Masterarbeit Mustafa Altattan

Anwendung des Airflow-Network-Modells für ausgewählte Testfälle in EnergyPlus und Ermittlung der Eingangskennwerte-Sensitivität and Hand von Parameterstudien

Application of the airflow-network model for selected test cases in EnergyPlus and evaluation of its input parameter sensitivity via parametric runs

Besonders in historischen Gebäuden, die im Vergleich zu Neubauten eine geringere Luftdichtheit aufweisen, machen Lüftungswärmeverluste einen großen Teil des Gesamtenergiebedarfs der Gebäude aus. Für eine realistische Abschätzung des lüftungsbedingten Energiebedarfs ist eine fundierte Definition der aus den windbedingten Druckverhältnissen resultierenden Luftwechselraten (Infiltrationsluftwechsel) erforderlich. Ein Ansatz für diese Abschätzung ist das Airflow-Network-Model, das auf das von G. N. Walton entwickelte Programm AIRNET zurückgeht. Es ermöglicht die Berechnung der Mehrzonendruckverhältnisse in einem Gebäude, die sich aus den Windverhältnissen und den Bedingungen des Luftleitungssystems ergeben (bei Lüftungs- bzw. Klimaanlagen). Letzteres ist nicht Gegenstand dieser Arbeit.

Die Projektarbeit zielt darauf ab, einen Überblick über das Modell für natürliche Luftströmungen (Infiltration und Fensterlüftung) zu geben, einschließlich seiner Einschränkungen und Annahmen (z.B. konstante Luftmenge). Sie beginnt mit einer Erläuterung der Berechnungsprozedur (Berechnung des Drucks an den definierten Knoten und des Luftstroms durch die definierten Verknüpfungen, Knoten-Temperatur- und Feuchteberechnung, im Falle von HLK-Anlagen: sensible und latente Lastberechnungen: in dieser Arbeit nicht berücksichtigt).

Des Weiteren werden alle Eingabeobjekte und die dazugehörigen Einstellungen im Falle der natürlichen Lüftung bezüglich der Gebäudehülleneigenschaften (z.B. Referenzrissbedingungen, Oberflächenrissdaten bzw. Detailöffnung), der inneren Gebäudekonstellation (z.B. Bauteilleckageverhältnis, Bauteildichtheit) und der Randbedingungen (z.B. Standortwindbedingungen, Winddruckbeiwerte, Druckverlustbeiwerte) dargelegt.

Basierend auf diesen Einstellungen werden Leitkennwerte für Parameterstudien am Beispiel eines historischen Gebäudes ausgewählt. Dabei wird von einem Grundmodell ausgegangen, das mit Hilfe der Software Design Builder erstellt und zunächst überprüft wird (Verifikation, Validierung). Dieses Modell soll als IDF exportiert und im Energy Plus Editor modifiziert werden. Anschließend werden die Leitkennwerte variiert, um die Sensitivität des Modells für die gewählten Parameter aufzuzeigen. Die Ergebnisse dieser Analyse werden in Diagrammen dargestellt und interpretiert.

Arbeitsschritte

Literaturstudie über das Luftströmungsnetzmodell und seine Implementierung in EnergyPlus, optional einschließlich veröffentlichter parametrischer Läufe / Sensitivitätsanalysen
Zusammenfassung des Luftströmungsnetzmodells auf der Grundlage der Literaturstudie, einschließlich einer Beschreibung des Berechnungsverfahrens, der wichtigsten Eingabeobjekte einschließlich der Parameter und der Einschränkungen des Modells selbst
Aufbau eines gegebenen Beispielgebäudes mit Design Builder, Überprüfung der Zuverlässigkeit des Modells (Verifikation des Modells) und optional Überprüfung der Ergebnisse auf der Basis von bereitgestellten Messergebnissen (Validierung), Export des Modells als idf zur Weiterbearbeitung in EnergyPlus IDF-Editor
Auswahl der im parametrischen Lauf zu variierenden Eingangsparameter / Sensitivitätsanalyse und Berechnung dieser Variationen
Auswertung der Modellergebnisse anhand von zusammenfassenden Diagrammen

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Master Thesis Mustafa Altattan (pdf)

Betreuung

Die Betreuung der Arbeit erfolgte durch P. Freudenberg, unterstützt durch H. Fechner.

Vertreterin Professur Tech. Ausbau

Dr.-Ing. Peggy Freudenberg

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