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.
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.
Die verfügbare Kühlfläche und die damit verbundene Leistungsabgabe kann im Bereich „Kühlflächen“ im Reiter Anlage kontrolliert werden.
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.
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.
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.
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.
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.
Randbedingungen - Modus "VDI 2067 - Referenz"
Folgende Randbedingungen sind nach VDI 2067 fest vorgeschrieben:
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.
Randbedingungen - Modus "VDI 2067 - Gebäude"
Folgende Randbedingungen sind nach VDI 2067 fest vorgeschrieben:
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.
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.
Mit einer Berechnung nach VDI 2067/10 können Sie beispielsweise abklären:
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).
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
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:
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.
Erzeugen Sie einen der abgebildeten Anlagenaufbauten für die Simulation einer Anlage mit adiabaten Kühlung:
A. adiabate Kühlung mit Sprühbefeuchter in der Zuluft
B. adiabate Kühlung mit Dampfbefeuchter in der Zuluft
Erzeugen Sie den abgebildeten Anlagenaufbau für die Simulation einer Anlage mit adiabaten Kühlung:
C. adiabate Kühlung mit Sprühbefeuchter in der Abluft
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
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.
3.) Über die Schaltfläche Teillastverhalten... im Datenblatt des Raumes können Sie die Volumenströme und Raum-Zuluft-Temperaturdifferenzen kontrollieren.
Die gewünschte Anlage können Sie wie auf nachfolgendem Bild zu sehen ist aufbauen:
