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Prof. Dr.-Ing. F. Wellershoff

Studio für Raumkomfort

Zielsetzung

Das Studio für Raumkomfort ist ein Büroraum mit realer Nutzung. Die Bestandfassade wurde bereits in der Planungsphase des Neubaus der HafenCity Universität so konzeptioniert, dass flexibel Anbauten oder Umbauten stattfinden können.

Die energetische Effizienz und die Qualität des Raumklimas sollen für Variationen der baulichen und nutzungsbedingten Randbedingungen anhand umfangreicher Messreihen und durch begleitende numerische Simulationen erforscht werden. Damit die quantitive Effizienz der Maßnahmen bestimmt werden kann, werden in einem Referenzraum ebenfalls Messungen durchgeführt. Die Nutzer dieses Büroraums werden regelmäßig über das subjektive Komfortempfinden befragt (post occupancy evaluation).

Komfortbeeinflussende Kenngrößen wie Lufttemperatur, CO2-Gehalt der Luft, Luftfeuchte, Oberflächentemperaturen, Schalldruckpegel und Beleuchtungsstärken können mit den installierten Sensoren fortlaufend gemessen werden. Darüber hinaus werden lokale Klimadaten erfasst. Dazu gehören die Windgeschwindigkeit und -richtung, Außenlufttemperatur und -feuchte sowie die globale und diffuse Solarstrahlung.

Mess- und Steuerungstechnik

Die Datenerfassung und -speicherung erfolgt mit Hilfe eines KNX-Bussystems. Alle Sensordaten werden in 30-Sekunden-Intervallen gelesen und als 5-Minuten-Mittelwert gespeichert. Folgende Sensoren sind derzeit installiert:

  • Sensoren im Messraum und in der Fassade
    (Nummerierung in den unten abgebildeten Plänen)
    (1) Unterverteilung Gebäudeanschluss
    Wirkenergiezähler Beleuchtung (ALD 1D5FM)
    Energieverbrauchszähler Gesamtstrombedarf (A43 313-100)
    (2) CO2-, Temperatur- und Feuchtesensor (WET 112 0101)
    3 Stück in den Höhen 0,25 m / 1,40 m / 3,00 m
    (3) Helligkeitssensoren (theben LU 133), Höhe 0,85 m, Entfernungen zur Fassade 1,90 m / 6,00 m
    (4) Heizkörper mit Wärmemengenzähler Heizenergiebedarf (zelsius C5-CMF)
    (5) Oberflächentemperatursensoren (Pt1000) Glas und Wand
    (6) KNX Schaltschrank
    (7) Temperatursensoren im Bypass-Kanal, je oben und unten (LTF02)
    (8) Luftgeschwindigkeitssensoren omnidirektional
    im Bypass-Kanal, je oben und unten (TSI 8475)
    (9) Schalltransmitter mit Mikrophon vor und hinter dem Bypass
    zur Bestimmung der Schalldämmwirkung des Bypasses (SLT-TRM)
    (10) Temperatursensoren im Zwischenraum zur Ermittlung des Temperaturprofils (LTF02)
    an der Primärfassade 3 Stück in den Höhen 0,26 m / 1,55 m / 2,86 m
    an der Sekundärfassade 4 Stück in den Höhen 0,26 m / 1,55 m / 2,86 m / 3,50 m
    (11) Differenzdrucksensoren außen-Zwischenraum und Zwischenraum-innen (DKP900)
    (12) Wetterstation direkt vor der Doppelfassade bestehend aus
    je einem Windgeschwindigkeits- und Windrichtungssensor
    einem Feuchte- und Temperatursensor (strahlungsgeschützt)
    (13) Betonkern-Messfühler (LTF02)

  • Sensoren im Referenzraum im 4. Obergeschoss
    (ohne Zeichnung)
    - CO2-, Temperatur- und Feuchtesensor (WET 112 0101)
    - Betonkern-Messfühler (LTF02)

  • Sensoren auf dem Gebäudedach der HCU (Foto)
    - Wetterstation bestehend aus Windgeschwindigkeits- und Windrichtungssensor, Temperaturfühler, Regensensor, Helligkeitssensoren je Himmelsrichtung
    - Globalstrahlungssensoren (SKL 2655), einer zur Messung der Globalstrahlung und einer mit einem Schattenring (CM 121B) zur Messung der Diffusstrahlung

Sensoren auf dem Gebäudedach der HCU
links: Wetterstation für Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur und Helligkeit
rechts: Globalstrahlungssensor und Strahlungssensor mit Schattenring zur Messung der Diffusstrahlung

Tracergas-Messsystem

Mit Hilfe von Tracergasmessungen kann der Luftwechsel in einem Raum bestimmt werden. Es wird dabei eine definierte geringe Menge Spurengas in den Raum eingebracht und mit der Raumluft durchmischt. Durch den Luftaustausch mit angrenzenden Räumen (Undichtigkeiten, geöffnete Türen) und durch den Luftwechsel mit der Außenluft durch geöffnete Fenster nimmt die Gaskonzentration in der Luft ab. Über den Konzentrationsverlauf kann der Luftwechsel berechnet werden.

Bei dem Tracergasmonitor handelt es sich um einen Gaschromatographen mit Electron Capture Detector, welcher speziell das Tracergas Schwefel-hexafluorid (SF6) bis in den unteren ppt-Bereich misst. Aus diesem Grunde sind nur geringe Tracergasmengen freizusetzen, um auch Langzeitluftwechselmessungen umweltverträglicher als mit sonstigen bekannten Tracergasen durchzuführen. Es erlaubt ebenfalls Messungen in von Personen genutzten Räumen. Die Probenahme kann ebenfalls mit Plastikspritzen erfolgen, was ohne großen Verlegeaufwand von Schläuchen schnell Punktmessungen und auch örtlich integrale Proben ermöglicht.

Bei Messungen in Fassaden liegt der Vorteil gegenüber Infrarot-Analysatoren darin, dass man wegen der hohen Sensitivität fast immer mit stark verdünntem SF6 als Injektionsgas arbeitet. Damit ist die Dichte ähnlich der von Luft und zusätzliche Vermischungsanstrengungen, welche das natürliche Strömungsprofil stören, können unterbleiben.

Forschungsprojekte

  • Energy efficient retrofitting of buildings in Brazil
    DAAD / NoPa
    Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Planungsleitfäden für die Fassadensanierung bestehender Gebäude in verschiedenen Klimaregionen unter der Berücksichtigung von natürlicher Belüftung. Weiter lesen...

  • Bypass-Doppelfassade - Doppelfassadensystem mit optional getrennter natürlicher Belüftung des Innenraumes und des Fassadenzwischenraumes
    BMWi / EnOB
    Das Ziel der Bypass-Doppelfassade ist die Wahrung eines guten Raumkomforts und die Gewährleistung des winterlichen sowie des sommerlichen Wärmeschutzes bei ausschließlich natürlicher Lüftung. Hauptaugenmerk dieser Fassade ist die variable Luftführung, die nach Bedarf gesteuert werden kann, um eine maximale Erwärmung bzw. eine möglichst hohe Auskühlung des Raumes zu ermöglichen. Zusätzliche Bypass-Kanäle ermöglichen die Luftführung auch an dem Fassadenzwischenraum vorbei, damit in der warmen Jahreszeit der Energieeintrag in dem Raum infolge der Lüftung minimal bleibt. Weiter lesen...

Kontakt

HafenCity Universität Hamburg
Überseeallee 16
20457 Hamburg

Prof. Dr.-Ing. Frank Wellershoff

Raum 3.105
Telefon +49 (40) 42827-5681
frank.wellershoff@hcu-hamburg.de