Torsysteme im Industriebau
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Torsysteme im Industriebau Rheda-Wiedenbrück, 18.09.2013, Dipl.-Wirt.-Ing. Klaus Klimke TU München Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Hausladen Lehre in Architektur und Ingenieurwissenschaften: Forschungsbereiche: Bauklimatik, Haustechnik Masterstudiengang ClimaDesign Stadt und Energie Gebäude und Haustechnik Brandschutz Green Factory Energieoptimierte Produktionsstätten [Siemens] Torsysteme im Industriebau Torsysteme im Industriebau Einfluss auf den Energiebedarf des Gebäudes mittels thermischer Gebäudesimulation Entscheidungshilfe bei der Auswahl eines geeigneten Torsystems für ein Gebäude Lüftungsmodell / Validierung Lüftungsmodell / Validierung der Simulation Überprüfung des Simulationsmodells anhand mehrerer Temperaturmessungen in der Werkzeughalle der TU München Messung des Raumtemperaturabfalls bei geöffnetem Tor, anschließend dynamische Gebäudesimulation Hallenvolumen 320 m³ Sektionaltor Tor 3 m*3,3 m, U-Wert 5,8 W/m²K Lüftungsmodell / Validierung der Simulation 20 vWind = 1,2 m/s vWind,max = 4,8 m/s Temperatur [°C] 15 10 5 0 -5 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Zeit seit Versuchsbeginn [min] 100 110 120 Lüftungsmodell / Validierung der Simulation Toröffnung Torschließung 20 vWind = 1,2 m/s vWind,max = 4,8 m/s Temperatur [°C] 15 10 5 0 -5 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Zeit seit Versuchsbeginn [min] 100 110 120 Lüftungsmodell / Validierung der Simulation Toröffnung Torschließung 20 vWind = 1,2 m/s vWind,max = 4,8 m/s Temperatur [°C] 15 10 5 0 -5 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Zeit seit Versuchsbeginn [min] 100 110 120 Lüftungsmodell / Validierung der Simulation Toröffnung Torschließung 20 vWind = 1,2 m/s vWind,max = 4,8 m/s Temperatur [°C] 15 Simulation 10 5 0 -5 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Zeit seit Versuchsbeginn [min] 100 110 120 Gebäudemodelle Gebäudemodelle Randbedingungen Fertigung Werkstatt Lager Grundfläche 2.400 m² Grundfläche 160 m² Grundfläche 10.000 m² TSoll,Raum, 1,4m 20 °C TSoll,Raum, 1,4m 15 °C TSoll,Raum, 1,4m 17 °C Wärmeverluste durch Tore Transmission Leckagen Öffnung Wärmeverluste durch Tore Randbedingungen Definition eines „Durchschnittstores“ Torgröße: 4m * 4m U-WertTor = 3 W/m²K Luftdurchlässigkeitsklasse: 1 (24 m³/m²h)50Pa Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit vernachlässigt Wärmeverluste durch Tore Randbedingungen Definition eines „Durchschnittstores“ Torgröße: 4m * 4m U-WertTor = 3 W/m²K Luftdurchlässigkeitsklasse: 1 (24 m³/m²h)50Pa Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit vernachlässigt Variation der Öffnungsdauer (ÖD) von 0 Minuten pro Stunde bis 20 Minuten pro Stunde in der Nutzungszeit (1-Schichtbetrieb) Simulationszeitraum: 1 Jahr Wärmeverluste durch Tore Prozentualer Anteil von Transmission, Leckage, Öffnung 100% prozentuale Anteile am Wärmeverlust Fertigung 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Tor zu ÖD 1 min/h Transmission ÖD 3 min/h Leckage ÖD 6 min/h ÖD 12 min/h Öffnung ÖD 20 min/h Wärmeverluste durch Tore Prozentualer Anteil von Transmission, Leckage, Öffnung 100% prozentuale Anteile am Wärmeverlust Fertigung 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Tor zu ÖD 1 min/h Transmission ÖD 3 min/h Leckage ÖD 6 min/h ÖD 12 min/h Öffnung ÖD 20 min/h Tor-Öffnungsszenarien Tor-Öffnungsszenarien Vorgehensweise Simulation der Szenarien mit „idealem Tor“ keine Öffnungs-/ Schließdauer idealer U-Wert keine Leckagen ideales Tor Tor-Öffnungsszenarien Vorgehensweise Simulation der Szenarien mit „idealem Tor“ keine Öffnungs-/ Schließdauer idealer U-Wert keine Leckagen ideales Tor energetischer Vergleich mit Referenztoren Sektionaltor (ST) Schnelllaufspiraltor (SST) LamellenRolltor (RT-L) FolienRolltor (RT-F) Tor-Öffnungsszenarien Untersuchte Tortypen U-Wert [W/m²K] „ideales Tor“ Sektionaltor LamellenRolltor (RT-L) Folien-Rolltor (ST) Schnelllaufspiraltor (SST) (iT) Fassade (0,24) 1,8 1,9 4,7 5,9 (RT-F) Tor-Öffnungsszenarien Untersuchte Tortypen U-Wert [W/m²K] „ideales Tor“ Sektionaltor LamellenRolltor (RT-L) Folien-Rolltor (ST) Schnelllaufspiraltor (SST) (iT) Fassade (0,24) 1,8 1,9 4,7 5,9 dicht 21 21 02 02 Luftdurchlässigkeitsklasse [-] 1 12 m³/m²h bei 50 Pa 2 50 (RT-F) m³/m²h bei 50 Pa Tor-Öffnungsszenarien Untersuchte Tortypen LamellenRolltor (RT-L) Folien-Rolltor (ST) Schnelllaufspiraltor (SST) Fassade (0,24) 1,8 1,9 4,7 5,9 dicht 21 21 02 02 Geschw. Öffnen [m/s] 0,25 1,5 0,25 1,5 Geschw. Schließen 0,25 0,8 0,25 0,8 U-Wert [W/m²K] „ideales Tor“ Sektionaltor (iT) Luftdurchlässigkeitsklasse [-] [m/s] 1 12 m³/m²h bei 50 Pa 2 50 (RT-F) m³/m²h bei 50 Pa Tor-Öffnungsszenarien Fertigung Werkstatt Lager LKW-Be-/ Entladung morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr Mischnutzung LKW-Be-/ Entladung morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr KFZ-Durchfahrt LKW-Be-/ Entladung Stoßzeit morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr Tor-Öffnungsszenarien Fertigung Werkstatt Lager LKW-Be-/ Entladung morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr Mischnutzung LKW-Be-/ Entladung morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr KFZ-Durchfahrt LKW-Be-/ Entladung Stoßzeit morgens / abends regelmäßiger Staplerverkehr 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 20.000 20.000 -2.000 10.000 10.000 -4.000 00 -6.000 -10.000 -10.000 -8.000 -20.000 -20.000 6.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 4.000 Fertigung 4.000 + 13 % 2.0004.950 kWh 30.000 30.000 0 Wärme / Mehrbedarf TorTor Wärmeverlust / Mehrbedarf Wärmeverlust … [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Tor-Öffnungsszenarien 6.000 LKW6.000 Be-/ Entladung 4.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 6.000 -8.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 F-A-ST -10.000 F-A-ST -10.000 -30.000 -30.000 Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Transmission F-A-RT-L -40.000 -40.000 Mehrbedarf Wärme -50.000 -50.000 4.000 Transmission iTiT Leckage Mehrbedarf Wärme F-A-SST F-A-RT Mehrbedarf Wärme Transmission Lecka F-A-RT -L F-A-RT -F Transmission Leckage F-A-RT Leckage-F Öffnung Öffnung Öffnung 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 2.000 Wärmeverlust Tor / Mehrbedarf Wärme [kWh/a] 4.000 Fertigung 6.000 4.000 + 13 % 2.0004.950 kWh 30.000 30.000 30.000 0 Wärme / Mehrbedarf TorTor Wärmeverlust / Mehrbedarf Wärmeverlust … [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Tor-Öffnungsszenarien 6.000 LKW6.000 Be-/ Entladung 4.000 2.000 + 16 % + 16 % + 22 % + 23 % 5.970 5.910 8.240 8.620 kWh kWh 0 kWh kWh 20.000 20.000 20.000 -2.000 10.000 10.000 10.000 -4.000 0 00 -6.000 -10.000 -10.000 -10.000 -8.000 -20.000 -20.000 -20.000 -2.000 -4.000 -6.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 6.000 -8.000 4.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 F-A-ST -10.000 Wärme F-A-ST Mehrbedarf F-A-SST F-A-RT Mehrbedarf Wärme -10.000 -30.000 -30.000F-A-ST -30.000 Mehrbedarf Wärme F-A-RT Transmission Lecka F-A-SST -L F-A-RT -F Transmission Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Transmission F-A-RT-L -40.000 -40.000 -40.000 Mehrbedarf Wärme -50.000 -50.000 Transmission -50.000 ST SST iTiT ST SST Leckage RT-L Mehrbedarf Wärme Öffnung Transmission Leckage RT-F Leckage F-A-RT Leckage-F Öffnung Öffnung Öffnung 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 20.000 20.000 -2.000 10.000 10.000 -4.000 00 -6.000 -10.000 -10.000 -8.000 -20.000 -20.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 4.000 Fertigung 4.000 + 27 % 10.200 2.000 kWh 30.000 30.000 0 Wärme / Mehrbedarf TorTor Wärmeverlust / Mehrbedarf Wärmeverlust … [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Tor-Öffnungsszenarien 6.000 regelmäßiger Staplerverkehr 6.000 6.000 4.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 6.000 -8.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 F-A-ST -10.000 F-A-ST -10.000 -30.000 -30.000 Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Transmission F-A-RT-L -40.000 -40.000 Mehrbedarf Wärme -50.000 -50.000 4.000 Transmission iTiT Leckage Mehrbedarf Wärme F-A-SST F-A-RT Mehrbedarf Wärme Transmission Lecka F-A-RT -L F-A-RT -F Transmission Leckage F-A-RT Leckage-F Öffnung Öffnung Öffnung 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 2.000 Wärmeverlust Tor / Mehrbedarf Wärme [kWh/a] 4.000 Fertigung 4.000 + 27 % 10.200 2.000 kWh 30.000 30.000 30.000 0 Wärme / Mehrbedarf TorTor Wärmeverlust / Mehrbedarf Wärmeverlust … [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] Tor-Öffnungsszenarien 6.000 regelmäßiger Staplerverkehr 6.000 6.000 4.000 2.000 + 62 % + 38 % + 68 % + 45 % 23.180 14.130 25.500 16.970 kWh kWh 0 kWh kWh 20.000 20.000 20.000 -2.000 10.000 10.000 10.000 -4.000 0 00 -6.000 -10.000 -10.000 -10.000 -8.000 -20.000 -20.000 -20.000 -2.000 -4.000 -6.000 Mehrbedarf Wärme / Wärmeverlust Tor [kWh/a] 6.000 -8.000 4.000 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 F-A-ST -10.000 Wärme F-A-ST Mehrbedarf F-A-SST F-A-RT Mehrbedarf Wärme -10.000 -30.000 -30.000F-A-ST -30.000 Mehrbedarf Wärme F-A-RT Transmission Lecka F-A-SST -L F-A-RT -F Transmission Mehrbedarf Wärme F-A-ST F-A-SST Transmission F-A-RT-L -40.000 -40.000 -40.000 Mehrbedarf Wärme -50.000 -50.000 Transmission -50.000 iTiT ST SST ST SST Leckage RT-L RT-L Mehrbedarf Wärme Öffnung Transmission Leckage RT-F RT-F Leckage F-A-RT Leckage-F Öffnung Öffnung Öffnung Fazit Fazit >> Fazit Szenarien Hauptkriterium Torauswahl Torempfehlung energetisch Torempfehlung wirtschaftlich Fazit Szenarien Hauptkriterium Torauswahl Dämmung / Dichtheit* *wenn Öffnungsdauer < 3min/h Torempfehlung energetisch Torempfehlung wirtschaftlich Fazit Szenarien Hauptkriterium Torauswahl Dämmung / Dichtheit* *wenn Öffnungsdauer < 3min/h Torempfehlung energetisch Torempfehlung wirtschaftlich ST ST SST RT-L Fazit Szenarien Hauptkriterium Torauswahl Dämmung / Dichtheit* vTor Sensorik *wenn Öffnungsdauer < 3min/h Torempfehlung energetisch Torempfehlung wirtschaftlich ST ST SST RT-L Fazit Szenarien Hauptkriterium Torauswahl Dämmung / Dichtheit* vTor Sensorik *wenn Öffnungsdauer < 3min/h Torempfehlung energetisch Torempfehlung wirtschaftlich ST SST ST RT-F SST SST RT-L RT-F Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Studie zum Download: http://www.bast-online.de
