ArchitekturForm & SolarEnergie: eine globale Formenstudie zur Untersuchung des Einflusses der Gebäudegeometrie auf Potentiale solarer Energieversorgung über die Gebäudehülle
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Göttingen
Cuvillier
2009 [erschienen] 2010
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 361 S. Ill., graph. Darst., Kt. 21 cm |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
KAPITEL 1 EINLEITUNG 1
1.1 PROBLEMAUFRISS UND MOTIVATION 1
1.2 AUFBAU DER ARBEIT 5
KAPITEL 2 PRAEFOSSILE SOLARARCHITEKTUR 7
2.1 SONNE UND ARCHITEKTUR 7
2.2 AUTOCHTHONE SOLARARCHITEKTUR 8
2.3 BEISPIELE REGIONALSPEZIFISCHER SOLARARCHITEKTUR 9
2.3.1 TROPEN: BATAK-HAUSER 9
2.3.2 WUESTE: KASBAH 10
2.3.3 MEDITERRAN: MEGARON 12
2.3.4 MEDITERRAN: PRIENE (SOLARE SIEDLUNGSFORM) 14
2.4 KRITERIEN EINER SOLAREN GEBAEUDEFORM 15
KAPITEL 3 POSTFOSSILE SOLARARCHITEKTUR 19
3.1 ENERGIEDESIGN 19
3.2 EMEUERBARE ENERGIEN IN DER ARCHITEKTUR 21
3.3 ARCHITEKTONISCHE RELEVANZ 23
3.4 ANFORDERUNGEN ZUKUENFTIGER SOLARARCHITEKTUR 25
3.4.1 A M P L I A T I ON 26
3.4.2 KONZENTRATION 26
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1004068700
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
3.4.3 KOMBINATION 27
3.4.4 INTEGRATION 27
3.4.5 SUBSTITUTION 27
3.4.6 ADAPTION 28
3.5 GEBAEUDEFORM UND ENERGIE 30
3.6 VERLUSTMINIMIERUNGS- VERSUS GEWINNMAXIMIERUNGSSTRATEGIE 32
3.7 FORSCHUNGSFRAGE 34
KAPITEL 4 FORMBEEINFLUSSENDE ENERGETISCHE GEBAEUDEKENNGROESSEN (STAND DER
FORSCHUNG) 35
4.1 OBERFLAECHEN-VOLUMEN-VERHAELTNIS (A/V) - VERIUSTMINIMIERUNG 35
4.1.1 DEFINITION 35
4.1.2 KRITISCHE BETRACHTUNG DES A/V-VERHAELTNISSES 41
4.2 EGZ (ENTWURFSGUETEZAHL) - TRANSMISSIONSGEWINNMAXIMIERUNG 41
4.2.1 DEFINITION 41
4.2.2 KRITISCHE BETRACHTUNG DER ENTWURFSGUETEZAHL 46
4.2.3 KRITISCHE BETRACHTUNG DER KOMBINATION VON A/V UND EGZ 48
4.3 SOLAR ENVELOPE - VERSCHATTUNGSMINIMIERUNG 49
4.3.1 DEFINITION 49
4.3.2 KONSTRUKTIONSPRINZIP DES SOLAR ENVELOPES 51
4.3.3 ERMITTLUNG RAEUMLICHER EINFLUESSE 55
4.3.4 MATHEMATISCHE KONSTRUKTION DES SOLAR ENVELOPES 56
4.3.5 PROGRAMME ZUR BERECHNUNGEINES SOIAR ENVELOPES 58
4.3.6 EINFLUSS DER STRASSENFUEHRUNG 60
4.3.7 KRITISCHE BETRACHTUNG DES SOLAR ENVELOPES 63
4.4 ZUSAMMENFASSUNG 67
KAPITEL 5 UNTERSUCHUNGSAUFBAU (METHODE) 69
5.1 FORSCHUNGSANSATZ 69
5.2 METHODISCHES VORGEHEN 69
5.3 ABLAUFDIAGRAMM 72
IMAGE 3
KAPITEL 6 ANLOEGEN DER DATENBANKEN 73
6.1 GENERIERUNG DER FORMENREIHEN 73
6.1.1 FORMENGRUPPE 1 74
6.1.2 FORMENGRUPPE 2 75
6.1.3 FORMENGRUPPE 3 75
6.1.4 FORMENGRUPPE 4 76
6.1.5 FORMENGRUPPE 5 76
6.1.6 FORMENGRUPPE 6 77
6.1.7 FORMENGRUPPE 7 78
6.1.8 GRUNDVOLUMINA 79
6.2 ERMITTLUNG REPRAESENTATIVER STANDORTE 79
6.2.1 KURZEINFUEHRUNG IN DIE KLIMATOLOGIE 80
6.2.2 EFFEKTIVE KLIMAKLASSIFEIERUNG NACH KOPPEN 82
6.2.3 EINFUEHRUNG TEMPERATURRELEVANTER KLIMAZONEN 84
6.2.4 KURZEINFUEHRUNG IN DIE DEMOGRAPHIE 88
6.2.5 VORGEHEN ZUR ERMITTLUNG DER BEVOELKERUNGSGEWICHTUNG 89
6.3 ERSTELLUNG DER PARAMETERMATRIX 94
6.3.1 DAEMMSTANDARD 94
6.3.2 SOLARER WIRKUNGSGRAD 94
6.3.3 BELEGUNGSGRAD 96
6.3.4 PARAMETERMATRIX UND ZEITACHSE 97
KAPITEL 7 FESTLEGUNG DER VORGABEN UND UNTERSUCHUNGSGRENZEN 98
7.1 UNTERSUCHUNGSGRENZEN - FORMEN 98
7.2 UNTERSUCHUNGSGRENZEN - STANDORTE 99
7.3 UNTERSUCHUNGSGRENZEN - PARAMETER 99
7.4 UNTERSUCHUNGSGRENZEN - BERECHNUNG 100
KAPITEL 8 GRUNDLAGEN DER BERECHNUNG THERMISCHER VERLUSTE (FORMELWERK)
103
8.1 BENOETIGTE EINGANGSGROESSEN 103
8.2 ENTWICKLUNG EINER FORMEL ZUR ABSCHAETZUNG THERMISCHER VERLUSTE 104
IMAGE 4
KAPITEL 9 GRUNDLAGEN DER BERECHNUNG SOLARER STRAHLUNG (FORMELWERK) 106
9.1 VERWENDETE LITERATUR 107
9.2 PHYSIKALISCHE DATEN DER SONNE 109
9.3 ENERGIEENTSTEHUNG IN DER SONNE 110
9.4 EXTRATERRESTRISCHE STRAHLUNG E O UND SOLARKONSTANTE 1^ 112
9.5 ATMOSPHAERENDURCHGANG 115
9.5.1 AUFBAU DER ATMOSPHAERE 115
9.5.2 OPTISCHES FENSTER 117
9.5.3 STRAHLUNGSSPEKTRUM 117
9.6 MODELLIERUNG DER ERDATMOSPHAERE 118
9.6.1 CD-ATMOSPHAERE (CLEAR, DRY) 119
9.6.2 RNC-ATMOSPHAERE (REAL, NO CLOUDS) 119
9.6.3 RC-ATMOSPHAERE (REAL, CLOUDY) 119
9.7 EXTINKTIONSVORGAENGE BEIM ATMOSPHAERENDURCHGANG 119
9.7.1 RAYLEIGH-STREUUNG 121
9.7.2 MIE-STREUUNG 121
9.7.3 MEHRFACHREFLEXION ZWISCHEN HIMMEL UND UMGEBUNG 122
9.7.4 GESAMTBETRAG DER DIFFUSSTRAHLUNG E DMKRNC 123
9.8 AIR MASS AM 124
9.8.1 EXTINKTION IN DER CD-ATMOSPHAERE 126
9.8.2 ABSORPTION DURCH OZON 127
9.8.3 ABSORPTION DURCH PERMANENTGASE 127
9.8.4 STREUUNG AN MOLEKUELEN 128
9.8.5 ABSORPTION DURCH WASSERDAMPF 128
9.8.6 STREUUNG AN AEROSOLEN 129
9.9 EINFLUSS DER BEWOELKUNG AUF DIE SOLARSTRAHLUNG 130
9.9.1 WOLKENKLASSIFIKATION 132
9.9.2 EINFLUSS DER BEWOELKUNG AUF DEN DIREKTSTRAHLUNGSANTEIL 133
9.9.3 EINFLUSS DER BEWOELKUNG AUF DEN DIFFUSSTRAHLUNGSANTEIL 133
9.9.4 BEDECKUNGSGRAD 133
IMAGE 5
9.10 GLOBAL-, DIREKT- UND DIFFUSSTRAHLUNG 134
9.11 DIREKTSTRAHLUNG AUF GENEIGTE FLAECHEN 135
9.11.1 ZEITGLEICHUNG Z 136
9.11.2 WAHRE ORTSZEIT (WOZ) I S 136
9.11.3 DIE SECHS WINKEL ZUR BESTIMMUNG DES SONNENSTANDES 137
9.11.4 BREITENGRAD (P 138
9.11.5 STUNDENWINKEL CO 138
9.11.6 DEKLINATION S 138
9.11.7 MONATSMITTLERER TAG M 138
9.11.8 ZENITWINKEL 9 Z 139
9.11.9 SONNENHOEHENWINKEL (ELEVAUEON) A 139
9.11.10 AZIMUTWINKEL 3 S 140
9.11.11 STUNDENWINKEL DES SONNENAUF-UND-UNTERGANGS CO S 140
9.11.12 TAGESLAENGE T D 140
9.11.13 BERECHNUNG DES EINFALLSWINKELS AUF EINEN BELIEBIG AUSGERICHTETEN
KOLLEKTOR K 141
9.11.14 NEIGUNGSWINKEL SS UND AZIMUT 3 K EINER BELIEBIG ORIENTIERTER
FLAECHEN K 141
9.11.15 EINFALLSWINKEL DER DIREKTSTRAHLUNG 0 DLRJ AUF BELIEBIG
ORIENTIERTE FLAECHEN K 141
9.11.16 STUNDENWINKEL DES SONNENUNTERGANGS A SJ BELIEBIG ORIENTIERTER
FLAECHEN K 142
9.11.17 TAGESLAENGE F TFK FUER EINE BELIEBIG ORIENTIERTE FLAECHE K 143
9.12 EXTRATERRESTRISCHE STRAHLUNG 144
9.12.1 INTENSITAET EXTRATERRESTRISCHER STRAHLUNG /* AUF EINE HORIZONTALE
FLAECHE 144
9.12.2 SUMME EXTRATERRESTRISCHER STRAHLUNG E O AUF EINE HORIZONTALE
FLAECHE 144
9.13 BERECHNUNG DER STUENDLICHEN GLOBAL-UND DIFFUSSTRAHLUNG 144
9.14 CLEARNESS INDEX K T 145
9.15 MODELLE ZUR BESTIMMUNG DES CLEARNESS INDEX 146
9.15.1 MODELL NACH PAGE 146
9.15.2 MODELL NACH LIU UND JORDAN 147
9.15.3 MODELL NACH BENDT ET AL 147
9.15.4 ERGAENZUNG DURCH HERZOG 148
9.15.5 MODELL VON HOLLANDS UND HUGET 148
9.15.6 MODELL VON KLEIN UND BECKMANN 149
IMAGE 6
9.16 BESTIMMUNG DES DIFFUSANTEILS UEBER DEN CLEARNESS INDEX 149
9.17 BESTIMMUNG DES DIREKTANTEILS UEBER DEN DIFFUSANTEIL 150
9.18 GLOBAL-, DIREKT- UND DIFFUSSTRAHLUNG AUF BELIEBIG AUSGERICHTETE
EMPFANGSFLAECHEN K 150
9.18.1 STUENDLICHE DIREKTSTRAHLUNG G ARJ( AUF EINE BELIEBIG AUSGERICHTETE
FLAECHE K 150
9.18.2 STUENDLICHE DIFFUSSTRAHLUNG G D WK AUF EINE BELIEBIG AUSGERICHTETE
FLAECHE K 151
9.18.3 STUENDLICHE REFLEXIONSSTRAHLUNG G REFK AUF EINE BELIEBIG
AUSGERICHTETE FLAECHE K . 152
9.18.4 STUENDLICHE GLOBALSTRAHLUNG G GK AUF BELIEBIG GENEIGTE,
AUSGERICHTETE FLAECHEN 152
KAPITEL 10 EINFUEHRUNG DER METEOROLOGISCHEN DATENQUELLE 153
10.1 KURZE EINFUEHRUNG IN DIE METEOROLOGIE 153
10.2 MESSUNG DER SOLARSTRAHLUNG IN BODENSTATIONEN 154
10.3 PROBLEME MIT STRAHLUNGSMESSUNG VON BODENSTATIONEN 155
10.4 SATELLITENMETEOROLOGIE 156
10.5 VORTEILE DER SATELLITENMETEOROLOGIE 157
10.6 VERFUEGBARE DATENSAETZE ZUR SOLARSTRAHLUNG 158
10.7 BESCHREIBUNG DER METEOROLOGISCHEN DATENBANK SSE 160
KAPITEL 11 VALIDIERUNG DER STRAHLUNGSBERECHNUNG 163
11.1 GLOBALSTRAHLUNG AUF DIE HORIZONTALE 163
11.2 GLOBALSTRAHLUNG AUF GENEIGTE SUEDORIENTIERTE EMPFANGSFLAECHEN 164
11.3 GLOBALSTRAHLUNG AUF EINE SENKRECHTE SUEDFASSADE 164
11.4 GLOBALSTRAHLUNG AUF EINE SENKRECHTE NORDFASSADE 166
11.5 GLOBALSTRAHLUNG AUF SENKRECHTE OST- UND WESTFASSADEN 167
11.6 ZUSAMMENFASSUNG 169
KAPITEL 12 VORSTELLUNG DES ENTWICKELTEN PROGRAMMS 170
12.1 BESCHREIBUNG DES PROGRAMMAUFBAUS 171
12.2 EINGABE UND VERWALTUNG ALLGEMEINER GEBAEUDEDATEN 172
12.3 GEBAEUDEDATENBLATT 173
12.4 GEBAEUDEFORMEINGABE 173
12.5 STANDORTEINGABE 175
IMAGE 7
KAPITEL 13 DURCHFUEHRUNG DER UNTERSUCHUNG 178
13.1 ABLAUF DES VERSUCHS 178
13.2 KOMBINATION 178
13.3 KALKULATION 179
13.4 ROTATION 179
13.5 SELEKTION 179
13.6 SORTIERUNG 179
KAPITEL 14 ANALYSE DER EINZELERGEBNISSE 180
14.1 AUFBAU UND ERLAEUTERUNG DES FORMENRANKING-DATENBLATTES 181
14.2 NUTZUNG DER ENTWURFSEMPFEHLUNGEN DES FORMENRANKINGS 184
KAPITEL 15 GRAPHISCHE ANALYSE DER GESAMTERGEBNISSE 186
15.1 BESCHREIBUNG DER ANALYSEMETHODE 186
15.2 DURCHGEFUEHRTE UNTERSUCHUNGEN 188
15.3 KOMPAKTHEIT (A/V-VERHAELTNIS) 189
15.4 OBERFLAECHE 190
15.5 KONVENTIONELL / UNKONVENTIONELL 191
15.6 KONVENTIONELL / UNKONVENTIONELL (KLEINE A/V) 192
15.7 KONVENTIONELL / UNKONVENTIONELL (MITTLERE A/V) 193
15.8 KONVENTIONELL / UNKONVENTIONELL (GROSSE A/V) 194
15.9 HOEHE 195
15.10 QUADER/ PYRAMIDE (FLACH) 196
15.11 QUADER / PYRAMIDE (MITTELHOCH) 197
15.12 QUADER/ PYRAMIDE (HOCH) 198
15.13 GRUPPEI 199
15.14 GRUPPE 2 200
15.15 GRUPPE 3 201
15.16 GRUPPE 4 202
15.17 GRUPPE 5 203
IMAGE 8
15.18 GRUPPE6 2 "4
15.19 GRUPPE 7 205
15.20 ZUSAMMENFASSUNG 206
KAPITEL 16 MATHEMATISCHE ANALYSE DER GESAMTERGEBNISSE 207
16.1 VERHAELTNIS: GRADTAGE G F ZU JAHRESENERGIEBILANZ 209
16.2 VERHAELTNIS: GLOBALSTRAHLUNG/GRADTAGE E GLOB IG, ZU
JAHRESENERGIEBILANZ 210
16.3 VERHAELTNIS: KOMPAKTHEIT AIV ZUR EINSTRAHLUNG AUF DIE OBERFLAECHE E O
213
16.4 VERHAELTNIS: OBERFLAECHE O ZUR JAHRESENERGIEBILANZ 214
16.5 VERHAELTNIS: OBER-/GRUNDFLAECHE OIG ZU EINSTRAHLUNG
OBERFUGIOBALSTRAHLUNG E OLEGLOB 215
16.6 VERHAELTNIS: GRUNDFLAECHE G ZU EINSTRAHLUNG
OBERFLAECHE/GLOBALSTRAHLUNG E OIEAOB 217
KAPITEL 17 VERTIEFENDE EINZELSTUDIEN 218
17.1 STANDORTSTUDIE 218
17.1.1 KLIMADIAGRAMME 219
17.1.2 JAHRESVERLAUF HEIZ- UND KUEHLGRADTAGE 219
17.1.3 JAHRESVERLAUF TRANSMISSIONSVERLUSTE 220
17.1.4 JAHRESVERLAUF ALBEDO, BEWOELKUNG UND CLEARNESS INDEX 221
17.1.5 JAHRESVERLAUF EXTRATERRESTRISCHE, GLOBAL-, DIREKT- UND
DIFFUSSTRAHLUNG 222
17.1.6 TAGESVERIAUF BEWOELKUNG UND CLEARNESS INDEX 223
17.1.7 TAGESVERIAUF EXTRATERRESTRISCHE, GLOBAL-, DIREKT- UND
DRFFUSSTRAHLUNG 224
17.1.8 ORIENTIERUNGSABHAENGIGE OPTIMALE NEIGUNG DER EMPFANGSFLAECHEN 225
17.1.9 JAHRESVERLAUF DER MONATSENERGIEBILANZEN 227
17.1.10 MATRIX DER JAHRESSUMMEN-ENERGIEBILANZEN 228
17.1.11 ANALYSE DER STANDORTMATRIX 229
17.2 RANKINGSTUDIE 230
17.2.1 EINFLUSS DER PARAMETER 230
17.2.2 EINFLUSS DES STANDORTES 231
17.2.3 EINFLUSS DES SORTIERUNGSMERKMALS 232
17.2.4 ANALYSE DER RANKINGMATRIX 233
IMAGE 9
17.3 ROTATIONSSTUDIE 235
17.3.1 AUFBAU DER ROTATIONSSTUDIE 235
17.3.2 ERGEBNISSE 239
17.4 POTENTIALSTUDIE 240
KAPITEL 18 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE 244
KAPITEL 19 SCHLUSSBETRACHTUNG 251
19.1 DAS WERKZEUG UND SEIN NUTZEN 251
19.2 GRENZEN DER UEBERTRAGBARKEIT 252
19.2.1 REALITAET DES ENTWURFSPROZESSES 252
19.2.2 ALTBAU-NEUBAU-DISKUSSION 253
19.3 GESELLSCHAFTLICHE BEDEUTUNG 256
19.4 AUSBLICK UND SCHLUSSWORT 258
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 262
TABELLENVERZEICHNIS 268
LITERATURVERZEICHNIS 270
ANHAENGE (A BIS J) 285
ANHANG A: FORMENGRUPPEN 287
ANHANG B: REPRAESENTATIVE STANDORTE 301
ANHANG C: FORMENRANKING MADRID NACH JAHRESENERGIEBILANZ 305
ANHANG D: UEBERSICHTSMATRIX ALLER 42 STANDORTE BEI MITTLEREN PARAMETERN
311
ANHANG E: ERGEBNISFELDER MIT FARBFILTER ZUR MUSTERANALYSE DES EINFLUSSES
DER KOMPAKTHEIT 314
ANHANG F: ZUSAMMENFASSENDE UEBERSICHT DER ERGEBNISFELDER 321
ANHANG G: STANDORTSTUDIE (METEOROLOGISCH) 324
ANHANG H: FORMENRANKING MADRID (NACH JAHRESENERGIEBILANZ BEI SCHLECHTEN
PARAMETERN) 335
ANHANG I: RANKINGSTUDIE - STATION NORD / DAKAR (NACH EINSTRAHLUNGSDICHTE
U. JAHRESENERGIEBILANZ). 341
ANHANG J: STANDORTSTUDIE (AUSWERTUNG DES FORMENRANKINGS) 346 |
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