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Aktualisierte und erweiterte Testreferenzjahre (TRY) für Simulationsrechnungen und für den Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz

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TRY im Rahmen der EnEV

Für den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verweist die EnEV 2013 auf ein Verfahren nach der gültigen technischen Regel für die Berechnung eines ausreichenden sommerlichen Wärmeschutzes (DIN 4108-2: 2013-02 Abschnitt 8). Danach wird neben dem Nachweis auf der Grundlage von Sonneneintragskennwerten auch die Durchführung von Simulationsrechnungen zugelassen (vgl. Anlage 1 Nr. 3.3 EnEV 2013 für Wohngebäude sowie Anlage 2 Nr. 4 für Nichtwohngebäude). Für die Durchführung solcher Berechnungen werden Klimadaten in stündlicher Auflösung – so genannte Test-Referenzjahre – benötigt, die die Verhältnisse am Standort des Gebäudes hinreichend gut beschreiben; die Regeln für deren Auswahl enthält die Norm.

TRY 2011 – Abbildung des Klimawandels

Die bis 2011 für Simulationsrechnungen regelmäßig benutzten Test-Referenzjahr-Datensätze (TRY) bauten überwiegend auf Erkenntnissen aus der Zeit vor 1980 auf und sind deshalb heute nicht mehr uneingeschränkt geeignet, die Einstrahlungs- und Außentemperaturverhältnisse für den Zweck einer Simulation der sommerlichen Innentemperatur von Gebäuden abzubilden. Aus diesem Grund hat das Bundesinstitut für Bau-, Stadt und Raumforschung in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau ein Projekt durchgeführt, mit dem geeignete Datensätze („TRY 2011“) ermittelt wurden. Damit können die Berechnungen zum sommerlichen Wärmeschutz nach der EnEV nunmehr von Fachleuten in der intendierten Art durchgeführt werden.
Die aktuelle DIN 4108-2: 2013-02 basiert sowohl im Verfahren mit Sonneneintragskennwerten als auch bei der Anwendung von Übertemperatur-Gradstunden in Verbindung mit Simulationsrechnungen auf den „TRY 2011“.
Der Projektbericht sowie der „TRY 2011“-Datensatz nebst Handbuch stehen kostenfrei zur Verfügung:
zum Projekt und den Downloads

TRY 2017 – hochauflösende Datensätze für deutsche Standorte

Vorteil örtlicher Klimadatensätze

Der TRY-Datensatz 2011 folgt noch der hergebrachten Systematik: Jeder Standort wird einer der 15 Referenzstationen zugeordnet; der verwendete Datensatz ist im Grundsatz ein für diese Referenzstation gültiger Datensatz. Mit den seinerzeit entwickelten Algorithmen zur Berücksichtigung des städtischen „Wärmeinseleffekts“ und zur Korrektur der Höhenunterschiede (Standort/Referenzstation) wurde bei diesem Datensatz bereits ein erster Schritt unternommen, um die TRY besser an die lokalen Verhältnisse anzupassen, für welche Berechnungen durchgeführt werden.
Bei anspruchsvollen energetischen Baustandards ist regelmäßig ein hoher Anteil an erneuerbaren Energien erforderlich, im wesentlichen Umweltwärme und Solarenergie. Insbesondere bei Solarthermie und Photovoltaik spielt die zeitliche Kohärenz zwischen Bedarf und Ertrag eine Schlüsselrolle. Die Auswahl der wirtschaftlich günstigsten Bauweise und Energiebereitstellung für eine konkrete Bauaufgabe erfordert deshalb eine Kenntnis des tatsächlich zu erwartenden örtlichen Klimas.
Vor diesem Hintergrund werden die „TRY 2017“ in einer Auflösung von 1 Quadratkilometer angeboten.

Meteorologische Grundlagen der neuen TRY

Mittels moderner Interpolationsverfahren – basierend auf Stationsmessungen, Satelliten- und Modellwerten – wurde zunächst ein hochwertiger Rasterdatensatz für Deutschland erstellt. Die Modifikation der Lufttemperatur und der Feuchtegrößen durch den Stadteinfluss sowie die Höhenlage sind bereits in den Datensätzen integriert.
Aus diesen Rohdaten wurden anschließend ortsgenaue TRY-Datensätze extrahiert. Bezüglich der Grundstruktur orientieren sich die neuen TRY an den bisherigen Datensätzen. Neben den mittleren TRY-Datensätzen für die Gegenwart werden jeweils auch sommerextreme und winterextreme Datensätze für alle Standorte verfügbar gemacht. Die Prognosen für den Klimawandel werden in Datensätzen für die Zukunft (2031 bis 2060) abgebildet.
Dank Kombination boden- und satellitengestützter Strahlungsmessungen weist der Strahlungsdatensatz nun eine hinreichend hohe Qualität auf, um neben der Lufttemperatur als Leitvariable zur Selektion geeigneter Witterungsabschnitte für die mittleren TRY-Datensätze der Gegenwart zu dienen. Die Jahresgänge der Lufttemperatur und der Globalstrahlung werden in den mittleren Gegenwarts-TRY korrekt wiedergegeben. Die kurzwelligen Strahlungsparameter sind hinreichend repräsentativ, um standortbezogene energetische Berechnungen zum Energieeintrag über solarthermische und photovoltaische Systeme durchführen zu können.
Die zugrundeliegenden Rasterdaten können ebenfalls vielfältig angewendet werden. Dieser Datensatz liegt in 1 km² Auflösung vor und überspannt den Zeitraum 1995 bis 2012. Er hält zwölf verschiedene meteorologische Parameter in stündlicher Auflösung bereit. Aus ihm lassen sich zahlreiche Klimaindizes ableiten, z. B. Hitzetage, Sommertage, Tropennächte, Flughafenbezugstemperatur, Strahlungsnächte, Baubedingungen und gefühlte Temperatur. Auch zu Fragen bezüglich erneuerbarer Energien (Wind und Solar) und Hitzestress liefern diese Daten wertvolle Information. Sie können beispielsweise als Grundlage zur Gefährdungseinschätzung und Risikoanalyse sowie zur Planungsunterstützung bei der Anpassung an den Klimawandel in Kommunen und in der Wohnungs- und Immobilienwirtschaft sowie im Katastrophenschutz herangezogen werden.
Der Projektbericht sowie der „TRY 2017“-Datensatz nebst Handbuch stehen kostenfrei zur Verfügung:
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