Glas-Doppelfassaden. Berechnung des sommerlichen Verhaltens: Fid-Bau Portal

Glas-Doppelfassaden. Berechnung des sommerlichen Verhaltens

Manz, H. / Frank, T.

Die Vor- und Nachteile von Glas-Doppelfassaden (GDF) werden in Fachkreisen oft kontrovers diskutiert. Einigkeit herrscht insofern, dass GDF in bauphysikalischer Hinsicht komplex sind, und deshalb anspruchsvoll in der Planung, weil Aspekte wie thermischer und visueller Komfort, Wärmeschutz im Sommer und Winter, Lüftung, Kondensat, Schall- und Brandschutz von Bedeutung sind. Die Unsicherheiten in der Planung beruhen vor allem darauf, dass die Luftströmungen, welche das thermische Verhalten von GDF prägen, schwierig zu beschreiben sind. Der vorliegende Beitrag der Eidgenossischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübendorf (CH) zeigt auf, mit welchen Methoden das sommerliche Verhalten von GDF zuverlässig vorausbestimmt werden kann. Um den Gesamtenergiedurchlassgrad der ganzen Fassade experimentell zu ermitteln, steht an der EPMA ein Prüfstand zur Verfügung, in den geschosshohe Fassadenelemente eingebaut werden können. Auf der einen Seite ist das Prüfelement dabei dem Außenklima ausgesetzt, auf der anderen Seite befindet sich eine thermisch konditionierte Messzelle. Bei der Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades ist man auf ein geeignetes Außenklima mit hohen Intensitäten der Solarstrahlung angewiesen. Die Strahlungs- und Wärmeflüsse sowie die Temperaturen, welche sich im Sommer in GDF einstellen, können aber auch rechnerisch bestimmt werden. Das Vorgehen erfolgt in zwei Schritten. Zuerst werden die optischen Vorgänge in der GDF im Wellenlängenbereich der Solarstrahlung modelliert. Danach müssen die thermo- und fluiddynamischen Vorgänge modelliert werden. Hierzu wird die Methode der numerischen Strömungsberechnung (CFD) angewandt. Die Grundlage des CFD-Verfahrens bilden die Erhaltungssätze der Physik für Masse, Impuls und Energie. Ergänzend werden teilweise auch empirische Ansätze (Turbulenz, Wärmeübertragung zu Oberflächen, etc.) verwendet. Da CFD-Simulationen von realen Fassadengeometrien oft einen hohen Rechenaufwand bedeuten, wird beim derzeitigen Verhältnis von Rechenleistung zu Kosten oft auf eine zeitabhängige Berechnung verzichtet. Die zunehmende Verbilligung von Rechenleistung wird sich positiv auf die Möglichkeiten für CFD-Planungsaufwendungen auswirken. Die größte Planungssicherheit erhält man durch eine Kombination von Messung und Simulation. Eine Fassadenvariante wird z. B. experimentell untersucht und mit Hilfe von Simulationen wird der Einfluss verschiedener Parameter abgeklärt.