ESBO VDI 2078 ADD IN - docs.dds-cad.net

Copyright © EQUA Simulation AB 2012-2019

September 2019

IDA Early Stage Building Optimisation

(ESBO)

ESBO VDI 2078 ADD-IN

Anwendungshandbuch

Anwendungshandbuch – ESBO VDI 2078 Add-In

1

Inhalt 1 Einleitung .............................................................................................................................................. 2

2 Anpassungen am IDA ICE-Zonen-Modell und die Anwendung in ESBO ............................................... 3

3. Erstellung eines Kühllastberechnungsmodells .................................................................................... 6

3.1 Mechanische Lüftung .................................................................................................................... 7

3.2 Natürliche Lüftung über Fenster ................................................................................................. 10

3.3 Interne Wärmequellen und die VDI Simulationssequenz ........................................................... 11

3.4 Definition von Fenster, Verglasung und Sonnenschutz .............................................................. 13

3.5 Infiltration .................................................................................................................................... 14

3.6 Umgebungsverschattung ............................................................................................................ 15

3.7 Datendefinition im Registerblatt “VDI 2078” .............................................................................. 16

3.7.1 Standort und Klima ............................................................................................................... 16

3.7.2 Typ Berechnung .................................................................................................................... 16

3.7.3 VDI 2078 Simulation starten................................................................................................. 17

4. Ergebnisse der Kühllastberechnung .................................................................................................. 18

4.1 Feuchte und trockene Berechnung ............................................................................................. 18

4.2 Die Inhalte des VDI 2078 Kühllastbericht .................................................................................... 19

4.2.1 Abschnitt "Allgemeine Daten" .............................................................................................. 19

4.2.2 Abschnitt "Standortdaten" ................................................................................................... 19

4.2.3 Abschnitt "Berechnungsansatz" ........................................................................................... 19

4.2.4 Abschnitt "Trockene (sensible) Kühllast am Cooling Design Day CDD" ............................... 19

4.2.5 Abschnitt "Totale (sensible+latente) Kühllast Lüftungsgeräte" ........................................... 21

4.2.6 Abschnitt "Totale (sensible+latente) Kühllast Gebäude" ..................................................... 21

4.2.7 Abschnitt "Zonendiagramme" .............................................................................................. 22

4.2.8 Abschnitt "Eingabedaten" .................................................................................................... 22

4.3 Auswahlprinzip für den stündlichen Zeitraum, in dem die Kühllast ermittelt wird .................... 23


2

1 Einleitung

Dieses Dokument gibt einen technischen Überblick über das VDI 2078 Add-In für IDA Early Stage

Building Optimisation (ESBO). Es ist in die folgenden drei Abschnitte unterteilt:

Anpassungen an das IDA ICE-native Raummodell und die Anwendung in ESBO

Dieses Kapitel enthält Hintergrundinformationen, die der Anwender bei der Verwendung von ESBO

für eine Kühllastberechnung nach VDI 2078 beachten muss. Es enthält Informationen über das IDA

ICE-native Raummodell, das auch in ESBO verwendet wird, und erläutert die Vorteile, die sich aus der

Nutzung dieses Modells ergeben. Darüber hinaus werden wichtige Regeln und Prinzipien erläutert,

die der Anwender bei der Durchführung einer Kühllastberechnung mit dem Add-In anwenden muss,

damit diese konform mit den Anforderungen der Richtline sind. Es ist deshalb wichtig, sich mit den

Inhalten dieses Kapitels vertraut zu machen, bevor man die Software im Projektgeschäft einsetzt.

Erstellung eines Kühllastberechnungsmodells – ESBO Funktionen

Hier wird ein Überblick über Funktionen und Features der Standard-ESBO-Software gegeben, die für

die Durchführung einer Kühllastberechnung gemäß VDI 2078 eine besondere Relevanz haben. In

vielen Fällen sind detailliertere Informationen im ESBO-Handbuch enthalten, auf die der Leser dann

hingewiesen wird.

Hinweis: Grundlegende Schritte beim Aufbau eines ESBO-Modells, wie z.B. die Definition von

Baukonstruktionen, Fenstereigenschaften, Umgebungsverschattung, internen Wärmequellen etc.

werden hier nicht näher erläutert, sind aber im ESBO Handbuch erklärt.

Beachten Sie auch, dass für VDI Berechnungen ein Einführungstutorium verfügbar ist. Dies

unterstützt einen Benutzer, der den Modellierungsprozess mit einem IFC (BIM)-Modell des Gebäudes

beginnt. Sobald dieser Prozess jedoch verstanden ist, ist der Aufbau eines Modells von Grund auf

ohne BIM-Unterstützung einfach.

Ergebnisse der Kühllastberechnung

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der VDI-Kühllastberechnung erläutert.


3

2 Anpassungen am IDA ICE-Zonen-Modell und die

Anwendung in ESBO

ESBO verwendet das IDA Indoor Climate and Energy (IDA ICE) Gebäudesimulationsmodell von EQUA.

Da das IDA ICE-Modell wesentlich detaillierter und allgemeingültiger ist als das in VDI 6007 1-3

beschriebene Modell, stehen bei einer Kühllastberechnung zusätzliche Funktionalitäten zur

Verfügung, die bei einer auf VDI 6007 1-3 basierenden Implementierung nicht vorhanden sind.

Bei Verwendung eines alternativen Rechenkern fordert die VDI 2078 eine Validierung, bei der die Ergebnisse dieses Rechenkern mit den Ergebnissen einer Berechnung nach VDI 6007 1-3 verglichen werden. Um die Validierungsanforderungen der VDI 2078 zu erfüllen, mussten viele der im Modell 6007 1-3 verwendeten Vereinfachungen auf das IDA ICE Raummodell übertragen werden.

Hinweis: Die Vereinfachungen werden nur bei einer VDI-bezogenen Kühllastberechnung

angewendet. Alle anderen Berechnungen werden mit dem vollständigen IDA ICE Raummodell

durchgeführt.

Im Folgenden werden Anpassungen beschrieben, die am IDA ICE-Raummodell vorgenommen

wurden, um die Validierungsanforderungen der VDI 2078 zu erfüllen. Dieses Ergebnis wird als "VDI-

Raummodell" bezeichnet. Um zu erklären, wie und wann dieses VDI-Raummodell in ESBO verwendet

wird, müssen wir noch zwei zusätzliche Begriffe einführen: "VDI Klima- und Simulationssequenz" und

"IDA ICE Raumelemente".

VDI Raummodel

Folgende Änderungen wurden im VDI Raummodell vorgenommen:

• reduzierte Wandmodelle nach VDI 6007 1-3 wurden implementiert.

• ein Fenstermodell nach VDI 6007 1-3 wurde implementiert.

• linearisierte Strahlung und Konvektion wurde verwendet.

• diffuse Verteilung der direkten Sonneneinstrahlung von Fenstern

• stündliche Regelung

Diese Änderungen stellen wie bereits erwähnt eine erhebliche Vereinfachung des nativen IDA ICE-

Raummodells dar.

VDI Klimadaten und Simulationssequenzen

Die VDI 2078 spezifiziert synthetische Klimadaten und vorgegebene

Vorkonditionierungs- und Simulationssequenzen, die für eine Kühllastberechnung

verwendet werden sollen.


4

IDA ICE Raumelemente

In einer thermischen Simulation können die Kühlelemente eines Raumes in

verschiedenen Detaillierungsgraden abgebildet werden. Der einfachste Modelltyp

eines Raumkühlelements entzieht der Raumluft direkt Wärme, ohne langwelligen

Strahlungseinfluß (keine sichtbaren Kälteflächen). In ESBO wird ein solches Element

„Ideales Kühlelement“ bezeichnet. In der VDI 2078 handelt es sich dabei um alle

Konstellationen, bei denen keine Objekte mit begrenzter Kühlleistung zum Einsatz

kommen.

Die VDI 6007-1 bietet auch komplexere Modelle wie "Kühldecke" und "aufgeputzte Kühldecke", die

zusätzlich Wärme aus dem Raum durch Strahlung aufnehmen. Diese Modelle basieren auf einer

gegebenen konstanten Temperatur der Kühlflüssigkeit und einem linearen Verhältnis zwischen

absorbierter Wärme und der Differenz zwischen der Flüssigkeit und der Raumtemperatur.

Bei IDA ICE-Raumelementen (außer den idealen- Heiz- und Kühlelementen) wird häufig eine

nichtlineare Beziehung zwischen Wärme und Temperaturdifferenz verwendet. Darüber hinaus

variiert die Temperatur der Kühlflüssigkeit typischerweise mit der Zeit. Die IDA ICE-Raumelemente

halten sich daher nicht an die formalen Definitionen der VDI 6007 1-3.

Im Folgenden werden die verschiedenen Elemente kombiniert und die Auswirkungen auf die Ergebnisse beschrieben.

Eine VDI-konforme Kühllastberechnung

Eine VDI-konforme Kühllastberechnung basiert auf dem VDI-Raummodell und den VDI-Klimadaten

und Simulationssequenzen. Beide werden immer verwendet, wenn Sie eine Lastberechnung im ESBO

Registerblatt "VDI 2078" starten. Darüber hinaus müssen alle Räume mit idealen Kühlelementen

bestückt sein.

Lastberechnung mit VDI Klima und IDA ICE Raumelemente

+

+

Diese Kombination ist auch in ESBO möglich. Da die Raumgeräte jedoch nicht in der VDI 2078/6007

definiert sind, ist dies kein streng VDI-konformes Modell. ESBO wird deshalb den Benutzer darüber

informieren, wenn über das Registerblatt "VDI 2078" mit einem Modell, das IDA ICE-Raumelemente

enthält, eine Kühllastberechnung gestartet werden soll.

+


5

Weitere Simulationen in ESBO

Das Registerblatt "Simulation" in ESBO enthält auch native IDA ICE Kühllastsimulationen,

Heizlastsimulationen, Energie- und Überhitzungssimulationen. Diese entsprechen nicht der VDI

2078/6007.

Die Klimadaten für diese Simulationen stammen aus einer globalen ASHRAE-Datenbank (ASHRAE -

American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). Basierend auf

mehrjährigen Messdaten stehen sowohl extrem heiße als auch extrem kalte Auslegungstage zur

Verfügung. Darüber hinaus steht für jeden Standort ein typisches Jahr mit stündlich gemessenen

Klimadaten für jährliche Energiesimulationen zur Verfügung.

Die im Registerblatt ”Simulationen” enthaltenen Simulationen verwenden die detaillierteren IDA ICE-

Modelle. Die resultierenden Kühllasten werden sich von denen der VDI 2078-konformen Simulation

unterscheiden, sowohl weil andere Klimadaten als auch weil detailliertere physikalische Modelle

verwendet werden.


6

3. Erstellung eines Kühllastberechnungsmodells

In diesem Kapitel werden wichtige Funktionen und Features der ESBO Software, die eine spezielle Relevanz für die VDI 2078 Simulation haben, verdeutlicht. Einen generellen Überblick über alle Funktionen der Software erhalten Sie im ESBO Handbuch.

Die ESBO VDI 2078 Kühllastberechnung ist ein Add-In zum ESBO-Softwarepaket. Wenn das VDI 2078

Add-In installiert ist, enthält ESBO ein Registerblatt "VDI 2078".

Komplett VDI 2078 spezifische Eingangsdaten zur Berechnung werden hauptsächlich im Registerblatt

"VDI 2078" definiert. Es gibt aber noch zwei weitere Stellen, an denen der Anwender auch VDI 2078-

bezogene Eingaben vornehmen kann: Das Fensterformular und das Personenformular.

Fensterformular

Eine spezielles Registerblatt "VDI 2078" ist im Fensterformular verfügbar. Standardmäßig werden die

ESBO-Fenstereingabedaten, welche auf der ISO 15099 basieren, in VDI-Fensterparameter

umgewandelt. Damit kann der Anwender jede beliebige Glasscheiben- und

Sonnenschutzkombination im VDI-Raummodell untersuchen. Im Registerblatt "VDI 2078" des

Fensterformulars kann der Anwender die resultierenden VDI-Fensterparameter einsehen und auch

bearbeiten. Alternativ kann der Anwender auch Fenstertypen aus der VDI-Datenbank auswählen

(dadurch werden alle standardmäßigen Eingabedaten des ESBO-Fensters überschrieben.)

Personenformular

Die Aktivitätsgrade für die Personen sind in ESBO in der ISO genormten Einheit "MET" festgelegt. Die

gegebene MET-Eingabe wird für VDI 2078 Berechnungen auf VDI-Aktivitätsgrade abgebildet, so dass

z.B. 1,6 MET als VDI-Aktivitätsgrad III interpretiert wird.

Zwischenwerte sind bei den VDI Aktivitätsgraden nicht möglich, und MET Aktivitätsgrade werden

gegebenenfalls auf den nächsten VDI Aktivitätsgrad gerundet (ein MET von 1,3 ergibt z.B. einen VDI

Aktivitätsgrad von II).

Die generelle Korrelation wird in Registerblatt "VDI 2078" erklärt, und muss bei der Definition von

Personenlasten im Personenformular berücksichtigt werden, um gewünschte VDI-Aktivitätsgrade zu

erhalten.


7

3.1 Mechanische Lüftung ESBO ermöglicht eine detaillierte Beschreibung der mechanischen Lüftungsanlage eines Gebäudes.

Dazu gehören ein Lüftungsgerät und die mechanische Belüftung der Räume. Lüftungsgeräte werden

detailliert modelliert, z.B. mit einer Abbildung von Heiz- und Kühlregistern, Wärmetauschern oder

komplexen Regelungen (z.B. Regelung der Zulufttemperatur nach Ablufttemperatur). Die

Volumenstromrate in den Raum kann temperatur- oder CO2-geregelt sein (oder eine Kombination

aus beidem). Auf diese Features kann auch im Rahmen einer VDI 2078 Kühllastberechnung

zurückgegriffen werden.

Die Eingabedaten der mechanischen Lüftungssysteme werden an drei Stellen definiert:

Registerblatt "Raum" -Lüftung

Auf Raumebene kann der Benutzer festlegen, ob der Raum von einer KVS- oder VVS-Anlage versorgt

wird. Weitere Dateneingaben sind die Volumenströme und die Regelungsart einer VVS-Anlage.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt "Lüftung" im ESBO-Benutzerhandbuch.


8

Registerblatt “Gebäude“ – Verteilsysteme - Luft

Auf der Gebäudeebene kann der Benutzer die Zulufttemperaturen definieren und einige andere

Einstellungen vornehmen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt "Luft" im ESBO-

Benutzerhandbuch.


9

Registerblatt "Gebäude" – Zentrale Versorgungstechnik - Lüftung

Auf der Gebäudeebene kann der Benutzer das zu verwendende Lüftungsgerät auswählen und einige

Einstellungen des Lüftungsgeräts selber ändern. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt

"Lüftung" im ESBO-Benutzerhandbuch.


10

3.2 Natürliche Lüftung über Fenster ESBO kann eine natürliche Lüftung über Fenster berechnen. Die zugehörigen Modelldaten werden im

Fensterformular definiert. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt "Fenster" im ESBO-

Benutzerhandbuch.

Die VDI 2078 erlaubt die Fensterlüftung während einer Lastberechnung, jedoch nur in Zeiten ohne

aktive Kühlung (siehe Abschnitt 7.4.2.4). Es liegt in der Verantwortung des Anwenders, dafür Sorge zu

tragen, dass dies bei einer Lastberechnung der Fall ist.

Hinweis: ESBO nimmt keine Überprüfung vor, ob diese Vorgabe eingehalten wurde.

Die Fensterlüftungsberechnung basiert auf dem IDA ICE-Modell für eine große vertikale Öffnung

(Bernoulli-Gleichung mit Anpassungsfaktor für viskose Strömung), nicht auf dem in Anhang 3 der VDI

2078 beschriebenen Modell.


11

3.3 Interne Wärmequellen und die VDI Simulationssequenz Die internen Wärmequellen werden im Registerblatt "Raum" definiert. Weitere Informationen finden

Sie im Abschnitt "Raumsysteme und -einstellungen" im ESBO-Benutzerhandbuch.

An dieser Stelle wollen wir jedoch die Definition des Zeitplans etwas ausführlicher darstellen. Der

Standard-ESBO-Plan unterscheidet zwischen Wochentagen, Samstagen und Sonntagen.

In Anhang A definiert die VDI 2078 die Anordnung von Arbeitstagen und Nichtarbeitstagen für eine

aperiodische Kühllastberechnung.


12

Reihenfolge von Arbeitstagen (AT) und Nichtarbeitstagen (NAT) (aus: VDI 2078 - Berechnung von Wärmelasten und Raumtemperaturen)

In der Standardkonfiguration unterstützt die normale ESBO-Zeitplankonfiguration daher vier

verschiedene Szenarien:

• 7 Arbeitstage (Sa + So + Mo-Fr)

• 6 Arbeitstage (Sa +Mo-Fr)

• 5 Arbeitstage (Mo-Fr)

• 0 Arbeitstage (Alle Zeitpläne = 0)

Für andere Fälle (z.B. 4 Arbeitstage) muss der Benutzer die entsprechenden Lastprofile manuell über

die Zeitplanfunktionen definieren, die über die Option "Erweitert" aufgerufen werden können.

Hinweis: Bei der Implementierung der VDI 2078 in ESBO fällt der CDD immer auf den am nächsten

zur Monatsmitte liegenden Freitag.


13

3.4 Definition von Fenster, Verglasung und Sonnenschutz Zum Zwecke einer VDI-Kühllastberechnung enthält das VDI-Raummodell ein Fenstermodell, das

gemäß VDI 6007-2 rechnet. Darüber hinaus wurde, wie bereits oben erläutert, die Datenbank aus VDI

2078 Anhang 3 dem Anwender in ESBO zur Verfügung gestellt.

ESBO Anwender arbeiten jedoch normalerweise mit einem detaillierten Fenstermodell, das auf der

ISO 15099 beruht. Dabei wird die Verglasung schichtweise modelliert und die

Sonnenschutzeigenschaften für jeden Simulationszeitschritt unter Berücksichtigung von Aspekten

wie Lamellenbreite, Lamellenwinkel und Lamellenabstand oder den spektralen Eigenschaften von

Sonnenschutz und Verglasung dynamisch berechnet.

Auch in Rahmen einer VDI Kühllastberechnung kann der Anwender ein Verglasungs-

/Sonnenschutzsystem über die native ESBO-Eingabe definieren. Für die Lastberechnung werden die

definierten Daten dann in das VDI-Raummodell exportiert. Über diesen Ansatz kann der Anwender

jedes beliebige Fenster- und Sonnenschutzsystem modellieren; eine umfangreiche Datenbank mit

aktuellen Verglasungs- und Sonnenschutzproduktdaten steht zur Verfügung. Diese Daten werden von

den Herstellern direkt in die ESBO-Datenbank hochgeladen und sollten daher immer auf dem

neuesten Stand sein.


14

3.5 Infiltration ESBO bietet die Möglichkeit, auf Gebäudeebene eine durch Undichten verursachte Infiltration in das

Gebäude zu definieren. Diese Infiltration geht dann in die Kühllastberechnung ein. Die Dateneingabe

erfolgt im Registerblatt "Gebäude" durch Anklicken der Menüoption "Infiltration", wonach sich das

unten abgebildete Formular öffnet.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt "Infiltration" im ESBO-Benutzerhandbuch.

Hinweis: Die Skala von gut, typisch usw. ist möglicherweise nicht in allen Ländern repräsentativ. Die

Statistiken wurden aus dem ASHRAE Handbuch 2015 abgeleitet. Es wird daher empfohlen, Daten

einzugeben, die aus einer lokalen, vertrauenswürdigen Datenquelle stammen.


15

3.6 Umgebungsverschattung ESBO bietet die Möglichkeit, die Umgebungsverschattung eines Gebäudes über

Verschattungsobjekte zu definieren. Die Auswirkungen der Verschattungen gehen dann in die

Kühllastberechnung ein. Die Dateneingabe erfolgt im Registerblatt "Gebäude" durch Anklicken der

Menüoption "3D und Verschattung", wonach sich eine 3D Ansicht öffnet, in der die

Verschattungsobjekte einfügen werden können.

Dieser Ansatz ist effizienter und genauer als die Ermittlung von verschattenden Effekten für jedes

Fenster über Azimutwinkel und Höhenwinkel der Eckpunkte jeden Verschattungsobjekts.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt "Verschattungsobjekte" im ESBO-Benutzerhandbuch.

Hinweis: ESBO berücksichtigt automatisch eine eventuelle Eigenverschattung des Gebäudes.


16

3.7 Datendefinition im Registerblatt “VDI 2078”

3.7.1 Standort und Klima

Über das Pulldown-Menü im oberen Abschnitt der Benutzeroberfläche hat der Benutzer die

Möglichkeit, einen Standort aus Tabelle B2 der VDI 2078 auszuwählen. ESBO ordnet dann die

korrelierenden Datenelemente aus Tabelle B2 automatisch dem Pull-Down-Menü und den darunter

liegenden Textfeldern (VDI-Klimazone, Höhe, Breitengrad und Längengrad) zu. Diese Eingabefelder

sind dann gesperrt und ausgegraut und können vom Benutzer nicht bearbeitet werden.

Alternativ zu den vordefinierten Standorten aus Tabelle B2 bietet die letzte Auswahloption aus dem

Pulldown-Menü ("Benutzerdefiniert") die Möglichkeit, einen benutzerdefinierten Standort zu

definieren. Für diesen Fall sind die Eingabefelder VDI-Klimazone, Höhe, Längen- und Breitengrad

aktiviert.

Im unteren Bereich der Benutzeroberfläche kann der Benutzer definieren, ob sich das Gebäude an

einem Standort im Stadtzentrum befindet.

Auf Basis dieser Definition generiert ESBO während der VDI-Lastberechnung Temperatur- und

Strahlungsdaten nach VDI 2078 für die Monate Mai bis September.

3.7.2 Typ Berechnung

Die VDI 2078 definiert zwei verschiedene Arten von Berechnungen:

• Aperiodisches Berechnen (CDP) wie in Abschnitt 7.3.1 beschrieben.

• Periodisches Berechnen wie in Abschnitt 7.3.2 beschrieben.

Die aperiodische Berechnung geht davon aus, dass die Auslegungsbedingungen (der Cooling Design

Day CDD) nach einer anfänglichen, 18-tägigen Konditionierungszeit eintreten. Dieser

Konditionierungszeitraum besteht aus einer 14-tägigen Vorberechnung mit bedeckten oder

bewölkten Tagen, gefolgt von einer 4-tägigen Anlaufberechnung mit sonnigen Tagen. Die

Kombination aus den ersten 18 Tagen und dem CDD wird als Cooling Design Period (CDP) bezeichnet.

Für den Fall, dass die Einhaltung der vorgegebenen Raumtemperatur gewährleistet sein muss,

schlägt der VDI eine periodische Berechnung vor. Hier werden die Temperaturen und interne


17

Wärmegewinne des CDD periodisch wiederholt. Die Berechnung wird beendet, wenn sie sich (1)

stabilisiert hat und die Unterschiede zwischen den Ergebnissen des letzten und vorletzten Tages der

Berechnung nur noch geringfügig sind oder (2) nach 40 Tagen. Im letzteren Fall wird der Nutzer

darauf hingewiesen.

Hinweis: Alle standort- und klimabezogenen Angaben aus dem Registerblatt “Gebäude” haben für

eine VDI 2078 Lastberechnung keine Relevanz und werden nicht berücksichtigt.

3.7.3 VDI 2078 Simulation starten

Mit dieser Schaltfläche wird eine VDI Kühllastberechnung gestartet.

Hinweis: Nur an dieser Stelle kann eine VDI-konforme Kühllastberechnung gestartet werden. Der

Knopf “Kühllast” aus dem Registerblatt “Simulation” initiiert eine Standard IDA ICE-

Kühllastberechnung (nach der ASHRAE-Heat-Balance-Method) aus, nicht eine VDI-konforme

Kühllastberechnung!

Keine VDI-konforme Kühllastberechnung

Hinweis: Wird die Simulation über den Button “VDI 2078 Simulation Start” gestartet, aber das Modell

enthält IDA ICE Raumelemente, ist die Kühllastberechnung, wie vorstehend beschrieben, nicht

unbedingt eine VDI konforme Kühllastberechnung. Der ESBO Anwender wird dann darauf durch die

Software hingewiesen.


18

4. Ergebnisse der Kühllastberechnung

4.1 Feuchte und trockene Berechnung Bevor wir einen Überblick über die Ergebnisse geben, müssen wir den Sachverhalt einer "feuchten"

und "trockenen" Berechnung erläutern.

Die VDI 2078 definiert die Kühllastberechnung als eine "trockene" Berechnung (Anhang B, Seite 118).

Das bedeutet, dass alle feuchtigkeitsbezogenen Wärme-/Energieprozesse vernachlässigt werden.

ESBO führt immer eine kombinierte feuchte und- und trockene Berechnung durch. Dies ermöglicht es

dem Planer, sich mit Themen zu befassen wie:

• Kondensatbildung (und der damit verbundene Energieverbrauch) an der Kühlschlange des

Kühlregisters eines Lüftungsgeräts

• Kondensatbildung an den Kühlschlangen einer Ventilatorkonvektoreinheit

• Kondensationsgefahr an Fenstern und anderen Oberflächen

Im Rahmen der Ergebnispräsentation wird dem Anwender die Trockenkühllast der Räume

(entsprechend der Definition der VDI 2078) geliefert. Darüber hinaus stehen weitere nützliche

Informationen zur Verfügung, wie beispielsweise der totale (feucht und trockene) Kühlbedarf des

Kühlregisters im Lüftungsgerät, oder der totale Kühlbedarf, der im Gebäude entsteht.

Hinweis: Die VDI 2078 definiert für den CDD im heißesten Monat einen Wassergehalt von 12,5 g/kg.

Bei einer Umgebungstemperatur von 34°C beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 37,5% und ist somit

relativ niedrig. Des Weiteren bringt das VDI-Personenmodell keine Feuchtigkeit in den Raum. Die

feuchten Berechnungsergebnisse aus einer VDI-Lastberechnung sind deshalb nur bedingt für eine

TGA Planung einsetzbar.

Es wird daher empfohlen, bei der Untersuchung feuchtigkeitsbezogener Fragestellungen die

Simulationen über das Registerblatt “Simulation” auszuführen, und nicht eine auf der VDI 2078

basierende Berechnung auszuführen.

Zudem ist zu beachten, dass bei einer VDI 2078 Kühllastberechnung mit ESBO über die gesamte CDP

der Wassergehalt der Luft konstant mit 12,5 g/kg angesetzt wird1. Die sich daraus ergebende

Innenluftfeuchte kann in kühleren Monaten dazu führen, dass die Oberflächentemperaturen der

Fenster unter der Taupunkttemperatur der Raumluft liegen, was zu Warnungen während der

Simulation führt. Diese Warnungen haben keinerlei Auswirkungen auf die Genauigkeit der

Trockenkühllast der Räume gemäß VDI 2078.

1 Die VDI 2078 beschreibt für die CDD der übrigen Monate einen Ansatz, bei dem die absolute Feuchte soweit reduziert wird, dass die relative Feuchte an diesen Tagen der relativen Feuchte entspricht, die am wärmsten CDD aufgetreten ist. Für die Anlaufperiode wird eine Entnahme der Werte der relativen Feuchte aus der DIN 4710 beschrieben. Diese Ansätze wurden nicht umgesetzt da (1) wir die Anwendung einer VDI 2078 Berechnung für die Ermittlung feuchtebezogener Ergebnisse nicht empfehlen (2) die maximale Kühllast im Lüftungsgerät im heißesten Monat auftritt.


19

4.2 Die Inhalte des VDI 2078 Kühllastbericht Der folgende Abschnitt gibt einen Überblick über die Inhalte des VDI 2078 Kühllastbericht.

4.2.1 Abschnitt "Allgemeine Daten"

Allgemeine Daten zum Projekt und zur Software.

4.2.2 Abschnitt "Standortdaten"

Daten zum Standort des Gebäudes, die im Registerblatt "VDI 2078" definiert wurden.

4.2.3 Abschnitt "Berechnungsansatz"

Angabe, ob die Lastberechnung periodisch oder aperiodisch durchgeführt wurde.

4.2.4 Abschnitt "Trockene (sensible) Kühllast am Cooling Design Day CDD"

Die Übersichtstabelle in diesem Abschnitt enthält für jeden Raum Ergebnisse der Kühllastberechnung

sowie korrelierende Raumdaten und -kennwerte.

Raum

Der Name des Raumes.

Fläche

Die Bodenfläche des Raumes (ermittelt über lichte Raummaße).

Sollwert

Der für den Raum definierte Sollwert für Kühlen (Lufttemperatur).

Raumkühlelemente

Im Raum vorhandene ideale Kühlelemente und/oder kühlende IDA ICE Raumelemente.

Kühllasten – Raumkühlelemente [W]

Die maximale, kombinierte sensible Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen Raumkühlelemente.

Kühllasten – Raumkühlelemente [W/m]

Die maximale sensible Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen Raumkühlelemente pro

Quadratmeter Bodenfläche.

Zeit

Die Definition des angegeben Wertes hängt davon ab, ob in dem Raum Raumkühlelemente

vorhanden sind oder nicht:

Raum mit Raumkühlelementen: Der Zeitpunkt der maximalen, kombinierten sensible Kälteabgabe

aller im Raum vorhandenen Raumkühlelemente.

Raum ohne Raumkühlelemente: Den Zeitpunkt der maximalen sensiblen Kühlung des Raumes über

mechanische Belüftung.


20

Ergebnisse zur selben Zeit - Lufttemp °C



Raum mit Raumkühlelementen: Lufttemperatur im Raum zum Zeitpunkt der maximalen,

kombinierten sensiblen Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen Raumkühlelemente.

Raum ohne Raumkühlelemente: Lufttemperatur im Raum zum Zeitpunkt der maximalen sensiblen

Kühlung des Raumes über mechanische Belüftung.

Ergebnisse zur selben Zeit - Vent. Kühlung, [W]



Raum mit Raumkühlelementen: Die sensiblen Kühlungen des Raumes über mechanische Belüftung

zum Zeitpunkt der maximalen, kombinierten sensible Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen

Raumkühlelemente.

Raum ohne Raumkühlelemente: Die maximale sensible Kühlung des Raumes über mechanische

Belüftung.

Ergebnisse zur selben Zeit - Zuluftvol., [L/s] oder [m3/h]



Raum mit Raumkühlelementen: Der Zuluftvolumenstrom in den Raum über mechanische Belüftung

zum Zeitpunkt der maximalen, kombinierten sensible Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen

Raumkühlelemente.

Raum ohne Raumkühlelemente: Der Zuluftvolumenstrom in den Raum über mechanische Belüftung

zum Zeitpunkt der maximalen sensiblen Kühlung des Raumes über mechanische Belüftung.

Ergebnisse zur selben Zeit - Zuluft- Temp., [°C]



Raum mit Raumkühlelementen: Die Zulufttemperatur der mechanischen Belüftung zum Zeitpunkt

der maximalen, kombinierten sensible Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen Raumkühlelemente.

Raum ohne Raumkühlelemente: Die Zulufttemperatur der mechanischen Belüftung zum Zeitpunkt

der maximalen sensiblen Kühlung des Raumes über mechanische Belüftung.


21

4.2.5 Abschnitt "Totale (sensible+latente) Kühllast Lüftungsgeräte"

Hinweis: Die Ergebnisse des Lüftungsgeräts berücksichtigen sensible und latente Energieanteile

(feuchte und trockene Berechnung). Es sind deshalb u.a. die unter Abschnitt 4.1 angegebenen

Hinweise in Bezug auf die Außenluftfeuchte zu berücksichtigen.

Kühlung, W

Die maximale sensible und latente Kälteabgabe des Kühlregisters des Lüftungsgerätes.

Zeit

Der Zeitpunkt der maximalen sensiblen und latenten Kälteabgabe des Kühlregisters des

Lüftungsgerätes.

Kälterückgewinnung, W

Zeit

Die Kälterückgewinnung im Wärmetauscher zum Zeitpunkt der maximalen sensiblen und latenten

Kälteabgabe des Kühlregisters des Lüftungsgerätes.

4.2.6 Abschnitt "Totale (sensible+latente) Kühllast Gebäude"

Hinweis: Die Ergebnisse berücksichtigen sensible und latente Energieanteile (feuchte und trockene

Berechnung). Es sind deshalb u.a. die unter Abschnitt 4.1 angegebenen Hinweise in Bezug auf die

Außenluftfeuchte zu berücksichtigen. Zudem geben die Personen bei der Berechnung nur sensible

und keine latente Wärme ab, was zu einer Ungenauigkeit der Ergebnisse führen kann.

Total

Die totale sensible und latente Kühllast des Gebäudes.

Zeit

Der Zeitpunkt der maximalen sensiblen und latenten Kühllast des Gebäudes.

Lüftungsgerät Kühlen

Die sensible und latente Kälteabgabe des Kühlregisters des Lüftungsgeräte zum Zeitpunkt der

maximalen sensiblen und latenten Kühllast des Gebäudes.

Räume Kühlen

Die sensible und latente Kälteabgabe aller Raumkühlelemente zum Zeitpunkt der maximalen

sensiblen und latenten Kühllast des Gebäudes.


22

4.2.7 Abschnitt "Zonendiagramme"

Die Diagramme zeigen für jeden simulierten Raum das Temperaturprofil und die Energiebilanz für

den Tag mit der maximalen, kombinierten sensiblen Kälteabgabe aller im Raum vorhandenen

Raumkühlelemente (bzw. zum Zeitpunkt der maximalen sensiblen Kühlungen des Raumes über

mechanische Belüftung für Räume ohne Raumkühlelemente).

4.2.8 Abschnitt "Eingabedaten"

Eingabedaten des Simulationsmodells.


23

4.3 Auswahlprinzip für den stündlichen Zeitraum, in dem die

Kühllast ermittelt wird Die VDI 2078 definiert, dass die Kühllast als Stundenwert anzugeben ist. Bei Rechenkernen, die auf

der VDI 6007 1-3 beruhen, entspricht dies den angewendeten stündlichen Berechnungszeitschritten

(0:00h-1:00h, 1:00h-2:00h, etc.). Der IDA ICE- Rechenkern ist flexibler und führt adaptive Zeitschritte

durch, die an die "Dynamik" des Gebäudes angepasst werden.

Um die geforderten Stundenwerte zu liefern, wird in ESBO während der VDI 2078

Kühllastberechnung kontinuierlich ein "gleitende Mittelwerte" über 1-stündliche Zeiträume ermittelt.

Infolgedessen werden diese von ESBO ermittelten Werte nicht innerhalb einer vollen Stunde liegen.

Hinweis: Bei einer über das Registerblatt "Simulation" initiieren Kühllastberechnung werden die

Ergebnisse über einen gleitenden Mittelwert von 15 Minuten ermittelt.

ESBO VDI 2078 ADD IN - docs.dds-cad.net

Documents

Transcript of ESBO VDI 2078 ADD IN - docs.dds-cad.net