Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor–Ingenieur
an der Fakultät Bauingenieurwesen
der Bauhaus-Universität Weimar
vorgelegt von
Dipl.-Ing. Rassabséwindé Désiré COMPAORE
aus Burkina Faso
Nach einer Vorstellung des Landes Burkina Faso und dem Stand des Energieverbrauchs im Land wurde in der Arbeit der Einfluss des Außen- und Raumklimas betrachtet und bewertet, um die allgemeinen Schlussfolgerungen für das Bauen in Burkina Faso zu ermitteln. Die Bestimmung eines erträglichen Raumklimas in Burkina Faso mit Hilfe von Diagrammen wurde vorgeschlagen. Das instationäre Wärmeverhalten der Gebäude wurde durch dynamische Simulationen des thermischen Verhaltens am Beispiel eines Standard-Bürogebäudes untersucht und bewertet. Das Energieeinsparpotential bzw. die Energieeinsparmöglichkeiten wurden durch Verbesserung der bauphysikalischen Eigenschaften der Gebäude gezeigt. Desweiteren wurde ein vereinfachtes Berechnungsverfahren für die Ermittlung der Transmissions- bzw. Strahlungswärmegewinne durch die Gebäudeaußenbauteile entwickelt. Mit Hilfe der gewonnenen Ergebnisse können planende Architekten und Ingenieure in Burkina Faso Gebäudekonzepte energetisch bewerten und vergleichen.
Vorwort |
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Inhaltsverzeichnis Symbolverzeichnis 1. Einleitung 1.1 Geographische Lage 1.2 Bevölkerung und wirtschaftliche Charakteristika 1.3 Energieverbrauch in Burkina Faso 1.4 Elektroenergie in Burkina Faso 1.5 Elektroenergieverbrauch in den öffentlichen Bürogebäuden 1.6 Problem und Zielstellung 2. Das Klima 2.1 Allgemeines 2.2 Verlauf der verschiedenen Klimaelemente |
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3. Allgemeine Schlussfolgerungen für das Bauen | |
4. Thermische Behaglichkeit im Klima von Burkina Faso 4.1 Allgemeines 4.2 Der Einfluss der Lüftung auf den feuchten Hautoberflächenanteil des Körpers zur Verbesserung des Behaglichkeitsempfindens 4.3 Bestimmung eines erträglichen Raumklimas in Burkina Faso |
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5. Simulation des thermischen Verhaltens des Gebäudes 5.1 Die Methodik 5.2 Energiebedarf von Bürogebäuden in Burkina Faso 5.3 Allgemeine Ergebnisse für klimatisierte Gebäude 5.3.1 Einfluss der Orientierung der Hauptfassade des Gebäudes 5.3.2 Einfluss der Geschosshöhe des Gebäudes 5.3.3 Einfluss des Wärmedurchgangskoeffizienten des Gebäudes 5.3.3.1 Die raumumschließenden Bauteile des Gebäudes 5.3.3.2 Die Innenwände des Gebäudes 5.3.4 Einfluss des Wärmespeichervermögens des Gebäudes 5.3.5 Einfluss des Absorptionsfaktors für Sonnenstrahlung 5.3.6 Einfluss des Fensterflächenanteils des Gebäudes 5.3.7 Einfluss der Verglasungsqualität der Fenster 5.3.8 Einfluss der Orientierung der verglasten Fassaden von Gebäuden 5.3.9 Einfluss der Sonnenschutzmaßnahmen für Fenster 5.3.9.1 Einfluss der außenliegenden Sonnenschutzeinrichtungen 5.3.9.2 Einfluss der innenliegenden Sonnenschutzeinrichtungen 5.3.10 Einfluss der raumklimatischen Parameter des Gebäudes 5.3.10.1 Einfluss der maximalen Soll-Raumlufttemperatur 5.3.10.2 Einfluss der Mindestluftwechselrate und Infiltration 5.3.10.3 Einfluss der Kühlungsstrategien 5.3.11 Die Beleuchtung des Gebäudes |
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5.4 Allgemeine Ergebnisse für nichtklimatisierte Gebäude 5.4.1 Einfluss der Lüftung auf die Raumlufttemperatur 5.4.1.1 Die Luftwechselrate 5.4.1.2 Die Lüftungsstrategie 5.4.1.3 Thermischer Komfort während der Bürozeiten 5.4.2 Einfluss der bauphysikalischen Eigenschaften des Gebäudes auf die Raumlufttemperatur 5.5 Ermittlung des Energieeinsparpotentials |
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6. Festlegungen von bauphysikalischen und konstruktiven Forderungen an die Gebäudehülle in Burkina Faso 6.1 Nichttransparente Außenbauteile: Ermittlung des maximal zulässigen km-Wertes 6.2 Transparente Außenbauteile: Allgemeine Forderungen 6.3 Maximalwerte der Transmissionswärmegewinne durch nichttransparente Außenbauteile (Außenwände und Dächer) 6.4 Maximalwerte der Wärmegewinne infolge Transmission und Sonnenstrahlung durch transparente Außenbauteile (Fenster) 6.4.1 Wärmegewinn infolge Transmission durch die Fenster 6.4.2 Wärmegewinn infolge Sonnenstrahlung durch die Fenster 6.4.3 Einfluss von außenliegenden Sonnenschutzeinrichtungen: Bestimmung der besonnten Glasfläche 6.5 Jahres-Wärmegewinn durch die Außenbauteile |
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7. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen | |
Literaturverzeichnis | |
Lebenslauf | |
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Anhangsverzeichnis |
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Anhang 1: Komfortdiagramme mit eingetragenen Klimadaten von Burkina Faso | |
Anhang 2: Thermische Behaglichkeitskomponenten im heißen Klima |
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Anhang 3: Anteil Unzufriedener als Funktion der Luftgeschwindigkeit, der Fußboden-Temperatur und der vertikalen Temperaturdifferenz zwischen dem Kopf und dem Fußknöchel |
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Anhang 4: Grundrisse der Referenzbürogebäude | |
Anhang 5: Lüftung des Gebäudes: Raumlufttemperaturentwicklung | |
Anhang 6: Mittelwerte, Maximalwerte, Amplitude der äquivalenten Temperatur nach Himmelsrichtungen und Werte von "cos2Pi(t-n)/24" |
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Anhang 7: Temperaturamplitudendämpfung und Phasenverschiebung für Wand- und Dachausführungen in Burkina Faso |
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Anhang 8: Außenlufttemperatur von Ouagadougou und eindringende globale und diffuse Strahlungsintensität nach Himmelsrichtungen durch das Bezugsglas (Single Clear 3 mm) |
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Anhang 9: Korrekturfaktor (N) für Sonnenstrahlung |
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Anhang 10: Spezifische horizontale und vertikale Schattenlänge je Längeneinheit der Vorsprünge nach Himmelsrichtung |
Anhang 10.pdf |