Kühllastberechnung

Das C.A.T.S. Programm Kühllastberechnung nach VDI 2078 enthält zwei unterschiedliche Berechnungsverfahren, das Kurzverfahren und das dynamische Berechnungsverfahren. Mit dem Kurzverfahren steht dem Anwender ein interaktives Berechnungsprogramm für die Ermittlung der Kühllast eines Raumes oder Gebäudes für fest vorgegebene Randbedingungen zur Verfügung. Speichereinflüsse im Raum infolge innerer und äußerer Strahlungslasten werden mit dem Konzept der Kühllastfaktoren, die Speichereinflüsse in den Außenwänden und Dächern über die äquivalenten Temperaturdifferenzen berücksichtigt.

Für das dynamische Berechnungsverfahren werden über den Navigator die Gebäudedaten, der Standort, sowie alle benötigten Bauteile in einer Projektdatei definiert. Das Programm bietet auch die Möglichkeit, Projekte weltweit zu berechnen. Das Gebäude wird entweder über den Raum- oder Gebäudemanager graphisch erfasst bzw. übernommen. Relevante Daten werden bereits in CAD der jeweiligen Raumnummer zugewiesen. Eine tabellarische Eingabe ist natürlich auch möglich.

 

Dynamisches Verfahren 

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Über die zentrale C.A.T.S. Windowsapplikation Navigator werden die Gebäudedaten, der Standort, sowie alle benötigten Bauteile in einer Projektdatei definiert. 
Das Programm bietet auch die Möglichkeit, Projekte außerhalb des Geltungsbereichs der Tabellen der VDI 2078 zu berechnen. Dies bedeutet, dass Projekte weltweit berechnet werden können. Raumgeometrien können optional aus der CAD übernommen werden. Relevante Daten werden direkt in einem Dialog der jeweiligen Raumnummer zugewiesen.

Das Kühllast Berechnungsprogamm bietet viele und komfortable Eingabe- und Ausgabemöglichkeiten, welche über die Forderungen der VDI 2078 hinausgehen. Außerdem bietet sie eine Lösung, die die Erfordernisse der neuen VDI 6007 bereits abdeckt.

Im Prinzip werden für die neue C.A.T.S Berechnung nach VDI 2078 nur U-Werte und einige Randparameter benötigt, die man meist vom Baustatiker/Architekten erhält. Im Vorplanungsstadium bei unbekanntem Wandaufbau kann man für die U-Werte auch Maximalwerte verwenden, die sich aus den Rechtsvorschriften ergeben.
Somit ist ein großer Vorteil der neuen Berechnung, dass für die Bauteile keine Schichtdaten mit Dicke, spez. Wärmekapazität, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, Schichtreihenfolge usw. benötigt werden.

 

Lastprofile

In jedem Projekt gibt es Bereiche, die sich bezüglich der Heiz- bzw. Kühllasten gleichen. Mit den spezifischen Lastprofilen wird der Eingabeaufwand deutlich reduziert. Auch Variantenrechnungen sind problemlos und schnell möglich. Alle Profile lassen sich für sämtliche Fälle auf alle Situationen-24 Stunden/12 Monate-einstellen.

Diese gelten für die Bereiche:

  • Sonnenschutz
  • Beschattung
  • Personen
  • Beleuchtung
  • Maschinen
  • Luftströme
  • Bauteilkühlung (als ungeregelte Grundlastkühlung)
  • Regelungseigenschaften (Anlagendaten)

Die Profile können selbstverständlich global gespeichert und für weitere Projekte verwendet werden.

 

Aufgliederung in Zonen

Neben den Standardeinteilungen Raum, Geschoss, Gebäude steht dieGruppierung "Zonen" zur Verfügung. In diesen Zonen kann der Anwender einzelne Räume unabhängig von Geschossen gruppieren und Zonenberechnungen und -betrachtungen durchführen. Somit können unterschiedliche Verhältnisse innerhalb eines Projektes abgebildet werden. Stichpunkte: Süd-Seite / Nord-Seite, Treppenhäuser.

 

Weltweite Standorte


Das neue Programm bietet die Möglichkeit, Projekte auch außerhalb des Geltungsbereiches der Tabellen der VDI 2078 (Deutschland) zu berechnen. Derzeit sind folgende Klimadaten integriert:
 
  • Deutschland - komplett
  • Österreich - Wien
  • Schweiz - Zürich
  • Italien -Rom
  • Spanien - Madrid
  • Frankreich - Paris
  • Niederlande - Amsterdam
  • Russland - Moskau
  • Griechenland - Athen
  • Tschechien - Prag
  • Kroatien - Zagreb
  • Ungarn - Budapest
  • Polen - Warschau
  • China - Hongkong
  • China - Peking
  • Singapur
  • VAE - Dubai
  • Vietnam - Saigon
  • Kambodscha - Phnom Penh
  • Saudi-Arabien - Jeddah
  • Indien - Bangalore
  • Australien - Sydney
  • Südafrika - Kapstadt

Andere weltweite Standorte können auf Anfrage erstellt und eingegliedert werden.

 

Eingabemöglichkeiten

Das Programm bietet zahlreiche Eingabemöglichkeiten.

Hervorzuheben ist die Berücksichtigung von Luftströmen und der Bauteilkühlung, wie z.B. Kühldecken.

Die Belastung durch Luftströme kann statisch mit einer fixen Temperatur erfolgen oder abhängig von der Außentemperatur angegeben werden. Die Außenluftfeuchte ist optional interaktiv auf tagesfeste Werte einstellbar.

Für die Berechnung mit Kühldecken können sowohl die absolute als auch die spezifische Wärmeaufnahme angegeben werden.

Bei den "Inneren Lasten" erfolgt die Berechnung der Personenwärme nach DIN ISO 7730. Es ist nur die Anzahl der Personen und die Aktivitätsstufe einzugeben. Bei den Personen werden die trockenen und feuchten Lasten getrennt und automatisch für den weiteren Programmablauf verwendet.
Bei der Beleuchtung kann sowohl eine Einzelaufnahme der Belastungen, als auch ein globaler Wert je m² eingestellt werden.

Die Sonneneinstrahlung kann auch mit einer von der VDI 2078 abweichenden Bauteilneigung und Albedo (kurzwelliger Reflexionsgrad) berechnet werden. Der Albedo hat bei sehr hellen oder sehr dunklen Oberflächen in der Umgebung des Bauteils (z.B. Wasserfläche, Wald) einen vom Standardwert 0,2 abweichenden Wert.

Die kombinierte Außentemperatur wird unter Berücksichtigung der Reflexionen in der terrestrischen Umgebung berechnet. Damit können z.B. Parkplätze, Wasserflächen, und gegenüberliegende Alu-Fassaden mit abweichenden Emissionswerten berücksichtigt werden.

Beschattungsflächen (Fluchtbalkon, Leibung) können auch einen Neigungswinkel ungleich 90° haben. Beschattung wird auch bei nichttransparenten Außenbauteilen berücksichtigt.

Die Nachbarraumtemperaturen können entweder statisch bestimmt werden oder mit einstellbaren Bezügen auf Außen- oder Innentemperaturen "mitschwingen".

 

Regelungsmöglichkeiten

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Video einfügen 

Optimiert und ausgedehnt wurden die Regelungsmöglichkeiten. Verschiedene Regelungen können nun berücksichtigt werden:

Leistungsregelung
Volumenstromregelung
Volumenstromregelung für ein Quell-Luftsystem
Zulufttemperaturregelung
Zulufttemperaturregelung für ein Quell-Luftsystem

Neben der Raumlufttemperatur kann auch die Operativtemperatur (empfundene Temperatur) als Bemessungsgrundlage dienen.
Die Regelungen können mit Anlagen-Begrenzungswerten ausgestattet werden. Das Programm berechnet je nach gewählter Berechnungsart die hierfür erforderlichen Daten für Leistung, Volumenstrom oder Zulufttemperatur.
Die Volumenstrom- und Zulufttemperaturberechnung berücksichtigt neben der trockenen Last auch die feuchte Last und ermittelt den notwendigen Zuluftzustand. Dabei geht auch die Außenluftfeuchte in die Feuchtebilanz des Raumes ein.

Aus der Feuchtebilanz ergibt sich auch die sich einstellende relative Raumluftfeuchte. Für Kühldecken kann hiermit eine mögliche Taupunktunterschreitung kontrolliert werden.

Geregelte Bauteilanlagen zur Kühlung bzw. Heizung werden bei der Leistungsregelung über den Konvektivanteil der Anlage eingegeben.

 

Berechnung und Simulationen

Übersichtlichkeit lautet das Ziel in der Berechnungsausgabe, die dem Anwender hilft, aus der Fülle an Daten die richtigen herauszufiltern. Einfach können die Ergebnisse des C.A.T.S. Kühllastprogrammes in übersichtliche Grafiken und Diagramme ausgegeben werden. Alle Darstellungen der Diagramme können beeinflusst, einzelne Reaktionsgrößen können optional mit abgebildet werden. Hierbei erhält der Benutzer die Kontrolle sowie einen guten Überblick, Unregelmäßigkeiten können sicher lokalisiert werden. Zwischen den einzelnen Diagrammdarstellungen kann monatsweise bequem umgeschaltet werden, ohne dass eine neue Berechnung durchgeführt werden muss.

Das Behaglichkeitsempfinden kann in allen Raumzuständen bestimmt werden. Hierbei lassen sich Behaglichkeitsdefizite lokalisieren und die prozentuale Anzahl der unzufriedenen Personen (PPD-Wert nach Fanger) minimieren.

Bild Behaglichkeit: Man sieht deutlich, dass die prozentuale Anzahl der unzufriedenen Personen (PPD-Wert) ansteigt, sobald die Temperatur das breite Toleranzband (grün) überschreitet.

Für eine Simulation lassen sich verschiedene Berechnungsgrundlagen aktivieren und deaktivieren, um Unterschiede zu erkennen oder bestimmte Merkmale zu unterstreichen. So kann sich der Planer z.B. dafür entscheiden, die direkte Sonneneinstrahlung nicht zu berücksichtigen oder alle inneren Lasten zu deaktivieren. Die Anlage kann ausgeschaltet werden, um nachzuweisen, welche Temperaturen ohne Anlagenregelung entstehen würden, z.B. für einen alternativen Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes.

 

Ausdrucke und Reports

Für die Sicherung und den Nachweis der Berechnungsergebnisse stehen eine Vielzahl von Reports zur Auswahl. Sämtliche Diagramme, die den Berechnungsablauf unterstützen, werden gemeinsam mit den Berechnungstabellen dargestellt. Alle Reports sind einfach strukturiert und enthalten kurze Legenden, in denen Abkürzungen und Fachbegriffe erläutert werden.

Je nach Bedarf können Raum-, Zonen-, Ebenen-, oder Gebäude-Reports erzeugt werden. Alle Reports können auch als PDF-Datei ausgegeben werden.

 

Folgende Reports stehen u.a. zur Verfügung:

  • Alle Eingabedaten
  • Ist-Temperaturüberschreitungshäufigkeit bezogen auf die Außentemperatur
  • Ist-Temperaturüberschreitungshäufigkeit bezogen auf die Soll-Innentemperatur
  • Raumauflistung, an welchen Stunden und Monaten die Maximalwerte für Kühl- und Heizlast erreicht werden.
  • Jahressummen der Kühllast und Heizlast zu bestimmten Monaten und Stunden
  • Raumlast mit allen einzelnen Lasten (Aktions- und Reaktionsgrößen) und Temperaturen in jeder Stunde/Monat
  • Gleichzeitige Darstellung von Soll- und Istwerten für die Kühllast und Temperaturen im Raum sowie der Aktionsgrößen
  • Gesamtlast mit allen einzelnen Lasten (Reaktionsgrößen) in jeder Stunde/Monat
  • Gesamtlast mit allen einzelnen Lasten (Reaktionsgrößen) in einer gewählten Stunde eines Monats
  • PPD- Behaglichkeit mitsamt der Personenwärme
  • Raumzustände mit Zu- und Abluft-Angaben in jeder Stunde/Monat

 

Kurzverfahren

  • Übersichtliche Erfassung der Gebäudestruktur nach Geschossen, Ebenen und Räumen; mehrere Benutzer können aktiv am laufenden Projekt teilnehmen; datenbankorientiert
  • Einfache Handhabung durch feste Randbedingungen wie konstante Raumtemperatur, periodische innere und äußere Belastungen, eingeschwungener Zustand, 24-stündiger Anlagenbetrieb und konstanter Sonnenschutzfaktor der Fenster (keine wandernden Schatten)
  • Berechnung der inneren Kühllast durch Personen, Beleuchtung, Maschinen, Stoffdurchsatz und infolge unterschiedlicher Nachbarraumtemperaturen
  • Berechnung der äußeren Kühllast durch Außenwände und Dächer, Transmission und Strahlung durch Fenster sowie Infiltration
  • Ermittlung der feuchten Kühlast in g/h
  • Grafische Darstellung der Kühllast über den gesamten Tagesverlauf
  • Übersichtliche und nachvollziehbare Berechnungsausgabe 

 

                             vdi 2078

C.A.T.S. Kühllastberechnung.pdf           C.A.T.S. Erklärung zur VDI 2078 Validierung.pdf