Neue objektorientierte hygrothermische Modellbibliothek zur Ermittlung des hygrothermischen und hygienischen Komforts in Räumen

Die Entwicklung energetisch optimierter Lüftungsstrategien für feuchtebedingte Probleme bzw. die Planung und die Sanierung energiesparender Gebäude benötigt eine genaue Kenntnis über das hygrothermische Bauteil- und Gebäudeverhalten. Diese Fragestellungen können vor der eigentlichen messtechnischen Ausführung mit Hilfe von Simulationstools beantwortet werden. Die Komplexität solcher Fragestellungen führt zu komplexen Modellen, die schnell unüberschaubar werden können, wenn nicht geeignete Beschreibungsmittel verwendet werden. Modellierungssprachstandards wie Modelica ermöglichen aufgrund ihrer generischen Konzepte, wie z. B. Klassenprinzip, Vererbungsprinzip, Aggregationsprinzip und Polymorphie, solche komplexen Systeme in einfache Teil systeme zu zerlegen, diese zu verifizieren und dann wieder zusammenzuführen. In der Forschung existieren bisher keine generischen Simulationstools zur Bauteil- und Gebäudesimulation, die eine hygrothermische Analyse mit starken Wechselwirkungen zwischen Bauteilverhalten, Gebäudehülle, Gebäudenutzung sowie Raumklima ermöglichen.
Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Entwicklung einer flexiblen objektorientierten hygrothermischen Modellbibliothek, basierend auf der Modellierungssprache Modelica, für die Simulation und die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Raumklima, Bauteilverhalten, Gebäudehülle sowie Gebäudenutzung. Diese Modellbibliothek soll für die Entwicklung eines energetisch optimierten, bedarfsgeregelten Lüftungssystems zur Minimierung des Risikos der Schimmelpilzbildung unter Einhaltung eines hygrothermischen und hygienischen Komforts eingesetzt werden. Die Komponenten- bzw. Modellbibliothek soll in exemplarischen Konfigurationen simulativ sowie experimentell validiert werden.

New object-oriented hygrothermal model library for calculating hygrothermal and hygienic comfort in rooms.
Developing energy-optimized ventilation strategies for moisture-related problems and the design and renovation of energy saving buildings requires an accurate knowledge of how hygrothermal components and buildings behave. These issues can be resolved with the aid of simulation tools before actually putting measurement technology into practice. The complexity of these issues produces complex models which can soon become unmanageable if suitable methods of description are not used. Due to their generic concepts such as class principle, inheritance principle, aggregation principle and polymorphism, modelling language standards such as Modelica enable complex systems such as these to be broken down into simple subsystems which can be verified and then reassembled. Research so far has lacked generic simulation tools for simulating components and buildings to enable a hygrothermal analysis with strong interactions between the behaviour of components, building envelope, building use and room conditions. Therefore the aim of this work was to develop a flexible, object-oriented, hygrothermal model library based on the Modelica modelling language for simulating and analysing the interactions between room conditions, the behaviour of components, building envelope and building use. This model library should be used for developing an energy-optimized ventilation system regulated according to demand in order to minimize the risk of mould forming while maintaining hygrothermal and hygienic comfort. The component and model library should be validated in example configurations in both simulations and trials.