Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss von Wärmedämmverbundsystemen auf das Sommerverhalten von Gebäuden bei gemäßigtem bis subtropischem Klima

Abstract

In der vorliegenden Diplomarbeit werden Wärmedämmverbundsysteme auf deren Potenzial zur Beschränkung der sommerlichen Überwärmung von Gebäuden in unterschiedlichen Klimaregionen mit experimentellen und numerischen Methoden untersucht. Im Rahmen des an einem Institutsgebäude durchgeführten Experiments werden die Wärmetransportprozesse durch eine Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem und durch eine Außenwand ohne Wärmedämmverbundsystem mit einer Messanlage bestehend aus Wärmestrommessfolien, sowie Temperatur- und Strahlungssensoren erfasst.<br />Nach Abschluss der Messungen werden die gewonnenen Daten analysiert und mit den Ergebnissen einer thermischen Bauteilsimulation der Außenwand verglichen.<br />Im Anschluss werden dynamische Gebäudesimulationen für verschiedene Klimasituationen durchgeführt. Für eine festgelegte Gebäudegeometrie wird der Einfluss von Wärmedämmverbundsystemen auf die sich einstellenden Innenraumtemperaturen untersucht. Es wird speziell darauf eingegangen, ob temperatursenkende Maßnahmen (nächtliches Dauerlüften, Verschattung der Fensterflächen) an Außenwänden mit Wärmedämmverbundsystemen ähnlich hohe Wirkung zeigen wie an Außenwänden ohne Wärmedämmverbundsysteme.<br />Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass sich Wärmedämmverbundsysteme positiv auf die maximalen, sommerlichen Innenraumtemperaturen auswirken, wenn das nächtliche Belüften der Räume von den Benutzern eines Gebäudes konsequent ausgeführt wird. Ist dies nicht der Fall, steigt die Raumtemperatur in einem Gebäude mit Wärmedämmverbundsystem stärker an als in einem Gebäude ohne Wärmedämmverbundsystem. Umso höher die Außenlufttemperaturen an einem Gebäudestandort sind, umso günstiger wirkt sich ein Wärmedämmverbundsystem auf die Innenraumtemperaturen eines Gebäudes aus.<br />

In this master´s thesis the potential of thermal insulation composite systems to reduce the overheating of buildings during summertime is researched by experimental and numerical methods.<br />The experiment is carried out to explore how the heat transport processes through an exterior wall are affected by the installation of a thermal insulation composite system. As part of the preparation for the experiment, an exterior insulation layer is installed on part of the facade of a building. The heat transport processes through the wall are then detected by a measuring system consisting of heat flow sensors, temperature sensors and radiation sensors. Afterwards the collected data is getting analyzed and compared to the results of a thermal simulation of the investigated part of the exterior wall.<br />If the obtained knowledge is valid for various outside temperatures, is then verified by performing dynamic, thermal simulations of a defined building located in different climatic situations. The other topic that is investigated by the thermal building simulations is the effect of operations that may reduce indoor temperatures (e.g. constant airing over open windows during night, using shading systems for the windows) and the used wall constructions on the room temperatures that actually occur.<br />The conducted research shows, that the installation of a thermal insulation composite system has positive effects on the maximum room temperatures, if the occupants of a building open their windows during night consistently. Temperatures may increase strongly in buildings with a thermal insulation composite system if it is impossible to open the windows. The higher the outside temperature at a specific location is, the more positive is the effect of a thermal insulation composite system on the occurring room temperatures.