Heat loss of earth-coupled structures certified as passive house standard - comparison of different calculation methods

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheErdberührte Bauteile verlieren weniger Wärme als vergleichbare, an die Außenluft grenzende Bauteile. Die Wärmeübertragung an das umgebebende Erdreich ist durch mehrdimensionale Vorgänge gekennzeichnet.Es ist außerdem unerlässlich die Auswirkungen der thermischen Trägheit des Erdreichs bei den Berechnungen zu berücksichtigen. Wegen dieser Wärmespeicherfähigkeit treten zeitliche Verzögerungen auf. Ziel dieser Arbeit war es, Ergebnisse verschiedener in der Praxis in Österreich angewendeten normativen Berechnungsarten für Wärmeverluste über das Erdreich mit einem exakten softwaremäßig dreidimensional instationär kalkulierten Ergebnis zu vergleichen, um folgend Empfehlungen für korrekte Herangehensweisen abgeben zu können. Verglichen wurden das vereinfachte Näherungsverfahren mit Temperaturkorrekturfaktoren der ÖNORM B 8110-6, die indirekte Methode mit Psi-Werten nach EN ISO 13370 - einerseits unter Verwendung von sinusförmiger Temperaturschwankung, andererseits anhand Monatsmitteltemperaturen - gegenüber dreidimensionalen stationären und instationären Verfahren unter Zuhilfenahme eines 3D Wärmebrückenprogrammes. Die Analyse bezog sich auf Bauteile im Passivhaus-Standard, wobei drei verschiedene Systeme untersucht wurden: Bodenplatte auf Erdreich, unkonditionierter Keller sowie konditionierter Keller. Um die genaueste Berechnungsart, die dreidimensionale, instationäre Simulation zu erleichtern, wurde im Zuge dieser Arbeit ein Software-Tool entwickelt.Earth-coupled systems lose less heat than the ones which are adjoining the outside air. The heat transmission to the surrounding soil is characterised by multidimensional processes. Furthermore, it is essential to take the effect of thermal inertia of soil into account when calculating a construction. Because of this heat storage capacity there are time delays to be taken into consideration. This thesis' aim was to compare different, in Austria commonly used normative calculation methods of heat loss to the ground with the aid of exact software delivering three-dimensional unsteady state calculated results. Based on the results, recommendations were given for a correct approach. The comparison included the simplified approximation method of the ÖNORM B 8110-6 using temperature correction factors, the indirect method of the EN ISO 13370 using -values - on one hand by using sinusoidal variations in temperature, on the other hand by using median monthly temperatures - and three dimensional steady and unsteady state calculations using 3D thermal bridge software. The calculations were based on building structures certified as passive house standard, whereas three different systems were analysed: bottom slab, an unconditioned cellar and a conditioned cellar. In order to simplify the most accurate calculation - the tree dimensional, unsteady state simulation - an additional software tool was developed and implemented.10