Untersuchungen zur Einsatzmöglichkeit von Doppelfassaden bei ...

4 Strömungsphysikalische Grundlage im Hochhaus und Raum bei der natürlichen Belüftung
Auftriebseffekt infolge der Temperaturdifferenz und Gebäudehöhe
Im Winter entstehen große Auftriebskräfte infolge Temperaturdifferenz und
Gebäudehöhe. Diese Auftriebskräfte vergrößern sich mit der Temperaturdifferenz
zwischen innen und außen, und der Gebäudehöhe. Ein hohes Gebäude mit 100 m
Höhe und 30 K Temperaturunterschied zwischen innen und außen hat einen
Druckunterschied von 120 Pa. Den gleichen Wert verursacht eine Windgeschwindigkeit
von 10 bis 11 m/s. Wenn ein großer Raum mit mehren Geschossen
verbunden wird, entsteht vertikal eine Schachtwirkung. Um diese unerwünschte
Schachtwirkung zu vermeiden, müssen die Räume, wie Treppenhäuser, offene
Innenräume und Aufzugsschächte usw., dicht geschlossen werden können, so dass
sie einen Schleuseneffekt haben. Gleichzeitig ist aber eine solche Schachtwirkung
an einem windstillen Sommertag für eine Gebäudedurchströmung erwünscht.
Abbildung 5: Druckverteilung im Hochhaus, Quelle [22]
Die Schachtwirkung eines Gebäudes kann in der Abbildung 5 beobachtet werden.
Die Abbildung zeigt, wie groß die Druckdifferenz zwischen innen und außen bei einer
Temperaturdifferenz von 30K sein kann. Die Druckverteilung über die Gebäudehöhe
hängt von der Dichtigkeit des Gebäudes ab. Drei Fälle, wie in der Abbildung, können
hier dargestellt werden. Ein ganz dichtes Gebäude nur mit unteren Öffnungen zeigt
die Linie I. Der Druckunterschied existiert unten nicht. Oben ist er am größten. Bei
einem ganz dichten Gebäude mit ausschließlich oberen Öffnungen (die Linie II)
existiert der Druckunterschied oben nicht. In diesem Fall ist er unten am größten. Bei
einem realen Gebäude kommt eine gleichmäßige Undichtigkeit auf der gesamten
Oberfläche am häufigsten vor. Diese Druckverteilung zeigt die Linie III. Ein
Unterdruck entsteht unten, und ein Überdruck entsteht oben. Daher strömt die
Außenluft im unteren Gebäudeteil ein, strömt nach oben, und anschließend strömt
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