Untersuchung der natürlichen Lüftung in traditionellen Gebäuden

Traditionelle Gebäude sind durch die Verbindung baulicher Anforderungen und soziokultureller Bedürfnissen einer Gesellschaft gekennzeichnet. Die Nutzung natürlicher Ressourcen, wie Wind zur Kühlung und Lüftung, stellt dabei ein besonderes Merkmal traditioneller Bauweisen dar. In diesem Beitrag werden vorhandene analytische und numerische Methoden zur Untersuchung der natürlichen Lüftung in Gebäuden vorgestellt und diskutiert. Schwächen gängiger analytischer Methoden, wie die Volumenstrommodelle (“Envelope flow models”), für Bauwerke mit großen Öffnungen werden aufgezeigt. Bei komplexen Gebäudestrukturen sind Methoden dieser Art nicht einfach anwendbar. Hierfür sollen andere Methoden, wie die CFD-Simulation, zum Einsatz kommen. Für die Validierung der CFD-Simulation wird im Anschluss auf zwei bereits durchgeführte Experimente zurückgegriffen. Die Ergebnisse können das Strömungsverhalten infolge des Windes sowie den thermischen Auftrieb in den untersuchten Beispielen realitätsnah wiedergeben. Im Anwendungsbeispiel wird für den weiteren Einsatz der CFD-Simulation ein Gebäude mit Windturm dargestellt und diskutiert. Somit sollen Grundlagen für weitere Untersuchungen der natürlichen Lüftung für klima- und kulturgerechte Bauten geschaffen werden.

Investigation of the natural ventilation in traditional buildings:
Traditional buildings are characterised by the integration of construction requirements and socio-cultural needs of one society. The use of natural resources such as wind for cooling and ventilation provides a remarkable example of such building designs. In this paper, existing analytical and numerical methods investigating the natural ventilation in buildings are introduced and discussed. Weaknesses of common analytical methods, such as envelope flow models for buildings with large openings, are demonstrated. These methods are not suitable for complex building structures. As a result, other methods like CFD-Simulation should be applied. Validations are carried out based on existing experimental measurements consequently. It turns out that the CFD-simulation can produce very good results and can predict the wind flow behavior and buoyancy effect very accurately to certain degree in investigated cases. Furthermore, one application example for further use of CFD in building with wind catcher is presented and discussed. This should serve as the basis for further investigations of natural ventilation for climate and culture adapted constructions.