Auswirkungen des Klimawandels auf historische Gebäudewww.climateforculture.euGrant agreement No. 22 6973 (2009 - 2014)

EUROPÄISCHER KONGRESS ÜBER DIE NUTZUNG, BEWIRTSCHAFTUNG UND ERHALTUNG HISTORISCH BEDEUTENDER GEBÄUDE

Wien 10.Oktober 2013Johanna Leissner, Fraunhofer Brüsseljohanna.leissner@zv.fraunhofe.de

CO2 Konzentration der Atmosphäre steigt 1827 Jean-Baptiste Fourier 1896 Svante Arrhenius

Earth's CO2 Home Page     396.7 ppm  atmospheric CO2 for February 2013 Preliminary data released March 5, 2013 (Mauna Loa Observatory)

2009

IPCC Bericht 28. Sept 2013: Vom Klima wenig NeuesDie Gletscher schmelzen, die Meeresspiegel schwellen an - und die Temperaturen pausieren. Der Klimawandel zeigt seit 15 Jahren kein einheitliches Bild. Doch abgesagt ist er noch lange nicht. Und es gibt noch mehr Gründe, die Kohlendioxidemissionen rasch zu drosseln.

• High resolution outdoor and indoor climate

modelling on a regional scale

• Development of hygrothermal whole building simulation software for historic buildings

• Case studies database and stakeholder contributions

• Onsite T/rH measurements and experimental (in situ) monitoring

• Adaptation, mitigation & energy efficiency measures

• Economic report on cost-benefits

• Strong interdisciplinary & multidisciplinary training and education curriculum

Project cornerstonesand innovation

Climate for Culture – Methodisches Vorgehen

2100?

Stand des Wissens – Klimamodellierung

• Unterschied Klima und Wetter• Unterschied Projektion und Vorhersage

• Klimamodelle sind die komplexesten Modelle überhaupt – chaotisches Verhalten, keine Lineariät

• Erste Versuche der Modellierung - 1963 Edward

Lorenz (USA)

• Interdisziplinäre Forschung - Tausende von Wissenschaftlern aus der ganzen Welt

• Durchbruch gelang erst mit den Supercomputern um die Datenmengen zu bearbeiten

• Heute sind die globalen Klimamodelle physikalisch konsistent

• Gründung des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)

Stand des Wissens – Modellierung von modernen und historischen Gebäuden und der Sammlungen

• Numerische Simulation von Gebäuden und Kunstobjekten steckt noch in den Kinderschuhen;

• Simulationsmodelle für moderne Gebäude weiter entwickelt, meistens für Abschätzung des Energiebedarfs

• Hygrothermische Gebäudesimulation auch sehr komplex, gleiches gilt für Kunstobjekte

• Heterogene Kompositmaterialien, Schwellenwerte und Nichtlinearität kaum erforscht; einige Parameter bekannt, aber zu wenige verlässliche Daten verfügbar

• Kulturerbesektor operiert meistens mit qualitativen Beschreibungen, nicht mit quantitativen Messwerten;

• Grund: fehlende Wertschätzung des Sektors, fehlende Grundlagenforschung und Kooperation mit High Tech Materialforschung;

• Zuwenige Wissenschaftler arbeiten auf diesem Gebiet• Kulturerbe Sektor ist weit abgeschlagen von anderen

Forschungsgebieten; • Konzept der Nachhaltigkeit nicht implementiert.

Klimamodellierung basiert auf verschiedenen Emissionsszenarien – A1B + RCP4.5 Annahmen • Schnelles

Wirtschaftswachstum

• Zunahme der Bevölkerung bis 20250, danach Abnahme

• Schnelle Einführung nachhaltiger Technologen

• Ausgewogener Energiemix

A1B

Michael Böttinger, DKRZ

8

IPCC AR5 Simulations MPI-ESM globale Temperatur Änderungen

Klimasimulation: Niederschläge

30-year seasonal mean changes for the A1B ( 2071 – 2100) scenario relative to 1961 – 1990

The white line indicates the 95 % significance level

-50

0

50

[%]

Hoch aufgelöstes regionales Klimamodell und Klimaindizes für Gebäudesimulation

Modellierung von Gebäuden – von Einzelkomponenten zum Gesamtgebäude

HVAC

Inner Loads

Simulationsergebnisse

The results of a hygrothermal whole building simulation are:

• Interior conditions• Temperature• Relative Humidity

• Surface and component layer conditions• Temperature• Relative Humidity• Water Content

• Energy Demand

• Heating/Cooling

• Humidification/Dehumidification

• Building Controls

• Ventilation

• Heating

Vorgehensweise

Outdoor Climate

Indoor Climate

Effect of Indoor Climate

Assessment

Methods

Risikobewertung über ganz Europa

Einzelparameter Risikokategorie Veränderungen

Mean equivalent of Mould Growth [mm/Year]

1960 – 1990 2020 – 2050 2070 – 2100

Increase

Mapplots: Mould Growth Risk

1960 – 1990 2020 – 2050 2070 – 2100

SafeDamage

Fallbeispiel: Schloss von Amerongen (Niederlande)

*22

Durchschnittlicher simulierter Jahres-

Energiebedarf für Heizung im

Vergleich1960 - 1990

2070 - 2100

HAMBASE Modellierung der Heilig Kreuz Kapelle auf Burg Karlstejn

By CTU Prague

Model based cross-evaluation of microclimate control approaches

For modelling the Great tower in Karlstejn Castle, zonal approach has been used

The model has been assembled in HAMBase Toolbox (TU/e) of Matlab

8 microclimate control methods have been implemented and compared with respect to performance, energy consumption.

Model of the Great Tower of Karlstejn Castle

(Holy Cross Chapel - precious collection of 129 medieval paintings of Master Theodoricus)

By CTU Prague

Model based cross-evaluation of microclimate control approaches By CTU Prague

Simulationsergebnisse

Relative Feuchtigkeitsverteilung in der Kapelle (3,7 m)a) ohne Besucher b) mit Besuchern

By CTU Prague

a) ohne Besucher b) mit Besuchern

Datenbank Kybertec

Wie geht es weiter?

Vorstellung der Ergebnisse Wü EWCHP 2014

Innenraumsimulationen – vor allem rF wichtig auch für Menschen zB in Krankenhäusern (Asthma)