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THERMPLAN-TRANSIT

VALIDIERUNG ENTSPRECHEND DEN ANFORDERUNGEN NACH:

- DIN EN ISO 13791:2012

- DIN EN ISO 13792:2012

- DIN EN 15255:2007

- DIN EN 15265:2007

Kontakt: [email protected] Dr. Volker Fux © 2016

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INHALT

1. EINLEITUNG 3

2. WÄRMELEITUNG DURCH OPAKE ELEMENTE (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.2) 4

2.1 RANDBEDINGUNGEN 4

2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG 5

3. INNERER WÄRMEAUSTAUSCH DURCH LANGWELLIGE STRAHLUNG (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.3) 6



4. VALIDIERUNG FÜR DEN SONNENLICHTFAKTOR (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.4) 7



5. VALIDIERUNG FÜR DEN SONNENLICHTFAKTOR (DIN EN ISO 13792, KAPITEL 6.3) 9



6. VALIDIERUNG FÜR DAS GESAMTE BERECHNUNGSVERFAHREN 10

6.1 ALLGEMEINE RANDBEDINGUNGEN 10

6.2 DIN EN ISO 13791:2012, KAPITEL 8.3 10

6.2.1 PRÜFFÄLLE 10

6.2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG 11

6.3 DIN EN ISO 13792:2012 - KAPITEL 6 13



6.4 DIN EN 15255:2007, KAPITEL 7 15



6.5 DIN EN 15265:2007, KAPITEL 8 18



ANHANG A: ALLGEMEINE RANDBEDINGUNGEN DER PRÜFFÄLLE A1

ANHANG B: MODIFIZIERUNG DER VERGLASUNG IN THERMPLAN B1

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1. EINLEITUNG THERMPLAN-TRANSIT ist ein multizonales Gebäude-Simulationsprogramm zur dynamischen Berechnung der Heiz- und Kühl-lasten, sowie der Raumlufttemperaturen von Gebäuden oder Gebäudeteilbereichen, basierend auf der Berechnung der instati-onären Wärmeleitung. Das Programm eignet sich für die energetische Beratung und Beurteilung von Neu- und Bestandsgebäu-den, sowie für den Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2:2013. Bedingt durch die komplexen Berechnungsansätze für die thermische Gebäudesimulation und die unterschiedliche Behandlung der umfassenden Randbedingungen, sind - je nach Detaillierungsgrad der eingesetzten Software - Abweichungen beim Ver-gleich der Berechnungsergebnisse der verschiedenen Programme die Regel. Zur Überprüfung der verwendeten Berechnungsroutinen, bieten daher die Normen DIN EN ISO 13791:2012, DIN EN ISO 13792:2012, DIN EN 15255:2007 und DIN EN 15265:2007 einfache Prüffälle an, die unter vorgegebenen Randbedingungen im Rahmen einer angegebenen Toleranz einzuhalten sind. Die Normen DIN EN ISO 13791:2012 und DIN EN ISO 13792:2012 legen die Annahmen, Randbedingungen, Gleichungen und Validierungsprüfungen für ein Verfahren zur Berechnung der sommerlichen Innentemperaturen (Luft und operativ) eines Ein-zelraumes ohne Anlagentechnik während der warmen Jahreszeit unter stundenbezogenen Übergangsbedingungen fest. Die Bewertung der Innentemperatur eines Raumes schließt die Lösung eines Systems von Gleichungen zu den transienten Wärme- und Masseübertragungsvorgängen zwischen der Außen- und der Innenumgebung durch die opaken und transparenten Elemen-te der Raumumschließungsfläche ein. In diesen Dokumenten werden die Einstufung, die Menge und die Genauigkeit der Aus-gabedaten sowie die zulässige Vereinfachung der Eingabedaten festgelegt. Die DIN EN 15255:2007 legt die erforderlichen Ein- und Ausgangsdaten sowie die Randbedingungen fest, die für ein Verfahren zur Berechnung der wahrnehmbaren Kühllast eines einzelnen Raumes bei konstanter und/oder gleitender Temperatur und unter Berücksichtigung der Spitzenkühllast der Anlage erforderlich sind. Sie enthält zudem ein Schema zur Einstufung des Be-rechnungsverfahrens und gibt Kriterien an, die das Berechnungsverfahren erfüllen muss. In der DIN EN 15265:2007 werden Annahmen, Randbedingungen sowie ein Validierungsverfahren für die dynamische Berech-nung des Jahresheiz- und Jahreskühlenergiebedarfs eines Gebäudes oder eines Gebäudeteils definiert. Auf diese Weise kann mit Hilfe des dynamischen Verfahrens, das für die Berechnung der Bemessungsheiz- und Bemessungskühllasten angewendet wird, auch der für die Abschätzung des jährlichen Energiebedarfs erforderliche Kühl- und Heizbedarf erstellt werden. Die mit dem Programm THERMPLAN (Version 3.0) vorgenommene Validierung zu jeder der o.g. Normen wird nachfolgend dar-gestellt und erläutert. Neben allgemeinen Validierungsverfahren (Kapitel 1-5) zur Überprüfung der Wärmeübertragungsvorgänge durch opake Bautei-le sowie der Wärmeübertragung durch kurzwellige Strahlung (einschließlich der Verschattung von Fenstern durch äußere Hin-dernisse), wird bei allen genannten Validierungsnormen der gleiche Raum mit einheitlicher, konstanter Geometrie betrachtet (ab Kapitel 6). Variiert werden die Bauteilaufbauten, die optischen Eigenschaften der Verglasung, die Fenstergröße, die Luft-wechselzahlen, die interne Wärmegewinne sowie die Heizungs- bzw. Klimatisierungsregelung. Weiter unterscheiden sich in den genannten Normen die Randbedingungen bezüglich der konvektiven Wärmeübergänge, der solaren Verteilungsfaktoren der einzelnen Bauteile des Raumes, und die Klimadaten (Außentemperatur, solare Einstrahlung).

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2. WÄRMELEITUNG DURCH OPAKE ELEMENTE (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.2) Ermittlung der Innenlufttemperaturen eines Raumes zu verschiedenen Zeitabständen.

2.1 RANDBEDINGUNGEN

Merkmale des Raumes und der Bauteile: - Innenmaße 1 m × 1 m × 1 m - alle Elemente sind identisch und weisen die gleichen Randbedingungen auf - die Wärmeübertragung durch kurzwellige Strahlung wird mit null angesetzt - der Luftvolumenstrom durch Lüftung wird mit null angesetzt - der innere Konvektionswärmeübergangskoeffizient jedes Elements beträgt hc,I = 2,5 W/(m2·K) - der äußere Konvektionswärmeübergangskoeffizient jedes Elements beträgt hc,e = 8 W/(m2·K) - die Emissionsgrade aller Flächen jedes Elements werden mit null angesetzt (keine langwellige Wärmeübertragung) - die Wärmekapazität der Raumluft wird mit null angesetzt.

Temperatur-Randbedingungen:

Die Innenraum-Initialtemperatur wird für t ≤ 0 zu 20°C angesetzt Die Außentemperatur wird für t = 0 zu 20°C angesetzt, steigt in der ersten Stunde linear auf 30°C und bleibt dann kon-stant auf 30°C (siehe Grafik).

Abb. 2.1-1: DIN EN ISO 13791:2012-08,Kapitel 8.2.2: Verlauf der Außentemperatur

Tab. 2.1-1: Bauteilaufbauten und Prüffälle nach DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.2

Prüfung Nr.

Dicke d [m]

Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

Dichte [kg/m³]

Spezifische Wärmekapazität c [kJ/kgK]

1 0.2 1.2 2000 1.0

2 0.1 0.04 50 1.0

3*

0.2 1.2 2000 1.0

0.1 0.04 50 1.0

0.005 0.14 800 1.5

4*

0.005 0.14 800 1.5

0.1 0.04 50 1.0

0.2 1.2 2000 1.0

*) Schichtaufbau von außen nach innen

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2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG

Die Innenlufttemperaturen sind nach 2 h, 6 h, 12 h, 24 h und 120 h zu bestimmen. Für jede Prüfung müssen die Differenzen zwischen den Werten der Innenlufttemperatur für jeden betrachteten Zeitpunkt kleiner als 0.5 K sein.

Tab. 2.2-2: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.2

2h 6h 12h 24h 120h

Prüfung 1: DIN 13791 20.04 °C 21.26 °C 23.48 °C 26.37 °C 30.00 °C

THERMPLAN 20.07 °C 21.37 °C 23.49 °C 26.35 °C 29.96 °C

Abweichung 0.03 K 0.11 K 0.01 K -0.02 K -0.04 K


THERMPLAN 25.36 °C 29.39 °C 29.97 °C 30.00 °C 30.00 °C

Abweichung 0.26 K -0.24 K -0.03 K 0.00 K 0.00 K


THERMPLAN 20.01 °C 20.39 °C 21.87 °C 25.02 °C 29.94 °C

Abweichung 0.01 K 0.13 K 0.20 K 0.12 K -0.01 K


THERMPLAN 20.00 °C 20.05 °C 20.23 °C 20.60 °C 23.10 °C

Abweichung 0.00 K -0.01 K -0.02 K -0.03 K -0.07 K

Abb. 2.2-2: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13792, Kapitel 8.2.2 ANMERKUNGEN:

- Für alle Prüffälle liegen die von THERMPLAN simulierten Werte innerhalb der Toleranzgrenze. - Da in THERMPLAN die Ausgabe ab der ersten Stunde beginnt (und nicht bei 0), sind die Zeiten in THERMPLAN gegen-

über der DIN EN ISO 13791 um eine Stunde verschoben. - Der Zeitschritt in THERMPLAN betrug bei dieser Simulation 15 min.

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3. INNERER WÄRMEAUSTAUSCH DURCH LANGWELLIGE STRAHLUNG (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.3)

Berechnung der Innenlufttemperatur für verschiedene Räume mit opaken Wänden, die an Räume mit abweichenden Außen-lufttemperaturen angrenzen. Die Berechnung erfolgt unter stationären Bedingungen.

3.1 RANDBEDINGUNGEN

Raumabmessungen und Bauteilkennwerte:

- Außenwand (dunkelgrau): Wärmedurchlasskoeffizient = 5.0 W/m²K

- Andere Wände: Wärmedurchlasskoeffizienten = 1.0 W/m²K - Innerer konvektiver Wärmeübergangskoeffizient aller Elemente: hci = 2.5 W/(m2·K) - Äußerer konvektiver Wärmeübergangskoeffizient aller Elemente: hc,e = 8 W/(m2·K) - Äußerer langwelliger Wärmeübergangskoeffizient aller Elemente: hlr,e = 5.5 W/(m2·K)

- Emissionsgrade aller Flächen jedes Elements: = 0.9 - Die Innenfläche der Außenwand absorbiert eine zeitunabhängige kurzwellige Strahlung von 100 W/m²

HINWEIS: Die Eingabe der absorbierten kurzwelligen Strahlung erfolgte in THERMPLAN über eine dünne zusätzliche Bauteilschicht der Außenwandkonstruktion, der ein Schichtgewinn von 100 W/m² aufgeprägt wurde.

Temperatur-Randbedingungen:

- Außenwand (dunkelgrau): Außentemperatur = konstant = 30°C - Andere Wände: angrenzende Lufttemperatur = konstant = 20°C

3.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG

Die Innenlufttemperaturen sind nachfolgend für den eingeschwungenen Zustand angegeben. Für jede Prüfung dürfen die Diffe-renzen um nicht mehr als 0.5 K von den Werten der DIN EN ISO 13791 abweichen.

Tab. 3.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.3

Prüfung 1: DIN 13791 34.4 °C

THERMPLAN 34.47 °C

Abweichung -0.07 K

Prüfung 2: DIN 13791 30.4 °C

THERMPLAN 30.54 °C

Abweichung -0.14 K

Prüfung 3: DIN 13791 38.5 °C

THERMPLAN 38.63 °C

Abweichung -0.13 K

Prüfung 4: DIN 13791 25.5 °C

THERMPLAN 25.80 °C

Abweichung -0.30 K

ANMERKUNGEN: Für alle Prüffälle liegen die von THERMPLAN simulierten Werte innerhalb der Toleranzgrenze von 0.5 K.

Prüfung 1: 1 m x 1 m x 1 m (B x L x H)

Prüfung 2: 4 m x 6 m x 3 m

Prüfung 3: 30 m x 3 m x 3 m

Prüfung 4: 4 m x 6 m x 3 m Außenwand: 4 m x 1.5 m

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4. VALIDIERUNG FÜR DEN SONNENLICHTFAKTOR (DIN EN ISO 13791, KAPITEL 8.2.4)

Validierung des Sonnenlichtfaktors, fs (Verschattungsfaktor)

4.1 RANDBEDINGUNGEN

- Breitengrad: 50°, Längengrad: 0° - Verschattungsvorgaben und Prüffälle:

4.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG Für jede Prüfung muss der Sonnenlichtfaktor fs halbstündig zwischen 07:00 Uhr und 12:00 Uhr bestimmt werden: Tab. 4.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791,Kapitel 8.2.4

Zeit Sonnenhöhe Azimut Prüfung 1 Prüfung 2 Prüfung 3 Prüfung 5

DIN THP DIN THP DIN THP dfs DIN THP dfs DIN THP dfs DIN THP dfs

07:00 25.83 26.40 93.26 92.60 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 1.00 0.00

07:30 30.65 31.00 87.54 87.60 0.66 0.65 -0.01 0.34 0.35 0.01 0.00 0.00 0.00 0.95 0.95 0.00

08:00 35.44 35.80 81.49 81.00 0.53 0.52 -0.01 0.47 0.48 0.01 0.00 0.00 0.00 0.89 0.88 -0.01

08:30 40.16 40.60 74.97 74.00 0.38 0.37 -0.01 0.62 0.63 0.01 0.00 0.00 0.00 0.81 0.81 0.00

09:00 44.73 45.10 67.82 67.00 0.24 0.23 -0.01 0.76 0.77 0.01 0.00 0.00 0.00 0.71 0.71 0.00

09:30 49.05 49.40 59.80 59.00 0.19 0.19 0.00 0.88 0.89 0.01 0.07 0.08 0.01 0.58 0.57 -0.01

10:00 53.02 53.30 50.64 50.00 0.21 0.22 0.01 0.97 0.97 0.00 0.18 0.19 0.01 0.39 0.37 -0.02

10:30 56.40 56.70 40.10 39.00 0.26 0.27 0.01 1.00 1.00 0.00 0.26 0.27 0.01 0.07 0.04 -0.03

11:00 59.15 59.30 28.01 27.00 0.30 0.30 0.00 1.00 1.00 0.00 0.30 0.30 0.00 0.00 0.00 0.00

11:30 60.91 61.00 14.46 13.00 0.32 0.32 0.00 1.00 1.00 0.00 0.32 0.32 0.00 0.00 0.00 0.00

12:00 61.51 61.50 0.00 -1.00 0.33 0.33 0.00 1.00 1.00 0.00 0.33 0.33 0.00 0.00 0.00 0.00

Prüfung 1: Südliche Orientierung Überhang

Prüfung 2: Südliche Ausrichtung Seitenteile

Prüfung 3: Südliche Ausrichtung Überhang + Seitenteile

Prüfung 5: Östliche Ausrichtung Überhang + Seitenteile

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Abb. 4.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.4

Abb. 4.2-2: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.4 ANMERKUNG:

- Die von THERMPLAN simulierten Prüffälle liegen innerhalb der Toleranzgrenze von 0.05. - Die Prüffälle 4 und 6 im Kapitel 8.2.4 der DIN EN ISO 13791 beziehen sich auf äußere Hindernisse, die in THERMPLAN

in dieser Form nicht abgebildet werden können.

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5. VALIDIERUNG FÜR DEN SONNENLICHTFAKTOR (DIN EN ISO 13792, KAPITEL 6.3)

Die Berechnung des in ISO 13791 definierten Sonnenlichtfaktors ist für eine vertikale Fläche (Maße: 3.6 x 2.8 m) zu validieren:

5.1 RANDBEDINGUNGEN

5.2 SIMULATIONSERGEBNISSE UND VALIDIERUNG Für jeden Fall muss die absolute Differenz zwischen dem berechneten fs-Wert und dem Bezugswert weniger als 0.05 betragen.

Tab. 5.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13792,Kapitel 6.3

Prüffall 1 (Süd) Prüffall 2 (West) Prüffall 3 (Süd)

Zeit Einfallswinkel [°] Verschattung [-] Einfallswinkel [°] Verschattung [-] Einfallswinkel [°] Verschattung [-]

DIN THP DIN THP dfs DIN THP DIN THP dfs DIN THP DIN THP dfs

07:30 86.8 86.80 0.00 0.00 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 86.8 86.80 0.00 0.00 0.00

08:30 77.2 77.20 0.00 0.02 -0.02 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 77.3 77.30 0.00 0.00 0.00

09:30 69.0 69.00 0.26 0.29 -0.03 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 69.0 69.00 0.15 0.16 -0.01

10:30 63.0 63.00 0.36 0.38 -0.02 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 63.0 63.00 0.28 0.30 -0.02

11:30 59.8 59.80 0.39 0.41 -0.02 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 59.8 59.80 0.37 0.39 -0.02

12:30 59.8 59.80 0.39 0.41 -0.02 83.0 83.00 0.00 0.00 0.00 59.8 59.80 0.37 0.39 -0.02

13:30 63.0 63.00 0.36 0.38 -0.02 69.1 69.10 0.65 0.66 -0.01 63.0 63.00 0.28 0.30 -0.02

14:30 69.0 69.00 0.26 0.29 -0.03 55.5 55.50 0.82 0.83 -0.01 69.0 69.00 0.15 0.16 -0.01

15:30 77.2 77.20 0.00 0.02 -0.02 42.4 42.40 0.92 0.93 -0.01 77.2 77.20 0.00 0.00 0.00

16:30 86.8 86.80 0.00 0.00 0.00 30.7 30.70 0.98 0.99 -0.01 86.8 86.80 0.00 0.00 0.00

17:30 0.00 22.6 22.60 1.00 1.00 0.00 0.00

Prüfung 1: Südliche Orientierung Unbegrenzte horizon-tale Auskragung

Prüfung 2: Westliche Ausrichtung Unbegrenztes rechtssei-tiges Seitenteil

Prüfung 3: Südliche Ausrichtung Loggia

Abb. 5.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.2.4 ANMERKUNG: Für alle Prüffälle liegen die von THERMPLAN simulierten Werte innerhalb der Toleranzgrenze von 0.05.

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6. VALIDIERUNG FÜR DAS GESAMTE BERECHNUNGSVERFAHREN

Für die Validierung nach DIN EN ISO 13791:2012, DIN EN ISO 13792:2012, DIN EN 15255:2007 und DIN EN 15265:2007 wird in allen Normen die gleiche Raumgeometrie betrachtet, der sich allein durch die Fenstergröße unterscheidet (Raumgeometrie A und B). Geometrie A: Geometrie B:

6.1 ALLGEMEINE RANDBEDINGUNGEN

Die einzelnen Randbedingungen der o.g. Normen unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich der Bauteilaufbauten, der Art der Verglasung, des Sonnenschutzes und der Klimadaten. Nicht immer werden alle Randbedingungen eindeutig erläutert, sodass im Verlauf der Validierungsrechnungen Annahmen getroffen wurden. Im Anhang A erfolgt eine tabellarische Übersicht der Randbedingungen mit Anmerkungen zu den getroffenen Annahmen.

6.2 DIN EN ISO 13791:2012, KAPITEL 8.3

6.2.1 Prüffälle

Es werden je Geometriefall drei verschiedene Lüftungsmuster betrachtet:

a) a) Luftwechsel n = 1.0 h−1, konstant b) b) Luftwechsel n = 0,5 h−1, konstant von 6:00 Uhr bis 18:00 Uhr (einschließlich); andere Stunden: n = 10.0 h−1, konstant c) c) Luftwechsel n = 10.0 h−1, konstant d)

Tab. 6.2-1:Prüffälle DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.3

Prüfung Außenwand *)

(West) Verglasung *) Wand *) zu ver-

gleichbaren Raum Decke *) zu ver-

gleichbaren Raum Boden*) zu ver-

gleichbaren Raum Dach *)

(horizontal)

A.1 a,b,c Typ 1 Einfachvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 Typ 4 Typ 4 -


Typ 2 Typ 3 Typ 3 -

A.3 a,b,c

Typ 1

Einfachvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 - Typ 3 Typ 5

B.1 a,b,c Typ 1 Doppelvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 Typ 4 Typ 4 -


Typ 2 Typ 3 Typ 3 -

B.3 a,b,c

Typ 1

Doppelvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 - Typ 3 Typ 5

*) Bauteiltyp, Bauteilaufbauten und Verglasungseigenschaften sind dem Anhang A zu entnehmen

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6.2.2 Simulationsergebnisse und Validierung

Für jede Prüfung (Geometrie A und B) sind unter Berücksichtigung der verschiedenen Bauteilaufbauten und der unterschiedli-chen Lüftungsmuster (a, b, c) folgende, unter periodischen Bedingungen bestimmte operativen Temperaturen zu berechnen:

- AVE: täglicher Mittelwert der operativen Temperatur, Top,av - MAX: täglicher Maximalwert der operativen Temperatur, Top,max - MIN: täglicher Mindestwert der operativen Temperatur, Top,min

Tab. 6.2-2: Geometrie A: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791

Prüfung A.1a

Prüfung A.1b

Prüfung A.1c

Prüfung A.2a

Prüfung A.2b

Prüfung A.2c

Prüfung A.3a

Prüfung A.3b

Prüfung A.3c

DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP DIN THP

AVE 37.2 37.1 29.5 30.6 29.3 29.5 37.2 37.1 30.0 30.2 29.4 29.5 39.7 39.4 32.0 32.0 30.5 30.5

MAX 40.0 40.1 33.6 36.3 33.8 34.0 38.8 39.0 32.8 33.2 32.6 32.7 41.7 41.4 35.7 35.7 34.0 33.9

MIN 34.8 34.7 25.5 26.2 25.6 25.7 35.6 35.7 26.8 27.1 26.6 26.8 37.9 37.8 28.1 28.4 27.5 27.7

Abweichungen

AVE -0.04 1.16 0.15 -0.02 0.19 0.07 -0.24 0.04 0.04

MAX 0.12 2.68 0.22 0.22 0.45 0.14 -0.30 0.04 -0.09

MIN -0.14 0.66 0.15 0.07 0.29 0.18 -0.12 0.29 0.22

Tab. 6.2-3: Geometrie B: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791

Prüfung B.1a

Prüfung B.1b

Prüfung B.1c

Prüfung B.2a

Prüfung B.2b

Prüfung B.2c

Prüfung B.3a

Prüfung B.3b

Prüfung B.3c


AVE 30.7 31.0 22.1 22.4 21.5 21.7 30.8 31.0 22.2 22.4 21.7 21.7 32.7 32.5 24.2 24.0 22.7 22.7

MAX 35.8 36.0 29.9 30.2 28.1 28.4 33.7 33.9 26.7 27.0 26.4 26.5 36.0 35.7 29.6 29.3 27.7 27.5

MIN 27.1 27.4 16.4 16.7 16.2 16.5 28.5 28.9 17.9 18.3 17.7 18.0 30.3 30.3 19.2 19.4 18.6 18.8

Abweichungen

AVE 0.31 0.36 0.26 0.21 0.20 0.07 -0.17 -0.11 -0.06 MAX 0.25 0.29 0.27 0.20 0.34 0.07 -0.32 -0.26 -0.17 MIN 0.35 0.30 0.30 0.41 0.40 0.32 -0.02 0.22 0.23

Abb. 6.2-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.3 ANMERKUNG: - Mit Ausnahme der Prüfung A.1b liegen die von THERMPLAN berechneten Werte innerhalb der Toleranzgrenze von 0.5 K. Da

für den Fall B.1b alle Ergebnisse innerhalb der Toleranz liegen, wird vermutet dass im Fall A.1b die Beispielberechnung der DIN EN ISO 13791:2012 von den eigenen Randbedingungen abweicht. Dies wird auch durch Validierungsberechnungen an-derer Programme (z.B. TRNSYS 17.1) bestätigt, die den Fall A.1b unter den vorgegebenen Randbedingungen ebenfalls nicht einhalten können.

- Die periodischen Temperaturverläufe der einzelnen Prüffälle sind nachfolgend gegenübergestellt.

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12

Abb. 6.2-2: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13791, Kapitel 8.3

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13

6.3 DIN EN ISO 13792:2012 - KAPITEL 6

6.3.1 Prüffälle

Es werden für die beiden Geometriefälle A und B jeweils drei verschiedene Lüftungsmuster betrachtet:

e) a) Luftwechsel n = 1.0 h−1, konstant f) b) Luftwechsel n = 0,5 h−1, konstant von 6:00 Uhr bis 18:00 Uhr (einschließlich); andere Stunden: n = 10.0 h−1, konstant g) c) Luftwechsel n = 10.0 h−1, konstant h)

Tab. 6.3-1:Prüffälle DIN EN ISO 13792, Kapitel 6

Prüfung Außenwand

(West) Verglasung Wand zu ver-

gleichbaren Raum Decke zu ver-

gleichbaren Raum Boden zu ver-

gleichbaren Raum Dach

(horizontal)


Typ 2 Typ 4 Typ 4 -


Typ 2 Typ 3 Typ 3 -

A.3 a,b,c

Typ 1

Einfachvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 - Typ 3 Typ 5


Typ 2 Typ 4 Typ 4 -


Typ 2 Typ 3 Typ 3 -

B.3 a,b,c

Typ 1

Doppelvergla-sung mit Ver-schattung

Typ 2 - Typ 3 Typ 5


Für jede Prüfung (Geometrie A und B) sind unter Berücksichtigung der verschiedenen Bauteilaufbauten und der unterschiedli-chen Lüftungsmuster (a, b, c) folgende, unter periodischen Bedingungen bestimmte Temperaturen zu berechnen:

- AVE: täglicher Mittelwert der operativen Temperatur, Top,av - MAX: täglicher Maximalwert der operativen Temperatur, Top,max - MIN: täglicher Mindestwert der operativen Temperatur, Top,min

Jeder Prüffall wird auf der Grundlage der Differenz zwischen dem errechneten und dem Bezugswert in eine der drei Klassen 1, 2, 3 eingestuft. Die Einstufung erfolgt entsprechend dem schlechtesten Prüfergebnis. Es gelten folgende Grenzwerte für die drei Klassen: - Klasse 1: +1 K bis −1 K; - Klasse 2: +2 K bis −1 K; - Klasse 3: +3 K bis −1 K

Tab. 6.3-2: Geometrie A: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13792, Kapitel 6

Prüfung A.1a

Prüfung A.1b

Prüfung A.1c

Prüfung A.2a

Prüfung A.2b

Prüfung A.2c

Prüfung A.3a

Prüfung A.3b

Prüfung A.3c


AVE 35.9 36.6 29.5 29.3 29.1 29.1 35.9 36.5 29.5 29.3 29.1 29.1 38.6 39.0 31.4 31.2 30.2 30.1

MAX 38.8 39.2 34.1 33.3 33.6 33.1 37.7 37.9 32.3 31.7 32.4 32.0 40.6 40.5 35.0 34.3 33.6 33.2

MIN 33.6 34.4 25.6 25.6 25.4 25.6 34.5 35.3 26.6 26.6 26.4 26.5 37.0 37.6 28.0 28.0 27.4 27.5

Abweichungen

AVE 0.71 -0.18 -0.04 0.62 -0.21 -0.05 0.35 -0.21 -0.10

MAX 0.40 -0.76 -0.46 0.22 -0.62 -0.39 -0.06 -0.71 -0.44

MIN 0.81 0.05 0.20 0.82 0.02 0.15 0.61 -0.02 0.09

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14

Tab. 6.3-3: Geometrie B: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13792, Kapitel 6

Prüfung B.1a

Prüfung B.1b

Prüfung B.1c

Prüfung B.2a

Prüfung B.2b

Prüfung B.2c

Prüfung B.3a

Prüfung B.3b

Prüfung B.3c


AVE 30.8 31.0 31.0 22.3 22.4 21.6 21.7 30.8 30.9 22.3 22.4 21.6 21.7 32.5 32.5 24.0 24.0 22.6

MAX 35.9 35.7 36.0 30.0 30.1 28.3 28.3 33.9 33.8 26.9 27.0 26.5 26.4 35.8 35.6 29.3 29.3 27.5

MIN 27.1 27.5 27.4 16.5 16.7 16.3 16.5 28.6 28.9 18.1 18.3 17.8 18.0 30.2 30.2 19.2 19.4 18.7

Abweichungen

AVE 0.17 0.11 0.12 0.13 0.11 0.12 -0.03 0.02 0.05 MAX 0.06 0.11 0.03 -0.07 0.10 -0.06 -0.22 -0.04 -0.02 MIN 0.32 0.19 0.20 0.27 0.19 0.21 0.05 0.21 0.13

Abb. 6.3-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN ISO 13792, Kapitel 6 ANMERKUNG: Alle von THERMPLAN berechneten Werte liegen innerhalb der Toleranzgrenze der Klasse 1.

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15

6.4 DIN EN 15255:2007, KAPITEL 7

6.4.1 Prüffälle

Prüffälle gemäß DIN EN 15255, Kapitel 7.4 - Prüffall 1: Bezugsfall

Innere Wärmegewinne: 20 W/m² konvektiv, 30 W/m2 strahlungsbezogen, je Bodenplattenflächeneinheit, von 08:00 Uhr bis 18:00 Uhr Luftwechsel: n = 0 Anlage: Lüftungsanlage mit Lufttemperaturregelung (26 °C); ständiger Betrieb Verglasungssystem: mit außen liegender Sonnenschutzeinrichtung (SDP)

- Prüffall 2: wie Fall 1, mit geändertem Bauteilaufbau von Boden und Decke - Prüffall 3: wie Fall 1, nur konvektive innere Wärmegewinne - Prüffall 4: wie Fall 1, ohne Fensterverschattung - Prüffall 5: wie Fall 1, mit Regelung nach der operativen Temperatur (in THERMPLAN nicht möglich)

Prüffall 6: wie Fall 1, mit Regelung Lufttemperatur, Betrieb von 08:00 Uhr bis 18:00 Uhr - Prüffall 7: wie Fall 6, mit geändertem Bauteilaufbau von Boden und Decke - Prüffall 8: wie Fall 6, nur konvektive innere Wärmegewinne - Prüffall 9: wie Fall 6, ohne Fensterverschattung - Prüffall 10: wie Fall 6, mit 2-fachem Luftwechsel von 21:00 bis 08:00 Uhr, sonst n = 0 - Prüffall 11: wie Fall 6, Begrenzung der Kühlleistung auf 1400 W - Prüffall 12: identisch zu Fall 6 ??? - Prüffall 13: wie Fall 6, Regelung der Sonnenschutzeinrichtung - Prüffall 14: wie Fall 6, keine Regelung der Raumtemperatur, gekühlter Boden 18°C (fix) - Prüffall 15: wie Fall 14, gekühlte Decke, lufttemperaturgeregelt, Untergrenze bei 18°C (in THERMPLAN nicht möglich)


Es sind die folgenden Bedingungen zu erfüllen:

abs(Top,max - Top,max,ref) ≤ 0.5 K abs(Pmax - Pmax,ref) / Pmax,ref ≤ 0.5 K abs(Pav - Pav,ref) / Pav,ref ≤ 0.5 K

Tab. 6.4-1:Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN 15255, Kapitel 7

operative Tempera-

tur max. Kühlleistung mittlere Kühlleistung Abweichungen

Top,max,ref Top,max,

THERMPLAN Pmax,ref

Pmax,

THERMPLAN Pave,ref

Pave,

THERMPLAN Top Pmax Pave

Prüfung 1 28.7 28.7 1683 1709 585 598 0.010 0.015 0.022

Prüfung 2 28.1 28.2 1431 1470 584 597 0.080 0.027 0.023

Prüfung 3 27.6 27.7 1191 1230 358 370 0.050 0.033 0.033

Prüfung 4 32.6 32.7 3691 3799 1259 1268 0.090 0.029 0.007

Prüfung 5 1)

Prüfung 6 28.8 28.9 1742 1796 554 561 0.110 0.031 0.013

Prüfung 7 28.6 28.7 1623 1683 552 564 0.050 0.037 0.022

Prüfung 8 27.8 27.8 1238 1275 340 352 0.050 0.030 0.036

Prüfung 9 33.3 33.2 3837 3965 1125 1153 0.150 0.033 0.025

Prüfung 10 28.6 28.6 1608 1657 396 439 0.000 0.031 0.110

Prüfung 11 31.5 31.5 1400 1400 523 549 0.010 0.000 0.050

Prüfung 13 28.7 29.0 1796 1883 646 648 0.280 0.048 0.003

Prüfung 14 2) 30.5 30.6 1967 700 0.100

Prüfung 15 3)

1) Prüfung 5: Regelung nach der operativen Temperatur in THERMPLAN nicht möglich 2) Prüfung 14: Bestimmung der Kühlenergie in THERMPLAN für diesen Fall nicht möglich 3) Prüfung 15: Berechnung der Anlagentechnik in THERMPLAN für diesen Fall nicht möglich

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Abb. 6.4-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN 15255, Kapitel 7 ANMERKUNGEN:

- Prüfung 5: Regelung nach der operativen Temperatur in THERMPLAN nicht möglich - Prüfung 13: Für die Regelung des Sonnenschutzes wurde in THERMPLAN eine Doppelverglasung mit externer Verschattung verwendet. - Prüfung 14: Bestimmung der Kühlenergie in THERMPLAN für diesen Fall nicht möglich, da eine fixe Oberflächentemperatur der Bodenplatte vorgegeben wurde. - Prüfung 15: Berechnung der Anlagentechnik in THERMPLAN für diesen Fall nicht möglich

Bis auf Prüfung 10 liegen alle von THERMPLAN berechneten Werte liegen innerhalb der Toleranzgrenze. Wird im Prüffall 10 der erhöhte Luftwechsel (n = 2 h-1) zwischen 18:00 und 08:00 Uhr (statt zwischen 21:00 und 08:00 Uhr) angesetzt, lassen sich die Anforderungen für den Fall 10 einhalten.

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17

Abb. 6.4-2: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN 15255, Kapitel 7

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6.5 DIN EN 15265:2007, KAPITEL 8

6.5.1 Prüffälle

Informative Prüffälle gemäß DIN EN 15265, Kapitel 8.3.1 - Prüffall 1: Bezugsfall

Innere (konvektive) Wärmegewinne 20 W/m² (auf die Bodenfläche bezogen), von 08 bis 18:00 Uhr an Wochentagen 1-facher Luftwechsel je Stunde von 08:00 Uhr bis 18:00 Uhr an Wochentagen Anlage Lufttemperaturregelung; Betrieb an allen Tagen der Woche, Sollwert Heizen: 20°C, Sollwert Kühlen: 26 °C Verglasungssystem: ohne/mit außen liegender Sonnenschutzeinrichtung

- Prüffall 2: wie Fall 1, mit geändertem Bauteilaufbau von Boden und Decke - Prüffall 3: wie Fall 1, ohne interne Gewinne - Prüffall 4: wie Fall 1, ohne Fensterverschattung

Validierungsprüfungen gemäß DIN EN 15265, Kapitel 8.3.2 - Prüffall 5: wie Fall 1, mit intermittierender Heizung und Kühlung von 08:00 Uhr – 18:00 Uhr - Prüffall 6: wie Fall 2 und Heizung/Kühlung wie Fall 5 - Prüffall 7: wie Fall 3 und Heizung/Kühlung wie Fall 5 - Prüffall 8: wie Fall 4 und Heizung/Kühlung wie Fall 5 - Prüffall 9: wie Fall 5 und Flachdach (statt Decke) - Prüffall 10: wie Fall 6 und Flachdach (statt Decke) - Prüffall 11: wie Fall 7 und Flachdach (statt Decke) - Prüffall 12: wie Fall 8 und Flachdach (statt Decke)


Die Ergebnisse für das Heizen (QH) und Kühlen (QC), werden für das gesamte Jahr bestimmt und durch folgende Berechnung mit den Bezugswerten verglichen:

rQH = abs(QH – QH,ref) / Qtot,ref

rQC = abs(QC – QC,ref) / Qtot, ref Für die Überprüfung gelten drei Genauigkeitsstufen A, B, C. Die Validierungsprüfungen sind erfüllt, wenn für jeden der Fälle gilt:

- Stufe A: rQH ≤ 0,05 und rQC ≤ 0,05

- Stufe B: rQH ≤ 0,10 und rQC ≤ 0,10

- Stufe C: rQH ≤ 0,15 und rQC ≤ 0,15

Tab. 6.5-1:Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN 15265, Kapitel 8

Heizen Qh [kWh/a] Kühlen Qc [kWh/a] Abweichung [-]

Qh DIN 15265 Qh Thermplan Qc DIN 15265 Qc Thermplan Heating Qh Cooling Qc

Prüfung 1 748.0 762.4 233.8 228.4 0.015 0.006

Prüfung 2 722.7 735.4 200.5 197.6 0.014 0.003

Prüfung 3 1368.5 1388.2 43.0 42.2 0.014 0.001

Prüfung 4 567.4 584.9 1530.9 1559.3 0.008 0.014

Prüfung 5 463.1 451.0 201.7 189.5 0.018 0.018

Prüfung 6 509.8 490.9 185.1 178.5 0.027 0.010

Prüfung 7 1067.4 1068.5 19.5 8.4 0.001 0.010

Prüfung 8 313.2 258.5 1133.2 1147.1 0.038 0.010

Prüfung 9 747.1 720.4 158.3 163.6 0.030 0.006

Prüfung 10 574.2 565.7 192.4 183.3 0.011 0.012

Prüfung 11 1395.1 1370.3 14.1 9.0 0.018 0.004

Prüfung 12 533.5 512.9 928.3 940.8 0.014 0.009

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Abb. 6.5-1: Vergleich der Simulationsergebnisse zwischen THERMPLAN und DIN EN 15265, Kapitel 8 ANMERKUNG: Alle von THERMPLAN simulierten Prüffälle liegen innerhalb der Toleranzgrenze von 0.05 (Stufe A).

ANHANG A: ALLGEMEINE RANDBEDINGUNGEN DER PRÜFFÄLLE

Randbedingung DIN EN ISO 13791:2012 DIN EN ISO 13792:2012 DIN EN 15255:2007 DIN EN 15265:2007

Raumgeometrie:

Geometriefälle A und B Geometriefälle A und B

Geometrie A: Geometrie B:

Geometriefalle B wie DIN EN ISO 13791

Geometriefalle B wie DIN EN ISO 13791

Bauteilaufbauten

Tabelle 14

Tabelle 4 (Aufbau wie DIN 13791)



Struktur d[m] [W/mK] [kg/m³] c [kJ/kgK]

Außenwand Typ 1

Außenschicht 0.115 0.99 1800 0.85

Dämmschicht 0.06 0.04 30 0.85

Mauerwerk 0.175 0.79 1600 0.85

Innenputz 0.015 0.7 1400 0.85

Innenwand Typ 2

Gipsputz 0.012 0.21 900 0.85

Dämmschicht 0.1 0.04 30 0.85

Gipsputz 0.012 0.21 900 0.85

Decke/Boden Typ 3

Kunststoffbelag 0.004 0.23 1500 1.5

Typ 3c Decke

Typ 3f Boden

Typ 3c Decke

Typ 3f Boden

Zementestrich 0.06 1.4 2000 0.85

Dämmschicht 0.04 0.04 50 0.85

Beton 0.18 2.1 2400 0.85

Decke/Boden Typ 4

Kunststoffbelag 0.004 0.23 1500 1.5 Typ 4c Decke

Typ 4f Boden

Typ 4c Decke

Typ 4f Boden

Zementestrich 0.06 1.4 2000 0.85

Dämmschicht 0.04 0.04 50 0.85

Beton 0.18 2.1 2400 0.85

Dämmschicht 0.1 0.04 50 0.85

Akustikplatte 0.02 0.06 400 0.84

Dach Typ 5

Außenschicht 0.004 0.23 1500 1.3

Dämmschicht 0.08 0.04 50 0.85

Beton 0.2 2.1 2400 0.85


Verglasung

Für alle Verglasungen gilt: Scheibe: n = 0.84 für alle Sonnenschutzvorrichtungen gilt: n = 0.2

n = 0.08 n = 0.5 HINWEIS: Den Verglasungen ist zum Teil eine permanent geschlossene Verschattung (Jalousie) vorgesetzt. Zwischen Jalousie und Außenscheibe befindet sich ein geschlossener Hohlraum. Dies kann über die vereinfachte Verschattungseingabe in THERMPLAN in dieser Form nicht abgebildet werden. Daher wurde die Verschattung in das optische System eingebunden und die optischen Eigenschaften entsprechend der DIN EN ISO 13792 bzw. der DIN EN 15255 verwendet. Eine Abhängigkeit der optischen Eigenschaften vom Einfallswinkel wurde in diesen Fällen nicht berücksichtigt.

Geometrie B: Doppelverglasung mit Verschattung Wärmedurchlasswiderstände: Rse = 0.074 m2K/W Rec = 0.080 m2K/W Ric = 0.173 m2K/W Rsi = 0.125 m2K/W Ug = keine Angabe

HINWEIS: Weitere optische Parameter wurden der DIN EN ISO 13792 bzw. der DIN EN 15255 entnommen:

absorbierter Anteile

Sonnenschutz: sr = 0.309

Scheibe 1: sr = 0.0183


Transmission: sr = 0.1525 g-Wert: g = 0.2

Geometrie A und B: Doppelverglasung mit Verschat-tung Wärmedurchlasswiderstände: Rse = 0.074 m2K/W Rec = 0.080 m2K/W Ric = 0.173 m2K/W Rsi = 0.125 m2K/W Ug = keine Angabe






Scheibendicke: Scheibe 1: 6 mm Scheibendicke: Scheibe 2: 6 mm

Geometrie B: Doppelverglasung mit Verschattung (SDP)

Wärmedurchlasswiderstände: Rse = 0.074 m2K/W Rec = 0.080 m2K/W Ric = 0.173 m2K/W Rsi = 0.125 m2K/W Ug = 2.210 W/m2K



Scheibe 1: sr = 0.0167 (abweichend zu DIN EN ISO 13792)




Verglasung (Fortsetzung)

Geometrie A: Einfachverglasung mit Verschattung Wärmedurchlasswiderstände: Rse = 0.074 m2K/W Rcav = 0.08 m2K/W Rsi = 0.125 m2K/W Detaillierte optische Daten liegen hier nicht vor. Es wurden daher Annahmen getroffen, die im Anhang B1 erläutert werden.

Geometrie B: Doppelverglasung ohne Verschattung (DP) Wärmedurchlasswiderstände: Rse = 0.074 m2K/W Ric = 0.173 m2K/W Rsi = 0.125 m2K/W Ug = 2.690 W/m2K

absorbierter Anteile:

Scheibe 1: ep = 0.0854

Scheibe 2: ip = 0.0676

Transmission: e = 0.710 g-Wert: g = 0.77

Bezüglich der Wärmedurchlasswiderstände ist zu beachten, dass die Angaben Rse, Rsi den konvektiven und den strahlungsbedingten Anteil beinhalten. Der U-Wert wird von THERMPAN zu jedem Zeitschritt in Abhängigkeit der Konvektion zwischen den einzelnen Scheiben und dem langwelligen Strahlungsaus-tausch der Einzelscheiben berechnet. Die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften vom Einfallswinkel wurde nicht berücksichtigt.

Angrenzender Raum

Vertikale Trennwand: Decke/Boden:

Raumtemperaturen: Ta,e = Ta,i

Bei inneren Bauteilen wird ein „adiabatisches“ Verhalten angenommen; das bedeutet, dass die Werte der folgenden Größen als an beiden Seiten des Bauteils gleich angesehen werden:

- Lufttemperatur - mittlere Strahlungstemperatur - von der Oberfläche absorbierte Sonnenstrahlung

Keine Angabe


Konvektiver Wärmeübergang

Außen: hc,e = 8.0 W/m²K

Innen (Trennwand): Wärmestrom horizontal hc,i = 2.5 W/m²K weiter gilt: hc,e = hc,i

Innen (Decke/Boden): Wärmestrom aufwärts hc,i = 5.0 W/m²K Wärmestrom abwärts hc,i = 0.7 W/m²K

weiter gilt: hc,ec = hc,if hc,ef = hc,ic


Innen: hc,i = 2.5 W/m²K (alle Bauteile)

Keine Angabe über die Richtungs-abhängigkeit der Wärmeströme.

Abweichend von DIN EN ISO 13791 gilt: hc,ec = hc,ic hc,ef = hc,if


Innen (nicht kühlendes Bauteil): hc,i = 2.5 W/m²K

Innen (kühlendes Bauteil): horizontal (Wärmestrom aufwärts) hc,i = 5.0 W/m²K

horizontal (Wärmestrom abwärts) hc,i = 0.7 W/m²K

Abweichend von DIN EN ISO 13791 gilt: hc,ec = hc,ic; hc,ef = hc,if


Innen (nicht kühlendes Bauteil): hc,i = 2.5 W/m²K

Innen (kühlendes Bauteil): horizontal (Wärmestrom aufwärts) hc,i = 5.0 W/m²K

horizontal (Wärmestrom abwärts) hc,i = 0.7 W/m²K

HINWEIS: Da sich die Richtung des Wärmestrom (aufwärts/abwärts) im Verlauf der Simulation ändert, in THERMPLAN die Konvektionswärmeübergangsko-effizienten aber nur als konstante Werte vorgegeben werden können, wurde bei Decke und Boden beidseitig der Wert hci = 2.5 W/m²K verwendet. Die Konvektionswärmeübergangskoeffizienten der Fenster wurden analog zur Außenwand angenommen.

Langwelliger Strahlungswärme-übergang (innen)

Alle Oberflächen: hri = 5.5 W/m²K ( =0.93)

HINWEIS: Der Strahlungswärmeübergang innen wurde in THERMPLAN über die mittlere Strahlungstemperatur als flächengewichteter Mittelwert der inneren Oberflächentemperaturen jedes Bauteils automatisch berechnet (die direkte Vorgabe von hri entfällt somit).

Innen (Trennwand): qsr,e = qsr,i Innen (Decke/Boden): qlr,ec = qlr,if qlr,ef = qlr,ic

abweichend von DIN EN ISO 13791 gilt: Innen (Trennwand): qsr,e = qsr,i Innen (Decke/Boden): qlr,ec = qlr,ic qlr,ef = qlr,if

Langwellige Ab-strahlung gegen Umgebung (Himmel)

HINWEIS: Keine Angabe über Himmels-strahlung. Der Strahlungswärmeübergang außen wurde in THERMPLAN direkt vor-gegeben (hre = 5.5 W/m²K).

Die Temperatur der Himmelsstrahlung ist gleich der Außenlufttemperatur.

HINWEIS: Bei der Berechnung des äußeren Strahlungswärmeübergangs in THERMPLAN wurden die Himmels-temperatur und die Umgebungstemperatur gleich der Außentemperatur gesetzt (direkte Vorgabe von hre entfällt).

Kurzwellige Strahlung:

Solarer Verteilungsfaktoren: - Boden fd = 0.5 - Decke fd = 0.1 - alle Wände (ohne Fenster) fd = 0.4

Annahme: Solare Verteilungsfak-toren wie DIN EN ISO 13791: - Boden fd = 0.5 - Decke fd = 0.1 - Wände fd = 0.4 (gesamt, ohne Fenster)

Sol. Verteilungsfaktoren: - Boden fd = 0.237 - Decke fd = 0.237 - Innenwände fd = 0.49 (gesamt) - Außenwand fd = 0.037 (ohne Fenster)

Sol. Verteilungsfaktoren: - Boden fd = 0.237 - Decke fd = 0.237 - Innenwände fd = 0.49 (gesamt) - Außenwand fd = 0.037 (ohne Fenster)


Kurzwellige Strahlung (Fortsetzung):

Absorptionsgrad (alle Flächen) sr = 0.6 Strahlungszuordnungsfaktor: fsa = 0.1

Absorptionsgrad Dach sr = 0.9 Solarer Verlustfaktor: fsl = 0.0

Innen (Trennwand): qsr,e = qsr,i Innen (Decke): qsr,ec = qsr,if Innen (Boden): qsr,ef = qsr,ic

Abweichend von DIN EN ISO 13791 gilt: Innen (Wände): qsr,e = qsr,i Innen (Decke): qsr,ec = qsr,ic Innen (Boden): qsr,ef = qsr,if

Klimadaten

Sonnenstrahlung: - Geometrie A: Tabelle 16 geogr. Breite 40° N - Geometrie B: Tabelle 17 geogr. Breite 52° N

Geometrie A: Iges = Idir + Idif + Iref Geometrie B: Iges = Idir + Idif + Iref

Außenlufttemperatur: - Geometrie A: Tabelle 18 und Bild 15 - Geometrie B: Tabelle 19 und Bild 16

Sonnenstrahlung: - Geometrie A: Tabelle 7 geogr. Breite 40° N - Geometrie B: Tabelle 7 geogr. Breite 52° N

HINWEIS: Die solare Strahlung entspricht der DIN EN ISO 13791.

Geometrie A: Iges=Idir + Idif (Iref) Geometrie B: Iges=Idir + Idif + Iref

Außenlufttemperatur: - Geometrie A: Tabelle 8 - Geometrie B: Tabelle 9 Außenlufttemperatur identisch zur DIN EN ISO 13791.

Sonnenstrahlung : - Geometrie B: Tabelle 7

HINWEIS: Die solare Strahlung entspricht der DIN EN ISO 13791.

Geometrie B: Iges = Idir + Idif + Iref

Außenlufttemperatur: - Geometrie B: Tabelle 7 Außenlufttemperatur identisch zur DIN EN ISO 13791.

Strahlungs- und Temperaturwerte aus Jahresklimadatensatz nach Anhang A.

Interne Gewinne

Wärmegewinne pro m² Bodenfläche: (50% konvektiv, 50% Strahlung)

Wärmegewinne pro m² Bodenflä-che von 08:00 – 18:00 Uhr.

Strahlungs- und Konvektionsanteil variieren je nach Prüffall.

Wärmegewinne variieren je nach Prüffall.

Die Zeitpläne der internen Wär-megewinne und der Lüftung sind in Normalzeit angegeben, die im Sommer (Stunde 1996 bis Stunde 7032) der Sonnenzeit um 2 h und im Winter der Sonnenzeit um 1 h vorauseilt.

Luftwechsel

Lüftungsmuster:

a) 00:00 – 24:00 Uhr: n = 1.0 h−1

b) 00:00 – 06:00 Uhr: n = 10.0 h−1

06:00 – 18:00 Uhr: n = 0.5 h−1

18:00 – 24:00 Uhr: n = 10.0 h−1

c) 00:00 – 24:00 Uhr: n = 10.0 h−1

Lüftungsmuster a), b), c) wie DIN EN ISO 13791

Prüffall 10: n = 2 h-1 von 21:00 – 08:00 Uhr, sonst n = 0.

Andere Prüffälle: n = 0

Alle Prüffälle: n = 1 h-1 von 08:00 – 18:00 Uhr, sonst n = 0.


Anlage

Keine Anlagentechnik

Keine Anlagentechnik

Lüftungsanlage mit Lufttemperatur-regelung je nach Prüffall.

Lüftungsanlage mit Lufttempera-turregelung und Heiz- Kühlbetrieb mit Unterbrechungen je nach Prüf-fall.

Sollwert Heizen: 20°C Sollwert Kühlen: 26°C

ANHANG B: MODIFIZIERUNG DER VERGLASUNG IN THERMPLAN

Den Verglasungen ist eine permanent geschlossene Verschattung (Jalousie) vorgesetzt. Zwischen Jalousie und Außenscheibe befindet sich ein geschlossener Hohlraum. Dies kann über die vereinfachte Verschattungseingabe in THERMPLAN nicht abgebil-det werden. Hier kann nur ein Abminderungsfaktor und ein Wärmedurchlasswiderstand für den Hohlraum vorgegeben werden. Eine Temperaturerhöhung des Hohlraumes bei Einstrahlung wird dabei nicht berücksichtigt. Zur Umsetzung der Systeme wur-den daher die optischen Eigenschaften der Verglasung angepasst. Der U-Wert wird von THERMPAN zu jedem Zeitschritt in Abhängigkeit der Konvektion zwischen den einzelnen Scheiben und dem langwelligen Strahlungsaustausch der Einzelscheiben berechnet. Die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften vom Einfallswinkel wurde nicht berücksichtigt.

B1: DIN EN ISO 13791:2012:

Einfachverglasung mit Sonnenschutz Verglasung: Sonnenschutz:

Transmissionsgrad = 0.84 Transmissionsgrad = 0.20

Reflexionsgrad = 0.08 Reflexionsgrad = 0.50

Absorptionsgrad = 0.08 Absorptionsgrad = 0.30 Wärmedurchlasswiderstände:

Außen: Rse = 0.074 m²K/W Hohlraum: Rcav = 0.080 m²K/W Innen: Rsi = 0.125 m²K/W

Zur Abbildung der Einfachverglasung mit Verschattung wurde in THERMPLAN eine Doppelverglasung definiert bei der die äußere Scheibe der Jalousie entspricht.

Da nach DIN EN ISO 13791 keine winkelabhängigen optischen Eigenschaften der Verglasung vorgegeben werden, wird von einem konstanten senkrechten Einfallswin-kel (0°) ausgegangen, wodurch die optischen Werte nur für 0° relevant sind. Die aus der nebenstehenden Betrachtung (unter Berücksichtigung der o.g. vorgegebenen Daten für Scheibe und Sonnenschutz und unter Einbeziehung von Mehrfachreflexio-nen) angenäherten optischen Werte wurden THERMPLAN wie folgt übergeben:

Inc. angle 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° diffus

Tsol 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 0.1747 Rsol (front) 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 0.5032 Rsol (back) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 Abs-1 (front) 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 0.305 Abs-2 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017 0.017

Pane-Nr. 1 2

(front -> back) front: außen; back: innen d [mm] 1 1

1/R [W/m²K] 10000 10000 Emis. (front) [-] 0.93 0.837 Emis. (back) [-] 0.93 0.837 Gap-Nr 1

d [mm] 10 Gas Air W/mK 0.125

B2: DIN EN ISO 13791, DIN EN ISO 13792, DIN EN 15255, DIN EN 15265 Zweifachverglasung mit außenliegendem Sonnenschutz Abgesehen von der Einfachverglasung mit Sonnenschutz (siehe oben) sind die weiteren Verglasungssysteme in allen Validie-rungsnormen identisch. Da in der DIN EN ISO 13791 sowie in der DIN EN 15265 keine genauen Angaben über das optische Sys-tem erfolgen, werden die Werte der DIN EN ISO 13792 bzw. der DIN EN 15255 verwendet. Die in diesen Normen genannten optischen Eigenschaften (Absorption der Einzelscheiben (mit Sonnenschutz), Transmissionsgrad, g-Wert, U-Wert) sind dem Anhang A zu entnehmen. Die verwendeten optischen Werte in THERMPLAN sind nachfolgend aufgeführt. Die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften vom Einfallswinkel wurde nicht berücksichtigt.

Inc. angle 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° diffus

Tsol 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 0.1525 Rsol (front) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Rsol (back) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 Abs-1 (front) 0.309 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 Abs-2 0.0167 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 0.0183 Abs-3 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145 0.0145

Pane-Nr. 1 2 3 (front -> back) d [mm] 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1/R [W/m²K] 10000 10000 10000 0 0 0 0 0 0 0 0

Emis. (front) [-] 0.93 0.837 0.837 0 0 0 0 0 0 0 0 Emis. (back) [-] 0.93 0.837 0.837 0 0 0 0 0 0 0 0 Gap-Nr 1 2 d [mm] 10 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Gas Air Air 0 0 0 0 0 0 0 0 0

W/mK] 0.125 0.0578 0 0 0 0 0 0 0 0 0

B3: DIN EN 15255, DIN EN 15265 Zweifachverglasung ohne außenliegendem Sonnenschutz

Inc. angle 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° diffus

Tsol 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 Rsol (front) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 Rsol (back) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 Abs-1 (front) 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 0.0854 Abs-2 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676 0.0676

Pane-Nr. 1 2 (front -> back) d [mm] 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1/R [W/m²K] 10000 10000 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Emis. (front) [-] 0.9 0.837 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Emis. (back) [-] 0.9 0.837 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Gap-Nr 1 d [mm] 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Gas Air 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

W/mK] 0.0578 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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