Wann wird nach VDI 2078 und wann nach VDI 2067/10 berechnet?

VDI 2078 - Kühllast

Die Berechnung nach VDI 2078 dient zur Ermittlung von erforderlichen Anlagenleistungen. Mit der VDI 2078 wird die (Spitzen-)Kühllast eines Monats am Auslegungstag CDD (cooling design day) berechnet.

Für die Berechnung nach VDI 2078 werden für die Monate April bis September die Klimadaten jeweils eines (!) typischen Hitzetag zugrunde gelegt. Pro Monat stehen somit lediglich 24 Temperaturwerte für den klaren und 24 Temperaturwerte für den bedeckten Tag zur Verfügung.

Für Häufigkeitsaussagen ist die Berechnung nach VDI 2078 nicht geeignet. Verwenden Sie dazu eine Simulation nach VDI 2067/10, die die Berchnung für alle 8760 Stunden eines TRY-Klimajahres durchführt.

VDI 2067/10 - Gebäudeenergiebedarf

Eine Berechnung nach VDI 2067/10 wird zur Ermittlung der erforderlichen ab- und zuzuführenden Energien durchgeführt.

Für die Berechnung nach VDI 2067/10 werden TRY-Wetterdaten verwendet, die ein durchschnittliches Jahr repräsentieren. Extreme Wettersituationen, wie z.B. längere Hitzeperioden sind in diesen Daten nicht enthalten.

Obwohl die Berechnung für jeden Tag des Jahres die Heiz- bzw. Kühllasten ermittelt, dürfen die Spitzenwerte der Lasten nicht zur Auslegung der Anlagen herangezogen werden. Daher sollte zur Ermittlung der erforderlichen Anlagenleistung in jedem Fall eine Berechnung nach VDI 2078 durchgeführt werden.

Wo erfolgt die Eingabe der zur Kühlung verfügbaren Fläche eines Raumes

Die Eingabe, der für die Kühlung zur Verfügung stehenden Flächen, erfolgt für jeden Raum separat im Reiter "Raumdaten > Raum". Die Flächenangabe kann dort entweder allgemein für den Raum vorgenommen oder direkt einem Bauteil zugewiesen werden.

Allgemeine Flächenangabe (empfohlen)

Geben Sie in den Kopfdaten die Kühlfläche für Decke und/oder Fußboden in Prozent oder als absolute Fläche an.

Wählen Sie, ob bei einer prozentualen Angabe die verfügbare Kühlfläche aus der Summe der Bauteil-Bruttoflächen ermitteln oder aus der ausgewiesenen Fußboden-Nettofläche berechnet werden soll. Falls die Kühlfläche die Netto-Fläche übersteigt, erhalten Sie eine Meldung.

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Die verfügbare Kühlfläche und die damit verbundene Leistungsabgabe kann im Bereich „Kühlflächen“ im Reiter Anlage kontrolliert werden.

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Für den aktuellen Raum wird die Kühlfläche und die aus der spezifischen Leistung resultierende Leistungsabgabe bei dT 10K angezeigt. Die tatsächliche Leistungsabgabe variiert je nach herrschender Temperaturdifferenz.

Fläche einem Bauteil direkt zuweisen (Sonderfall)

Über die Option „Heiz-/Kühlflächen manuell zuweisen“ kann einem Bauteil gezielt eine Kühlfläche zugewiesen werden.

Dies wäre z.B. dann erforderlich, wenn die Decke und/oder der Fußboden aus mehreren Bauteilen bestehen und die Kühlfläche nicht gleichmäßig auf alle Bauteile verteilt wird.

kl2 kf3

Darüber hinaus kann über die Option „ A KL“ speziell für die Kühllastberechnung die Gesamtfläche eines Bauteils abweichend von der Gesamtfläche für die Heizlastberechnung abgeändert werden.

Sofern die Kühlung über eine "thermischen Bauteilaktivierung TBA" erfolgt, markieren Sie bitte zusätzlich das entsprechede Kontrollkästchen (blau im Bild markiert).

Wichtiger Hinweis zu Programmversionen vor dem 17.12.2015

In Projekten, die mit Programmversionen vor dem 17.12.2015 erstellt wurdem, wirken sich Flächenänderungen am Bauteil, sowie die Werte in den Rubriken „Flächen Kühllast“, „Bauteil mit Kühlflächen“ und „Nachbarraum“ nicht nur auf den aktuellen Raum, sondern auch auf den gegenüberliegenden Raum aus. Beispielsweise sind die Werte des Fußboden-Bauteils eines Raumes identisch mit dem Decken-Bauteil des darunterliegenden Raumes. Die Dateneingabe in einem Bauteil ändert automatisch die Werte im Nachbarbauteil, was eventuell so nicht gewünscht wird.

Die Bearbeitung mit einer neueren Programmversion hat keinen Einfluß auf die bereits erstellten Daten. Sofern Sie Eingaben entsprechend dem beschriebenen Sonderfall vorgenommen haben, sollten Sie deshalb grundsätzlich die Eingaben der Kühlflächen und zum Nachbarraum nochmals überprüfen. 

Für Projekte, die mit Programmversionen ab dem 17.12.2015 erstellt werden, ist die Abhängigkeit der Bauteile gelockert worden. Mit dieser Maßnahmen wird eine mögliche Fehlerquelle verhindert und somit die Bearbeitung sicherer und gleichzeitig flexibler. Die Werte in den (links) genannten Rubriken können jetzt unabhängig voneinander individuell in jedem Raum angegeben werden.

 

Was steckt hinter dem Berechnungsmodus "Simulation" der VDI 2067/10?

Drei Berechnungsmodi stehen zur Verfügung:

Modus 3 "VDI 2067 - Simulation"

Dieser Modus dient zur Ermittlung des Energiebedarfs und dient zur Beurteilung der energetischen Qualität des Gebäudes unter Berücksichtigung einer individuellen Nutzungen.

Hiermit kann der Einfluss der Nutzung des Gebäudes auf den Energiebedarf beurteilt werden, wie z.B.

  • Personenbelegung
  • Beleuchtung
  • zusätzliche Außenluftwechsel
  • individuelle Raumlufttemperatur

Randbedingungen - Modus "Simulation"

Mit diesem Berechnungsmodus sind sämtliche Randbedingungen frei vorgebbar.

Um nicht in jdem Raum die Randbedingungen manuell eintragen zu müssen, erstellen Sie am besten Nutzen- und Raumprofile und fassen diese in einem Jahresprofil zusammen.

Was steckt hinter dem Berechnungsmodus "Referenz" der VDI 2067/10?

Drei Berechnungsmodi stehen zur Verfügung:

Modus 2 "VDI 2067 - Referenz"

Dieser Modus dient zur Ermittlung des Energiebedarfs und dient zur Beurteilung der energetischen Qualität des Gebäudes unter Berücksichtigung einer individuellen Nutzungen.

Hiermit kann der Einfluss der Nutzung des Gebäudes auf den Energiebedarf beurteilt werden, wie z.B.

  • Personenbelegung
  • Beleuchtung
  • zusätzliche Außenluftwechsel
  • individuelle Raumlufttemperatur

Randbedingungen - Modus "VDI 2067 - Referenz"

Folgende Randbedingungen sind nach VDI 2067 fest vorgeschrieben:

  • Luftwechsel durch Infiltration von mindestens 0,1 / h
  • Sonnenschutz (soweit vorhanden) betätigt für alle Aussenlufttemperaturen >= 15 °C sobald die Strahlungsintensität 200 W/m² überschreitet.
  • Alle sonstigen Lasten und Vorgaben werden berücksichtigt.
  • Zur Einhaltung der Raumlufttemperatur werden die Lasten konvektiv abgeführt. Eventuell eingetragene Anlagen, bzw. deren Daten werden für diese Berechnung ignoriert.

Was steckt hinter dem Berechnungsmodus "Gebäude" der VDI 2067/10?

Drei Berechnungsmodi stehen zur Verfügung:

Modus "VDI 2067 - Gebäude"

Für den in der VDI 2067 definierten Grundnutzen werden die dem Gebäude zu- bzw. abzuführenden Energieströme berechnet, die erforderlich sind, um die Anforderungen an die Raumkonditionen zu erfüllen.

Dieser Modus dient zur Ermittlung des reinen Gebäude-Energiebedarfs ohne individuelle Nutzungen zu berücksichtigen und dient zur Beurteilung der energetischen Qualität des Gebäudes.

Hiermit kann der Einfluss des Gebäudes auf den Energiebedarf beurteilt werden, wie z.B.

  • Die Gebäudeorientierung
  • Die Wärmedämmung
  • Energiedurchlassgrade der Verglasung
  • Beschattungen

Randbedingungen - Modus "VDI 2067 - Gebäude"

Folgende Randbedingungen sind nach VDI 2067 fest vorgeschrieben:

  • Raumlufttemperatur konstant 23 °C
  • Luftwechsel durch Infiltration / Außenluft von 0,5 / h
  • Sonnenschutz (soweit vorhanden) betätigt für alle Aussenlufttemperaturen >= 15 °C sobald die Strahlungsintensität 200 W/m² überschreitet.
  • keine innere Lasten
  • Zur Einhaltung der Raumlufttemperatur werden die Lasten konvektiv abgeführt. Eventuell eingetragene Anlagen, bzw. deren Daten werden für diese Berechnung ignoriert

Wann wird nach VDI 2067/10 und wann nach VDI 2078 berechnet?

VDI 2067/10 - Gebäudeenergiebedarf

Eine Berechnung nach VDI 2067/10 wird zur Ermittlung der erforderlichen ab- und zuzuführenden Energien durchgeführt.

Für die Berechnung nach VDI 2067/10 werden TRY-Wetterdaten verwendet, die ein durchschnittliches Jahr repräsentieren. Extreme Wettersituationen, wie z.B. längere Hitzeperioden sind in diesen Daten nicht enthalten.

Obwohl die Berechnung für jeden Tag des Jahres die Heiz- bzw. Kühllasten ermittelt, dürfen die Spitzenwerte der Lasten nicht zur Auslegung der Anlagen herangezogen werden. Daher sollte zur Ermittlung der erforderlichen Anlagenleistung in jedem Fall eine Berechnung nach VDI 2078 durchgeführt werden.

VDI 2078 - Kühllast

Die Berechnung nach VDI 2078 dient zur Ermittlung von erforderlichen Anlagenleistungen. Mit der VDI 2078 wird die (Spitzen-)Kühllast eines Monats am Auslegungstag CDD (cooling design day) berechnet.

Für die Berechnung nach VDI 2078 werden für die Monate April bis September die Klimadaten jeweils eines (!) typischen Hitzetag zugrunde gelegt. Pro Monat stehen somit lediglich 24 Temperaturwerte für den klaren und 24 Temperaturwerte für den bedeckten Tag zur Verfügung.

Für Häufigkeitsaussagen ist die Berechnung nach VDI 2078 nicht geeignet. Verwenden Sie dazu eine Simulation nach VDI 2067/10, die die Berchnung für alle 8760 Stunden eines TRY-Klimajahres durchführt.

Was genau wird mit VDI 2067 / 10 berechnet?

Mit dem Programmmodul mh-VDI2067 wird der Energiebedarf beheizter und klimatisierter Gebäude berechnet.

Es werden die Jahressumme der Energieströme für Heizen und Kühlen berechnet, die unter Berücksichtigung der Randbedingungen erforderlich sind, um die vorgegebenen Raumzustände einzuhalten, wobei nur sensible (trockene) Lasten berücksichtigt werden.

Der Energiebedarf für Be- und Entfeuchten wird nicht berücksichtigt, wie auch Aufwendungen zur Energiebereitstellung, Energiewandlung und der Energieübergabe unberücksichtigt bleiben.

Die Berechnung erfolgt stundenweise für 8760 Stunden eines Jahres. Als Klimadaten werden TRY (Testreferenzjahr) - Datensätzeverwendet.

Welche Fragestellungen können mit VDI 2067/10 beantwortet werden?

Mit einer Berechnung nach VDI 2067/10 können Sie beispielsweise abklären:

  • In wie vielen Stunden wird eine bestimmte Raumlufttemperatur (z.B. 28°C) überschritten?
  • In wie vielen Stunden im Jahr wird eine bestimmte Heiz- /Kühllast überschritten?
  • Welcher Energiebedarf ist zum Beheizen oder Kühlen eines Raumes / Gebäudes erforderlich?
  • Welchen Einfluss hat die Wärmedämmung auf den Heiz- Kühlenergiebedarf?
  • Wie wirken sich verschiedene Energiedurchlassgrade von Fenstern auf den Kühlenergiebedarf aus?
  • Wie hoch ist der Einfluss von Beschattungseinrichtungen auf den Energiebedarf?
  • Ist es möglich, die Anlagen kleiner zu dimensionieren, wenn dadurch nur an wenigen Stunden im Jahr die gewünschten Temperaturen nicht erreicht werden?
  • Welchen Einfluss hat die Abschaltung der Klimaanlage am Wochenende auf den Energiebedarf?
  • Wie wirken sich täglich wechselnde innere Belastungen, z.B. Personenbelegungen, auf den Energiebedarf aus?
  • Welchen Einfluss hat die Orientierung des Gebäudes auf den Energiebedarf?

Worin unterscheiden sich Testreferenzjahr- und DIN 4710 Wetterdaten?

A. DIN 4710

In der DIN4710 werden die Wetterdaten zwischen Summenhäufigkeit (t,x-Korrelation) und stündlichen Werten (Tagesgang) unterschieden:

 

Summenhäufigkeit nach DIN 4710

Diese Wetterdaten stellen die mittleren jährliche Häufigkeit der t,x-Wertepaare in Zehntelstunden dar. Die Auswertung basiert auf stündlichen Messwerten der Lufttemperatur und der relativen Feuchte, aus denen der Wasserdampfgehalt berechnet wurde. Bezugszeitraum für die Statistiken ist die Periode von 1961 bis 1990 (für Bad Marienberg ab 1963, für Chemnitz ab 1977)

Dieser Datensatz zeigt zwar wie häufig ein Außenluftzustand im Mittel im Jahr auftritt, aber nicht an welchem Tag und zu welcher Stunde. Daher können bei diesem Datensatz keine Anlagenbetriebszeiten ausgewertet werden. Daher eignet er sich besonders gut zur Überprüfung der Anlagenauslegung. Allerdings muß hierbei beachtet werden, dass auch die extremen Außenluftzustände die in den letzten 30 Jahre nur 6 Minuten auftraten beinhaltet sind (teilweise Außenlufttemperaturen von -30°C und weniger, wenn Klimaanlage nur für -15°C ausgelegt erscheint Meldung, daß gewisse Anzahl an Außenluftzuständen nicht exakt geregelt werden können).

  • Vorteil: Auslegung überprüfbar, da alle Extremwerte vorhanden, schnelle Berechnungsdauer
  • Nachteil: keine Betriebszeiten vorgebbar, nur ca. 400 Werte repräsentieren ein Jahr

 

 

Stündliche Werte nach DIN 4710

Diese Daten zeigen die mittleren monatlichen Tagesgänge der Lufttemperatur und des Wasserdampfgehaltes x. Hierbei repräsentieren 24h den mittleren monatlichen Tagesgang. Sie werden am häufigsten zur Simulation verwendet, da er mit seiner geringen Anzahl an Wetterdataten sehr schnell zu Ergebnissen führt, bei denen die Betriebszeiten der Anlage berücksichtigt werden können.

  • Vorteil: Betriebszeiten können vorgegeben werden, schnelle Berechnungsdauer
  • Nachteil: nur 288 Werte (24hx12Monate) repräsentieren ein Jahr, Datensatz enthält keine Extremwerte da Mittelwerte

 

 

B. TRY-Klimadaten

Die TRY-Daten beschreiben den charakteristischen jährlichen Witterungsverlauf für ein Jahr. Sie basieren auf verschiedenen realen Witterungsabschnitten, die für alle TRY-Regionen identisch sind. Die Witterungsabschnitte wurden so ausgewählt, dass die Jahreszeitenmittelwerte der einzelnen Wetterelemente an den Repräsentanzstationen weitgehend mit den vieljährigen Mittelwerten übereinstimmen. Mit Glättungs- und Interpolationsverfahren wurden die Episoden der verschiedenen Witterungsabschnitte so aneinander gepasst, dass die Übergänge meteorologisch sinnvoll sind und zum Jahreswechsel zyklisch ineinander übergehen. Diese Datensätze wurden hauptsächlich für die Anwendung in der Heiz- und Raumlufttechnik entwickelt. Sie liefern die klimatologischen Randbedingungen zur Simulation des Betriebes von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen und des thermischen Verhaltens von Gebäuden. Sie haben sich in den letzten 15 Jahren hierfür bewährt. Die TRY-Daten können darüber hinaus für die Simulation des Betriebes anderer technischer und nichttechnischer Systeme verwendet werden, wenn diese in vergleichbarer Weise von meteorologischen Elementen abhängen.

  • Vorteil: Betriebszeiten können vorgegeben werden 8760 Werte repräsentieren ein Jahr
  • Nachteil: sehr zeitintensive Berechnung

 

 

 

Muss immer ein Raum angelegt werden?

Es ist nicht zwingend notwendig, dass ein Raum zur Simulation verwendet wird. Denkbar ist, dass ein zweiter Punkt (Z2) mit einem fixen Luftzustand definiert wird. Anlage kann z. B. dann so aufgebaut werden:

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Es kann dann im Datenblatt von Punkt (Z2) der Luftzustand fix vorgegeben werden, indem die Wetterdaten auf Manuell der Lufzustand auf fix und die Temperatur und absolute Feuchte entsprechend Ihren Vorstellungen eingetragen werden.

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Können die realen Betriebskosten einer RLT-Anlage ermittelt werden?

Nein!!    Die RLT Anlagensimulation dient zum Vergleich von unterschiedlichen Anlagenkonzepten.

Unter den selben Randbedingungen (max. Heiz- bzw. max. Kühllast) werden verschiedene Anlagen und Regelstrategien miteinander verglichen. Um einen eingeschränkten Betrieb (etwa nur tagsüber oder nur Werktags) zu simulieren, müßten auch die Heiz-/Kühllasten mit dieser "Belegung" berechnet werden.

Das derzeitige Konzept bietet trotzdem die Möglichkeit die günstigste Anlage zu finden, da beim Vergleich jede Berechnung mit dem selben "Fehler" behaftet ist.

Wie kann ein konstanter Zuluftvolumenstrom berechnet werden

Soll lediglich die Zuluftstrecke, ohne Raum und Abluftventilator, in der Simulation betrachten werden, dann bauen Sie die Anlage wie abgebildet auf und lassen Raum und Abluftventilator einfach weg.

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Wie wird der Kühler im Sommer aktiviert?

Ausgangssituation: Eine Lüftungsanlage Heizen/Kühlen mit Wärmerückgewinnung wird mit den stündlichen Wetterdaten nach DIN 4710 gerechnet. Auffallend ist, dass der Kühler im Sommer nicht aktiviert wird und die berechnete Kühlerenergie dadurch viel zu gering ist. Wie wird der Kühler im Sommer aktiviert?

Die Ursache, dass der Kühler im Sommer nicht aktiviert wird, liegt in den stündlichen Wetterdaten der DIN 4710. Dieser Wetterdaten beinhaltet keine Extremwerte, sondern lediglich Mittelwerte. Die maximale Aussenlufttemperaturen liegen hier um die 30°C.

Wenn Sie Betriebszeiten berücksichtigen möchten, dann wählen Sie als Wetterdaten ein Testreferenzjahr-Datensatz aus. Wenn die Anlage im 24/7 Betrieb läuft, dann haben Sie auch die Möglichkeit die Summenhäufigkeit der DIN 4710 zu verwenden.

Welche Wetterdaten eignen sich besonders zur Simulation?

Die Testreferenzjahr (TRY)-Daten beschreiben den charakteristischen jährlichen Witterungsverlauf für alle 8760 Stunden eines Jahres. Die Daten basieren auf verschiedenen realen Witterungsabschnitten, die für alle TRY-Regionen identisch sind.

Testreferenzjahre liefern die klimatologischen Randbedingungen zur Simulation des Betriebes von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen. Wegen der großen Datenmenge ist die Berechnung jedoch zeitintensiv.

Warum erfolgt während einer Simulation keine Ausgabe der Temperaturen?

 Während einer Simulation erfolgt keine Ausgabe der Temperaturen und Stellgrößen im Anlagenbild als auch im h,x-Diagramm. Was ist die Ursache?

Sie haben die Möglichkeit die Ausgabe der Zwischenergebnisse ein- und auszublenden, indem Sie die Schaltfläche h,x-Verlauf darstellen aktivieren:

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Wie kann die Wärmerückgewinnung im Sommerfall zur Rückkühlung genutzt werden?

Sie müssen lediglich darauf achten, dass Sie beim Umschalter am Eingang unten die fixe Stellgröße auf 100% setzen. Dabei bedeuten 100%, dass die Energie mit maximal möglichem Rückgewinnungsgrad übertragen werden soll.

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Ist es möglich eine Anlage mit adiabater Kühlung (Befeuchter in der Zuluft) zu simulieren?

Erzeugen Sie einen der abgebildeten Anlagenaufbauten für die Simulation einer Anlage mit adiabaten Kühlung:

A. adiabate Kühlung mit Sprühbefeuchter in der Zuluft  

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B. adiabate Kühlung mit Dampfbefeuchter in der Zuluft

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Ist es möglich eine Anlage mit adiabater Kühlung (Befeuchter in der Abluft) zu simulieren?

Erzeugen Sie den abgebildeten Anlagenaufbau für die Simulation einer Anlage mit adiabaten Kühlung:

C. adiabate Kühlung mit Sprühbefeuchter in der Abluft

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Wie kann zeitgesteuert ein Volumenstrom vorgegeben werden?

Um die Ventilatoren beispielsweise tagsüber mit 5000m³/h und nachts nur mit 2000m³/h laufen zu lassen gehen Sie so vor:

1.) Legen Sie zunächst die beiden Volumenströme am 2-stufigen Ventilator fest

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2.) Legen Sie die thermischen Leistungen als Anlagenprofil im Raum fest. Hierüber erhalten Sie die Möglichkeit den Förderstrom zu steuern. Wählen Sie die thermischen Leistungen im Raum so, dass die gewünschte Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz eingehalten wird. Für unseren Fall ergibt sich dies wie folgt:

Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz soll 2K (entspricht ungefähr 2kJ/kg) betragen. Die Leistung ergibt sich bei einem Förderstrom von 5000 m³/h wie folgt: Q = m * dH = 1,64 kg/s * 2 kJ/kg = 3,3 kW (minimal). Bei einem Förderstrom von 2000m³/h -> Q = m * dh = 0,655 kg/s * 2 kJ/kg = 1,31 kW (maximal). Diese Werte können jetzt in das Lastprofil für die jeweiligen Stunden eingetragen werden.

Trägt man also bei der gewünschten Stunde eine Leistung ein die mindestens 3,3 kW beträgt, so fördert der Ventilator bei einer Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz von ungefähr 2K -> 5000 m³/h. Höhere Werte verursachen eine höhere Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz bei gleichbleibendem Volumenstrom.

Trägt man bei der gewünschten Stunde eine Leistung ein die maximal 1,31 kW beträgt, so fördert der Ventilator bei einer Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz von ungefähr 2K -> 2000 m³/h. Kleinere Werte verursachen eine kleinere Raum-Zuluft-Temperaturdifferenz bei gleichbleibendem Volumenstrom. Über diese Zusammenhänge können Sie die Volumenströme individuell für jede Stunde festlegen.

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3.) Über die Schaltfläche Teillastverhalten... im Datenblatt des Raumes können Sie die Volumenströme und Raum-Zuluft-Temperaturdifferenzen kontrollieren.

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Wie wird eine Lüftungsanlage mit WRG, Mischen, Heizen, Kühlen und 2-stufigem Ventilator aufgebaut?

 Die gewünschte Anlage können Sie wie auf nachfolgendem Bild zu sehen ist aufbauen:

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