Mit Sonne rechnen....
... kann die Fachhochschule Bingen durch ein im Labor für angewandte Thermodynamik des Fachbereichs Verfahrenstechnik entwickeltes Modell zur dynamischen Gebäudesimulation. Der Verlauf der Raumlufttemperatur unter Berücksichtigung von sich ständig verändernden Umgebungsbedingungen kann damit berechnet werden. Vor allem der Einfluß der Sonnenstrahlung spielt dabei eine große Rolle. Das sich ständig ändernde Energieangebot der Sonne wird dabei ebenso in die Rechnung eingebracht wie schwankende Außenlufttemperaturen und verschiedene Nutzungsmöglichkeiten. Denn auch durch Personen und deren Tätigkeiten wird dem Raum nennenswert Energie zugeführt.
Im Winter führt die einfallende Sonnenstrahlung zu Einsparungen beim Heizenergieverbrauch, im Sommer kann sie zu unerwünschten Überhitzungen führen. Hier müssen geeignete Sonnenschutzmaßnahmen die Einstrahlung abmindern, um auch im Sommer ein behagliches Wohnen ohne zusätzliche Klimatisierung zu ermöglichen. Mit Hilfe des neuen Verfahrens könnten Energiegewinne durch die Sonne und wechselnde Klimabedingungen bei der Auslegung von Heizungsanlagen berücksichtigt werden; darüber hinaus bietet es viele weitere Entwicklungsmöglichkeiten.
Dargestellt ist die auftreffende Solarstrahlung auf eine nach Süden ausgerichtete Fläche am 11. August in Watt pro Quadratmeter. Das Maximum der direkten Sonnenstrahlung wird bereits um 9 Uhr morgens erreicht.
In der Berechnung wurde die Anwesenheit einer Person von 7 bis 12 und von 13 bis 17 Uhr simuliert. Zusätzlich war die Beleuchtung und der PC in Betrieb. Die kurzwellige Sonneneinstrahlung wurde nicht berücksichtigt. Die untere Kurve schließt den langwelligen Strahlungsaustausch mit der Umgebung ein.
Starken Einfluß auf die Raumlufttemperatur hat die Luftwechselzahl. Ein geringer Luftwechsel von 0,2 pro Stunde senkt die Temperatur nur unwesentlich ab. Bei einem achtfachen Luftwechsel kühlt der Raum trotz der tagsüber eingespeicherten Wärme sehr stark aus.
Im nebenstehenden Diagramm sind zwei gerechnete Temperaturverläufe für einen Sommertag dargestellt. Die Differenz zwischen beiden Kurven kommt einzig durch eine geschlossene Jalousie zustande. Durch geöffnete Fenster wird der Raum während der Nacht sehr stark abgekühlt, ohne Jalousie wird es tagsüber dennoch unerträglich heiß. Bei geschlossener Jalousie sind tagsüber angenehme Temperaturen anzutreffen.
In diesem Lauf wurde ein horizontaler Überstand von 0,85 m über den Fenstern simuliert. Wird nur das Südostfenster beschattet, so ist die Wirkung gegen Mittag wieder aufgehoben. Wenn auch das Südwestfenster beschattet wird, ergibt sich eine deutliche Temperaturabsenkung.
Will man die Raumlufttemperatur über das ganze Jahr konstant bei 20 Grad halten, so läßt sich der Aufwand dafür mit dem Modell berechnen. Der Raum ist ca. 5500 Stunden im Jahr zu heizen, darin eingeschlossen auch die im Sommer erforderliche nächtliche Heizung, die aufgrund der Vorgabe von konstanter Raumtemperatur erforderlich werden würde.
