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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 06 / asl - Architektur, Stadtplanung, Landschaftsplanung  → Fachgebiete Architektur  → Bauphysik  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-983

Titel: Untersuchungen zum thermisch induzierten Luftwechselpotential von Kippfenstern
Autor(en): Hall, Monika
Schlagworte (SWD): Lüftung
Klassifikation (DDC): 720 - Architektur (Architecture)
Issue Date: 2-Apr-2004
Zusammenfassung: Die sogenannte natürliche Lüftung - Lüftung infolge Temperatur- und Windeinfluss - über geöffnete Fenster und Türen ist im Wohnbereich noch immer die häufigste Form des Lüftens. Die Wirkung des Lüftens wird einerseits von den baulichen Gegebenheiten, z.B. der Fenstergröße, Öffnungsfläche und Laibungstiefe sowie andererseits durch den Nutzer, der z.B. eine Gardine oder Rollos anbringt, beeinflusst. Über den genauen Einfluss von verschiedenen Faktoren auf den Luftwechsel existieren zur Zeit noch keine gesicherten Erkenntnisse. Die Kenntnis des Luftwechsels ist jedoch für die Planung und Ausführung von Gebäuden in Hinblick auf das energiesparende Bauen sowie unter bauphysikalischen und hygienischen Aspekten wichtig. Der Einsatz von Dreh-Kippfenstern sowie das Lüften über die Kippstellung ist in Deutschland üblich, so dass die Bestimmung des Luftwechsels über Kippfenster von großem Interesse ist. Ziel dieser Arbeit ist es, den thermisch induzierten Luftwechsel über ein Kippfenster unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen zu beschreiben. Hierbei werden Variationen der Kippweite, Laibungs- und Heizungsanordnung berücksichtigt. Die Arbeit gliedert sich in drei Teile: im ersten Teil werden messtechnische Untersuchungen durchgeführt, im zweiten Teil exemplarisch einige messtechnisch untersuchten Varianten mit CFD simuliert und im dritten Teil ein verbesserter Modellansatz zur Beschreibung des Luftwechsels aus den Messwerten abgeleitet. Die messtechnischen Untersuchungen bei einer Kippweite von 10 cm zeigen, dass bei dem Vorhandensein einer raumseitigen Laibung oder einem unterhalb des Fensters angeordneten Heizkörpers mit einer Reduktion des Volumenstroms von rund 20 Prozent gegenüber einem Fenster ohne Laibung bzw. ohne Heizkörper gerechnet werden muss. Die Kombination von raumseitiger Laibung und Heizung vermindert das Luftwechselpotential um ca. 40 Prozent. Simuliert wird die Variante ohne Laibung und ohne Heizung für die Kippweiten 6 cm und 10 cm. Die Ergebnisse der mit CFD simulierten Tracergas-Messung weisen für beide Kippweiten im Mittel rund 13 Prozent höhere Zuluftvolumenströme im Vergleich zu den Messwerten auf. Die eigenen Messdaten bilden die Grundlage für die Anpassung eines Rechenmodells. Werden vor Ort die lichte Fensterhöhe und -breite, die Kippweite, die Rahmen- und Laibungstiefe sowie die Abstände der Laibung zum Flügelrahmen gemessen, kann die Öffnungsfläche in Abhängigkeit von der Einbausituation bestimmt werden. Der Einfluss der Heizung - bei einer Anordnung unterhalb des Fensters - wird über den entsprechenden Cd-Wert berücksichtigt.Natural ventilation - ventilation due to buoyancy and wind pressures - through windows and doors is the most common type of ventilation in dwellings in germany. Apart from the magnitude of the driving forces, the ventilation rate will be determined primarily by the window dimensions, i.e. opening area, as well as by possible flow barriers, e.g. a curtain or a roll-top. To date, little or no reliable information on the respective influence of governing parameters of buoyancy induced ventilation can be found. The goal of the research described here, is to quantify the buoyancy induced air change rate through bottom hung windows for one-sided ventilation. The effect of opening area, the embrasure and the positioning of a radiator/convector type heating in respect to the window is studied. The research is divided into three parts: detailed measurements, CFD modelling and simulation and the formulation of a modified model which describes buoyancy induced ventilation through bottom hung windows in a general way. The detailed measurements show, that adding a (internal) embrasure to a bottom hung window with an opening width of 10 cm results in a reduction of the air flow of approx. 20 percent. The same reduction is found, when a radiator/convector type heating is placed under the window. The addition of both embrasure and heating reduces the ventilation potential by about 40 percent. CFD simulations are based on a calculation model representing the measurement setup for 'no embrasure / without heating' and opening widths of about 6 cm and 10 cm. The comparison between CFD calculations and measurement results shows very good agreement. The simulated flow rates are approx. 13 percent greater. The results are used to formulate a modified model which describes buoyancy induced ventilation through bottom hung windows. The window is defined by its height and width, the opening width, the frame depth and embrasure. From these readily available dimensions, the effective opening area can easily be determined. The influence of a possible radiator/convector type heating situated below the window is considered by means of adapting the discharge coefficient.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-983
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