Reflektierende Beschichtungen als Lösungsansatz für das Problem sommerlicher Überwärmung von Gebäuden sowie ihre Auswirkung auf den Energiebedarf

Abstract

Die herkömmlichen Außenwandund Dachbeschichtungen erreichen unter dem Einfluss von der Sonneneinstrahlung hohe Außeroberflächentemperaturen. Dadurch kann nicht nur ihre Lebensdauer verschlechtert sondern auch die thermische Behaglichkeit der Räume beeinträchtigt werden. Dank moderner Technologien besteht die Möglichkeit, das solare Absorptionsvermögen der Beschichtungen senken, was zur Auskühlung der Außenoberflächen führt und das Raumklima vorteilhaft beeinflusst. In dieser Arbeit werden die bestehenden und die modernen Werkstoffe für die Sanierung und den Neubau von Dächern betrachtet. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die reflektierenden Anstriche gelegt, die für Außenwände und Außendachflächen angewendet werden können und in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung und zwar Pigmenten, Bindemittel, Zusatzstoffe die Überwärmung der Außenoberflächen deutlich reduzieren können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist die Bewertung der Auswirkung der reflektierenden Anstriche auf das Raumklima und auf die Außen-/Innenoberflächentemperaturen des Gebäudes und des Dachgeschoßes für das „Bundesgymnasium und Bundesrealgymnasium“ im 7. Bezirk von Wien durchgeführt, mit dem Ziel die thermische Behaglichkeit in der Schule zu optimieren. Es wird das Basismodel des betrachteten Gebäudes für den Ist-Zustand erstellt und mit Hilfe von TRNSYS simuliert. Für die thermische Zone „Klassenzimmer“ werden zwei Lüftungskonzepte für die Fensterlüftung betrachtet und simuliert. Für die Zeitperiode von Mai bis August wird als Optimierungsmaßnahme der thermischen Behaglichkeit für diese Zone die Stoß-, Dauerund Nachtlüftung betrachtet. Die Auskühlung des Dachgeschoßes durch die reflektierenden Anstriche auf die Außenoberfläche des Daches wird untersucht und die Auswirkung der Nachtlüftung abgeschätzt. Das Ziel ist, die Überwärmung im Dachgeschoß im Sommer zu vermindern. Der jährliche Heizwärmebedarf bei Anwendung der reflektierenden Anstriche, wird im Verglich zur ursprünglichen Beschichtungen des Gebäudes bewertet.

The conventional coatings of exterior walls and roofs reach high surface temperatures due to solar radiation. In consequence their lifespan is shortened and the thermal comfort of the rooms is reduced. Thanks to modern technologies it is possible to lower the solar absorptivity of the coatings which leads to cooler outer surfaces and this in turn improves the indoor climate. In this work the common and the modern materials used in renovation and new constructions of roofs are considered. Particular attention is given to solar reflective coatings which can be used for outer walls and roofs which can depending on their composition, namely pigments, binders, and additives significantly reduce the overheating of the exterior surfaces. In the present work, the evaluation of the effect of solar reflective coatings on the indoor climate and on the exterior and interior surface temperatures of the building and the attic of the “Bundesgymnasium und Bundesrealgymnasium” in the 7th district of Vienna is presented. The goal is to optimise the thermal comfort in the school rooms. The basic model of the current state of the considered building was created and simulated with TRNSYS. For the thermal zone “classroom” two ventilation concepts for window ventilation were taken into account and simulated. For the time period from May to August the thermal comfort is examined in the case of shock, continuous, and night ventilation aiming for optimisation. The cooling effect of the attic due to solar reflective coatings on the outer surfaces of the roof is investigated. Moreover the effectiveness of night ventilation is estimated. The aim is to avoid overheating of the attic during the summer. The annual heating demand in the case of using a solar reflective coating is compared to the one when using the original coatings.