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Teilaufgabe 4 - Detailauswertung Raumtemperatur

Teilaufgabe 4 (Einzel-, Paararbeit oder Kleingruppe):

Detailliertere Auswertung der Raumtemperatur

a) Detailliertere Auswertung der Raumtemperatur

Für die Auswertung wurde ein Temperaturbereich festgelegt, für den keine weiteren Maßnahmen zur Heizung bzw. Kühlung notwendig sind: zwischen den Temperaturen T1=19°C und T2=26°C. Anhaltende Unterschreitung des Temperaturintervalls lassen ergänzende Heizmaßnahmen, anhaltende Überschreitung Kühlmaßnahmen angebracht erscheinen. In der nachfolgenden Tabelle ist für jeden Monat ersichtlich, für welchen Prozentsatz der Zeit die Messwerte außerhalb dieses Bereichs liegen.

  • Wie ist die nachfolgende Tabelle zu interpretieren?
  • Welche Auffälligkeiten gibt es?

Monat

Tmin [°C]

Tmean [°C]

Tmax [°C]

Relative Dauer für T<T1 [%]

Relative Dauer für T>T2 [%]

Juli

23.6

28.3

32.8

0.0

91.4

August

22.1

28.4

34.2

0.0

74.8

September

21.5

24.8

31.6

0.0

22.2

Oktober

20.4

24.0

30.3

0.0

10.1

November

19.8

24.3

29.7

0.0

14.6

Dezember

20.2

24.3

30.2

0.0

13.4

Jänner 2016

20.6

23.8

28.1

0.0

6.6

b) Raumtemperatur und Globale Solarstrahlung

Mess-Periode 21. – 24. 4. 2015

Die Daten für Außentemperatur, globale Solarstrahlung und Raumtemperatur im Kindergarten sind in Abbildung 1 zusammengefasst. Da der Messfühler der Wetterstation am Dach der HTL zeitweise direkter Sonnenstrahlung ausgesetzt war, stehen die Messwerte nicht für die Lufttemperatur, sondern werden hier mit „Außentemperatur“ bezeichnet. Der Ursprung der Zeitachse ist mit Dienstag 21.4.2015 0:00 Uhr lokale Sommerzeit (CEST) festgelegt. (Die Messungen im Kindergarten wurden off-line durchgeführt, daher ist die Zeitskala nicht notwendigerweise ident mit der Zeitbasis des Webservers der HTL, wodurch die Kurven leicht nach rechts oder links verschoben sein können.)

Folgende Kurven sind in der Abbildung zu sehen:
- die registrierten Werte der Globalstrahlung (blaue Kurve, rechte Vertikalachse)
- Tagesverlauf der Außentemperatur (schwarze Kurve, linke Vertikalachse)
- Raumtemperatur (rote Kurve, linke Vertikalachse)

Datenreihen Globale Solarstrahlung etc.

Abbildung 1: Datenreihen aus dem Kindergarten

  1. Wie kann diese Abbildung interpretiert werden?
  2. Was lässt sich über Innentemperatur, Außentemperatur und globale Solarstrahlung aussagen?
  3. Wie lassen sich diese Messgrößen kombinieren?
  4. Welchen Zusammenhang kann man  zwischen den Messgrößen erkennen?
  5. Wodurch kann dieser Zusammenhang gegeben sein?

c) Zusammenhang zwischen solarer Einstrahlung und Temperatur

In der folgenden Abbildung sind die Messwerte der Innenraumtemperatur durch rote Punkte dargestellt. Die Außentemperaturmesswerte sind als schwarze Quadrate eingezeichnet. Auf der x-Achse sind die Globalstrahlungswerte eingetragen: Dass bei einer bestimmten Globalstrahlung niedrigere oder höhere Außentemperaturwerte möglich sind, liegt daran, dass am Nachmittag die Lufttemperatur (bei gleicher Globalstrahlung) aufgrund der Erwärmung tagsüber höher ausfällt als am Vormittag. Die Vormittagserwärmung und die Nachmittagsabkühlung werden durch farbige Pfeile und Beschriftungen veranschaulicht.

- Wie können die Daten und die nachfolgende Grafik nun interpretiert werden?

- Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Raumtemperatur und der Globalstrahlung? 
  (Als Hilfestellung ist die mittlere Raumtemperatur als grüne Gerade eingezeichnet.)

T vs. Sonneneinstrahlung

Abbildung 2: Vermuteter Zusammenhang zwischen solarer Einstrahlung und Temperatur 

d) Raumtemperatur und Sonnenstunden

In der folgenden Abbildung sind die relative Dauern von überhöhten Innenraumtemperaturen und der prozentuellen Anteil der Sonnenstunden eingezeichnet. Ein linearer Fit durch die Daten ergibt die grün eingezeichnete Gerade (Grad der Übereinstimmung mit einer linearen Korrelation ist im Diagramm angegeben).

Welche Interpretation der Daten ist hier möglich? Liegt eine Korrelation zwischen den aufgetragenen Größen vor?

Was bedeutet das für das Objekt? Welche Maßnahmen wären dann zu empfehlen?

Raumtemperatur - Sonnenstunden

Abbildung 3: Korrelation zwischen hohen Innenraumtemperaturen und dem prozentuellen Anteil der Sonnenstunden

e) Raumtemperatur und Heizung

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Innentemperaturen, die im angegebenen Zeitraum gemessen wurden. Die rote Kurve entspricht in etwa einer Normalverteilung und steht für zufällig um den Mittelwert streuende Werte.

Welche Interpretation der Innenraumtemperatur ist hier möglich?

Legt das nahe, dass die Innenraumtemperatur von der Außentemperatur abhängt oder unabhängig von dieser variiert?

Innenraumtemperatur

Abbildung 4: Statistische Verteilung der Temperaturschwankungen im Kindergarten