U-Cube Methode⚓︎

Allgemeines⚓︎

Im Bereich der Normierung der Wärmeversorgung von Wohngebäuden gibt es derzeit zwei Kulturen: Zum Einen existieren bauphysikalische Normen, Richtlinien, Regeln und Gesetze für die Bemessung des Wärmeverlustes und des Heizenergiebedarfs von Wohngebäuden (z.B. DIN EN 12831) und zum Anderen existiert eine Ergonomie-Norm zur präzisen Erfassung der thermischen Behaglichkeit (DIN 7730). Der Einbau einer Heizung in ein Wohngebäude ist nicht Selbstzweck, sondern dient der Erreichung einer optimalen Behaglichkeit in kühleren Klimaten. Die Berücksichtigung des Menschen erfordert eine Neubeurteilung der Wechselwirkungen zwischen Heizung, Gebäude, Heizungsregelung und Mensch. Dadurch kann es zu Abweichungen vom Norm-Energiebedarf und damit zu Veränderungen der Energie-Effizienz der betrachteten Systeme kommen. Um die Wechselwirkung von Heizung und Gebäude unter Behaglichkeitskriterien energetisch beurteilen und einordnen zu können, ist ein geeignetes Messverfahren nötig. Dieses Verfahren wird von U-CUBE entwickelt.

Geplanter Anwendungsbereich⚓︎

Zur Erreichung und Aufrechterhaltung einer bestimmten Behaglichkeit benötigt man in einer gegebenen Situation eine bestimmte Energiemenge, die von der nach DIN EN 12831 ermittelten Energiemenge abweichen kann. U-CUBE entwickelt ein Messverfahren, das diese Leistungsunterschiede präzise ermittelt und mit der Behaglichkeitseffizienz (Thermal Comfort Efficiency: TCE) und dem Thermischen Stress Koeffizienten (Thermal Stress Coefficient: TSC) zwei Kennzahlen ermittelt, die eine Einordnung der Behaglichkeitssituation energetisch und behaglich ermöglichen. Die Wirkung der Hüllfläche auf den effektiven Wärmefluss unter Behaglichkeitsbedingungen kann mit Hilfe des Wärmeflusskoeffizienten UC beurteilt werden.

Testräume⚓︎

Die Messungen bei U-CUBE werden in ca. 3 Meter großen Testräumen (Kuben) durchgeführt, die allseitig von Luft umgeben sind. Die Kuben sind paarweise identisch aufgebaut und erlauben vergleichende Messungen bei verschiedenen Heizungskonfigurationen. Um einen präzisen Energieverlust nach DIN EN 12831 ermitteln zu können wird der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) entsprechend der Rechenvorschriften in EN ISO 6946 verwendet. Das Aufständern des Testraumes sorgt für eine allseitig den Raum umgebende Luftschicht und erlaubt die Verwendung des U-Wertes als Maßzahl für die Abschätzung der Wärmestromdichte des Energieverlustes in allen Raumrichtungen. Daher auch der Name: „U-CUBE“.

Lüftung⚓︎

Die Kuben sollen eine nach DIN 13829 gemessene Luftwechselrate n50 von weniger als 1,5 h ^-1 aufweisen und mit einer mechanischen Verdrängungslüftung hoher Lüftungseffizienz (nach DIN1946-6) ausgestattet sein, die einen Luftwechsel von n = 0,5 h^-1 realisiert.

Klimakorrektur⚓︎

Um die Messungen sowohl regional, als auch mikroklimatisch einordnen und bewerten zu können, wird eine engmaschige Klimakalibrierung durchgeführt. Da es sich bei einem Gebäude im Prinzip um ein Kalorimeter handelt, wird bei U-CUBE eine kalorimetrische Referenz verwendet. Wir verwenden eingenordete, kalorimetrische Kuben, deren Innentemperatur isotrop auf 20°C temperiert ist. Auf der Basis der Klimakubenleistungen können wetterabhängige kalorisch wirksame Außentemperaturen (T_cal) definiert werden und witterungsbereinigende Klimafaktoren analog zu den Klimafaktoren des DWD entsprechend EnEV ermittelt werden.