Hygrothermische Gebäudeanalyse

Mit hygrothermischer Gebäudesimulation zum Haus der Zukunft

© Foto Fraunhofer IBP
© Foto Passive House Institute US

Modell des neuen Hauptquartiers des Rocky Mountain Institute in WUFI Passive

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Das neue Hauptquartier des Rocky Mountain Institute - zertifiziert über WUFI® Passive.

Die Interaktion zwischen Gebäudehülle und Raum bestimmt maßgeblich das hygrothermische Verhalten eines Gebäudes. Die integrale Betrachtung aller Randbedingungen, die diese Interaktion bestimmen, erlaubt eine detaillierte Analyse in Bezug auf Energiebedarf, Raumklima und die hygrothermischen Verhältnisse in der Gebäudehülle. Dies beinhaltet die experimentelle Erfassung sowie die Bewertung von Randbedingungen wie innerer Wärme- und Feuchtequellen, des Luftwechsels, gemessener und simulierter Wetterdatensätze, aber auch des Nutzerverhaltens in Bezug auf Sollwerteinstellungen oder Fensteröffnungsverhalten in verschiedenen Klimazonen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden bei der Entwicklung und Anwendung eines hygrothermischen Gebäudesimulationstools umgesetzt.

Durch hygrothermisches Gebäudemonitoring können Lösungsansätze zum Vermeiden kritischer Bedingungen, zur Verbesserung des hygrothermischen Komforts und zur Verringerung des Energieverbrauchs entwickelt werden. Basierend auf diesen Messungen unter realen Bedingungen und im Labor sowie auf theoretischen Zusammenhängen werden Modelle entwickelt. Nach Validierung dieser Modelle werden sie in die Software WUFI® Plus/Passive implementiert. Durch Verknüpfung hygrothermischer Bauteilsimulation und energetischer Gebäudesimulation werden so integrale Lösungen erarbeitet, die Bedingungen im Raum und im Bauteil in deren Interaktion berücksichtigen und dabei den Einfluss verschiedener Ansätze auf den Energieverbrauch nicht vernachlässigen. So werden nicht nur für den Wohn- und Bürobereich angepasste Strategien erarbeitet, sondern beispielsweise auch im historischen Gebäudebestand passive Maßnahmen zur Klimastabilität vorgeschlagen. Mit der vorhandenen Simulationsumgebung wird der Einfluss verschiedener Klimazonen, Nutzungen, Bauteilaufbauten, Geometrien und Orientierungen und verschiedener Gebäudebetriebsstrategien auf Raumklima, Energieverbrauch und die Schadensfreiheit der Gebäudehülle quantifizierbar.

Hygrothermisches Gebäudemonitoring

Hygrothermische Fragestellungen im Gebäude sind oft von mehreren Einflüssen abhängig. Schimmelpilzwachstum kann beispielsweise durch kritische Detaillösungen, durch hohe Feuchteproduktion im Raum, durch nicht ausreichende Lüftung oder eine Kombination verschiedener Faktoren auftreten. Die Wissenschaftler der Gruppe »Hygrothermische Gebäudeanalyse« zeichnen Temperatur- und Feuchteverhältnisse sowie das Nutzerverhalten auf und bewerten diese. So können Lösungsansätze zum Vermeiden kritischer Bedingungen, zur Verbesserung des hygrothermischen Komforts und zur Verringerung des Energieverbrauchs entwickelt werden.

Modellentwicklung und experimentelle Validierung

Die hygrothermische Gebäudesimulation erlaubt neben energetischen Analysen auch Aussagen zur Behaglichkeit und Schadensfreiheit der Bauteile. Um realitätsnahe Simulationen durchführen zu können, ist es einerseits notwendig physikalische Zusammenhänge möglichst genau abzubilden. Andererseits müssen Modelle entwickelt werden, die eine vereinfachte, aber ausreichend genaue Berücksichtigung von beispielsweise Fenstern, Wärmebrücken, des Nutzerverhaltens oder des Luftaustauschs im Gebäude ermöglichen. Hierzu werden basierend auf theoretischen Zusammenhängen und Messungen im Labor und unter realen Bedingungen Modelle entwickelt. Die Validierung der Modelle erfolgt durch experimentell erfasste Messwerte. Anschließend werden diese Modelle in die Software WUFI®Plus implementiert.

Studien hygrothermische Gebäudesimulation

Durch Verknüpfung hygrothermischer Bauteilsimulation und energetischer Gebäudesimulation können integrale Lösungen erarbeitet werden, die Bedingungen im Raum und im Bauteil in deren Interaktion berücksichtigen und dabei den Einfluss verschiedener Ansätze auf den Energieverbrauch nicht vernachlässigen. So können nicht nur für den Wohn- und Bürobereich angepasste Strategien erarbeitet, sondern beispielsweise auch im historischen Gebäudebestand passive Maßnahmen zur Klimastabilität vorgeschlagen werden. Mit der vorhandenen Simulationsumgebung wird der Einfluss verschiedener Klimazonen, Nutzungen, Bauteilaufbauten, Geometrien und Orientierungen und verschiedener Gebäudebetriebsstrategien auf Raumklima, Energieverbrauch und die Schadensfreiheit der Gebäudehülle quantifizierbar.

Wissenstransfer in die Praxis

Gewonnene Erkenntnisse werden zum einen durch Vorträge und Veröffentlichungen auf deutschsprachigen und internationalen Konferenzen sowie in Journals der Praxis zur Verfügung gestellt. Zum anderen fließen sie in die Gebäudesimulationssoftware WUFI® Plus ein. Ziel ist es hier, dem Praktiker im Architektur- und Ingenieurbüro ein Werkzeug an die Hand zu geben, das trotz einfacher Bedienbarkeit umfangreiche Berechnungen und Analysen erlaubt. Die Dokumentation der Softwareeigenschaften, das Erstellen von Schulungsmaterial und die Durchführung von Seminaren stellt das gesammelte Wissen für die Praxis zur Verfügung.

Baukonzepte für neue Märkte

Energieeffiziente Baukonzepte werden für Wachstumsmärkte z. B. in Asien entwickelt, die angepasst sind an kompakte urbane Bauweise und verschiedene Klimarandbedingungen. Durch die hygrothermische Gebäudeanalyse werden Maßnahmen zur Maximierung des Komforts und gleichzeitige Minimierung des fossilen Energieeinsatzes evaluiert. Darüber hinaus werden zusammen mit Industrieunternehmen für diese neuen Märkte neue Bauprodukte und Systeme entwickelt, die kosteneffizient sind und neben der technischen Qualität auch Mehrwert durch besseren Service und für den Nutzer ein besseres Lebensgefühl bieten.

Projekte & Know-How

 

Projekt

Planungssicherheit durch Simulation

Die auf einfache Bedienung ausgelegten Programme des Fraunhofer IBP WUFI® Plus und WUFI® Passive bilden Gebäude samt ihres energetischen und hygrothermischen Verhaltens in einem komplexen Rechenmodell ab.

 

Projekt

Climate for Culture

In diesem Projekt wurde der Einfluss des Klimawandels auf Kulturgüter untersucht. Dazu wurden am Fraunhofer IBP die Simulationssoftware WUFI®Plus verwendet um das zu erwartende Raumklima vorherzusagen. Eine Veränderung der Schadenswahrscheinlichkeiten und der Betriebskosten zur Gebäudekonditionierung konnte ermittelt werden.

 

Projekt

Energieeffizient lüften

Regelungen wie z. B. die Energieeinsparverordnung sollen zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Gebäuden führen. Aufgrund solcher neuen Regelungen stellt sich die Frage, wie effizient verschiedene Lüftungssysteme im Hinblick auf den Energieverbrauch arbeiten.

 

Klimastabilität historischer Gebäude

Im Auftrag der Bayerischen Schlösser- verwaltung hat das Fraunhofer IBP unter anderem die Auswirkungen von Klima und Besuchern auf das Innenraumklima von Schloss Linderhof und des Königshauses am Schachen untersucht und gemeinsam neue Lösungsansätze entwickelt.

 

Passivhauszertifizierung in den USA mit WUFI® Passive

Auch wenn das Klima feuchtwarm ist, können Passivhäuser funktionieren.Dazu notwendig sind jedoch angepasste Werkzeuge zur Planung und Projektierung.

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Produktentwicklung

Feuchteschutzplanung mit WUFI®

Die Simulation der Wärme- und Feuchteprozesse mit WUFI® hilft Ihnen dabei, Materialien, Bauteile und Gebäude zu optimieren, Risiken bereits in der Planungsphase zu identifizieren und Schäden zu vermeiden.

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