In der vorliegenden Arbeit wurde die Energiebilanz von der Schweißenergiequelle bis zur Schmelzebildung im Bauteil eingehend analysiert. Hierfür wurden geeignete Messsysteme auf Basis der Kalorimetrie entwickelt und validiert. Neben dem Energieverbrauch der Anlage wird der Wärmeeintrag in das Bauteil kalorimetrisch analysiert. Zur umfassenden Analyse des Energieflusses werden zudem die Verlustgrößen, wie die Wärmeleitung, Wärmestrahlung und der Wärmedurchgang des Lichtbogens als auch der externe Brennerkühlkreislauf der Schweißenergiequelle untersucht. Neueste Untersuchungsmethoden ermöglichen zudem die Tropfentemperatur und die Lichtbogenleistung zu bestimmen. In Abhängigkeit definiert gewählter Prozessparameter wurde der Energiefluss für Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender und nicht abschmelzender Elektrode, sowie für das Unterpulverschweißen erstellt. Die einzelnen Wirkmechanismen der Prozesse wurden analysiert und bewertet sowie Zusammenhänge herausgestellt. Neben der Empfehlung für die Überarbeitung gültiger Normen, wie DIN EN 1011-1 kann mit der Kenntnis das Fügen temperatursensibler Werkstoffe verbessert werden. Gleichzeitig wird die Genauigkeit von Prozess- und Werkstoffsimulationen erhöht und Berechnung von Bauteildeformationen vereinfacht. Es wurden mittlere Tropfentemperaturen in einem Bereich zwischen TTr = 2.350…2.700°C ermittelt. Die Untersuchungen zeigen zudem, dass eine ausschließlich gezielte Änderung der Tropfentemperatur im Schweißprozess nicht möglich ist. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Lichtbogen und dessen Intensität den entscheidenden Einfluss auf die Entstehung des Einbandes in den Grundwerkstoff besitzt. / Welding performance is not the same as the energy input in the component. The efficiency is the ratio of usable to required energy. The aim of any process is to achieve a high efficiency, and thus to keep the share of losses as small as possible. Recent process developments in arc welding with consumable electrode have the aim to regulate the energy input in the component to achieve the target of an optimum welding result. This is based on a fundamental understanding of the operations during the welding process. For this purpose, the knowledge of the individual operations of the energy transport from the electrode contact to the heating behaviour of the component is necessary. Different measurement methods and results for the separate determination of the energy content of droplet and welding arc as well as energy input into the component are presented. For instance the question is analysed and discussed - whether the arc, or the overheated droplet is responsible for the weld penetration? In addition, the situation between relative and absolute efficiency of the welding process is discussed. In welding standards often global efficiencies for different welding processes are indicated. These standards provide this efficiency in relation to the as 100 % set submerged arc welding. This leads to errors in the use of the values for calculations or simulations. With the methods presented a sophisticated analysis of the influence of different parameter settings of the shielding gas welding process on the energy efficiency is possible.

In dieser Arbeit wurde ein computergestütztes, dynamisches Ein-Spur-Modell eines Pkw mit einem parallelen hybrid-elektrischen Antrieb (P2-Topologie) in Matlab-Simulink entwickelt. Es erlaubt die Skalierung des elektrischen Leistungsanteils und simuliert die Betriebsarten elekt- risches, konventionelles und hybrides Fahren, Bremsenergierückgewinnung und Start-Stopp- Betrieb. Ferner kann durch die Modellierung einer Einscheiben-Trockenkupplung zwischen Verbrennungs- und Elektromotor die Momentenübertragung bei schlupfender Kupplung wäh- rend des Anfahrens oder beim Start des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor nach- gebildet werden. Die Fahrzeugsimulation kann in drei verschiedenen Fahrzyklen (NEFZ, WLTP, FTP-75) durchgeführt werden. Als Ausgabegrößen stehen u.a. der Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen, die Antriebs- und Rekuperationsarbeit am Verbrennungs- bzw. Elektro- motor und an den Rädern sowie die dafür benötigte bzw. rückgeführte elektrische Energie zur Verfügung. Zusätzlich kann der zeitliche Verlauf zahlreicher relevanter Größen dargestellt wer- den. Die Validierung der Simulation zeigte eine gute Übereinstimmung mit den Daten eines realen Fahrzeuges in Bezug auf Beschleunigungsverhalten, Maximalgeschwindigkeit und Kraftstoffverbrauch. / In the frame of this Master Thesis a dynamic single-track-model of a hybrid electric vehicle was developed. The model comprises basic operation modes such as electric, conventional and hybrid driving, recuperation of braking energy and engine start-stop. It allows to scale the split of the propulsion between the combustion and electric engine. A further fundamental com- ponent is the model of a friction disc clutch, enabling the simulation of torque transmission of a slipping clutch during the vehicle start and the upspeeding of the combustion engine through the electric engine. The program offers three driving cycles for simulation (NEDC, WLTC, FTP- 75). Fuel consumption, CO2-emissions, propulsion and recuperation work of the combustion engine, electric engine and the wheels are provided as output variables as well as the required and recuperated electric energy. Furthermore several relevant variables are displayed in their progress over time. The model was validated against real vehicle data showing a good corre- lation regarding acceleration, maximum speed and fuel consumption.

Im Jahr 2017 - 2018 wurden in Cottbus zwei solare Mehrfamilienhäuser (je 7 Wohneinheiten) gebaut und seit 2019 im bewohnten Zustand im Rahmen des Eversol-Projektes durch die TU Bergakademie Freiberg wissenschaftlich begleitet. Neben dem Energiekonzept (Solarthermie und Photovoltaik) war auch das Bewohnerverhalten aufgrund einer Pauschalmiete (Festpreis für Wohnen, Strom, Wärme und Kälte) von Interesse. Die im Detail untersuchten Gebäude in Cottbus erreichen die hohen planerischen solaren Deckungsgrade in der elektrischen Energieversorgung sehr gut (70 % - 77 %). Das Stromverbrauchsprofil ist vergleichbar mit Literaturwerten und weist keine Auffälligkeiten aufgrund von Pauschalmiete auf. Durch deutlichen Mehrverbrauch in der Wärmeversorgung wird der solare Wärmedeckungsgrad allerdings verfehlt (50 % - 55 %). Gründe sind hier neben einem hohen Komfortanspruch der Bewohner (hohe Raumtemperaturen) u. a. auch in einer fehlerhaften Thermostateinstellung und hohen Warmwasser-Vorlauftemperaturen zu sehen. Insgesamt weisen die Monitoringergebnisse jedoch nicht auf ein verschwenderisches Verhalten aufgrund der Pauschalmiete hin. Für zukünftige Projekte wird deutlich, dass sowohl elektrischer, als auch thermischer Speicher deutlich kleiner dimensioniert werden könnten, ohne einen großen Einfluss auf die Autarkie zu haben. Der Erfolg der Auskopplung von Strom- und Wärmeüberschüssen in das umliegende Quartier konnte nachgewiesen werden. Es besteht jedoch noch weiteres Potenzial durch eine intelligente Steuerung. Die in diesem Forschungsprojekt mit umgesetzte pauschalisierte Inklusivmiete / Pauschalmiete kann als ein wesentlicher zukünftiger Anreizfaktor für ein Umdenken im Neubau von gesetzlichen, energetischen Pflichtvorgaben hin zu ökologisch-wirtschaftlichen Lösungen, von denen Mieter wie Vermieter profitieren, angesehen werden. Die Kombination von Neubau mit Bestandsgebäuden zu einem Quartier, sowie die energetische Sanierung und Integration von regenerativen Energiequellen in Bestandsgebäude weisen ein immenses Potential in Deutschland auf und sollten zukünftig vermehrt hinsichtlich Energie und CO2-Einsparpotentialen mit einer Erarbeitung von neuen schnellen Umsetzungsstrategien untersucht werden.:Definitionen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung und Projektablauf 2 Stand der Technik und Gesetze im Gebäude- und Quartiersbestand 2.1 Gesetzliche Vorgaben und Förderrichtlinien 2.1.1 Gebäudeenergiengesetz (GEG) 2.1.2 KfW-Förderungsrichtlinien Niedrigenergiehäuser 2.1.3 Solarpflicht 2.1.4 Gesetz zur Aufteilung der Kohlendioxidkosten (CO2KostAufG) 2.2 Gebäudebestand 2.3 Niedrigstenergiegebäude im Markt der MFH 2.3.1 Geometrische Kennzahlen und baulicher Wärmeschutz 2.3.2 Technische Ausstattung 2.3.3 Energetische Betrachtung 2.4 Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Heizwärmeverbrauch 2.5 Energetische Quartierskonzepte 2.5.1 Wärme im Quartier - 5GDHC 2.5.2 Strom im Quartier 2.5.3 Fazit und Hemmnisse von Quartierskonzepten für Wärme- und Stromeigenversorgung 2.6 Warmwasserbehandlung 2.6.1 Grundlagen solarer Nutzwassererwärmung im Mehrfamilienhaus 2.6.2 Warmwasserbereitstellung im Mehrfamilienhaus 3 Mietmodelle 3.1 Energielieferungen in Vermietungsmodellen 3.1.1 Beschreibung des Status Quo 3.1.2 Gesetzeskarte für Energiedienstleistungen 3.1.3 Mieterstrommodelle 3.1.4 Bestehende Pauschal- und Teilinklusivmieten 3.2 Neue Modelle der Pauschalmiete und Variationen 3.2.1 Varianten pauschaler Abrechnung 3.2.2 Wünschenswerte rechtliche Änderungen 3.3 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Pauschalmiete 3.3.1 Ermittlung der Eingabewerte 3.3.2 Ergebnisse aus Vermietersicht 3.3.3 Ergebnisse aus Mietersicht 3.4 Mögliche Einsatzbereiche von Pauschalmieten 3.4.1 Variation des Gebäudestandards und der Anlagennutzungsdauer 3.4.2 Variation der Fördermittel und der CO2-Steuer 3.4.3 Variation Energiepreis 3.4.4 Variation der Anzahl der Wohneinheiten 3.5 Vergleich der gemessenen Daten in Bezug auf die betrachteten Mietmodell 3.6 Vernetzung im Quartier 3.7 Fazit 4 Simulationsgestützte Analysen 4.1 Matlab/Simulink Modell von Gebäude und Quartier 4.2 Potentiale wärmeseitige Quartiersvernetzung 4.3 Potentiale stromseitige Quartiersvernetzung 4.4 Standortvergleich 4.5 Ökobilanzierung 4.6 Anlagendimensionierungen 5 Monitoring 5.1 Kenndaten und Gebäudekonzept 5.2 Installierte Messtechnik 5.3 Messwerterfassung 5.4 Wetterdaten 5.5 Speicherverluste 5.6 Kennzahlen 6 Energetische Bewertungen 6.1 Fehleranalyse und Vorschläge zur Systemoptimierung 6.1.1 Akku- und Wechselrichterausfall 6.1.2 Eigenzirkulation im ST-Kreislauf 6.1.3 Hydraulischer Abgleich der Teilfelder ST 6.1.4 Nahwärmeauskopplung 6.1.5 Thermostateinstellung und Umstellungen des Heiz- und Kühlmodus 6.1.6 Einspeisung ST-Ertrag in Speicher 6.1.7 Zirkulationsverluste und Auslegung Frischwasserstation 6.1.8 Klimatisierung Technikräume 6.2 Elektrische Energiebilanz - Gebäude und Einzelkomponenten 6.2.1 Allgemeine Energiebilanzen - Strom 6.2.2 PV-Anlagen 6.2.3 Haushaltsstromverbrauch 6.2.4 Hilfsstromverbrauch 6.2.5 Akkuspeicher 6.2.6 Quartiersvernetzung 6.3 Wärmebilanz - Gebäude und Einzelwohnungen 6.3.1 Allgemeine Energiebilanzen - Wärme 6.3.2 Einfluss Mieter und Thermostateinstellung auf Raumtemperatur und Heizwärmebedarf 6.3.3 Einfluss der Globalstrahlung auf den Heizwärmeverbrauch 6.3.4 Solarthermieanlage 6.3.5 Vergleich Solarthermie- und PV-Anlage 6.3.6 Gasbrennwerttherme und Warmwasserbereitung 6.3.7 Betrachtungen des Wärmespeichers 6.3.8 Gebäude- und Wohnraumkühlung und -heizung 6.3.9 Quartiersvernetzung 6.4 Soziologische Befragungen 6.4.1 Bewertung der Wohnungen 6.4.2 Bewertung des Energiekonzepts 6.4.3 All-Inclusive-Miete 6.4.4 Einstellung zur Mobilität 6.4.5 Selbsteinschätzung des Energieverbrauchsverhalten 6.4.6 Geräteausstattung 6.4.7 Fazit 7 Fazit und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang / As part of the Eversol project, two solar apartment blocks (7 units each) were built in 2017 - 2018 and were monitored since 2019 in an inhabited state as part of the Eversol project monitored scientifically by the TU Bergakademie Freiberg. Due to a flat-rate rent (fixed price for living, electricity, heating and cooling), the energy concept (solar thermal and photovoltaics) and the occupants' behaviour were of main interest. The high planned solar coverage rates for the electricity supply (70 % - 77 %) are very well achieved in the buildings analysed in detail in Cottbus. The electricity consumption profile is comparable with literature values and shows no anomalies due to flat-rate rent. However, the solar heat coverage is not achieved due to the significantly higher consumption in the heat supply (50 % - 55 %). In addition to the high comfort requirements of the occupants (high room temperatures), this is e. g. also due to incorrect thermostat settings and high hot water temperatures. On the whole, however, the monitoring results do not indicate any wasteful behaviour as a result of the flat-rate rent. For future projects, it is clear that both the electrical and thermal storage tanks could be significantly smaller without having a major impact on self-sufficiency. The success of exporting surplus electricity and heat to the surrounding neighbourhood has been proven, but there is further potential through intelligent control. The all-inclusive rent / flat-rate rent implemented in this research project can be seen as a significant future motivator for a rethinking in new buildings from legislative, mandatory energy requirements to ecological and economical solutions that benefit both tenants and landlords. Combining new buildings with existing buildings to form a quarter, as well as energy-efficient renovation and integration of renewable energy into existing buildings, has great potential in Germany and should be explored further to develope new rapid realisation strategies for the future building sector.:Definitionen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung und Projektablauf 2 Stand der Technik und Gesetze im Gebäude- und Quartiersbestand 2.1 Gesetzliche Vorgaben und Förderrichtlinien 2.1.1 Gebäudeenergiengesetz (GEG) 2.1.2 KfW-Förderungsrichtlinien Niedrigenergiehäuser 2.1.3 Solarpflicht 2.1.4 Gesetz zur Aufteilung der Kohlendioxidkosten (CO2KostAufG) 2.2 Gebäudebestand 2.3 Niedrigstenergiegebäude im Markt der MFH 2.3.1 Geometrische Kennzahlen und baulicher Wärmeschutz 2.3.2 Technische Ausstattung 2.3.3 Energetische Betrachtung 2.4 Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Heizwärmeverbrauch 2.5 Energetische Quartierskonzepte 2.5.1 Wärme im Quartier - 5GDHC 2.5.2 Strom im Quartier 2.5.3 Fazit und Hemmnisse von Quartierskonzepten für Wärme- und Stromeigenversorgung 2.6 Warmwasserbehandlung 2.6.1 Grundlagen solarer Nutzwassererwärmung im Mehrfamilienhaus 2.6.2 Warmwasserbereitstellung im Mehrfamilienhaus 3 Mietmodelle 3.1 Energielieferungen in Vermietungsmodellen 3.1.1 Beschreibung des Status Quo 3.1.2 Gesetzeskarte für Energiedienstleistungen 3.1.3 Mieterstrommodelle 3.1.4 Bestehende Pauschal- und Teilinklusivmieten 3.2 Neue Modelle der Pauschalmiete und Variationen 3.2.1 Varianten pauschaler Abrechnung 3.2.2 Wünschenswerte rechtliche Änderungen 3.3 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Pauschalmiete 3.3.1 Ermittlung der Eingabewerte 3.3.2 Ergebnisse aus Vermietersicht 3.3.3 Ergebnisse aus Mietersicht 3.4 Mögliche Einsatzbereiche von Pauschalmieten 3.4.1 Variation des Gebäudestandards und der Anlagennutzungsdauer 3.4.2 Variation der Fördermittel und der CO2-Steuer 3.4.3 Variation Energiepreis 3.4.4 Variation der Anzahl der Wohneinheiten 3.5 Vergleich der gemessenen Daten in Bezug auf die betrachteten Mietmodell 3.6 Vernetzung im Quartier 3.7 Fazit 4 Simulationsgestützte Analysen 4.1 Matlab/Simulink Modell von Gebäude und Quartier 4.2 Potentiale wärmeseitige Quartiersvernetzung 4.3 Potentiale stromseitige Quartiersvernetzung 4.4 Standortvergleich 4.5 Ökobilanzierung 4.6 Anlagendimensionierungen 5 Monitoring 5.1 Kenndaten und Gebäudekonzept 5.2 Installierte Messtechnik 5.3 Messwerterfassung 5.4 Wetterdaten 5.5 Speicherverluste 5.6 Kennzahlen 6 Energetische Bewertungen 6.1 Fehleranalyse und Vorschläge zur Systemoptimierung 6.1.1 Akku- und Wechselrichterausfall 6.1.2 Eigenzirkulation im ST-Kreislauf 6.1.3 Hydraulischer Abgleich der Teilfelder ST 6.1.4 Nahwärmeauskopplung 6.1.5 Thermostateinstellung und Umstellungen des Heiz- und Kühlmodus 6.1.6 Einspeisung ST-Ertrag in Speicher 6.1.7 Zirkulationsverluste und Auslegung Frischwasserstation 6.1.8 Klimatisierung Technikräume 6.2 Elektrische Energiebilanz - Gebäude und Einzelkomponenten 6.2.1 Allgemeine Energiebilanzen - Strom 6.2.2 PV-Anlagen 6.2.3 Haushaltsstromverbrauch 6.2.4 Hilfsstromverbrauch 6.2.5 Akkuspeicher 6.2.6 Quartiersvernetzung 6.3 Wärmebilanz - Gebäude und Einzelwohnungen 6.3.1 Allgemeine Energiebilanzen - Wärme 6.3.2 Einfluss Mieter und Thermostateinstellung auf Raumtemperatur und Heizwärmebedarf 6.3.3 Einfluss der Globalstrahlung auf den Heizwärmeverbrauch 6.3.4 Solarthermieanlage 6.3.5 Vergleich Solarthermie- und PV-Anlage 6.3.6 Gasbrennwerttherme und Warmwasserbereitung 6.3.7 Betrachtungen des Wärmespeichers 6.3.8 Gebäude- und Wohnraumkühlung und -heizung 6.3.9 Quartiersvernetzung 6.4 Soziologische Befragungen 6.4.1 Bewertung der Wohnungen 6.4.2 Bewertung des Energiekonzepts 6.4.3 All-Inclusive-Miete 6.4.4 Einstellung zur Mobilität 6.4.5 Selbsteinschätzung des Energieverbrauchsverhalten 6.4.6 Geräteausstattung 6.4.7 Fazit 7 Fazit und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung, Implementierung, Verifizierung und beispielhaften Anwendung eines thermohygrischen Modells zur Lösung bauklimatisch anspruchsvoller Planungsaufgaben. Als Anwendungsbeispiele dienen zwei Planungsprojekte an kritischen Standorten, ein Sanierungsentwurf für ein Wohngebäude in der warm-trockenen Klimazone (Damaskus) und ein Neubauentwurf für ein Kirchengebäude in der warm- feuchten Klimazone (Latakia). Die Entwicklung des thermohygrischen Berechnungsmodells wurde auf der Grundlage einer vereinfachten Gebäude- Energie- und Feuchtebilanz vorgenommen. Das Modell prognostiziert den thermischen und hygrischen Raumklimaverlauf in Abhängigkeit des Außenklimas, der Baukonstruktion und der Raumnutzung. Die Validität des Modells konnte in einem ersten Schritt am Beispiel eines Archivbaus am Standort Dresden nachgewiesen werden. In einem zweiten Schritt wurde das Modell in seiner Funktionalität (Eingabeparametervariabilität und -flexibilität) erweitert und in das Programm CLIMT (Climate-Indoor-Moisture-Temperature) implementiert. Die Validität der erweiterten Funktionalität des Programms konnte mit Hilfe von Messergebnissen eines Testhauses am Standort Partwitzer See (Brandenburg) sowie den für dieses Gebäude durchgeführten Simulationsergebnissen (Software TRNSYS) nachgewiesen werden. Die Anwendung des entwickelten Programms CLIMT wurde für zwei gehobene bauklimatische Problemstellungen demonstriert. In beiden Fällen handelt es sich um Gebäude, deren historisch gewachsenes Umfeld und deren bautypologische Traditionen maßgebende Planungsaspekte darstellen. Die Standort- Klimazonen beider Gebäude bringen besondere Schwierigkeiten mit sich. Für das Sanierungsplanungsbeispiel „Damaszener Wohnhaus“ wurden die Hauptmerkmale der historischen städtebaulichen Einbindung, der Gebäudezonierung sowie der traditionellen gestalterischen und bautechnischen Gebäudeelemente herausgearbeitet. Im Anschluss daran wurde die historisch- bauklimatische Funktionsweise dieses Gebäudetypus mit zahlreichen CLIMT- Variantenrechnungen näher betrachtet. Die besondere klimatische Schwierigkeit des Standortes Damaskus besteht in den permanent hohen Lufttemperaturen von bis zu 42°C, verbunden mit sehr niedrigen Luftfeuchten und Luftgeschwindigkeiten. Es wurden die beiden wesentlichen bauklimatische Funktionsbereiche, deren maßgebende Eigenschaften und deren Wirkungsweise für das Standortklima analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse bilden eine Hilfestellung für die traditionsbewusste bauklimatische Konzeption ähnlicher Gebäudetypen in dieser Klimazone. Auch für den Anwendungsfall der Neubauplanung eines Kirchenbaus am Standort Al-Rwda (Latakia) wurde eine umfassende bauhistorische Analyse des Gebäudetypus durchgeführt. Es konnten die historisch gewachsenen Hauptmerkmale des byzantinischen bzw. syrischen Sakralbaus in Bezug auf die Gebäudekubatur, Fassadengestaltung, Baustoffwahl und Innenraumgestaltung herausgestellt werden. Die bauklimatische Optimierung des neu zu errichtenden Kirchenbaus wurde mit Hilfe von CLIMT- und DELPHIN- Simulationsstudien vorgenommen. Am Gebäudestandort Latakia bestand die besondere Problemstellung in der Berücksichtigung hoher Luftfeuchten und Temperaturen welche ein erhöhtes Schadenspotenzial für die Außenbauteilkonstruktionen bedingen. Trotz der zahlreichen Randvorgaben der Planung konnten die bauphysikalischen Eigenschaften der gewählten Konstruktionen so weit wie möglich den vorteilhaften historischen Konstruktionseigenschaften angenähert werden so dass Schadensfreiheit gewährleistbar ist und der Energiebedarf weitestgehend minimiert wurde. Auch die Erkenntnisse dieses Kapitels bieten Planungshilfestellungen für den Entwurf ähnlicher Gebäudetypen und sind des Weiteren auf andere Klimazonen, so auch die gemäßigte Klimazone, übertragbar. Die Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung des Entwurfsprozesses indem sie ein praxistaugliches aber dennoch exaktes Bewertungsmodell zur Verfügung stellt und dessen Anwendung im Zusammenspiel der zahlreichen Entwurfsaspekte wie z.B. Städtebau, Nutzungsanforderungen, Statik, Liturgie, Baugeschichte und vor allem Bauklimatik, beispielhaft aufzeigt. Die Ableitung bauklimatischer Regeln bzw. Erkenntnisse konnten für zwei bauklimatisch bedeutende Klimazonen, die warm- feuchte und die warm- trockene Zone, an Hand zweier Entwurfsfelder bzw. Entwurfsbeispiele aufgestellt werden. Die erzielten Erkenntnisse beruhen dabei nicht nur auf der Anwendung des thermohygrischen Gebäudemodells sondern auch auf einer theoretischen Analyse der baugeschichtlichen Vorbilder für die Entwurfsbeispiele der jeweiligen Klimazone.

Die ökologischen und ökonomischen Anforderungen der heutigen Zeit verlangen energieeffiziente Verarbeitungsverfahren. Vor diesem Hintergrund befasst sich diese Arbeit mit dem Kunststoffblasformprozess, der neben dem für die Kunststoffverarbeitung typischen hohen Energiebedarf zusätzlich ein hohes Maß an energieintensiv zu erzeugender Druckluft erfordert. Ausgehend von einer ausführlichen Energiebilanz des Extrusionsblasformprozesses wurde der zur Formgebung (Blasluft) und zur inneren Blasteilkühlung (Spülluft) benötigte Drucklufteinsatz als eine energetische Schwachstelle identifiziert. Zur Reduzierung des erforderlichen Druckluftaufwands bei der Formgebung wird die Prozessrückführung der Blasluft detailliert betrachtet. Weiterhin wird ein Speichersystem vorgestellt, das eine sekundäre Nutzung der bei der inneren Blasteilkühlung kontinuierlich anfallenden druckbehafteten Prozessabluft ermöglicht. Abschließend wird ein Ansatz zum effektiven Drucklufteinsatz bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile aufgezeigt, der durch gezieltes Ausnutzen von für den Wärmeübergang günstiger Strömungsverhältnisse eine Kühlzeitverkürzung sowie eine Reduzierung des Druckluftaufwands verspricht.:1 Einleitung 2 Prozessanalyse des Blasformverfahrens 3 Motivation, Zielstellung und Aufbau der Arbeit 4 Energetische Bilanzierung des Extrusionsblasformverfahrens 5 Reduzierung des Druckluftaufwands bei der Formgebung 6 Sekundärnutzung der zur inneren Blasteilkühlung verwendeten Druckluft 7 Effektive Druckluftnutzung bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile 8 Zusammenfassung und Ausblick / Today's ecological and economic requirements demand energy-efficient processing methods. Against this background, this thesis deals with the plastic blow moulding process, which, in addition to the high energy demand typical for plastics processing, requires a high degree of energy-intensive compressed air. Based on a detailed energy balance of the extrusion blow moulding process, the use of compressed air required for forming (blow air) and for internal cooling of the blowing parts (purge air) was identified as an energetic weak point. In order to reduce the amount of compressed air required for forming, a feedback process used to recycle the blowing air is investigated in detail. Furthermore, a storage system will be presented which allows a secondary use of the pressurized process exhaust air, which is continuously generated during the internal cooling of the blowing part. Finally, an optimization approach for the effective use of compressed air for the internal cooling of bottle-shaped blow-moulded parts is presented, which promises a shortening of the cooling time and a reduction of the compressed air required through the targeted use of favourable flow conditions for heat transfer.:1 Einleitung 2 Prozessanalyse des Blasformverfahrens 3 Motivation, Zielstellung und Aufbau der Arbeit 4 Energetische Bilanzierung des Extrusionsblasformverfahrens 5 Reduzierung des Druckluftaufwands bei der Formgebung 6 Sekundärnutzung der zur inneren Blasteilkühlung verwendeten Druckluft 7 Effektive Druckluftnutzung bei der inneren Kühlung flaschenförmiger Blasteile 8 Zusammenfassung und Ausblick

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung, Implementierung, Verifizierung und beispielhaften Anwendung eines thermohygrischen Modells zur Lösung bauklimatisch anspruchsvoller Planungsaufgaben. Als Anwendungsbeispiele dienen zwei Planungsprojekte an kritischen Standorten, ein Sanierungsentwurf für ein Wohngebäude in der warm-trockenen Klimazone (Damaskus) und ein Neubauentwurf für ein Kirchengebäude in der warm- feuchten Klimazone (Latakia). Die Entwicklung des thermohygrischen Berechnungsmodells wurde auf der Grundlage einer vereinfachten Gebäude- Energie- und Feuchtebilanz vorgenommen. Das Modell prognostiziert den thermischen und hygrischen Raumklimaverlauf in Abhängigkeit des Außenklimas, der Baukonstruktion und der Raumnutzung. Die Validität des Modells konnte in einem ersten Schritt am Beispiel eines Archivbaus am Standort Dresden nachgewiesen werden. In einem zweiten Schritt wurde das Modell in seiner Funktionalität (Eingabeparametervariabilität und -flexibilität) erweitert und in das Programm CLIMT (Climate-Indoor-Moisture-Temperature) implementiert. Die Validität der erweiterten Funktionalität des Programms konnte mit Hilfe von Messergebnissen eines Testhauses am Standort Partwitzer See (Brandenburg) sowie den für dieses Gebäude durchgeführten Simulationsergebnissen (Software TRNSYS) nachgewiesen werden. Die Anwendung des entwickelten Programms CLIMT wurde für zwei gehobene bauklimatische Problemstellungen demonstriert. In beiden Fällen handelt es sich um Gebäude, deren historisch gewachsenes Umfeld und deren bautypologische Traditionen maßgebende Planungsaspekte darstellen. Die Standort- Klimazonen beider Gebäude bringen besondere Schwierigkeiten mit sich. Für das Sanierungsplanungsbeispiel „Damaszener Wohnhaus“ wurden die Hauptmerkmale der historischen städtebaulichen Einbindung, der Gebäudezonierung sowie der traditionellen gestalterischen und bautechnischen Gebäudeelemente herausgearbeitet. Im Anschluss daran wurde die historisch- bauklimatische Funktionsweise dieses Gebäudetypus mit zahlreichen CLIMT- Variantenrechnungen näher betrachtet. Die besondere klimatische Schwierigkeit des Standortes Damaskus besteht in den permanent hohen Lufttemperaturen von bis zu 42°C, verbunden mit sehr niedrigen Luftfeuchten und Luftgeschwindigkeiten. Es wurden die beiden wesentlichen bauklimatische Funktionsbereiche, deren maßgebende Eigenschaften und deren Wirkungsweise für das Standortklima analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse bilden eine Hilfestellung für die traditionsbewusste bauklimatische Konzeption ähnlicher Gebäudetypen in dieser Klimazone. Auch für den Anwendungsfall der Neubauplanung eines Kirchenbaus am Standort Al-Rwda (Latakia) wurde eine umfassende bauhistorische Analyse des Gebäudetypus durchgeführt. Es konnten die historisch gewachsenen Hauptmerkmale des byzantinischen bzw. syrischen Sakralbaus in Bezug auf die Gebäudekubatur, Fassadengestaltung, Baustoffwahl und Innenraumgestaltung herausgestellt werden. Die bauklimatische Optimierung des neu zu errichtenden Kirchenbaus wurde mit Hilfe von CLIMT- und DELPHIN- Simulationsstudien vorgenommen. Am Gebäudestandort Latakia bestand die besondere Problemstellung in der Berücksichtigung hoher Luftfeuchten und Temperaturen welche ein erhöhtes Schadenspotenzial für die Außenbauteilkonstruktionen bedingen. Trotz der zahlreichen Randvorgaben der Planung konnten die bauphysikalischen Eigenschaften der gewählten Konstruktionen so weit wie möglich den vorteilhaften historischen Konstruktionseigenschaften angenähert werden so dass Schadensfreiheit gewährleistbar ist und der Energiebedarf weitestgehend minimiert wurde. Auch die Erkenntnisse dieses Kapitels bieten Planungshilfestellungen für den Entwurf ähnlicher Gebäudetypen und sind des Weiteren auf andere Klimazonen, so auch die gemäßigte Klimazone, übertragbar. Die Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung des Entwurfsprozesses indem sie ein praxistaugliches aber dennoch exaktes Bewertungsmodell zur Verfügung stellt und dessen Anwendung im Zusammenspiel der zahlreichen Entwurfsaspekte wie z.B. Städtebau, Nutzungsanforderungen, Statik, Liturgie, Baugeschichte und vor allem Bauklimatik, beispielhaft aufzeigt. Die Ableitung bauklimatischer Regeln bzw. Erkenntnisse konnten für zwei bauklimatisch bedeutende Klimazonen, die warm- feuchte und die warm- trockene Zone, an Hand zweier Entwurfsfelder bzw. Entwurfsbeispiele aufgestellt werden. Die erzielten Erkenntnisse beruhen dabei nicht nur auf der Anwendung des thermohygrischen Gebäudemodells sondern auch auf einer theoretischen Analyse der baugeschichtlichen Vorbilder für die Entwurfsbeispiele der jeweiligen Klimazone.