Ausbildungsversuchsstand Nr. 4

Forschungen zur Bestimmung der Faktoren, welche die Nutzungseffizienz der Thermischen Energie in Wohngebäuden bestimmen

Zu diesem Teststand gehören die im Labor der Energieeffizienz im Bauwesen in Nowy Kisielin zu führenden Forschungen. Die Forschungen werden in zwei experimentalen Niedrigenergiegebäuden geführt, die hinsichtlich der Form, Fläche und Anordnung in Bezug auf die Himmelsrichtungen gleich sind (Abb. 1). Die Forschungsgebäude wurden in zwei unterschiedlichen Technologien errichtet:

• das Forschungsgebäude Nr. 1 wurde in der traditionellen – gemauerten Technologie gebaut,
• das Forschungsgebäude Nr. 2 wurde in der leichten Technologie – als Holzskelettkonstruktion aufgestellt.

Abb. 1: Forschungslabor der Energieeffizienz im Bauwesen

Die beiden Gebäude sind mit Erdwärmekollektoren (Abb. 2), Rekuperatoren, Kontroll-Mess-Anlage zur Überwachung der Basisparameter des Gebäudebetriebes, und mit dem Gebäudemanagementsystem – BMS - ausgestattet. Das eine von diesen Gebäuden wurde mit Photovoltaikzellen ausgerüstet.

Abb. 2: Raum in einem Forschungsgebäude mit installiertem Rekuperator

Das Ziel der geführten Forschungen ist, für den Marktbedarf die Modelllösungen der preisgünstigen Wohnhäuser mit der relativ kleinen (im Bereich von bis zu 120 m²) Nutzfläche zu entwickeln, die sich durch einen sehr niedrigen Energieverbrauch und hohen Umweltkomfort auszeichnen werden. Um dieses Ziel zu erreichen und die optimalen Lösungen angeben zu können, ist es erforderlich, eine ganze Reihe der Forschungsexperimente durchzuführen, bei denen die verschiedenen Konfigurationen der Losungen, und zwar in Bezug auf Material, Konstruktionen und auf Installationen, in Verbindung mit den erneuerbaren Gewinnungsmethoden der thermischen und elektrischen Energie, wie auch mit deren Speichern berücksichtigt werden.

Ansprechpartner:

Frau Dr.-Ing. Anna Staszczuk
wissenschaftliche Projektmitarbeiterin
Uniwersytet Zielonogórski
Telefon: 0048/ 501 481 279
E-Mail: a.staszczuk@ib.uz.zgora.pl

Herr Prof. Dr.-Ing. habil. Tadeusz Kuczyński
Experte für Forschung und Entwicklung
Uniwersytet Zielonogórski
Telefon: 0048/ 603 747 480
E-Mail: T.Kuczynski@iis.uz.zgora.pl

Ausbildungsversuchsstand Nr. 5

Forschungen zum Wärmespeichern in Gebäudetrennwänden aus traditionellen Materialien und aus PCM-Stoffen

Die Forschungen zum Wärmespeichern in Gebäudetrennwänden werden in dem Gebäude des Zentrums für Nachhaltiges Bauen und Energie des Wissenschafts- und Technologieparks der Universität Zielona Gora in Nowy Kisielin, im Labor für nachhaltiges Bauen in 8 Forschungsräumen durchgeführt (Abb. 1).

Abb. 1: Zentrum für Nachhaltiges Bauen und Energie im Wissenschafts- und Technologiepark
in Nowy Kisielin; Sicht auf die Fassade und auf den horizontalen Querschnitt des Gebäudes

Abb. 1.1: Zentrum für Nachhaltiges Bauen und Energie im Wissenschafts- und Technologiepark
in Nowy Kisielin; Sicht auf die Fassade und auf den horizontalen Querschnitt des Gebäudes

Vier Räume wurden als leichte Konstruktionen, mit Wänden und Decken in Form der Holzgerüstkonstruktion und mit dem Betonboden errichtet, der mit dem Teppichboden abgedeckt wurde. Die anderen vier Räume wurden als mittelmäßig schwer, mit Wänden aus Silikatsteinen errichtet, die mit Gipsputz beschichtet wurden, mit Stahlbetondecke, auf die ebenfalls die Gipsputzschicht aufgetragen wurde, und mit Betonböden, auf die Feinsteinzeugplatten verlegt wurden. In allen Zimmern wurde eine mechanische Lüftung eingebaut, die das Volumen der ausgetauschten Luft im Bereich von ca. 0,5 bis zu 15 Austausche pro Stunde ermöglicht. Bei Trennwänden von zwei Zimmern wird geplant, die Innenflächen der Wände und der Decke mit PCM-Stoffen der Firma Rubitherm mit den optimalen Schmelztemperaturen von 21 und 25 ˚C zu verkleiden (Abb. 2).

Die Tests werden in Verbindung mit anderen passiven Methoden der Verbeugung der zu hohen Temperaturen geführt, hauptsächlich durch den Luftaustausch nachts, und durch das Abschirmen der Fenster gegen direkte Sonneneinstrahlung mit Außenjalousien mit geregelter Absenkung und Neigung der die Sonnenstrahlen reflektierenden Lamellen (Abb. 3).

Abb. 2: Laborraum aus den PCM-Stoffen

Abb. 3: Höhenverstellbare Außenjalousien

Besondere Aufmerksamkeit wird auf die thermischen Verhältnisse in den Räumen während der langfristigen Hitzeperioden gerichtet, in denen sie nicht in der Lage sind, die optimalen Temperaturwerte zu sichern. Die Forschungen werden auch in der Übergangs- und Heizperiode geführt, wenn zu erwarten ist, dass das große Wärmevolumen das Speichern des Energieüberschusses in den Zeiten der stärksten Sonnenbestrahlung, und im Endeffekt bessere Ausnutzung der Sonnenstrahlungsenergie sicherstellen soll. Das große Potenzial der Sicherung des Wärmekomforts des Gebäudes im Sommer, ohne dass es erforderlich ist, die aktiven Kühlungssysteme einzusetzen, kann in der Kombination aller oben genannten passiven Vorbeugungsmethoden der Überheizung der Gebäuden stecken (große Wärmeträgheit, Nachts-Lüftung, Außenjalousien). Der Forschungsgegenstand ist der Einfluss ihres Einsatzes in Gebäudetrennwänden auf den Wert der Höchsttemperaturen und derer Tagesverteilung.

Ansprechpartner:

Frau Dr.-Ing. Anna Staszczuk
wissenschaftliche Projektmitarbeiterin
Uniwersytet Zielonogórski
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Herr Prof. Dr.-Ing. habil. Tadeusz Kuczyński
Experte für Forschung und Entwicklung
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Ausbildungsversuchsstand Nr. 6

Untersuchungen der Temperaturen, Feuchtigkeit, Lluftverunreinigungen und der Beleuchtung in Gebäuden der öffentlichen Nutzung

Das Hauptziel dieser Aufgabe ist die Bestimmung der Luftqualität, darunter hauptsächlich des

Wärme-Feuchte-Milieus, aber auch der Konzentration des Kohlendioxids und der flüchtigen organischen Verbindungen, und des Beleuchtungsniveaus, und zwar durch Messungen und die kontinuierliche Überwachung der Umgebungsparameter in zwei Objekten der Woiwodschaft lubuskie: in dem interdisziplinären Woiwodschaftskrankenhaus in Gorzow Wlkp. und in einer Schule in Zielona Gora, Przylep. Die Auswahl dieser Objekte für das Projekt steht vor allem mit dem Ziel im Zusammenhang, die Probleme darzustellen, die mit dem Vorkommen der übermäßig hohen Temperaturen im Sommer verbunden sind und mit Verfahrensweisen, nach denen man diese Probleme in den öffentlich genutzten Gebäuden lösen werden kann (bisher wurden alle Forschungen in abgeschirmten Versuchsobjekten geführt). Das Krankenhaus und die Schule wurden wegen der COVID-19-Pandemie gewählt. Die geplante Überwachung der Umgebungsverhältnisse in zwei wohl wichtigen Objekttypen, die mit der Pandemie in Verbindung stehen, also im Krankenhaus, wo die Kranken behandelt werden, und in der Schule, wo es am wahrscheinlichsten zu den meisten Ansteckungen kommt, soll den Nachweis der typischen Fehlern ermöglichen, die bei der Sicherstellung der günstigsten Milieubedingungen in Objekten dieser Art gemacht werden, wie auch die Behebungsweisen dieser Fehler bei möglichst geringsten Energieaufwendungen. Im Rahmen der Durchführung der nachfolgenden Projektetappen wird geplant, die aufgeführten öffentlichen Objekte in die Forschungen einzuschließen, um die gesetzten Forschungsziele in dem möglichst großen Ausmaß zu erfüllen. Es besteht zurzeit Unklarheit darüber, wie wichtig die Umgebungsbedingungen in Räumen nicht nur zum Bewahren des Komforts des Menschen sind, sondern auch, um die Erkrankungsgefahren zu reduzieren und die Komplikationen beim Eintreten einer Krankheit gemildert werden können. Gefährdungen entstehen durch nicht entsprechende Temperaturen oder eine ungünstige relative Luftfeuchtigkeit in den Räumen oder auch eine nicht ausreichende Lüftung, bei der die überschüssigen Krankheitserreger in einem Krankenhaus oder in einer Schule nicht beseitigt werden können oder durch fehlende minimaler Sauerstoffzufuhr in der Schule.

Falsche Rahmenbedingungen können stark zur Entwicklung der Bakterien, Viren, Schimmelpilzen, der Zunahme der Milben, des erhöhten Allergierisikos, Atmungsproblemen, Reaktivität auf flüchtige organische Verbindungen beitragen. Unter den polnischen Klimaverhältnissen kommen alle angeführten Gefährdungen vor. Deswegen wurde im Rahmen dieser Forschungsaufgabe die Funktionsbewertung der ausgewählten öffentlich genutzten Gebäudetypen mit der definierten Bestimmung vorgesehen, was im Endergebnis derer möglichst optimale Funktion ermöglichen soll.

Die Messungen der Umgebungsparameter in Gebäuden werden mit speziellen Fühlern ermöglicht, mit denen die vorgegebenen Parameter aufgenommen werden. Die Messungen der Umweltparameter draußen werden über eine Wetterstation erfolgen (Abb. 1). Die Messdaten werden in einer Datenbank zusammengespeichert, zu der der Zugriff mit einer Workstation gesichert wird. Die Kommunikation zwischen den Fühlern zur Messung der Umgebung- und Wetterparameter erfolgt mit dem TCP/IP-Protokoll über Internet. Die Daten werden in der Datenbank mit dem Zeitmarker für derer Untersuchung gespeichert (Abb. 3, Abb. 2).

Abb. 1.1: Wetterstation

Abb. 1.2: Wetterstation

Abb. 2: In der Schule in Zielona Gora, Przylep installierter Umweltmesssensor

Abb. 3: Schematische Darstellung der Verbindungen zwischen den Fühlern und der Datenbank

Ansprechpartner:

Frau Dr.-Ing. Anna Staszczuk
wissenschaftliche Projektmitarbeiterin
Uniwersytet Zielonogórski
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Herr Prof. Dr.-Ing. habil. Tadeusz Kuczyński
Experte für Forschung und Entwicklung
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Frau Dr.-Ing. Marta Gortych
Projektkoordinatorin auf der polnischen Seite
wissenschaftliche Projektmitarbeiterin
Telefon: 0048/ 505 260 862
E-Mail: m.gortych@iis.uz.zgora.pl