
Dokument, das Anforderungen an Produkte, Dienstleistungen oder Verfahren festlegt- rechtsverbindlich, wenn Gesetze oder Rechtsverordnungen wie zum BeispielEU-Richtlinien auf sie verweisen- EN = europäische Ebene, ISO = weltweit gültig
In welche Himmelsrichtung sollte man passive Sonnenenergie nutzen (und warum)? Erklären Sie anhand der Skizze eines „Sokrates“ Hauses und vergleich Sie die günstige Himmelrichtung mit den anderen Himmelsrichtungen für Sommer und Winter.
Passive Sonneneinstrahlung: Fenster Richtung SüdenIm Winter dann tiefe Sonnenstrahlen tief ins Innere des Gebäudes (früherSpeicherung der Wärme in massiven Wänden) und im Sommer bietet Vordach/Verschattung/ Überstand kühlenden SchattenIm Osten und Westen ist das Verhältnis zwischen Gewinnen und Verlusten schlechter(im Bezug auf die Jahreszeiten: im Sommer zusätzlich Kühlen und im Winter mehrVerluste als Gewinne)
Skizzieren Sie die detaillierten Energieflüsse beim Fenster (3 Scheiben) für Solareintrag und Wärmeverlust, erklären Sie die energetisch relevanten Kennzahlen des Fensters anhand der Energieflüsse. Wieso haben Fenster Edelgasfüllungen und low e Beschichtungen?
Low e Beschichtungen: Innenbeschichtung (transparent für Licht) meist aus Kupferoder Eisen
Lässt kurzweillige Strahlung von außen durch (Sonne)
Reflektiert langwellige Strahlung (von innen)
Edelgas: geringere Wärmeleitfähigkeit als Luft, Konvektion zwischenScheiben verhindern, besserer Schallschutz
Was ist ein äquivalenter U-Wert?
𝑈𝑒𝑞 = 𝑈𝑤 - 𝑆𝐹 ∙ 𝑔
𝑈𝑤= U-Wert Fenster
SF= Strahlungskoeffizient (abbhängig von Himmelsrichtung
g= g-Wert
äquivalenter Wärmedurchgangskoeffizient: im Gegensatz zum reinen U-Wert für die Beschreibung der Verluste werden auch die solaren Wärmegewinne berücksichtigt
Welche bauphysikalischen Eigenschaften charakterisieren eine Speichermasse, welche eine Wärmedämmung?
Welche Verschattungsarten kennen Sie, Welche Funktionen sollten Verschattungen übernehmen, Welche Arten können welche Funktionen übernehmen?
Arten: Außenrollo, Außenstore, Außen-/Innenjalousie, FensterlädenFunktionen: Reduktion des Lichteinfalls, Überwärmung, Blendung, direktes Lichtausblenden, LichtlenkungWeitere FunktionenEinbruchschutz, Schlagregenschutz, Sturmsicherheit, Öffnungsfläche fürLuftaustausch
Wie „funktioniert“ ein Wintergarten, in welche Himmelsrichtung sollte er ausgerichtet sein, wie sollte er gestaltet sein, wie kann man überschlägig seine Maximaltemperatur im Sommer bestimmen?
Richtung Süden-Er sollte mit einem gedämmten Dach überdacht sein, kein Glas,- Lüftungsklappen vorsehen zum heizen und kühlen- mit Überstand, damit im Sommer kaum direkte Sonneneinstrahlung aber im Wintersolare Gewinne- gute g Werte bei Fenstern, damit wenig Strahlung direkt durch geht
Nennen und erklären Sie die Funktionsweise von baulichen Maßnahmen zur Reduktion von Heizlast/Heizwärmebedarf bzw. Kühllast/Kühlbedarf
Kühllastreduktion: Reduktion der anfallenden internen u externen Wärmequellen,Erhöhung der Speichermassen, Verschattung, Beleuchtung u Ausstattung,Fensternachlüftung, Luftkonzepte für die Nachtlüftung über mechanischeLüftungsanlagen, wasserdurchströmte Erdreichwärmetauscher, luftdurchströmteErdreichwärmetauscherHWB: kompakte BauweiseGute Wärmedämmung der opaken Bauteile
Heizlast – Welche Energieflüsse werden bei der Heizlast berücksichtigt, welche nichtund warum, welche Kostenart wird durch die Heizlast bestimmt? Skizzieren Sie denBerechnungsablauf nach ÖNORM EN 12831 und ÖNORM H7500.
Heiz- und Kühllast = Maximal-Leistungen [kW]
- Transmissions- und Lüftungsverluste bei kältester Außentemperatur
- Plus Aufheizleistung nach längerer Absenkung
- Keine internen und externen Gewinne
- Effekte der Speichermassen nur für Wiederaufheizung
Investitionskosten, Platzbedarf, Größen der Geräte
Φ𝐻𝐿,𝑖 = Φ𝑇,𝑖 + Φ𝑉,𝑖 (+Φ𝑅𝐻,𝑖) = (𝐻𝑇,𝑖 + H𝑉,𝑖) ∙ (θ𝑖𝑛𝑡 - θ𝑒) (+Φ𝑅𝐻,𝑖) [𝑊]
Φ𝑇,𝑖 … Transmissionswärmeverluste
Φ𝑉,𝑖 … Lüftungswärmeverluste
Φ𝑅𝐻,𝑖 … zusätzliche Aufheizleistung des beheizten Raumes
Kühllast – Welche Energieflüsse werden bei der Kühllast berücksichtigt. Welche Kostenart wird durch die Kühllast bestimmt?
Energieflüsse:
· Heißer Tag
· Transmissions- u Lüftungsgewinne
· Interne u externe Gewinne
· Speichermasseneffekte
Auf worst case dimensioniert
Investitionskosten
Heizwärmebedarf (HWB)- Welche Energieflüsse werden beim Heizwärmebedarfberücksichtigt? Skizzieren Sie die Berechnungsweise.
· Monatsmittelwerte des Klimas
· Transmissions- u Lüftungsverluste
· internen u externen Gewinne
· Minimale Effekte der Speichermasse
Kühlbedarf (KB) Welche Energieflüsse werden beim Kühlbedarf berücksichtig,skizzieren Sie die Berechnungsweise?
• Monatsmittelwerte des Klimas
• Transmissions- u Lüftungsgewinne
• Interne u externe Gewinne
• Speichermasseneffekte
Heizenergiebedarf (HEB), Kühlenergiebedarf (KEB) - Welche Energieflüsse werden berücksichtigt, welche Kostenart wird durch den Heiz/Kühl-Energiebedarf bestimmt, was ist der Endenergiebedarf (EEB)?
HEB-KEB
Beinhaltet zusätzlich zum HWB/KB Wärmeverluste/-gewinne von
· Wärmeabgabe
· Wärmeverteilung
· Wärmespeicherung
· Wärmeerzeugung
· Strombedarf für Pumpen, Ventilatoren, Regelung, …
Betriebskosten
EEB = HEB +KEB
Ein Wärmeübertrager für die Trinkwarmwasserbereitung (Wohnungsstation) soll für einen Warmwasserbedarf von 0,72 m³/h die Kaltwassertemperatur von 10°C auf die Heißwassertemperatur von 38°C aufwärmen. Die aus dem Pufferspeicher des Wärmeübertragers zugeführte Temperatur beträgt 60°C, der Volumenstrom des Heißwassers ist 0,5 m³/h. Welche Leistung wird übertragen, welche Temperatur wird in den Speicher zurückgeführt und welche Fläche hat der Wärmeübertrager bei einem U-Wert von 200 W/m²K ? (ρ*cp) Wasser = 1,16 kWh/m³ K) (5 Punkte)
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