Validierung des Rechenkerns der C.A.T.S.-Kühllastberechnung
anhand der VDI 6007
Das Rechenverfahren der VDI 6007
[1] soll einmal das EDV-Verfahren der VDI 2078 [2] ersetzen. Inzwischen
ist das EDV-Verfahren aus [2] jedoch so weiterentwickelt worden, dass
es die neuen Möglichkeiten der VDI 6007 weitgehend umfasst (s.
[3] und [4]). Ein Vergleich der Rechenergebnisse ist daher angebracht.
Für die eigene Validierung der Programme nach der VDI 6007 enthält
die Richtlinie 12 Testbeispiele. Anhand dieser Testbeispiele wird der
Vergleich mit dem Rechenkern des C.A.T.S.-Kühllastprogrammes (KLProg
4.4) vollzogen.
Bei der europäischen Normung geht man
inzwischen andere Wege. Es wird nicht mehr ein bestimmtes Rechenverfahren
vorgeschrieben, sondern es werden Validierungsprozeduren genormt (s.
DIN EN 15255 [5]). Damit ist jedes Verfahren geeignet, welches die Validierung
erfüllt und den gesetzten Anforderungen genügt. In diesem
Sinne soll das C.A.T.S.-Kühllastprogramm eingeführt werden,
da es auch international zur Anwendung kommen soll.
Aufbau der Testbeispiele
Bei den 12 Testbeispielen der VDI 6007 sollen die ersten 7 mit den Testbeispielen
der VDI 6020 [6] identisch sein. Für diese 7 Testbeispiele enthält
die VDI 6007 auch die Ergebnisse des Schaltkreisanalyseprogramms PSPICE.
Dieses Programm ist mit einem Simulationsprogramm vergleichbar. Allerdings
beschränken sich die Ergebnisse auf die Darstellung der Raumlufttemperatur
und/oder der Heiz- bzw. Kühllast. Die Operativtemperatur (empfundene
Temperatur) wurde seinerzeit in der VDI 6020 nicht ermittelt.
Erfreulich ist, dass in der VDI 6007 die Ergebnisse auch
als Tabellenwerte angegeben werden. In der VDI 6020 wurden nur Grafiken
dargestellt, bei denen die Einordnung der eigenen Ergebnisse schwer
fällt. Leider sind auch in der VDI 6007 zahlreiche Druckfehler
vorhanden, die nur mit Sachkenntnis und/oder Ausprobieren entdeckt werden
können.
Die Räume entsprechen im Wesentlichen den Typräumen
L und S der VDI 2078 [2] bzw. VDI 6020 [6]. Die Schichtdaten von Fußboden-
und Decke wurden jedoch in der VDI 6007 verändert. Gründe
hierfür sind nicht bekannt. Die Änderungen in beiden Typräumen
betreffen die Steinwolle, im Typraum S jedoch auch die Dichte und spez.
Wärmekapazität des Betons. Die spez. Wärmespeichermasse
(m c/A) des Betons wurde im Typraum S von 105 Wh/(m² K) auf 80,5
Wh/(m² K) herabgesetzt.
Das Fenster zeigt nach Süden und besitzt in einigen
Beispielen einen beweglichen äußeren Sonnenschutz. Der Grenzwert
der "globalen Sonnenstrahlung" bei dem der Sonnenschutz geschlossen
wird beträgt > 100 W/m². Es war sehr mühsam herauszufinden,
dass tatsächlich der Grenzwert hinter der Verglasung gemeint sein
muss. Unter dem Begriff "globale Sonnenstrahlung" versteht
man i.a. die Summe aus direkter und diffuser Strahlung auf horizontale
Fläche. Das ist nicht vergleichbar mit der Strahlung hinter einer
vertikalen Verglasung.
Die Außenlufttemperaturen in der VDI 6007 unterscheiden
sich etwas von denen der VDI 6020 [6]. In einigen Beispielen kam die
Außentemperatur vor Wänden und Fenster ohne Sonnenschutz
zum Einsatz, die sich von der Außenlufttemperatur durch die Berücksichtigung
des langwelligen Strahlungsaustausches mit der Umgebung unterscheidet.
Positiv zu bewerten ist in der VDI 6007 auch, dass nur
einzelne einfache Aktionen getestet werden. Würde man die komplexen
Aktionen vorgeben, die in der Realität auftreten, könnte das
grundlegende Rechenverfahren nicht geprüft werden. Verschiedene
Algorithmen für die Bereitstellung der Randbedingungen, z.B. Berechnung
der kombinierten Außentemperatur oder die Umrechnung der Sonnenstrahlung
auf verschiedene Flächenorientierungen beeinflussen das Ergebnis
derart stark, dass über den eigentlichen Rechenkern keine Aussage
mehr getroffen werden kann. Außer beim Testbeispiel 9 (s.u.) kommen
solche Aktionstypen in der VDI 6007 nicht vor.
Als Rechenergebnisse werden die sich einstellenden Temperaturen
(Luft- und Operativtemperatur) und/oder die Heiz- bzw. Kühllast
zu jeder Tagesstunde, in der Regel am 1., 10. und 60. Tag ermittelt.
Abweichungen von den Regelfällen sind in der Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1: Kurzbeschreibung
der Testbeispiele nach VDI 6007 [1]
Sämtliche Testbeispiele werden mit dem C.A.T.S.-Kühllastprogramm
als Beispieldateien ausgeliefert. Damit kann sich der Anwender des Programms
von der Übereinstimmung mit den hier angegebenen Ergebnissen selbst
überzeugen.
Das Verfahren nach VDI 6007
Algorithmen und Parameter des Ersatzmodell-Verfahrens aus der VDI 6007
haben sich gem. Schrifttum im Laufe der Zeit mehrfach geändert.
Die Empfehlung für den Parameter "Kreisfrequenz 
"
war z.B. ursprünglich 7 Tage, dann 14 Tage und nunmehr 2 Tage.
Mit diesem Parameter werden für die einzelnen Wandaufbauten Anpassungen
einer analytischen Lösung für einen bestimmten Punkt ()
an das Ersatzmodell vorgenommen. Das kann bedeuten, dass beim Auftreten
anderer Frequenzen in der Belastung Fehler möglich sind. Das Verfahren
ist also auch ein Näherungsverfahren und entspricht in seiner Qualität
nicht den hochwertigen Differenzenverfahren, wie es bei Simulationsprogrammen
üblich ist.
Mit der Ergebnisausgabe für den 1., 10. und 60.
Tag wird der Anfahr- und Einschwingvorgang untersucht. Anfahr- und Einschwingvorgang
unterscheiden sich durch unterschiedliche Frequenzen in der Belastung.
Eine hohe Genauigkeit beim Anfahrvorgang ist wichtig für die Jahressimulation.
Beim bisher üblichen Tagesgangverfahren für die Ermittlung
der Kühllast ist dagegen der Einschwingvorgang von größerer
Bedeutung.
Der Vorteil des neuen Rechenverfahrens soll in der Möglichkeit
liegen, das thermische Verhalten individueller Wandschichtaufbauten
besser abzubilden. Bei der VDI 2078 [2] wird die thermische Speicherfähigkeit
des Raumes aus der Erfahrung abgeschätzt und einer Klasse (z.B.
Leicht, Mittel, Schwer) zugeordnet. Damit geht die VDI 2078 [2] konform
mit den Berechnungsmethoden der EnEV. Für diese Klassen existieren
Typräume mit fertigen Lösungen. Eine Anpassung an das individuelle
Bauvorhaben erfolgt nur über die Fläche A und den stationären
Wärmedurchgangskoeffizienten U. Von den Typräumen stark abweichende
Konstruktionen oder geringe Änderungen im Schichtaufbau können
von dem VDI 2078-Verfahren nur dann mit gleich bleibend hoher Genauigkeit
erfasst werden, wenn hierfür auch neue Gewichtsfaktoren ermittelt
werden.
Die genauere Berücksichtigung der Wandschichtaufbauten
eröffnen auch mehr Beratungsmöglichkeiten für den Architekten,
die bisher nur Ingenieurbüros mit Simulationsprogrammen vorbehalten
waren. Allerdings hat ein solches Verfahren auch den Nachteil, dass
es die Schichtdaten (Dicke, Wärmeleitfähigkeit, Dichte, usw.)
sämtlicher Bauteile im Raum benötigt.
Damit entsteht für den Planer ein erhöhter Beschaffungs- und
Eingabeaufwand. Gerade bei der Sanierung oder im Vorplanungsstadium
könnten hierbei Schwierigkeiten auftreten. Werden nur die U-Werte
benötigt -wie im aktuellen VDI 2078-Verfahren-, kann für diese
Anwendungsfälle ein Rückgriff auf die gesetzlichen Vorgaben
oder auf die Sammlung der dena für alte Bauteile erfolgen.
Leider haben die Entwickler des VDI 6007-Verfahrens bisher
nicht belegt, dass mit diesem Verfahren auch verschiedene von den Typräumen
abweichende Konstruktionen sowie geringe Konstruktionsunterschiede mit
genügender Genauigkeit erfasst werden. Hierzu wären Vergleiche
mit einem Simulationsprogramm notwendig. Erste Hinweise liefern die
Vergleiche der Testbeispiele 1-7 mit den Ergebnissen des PSPICE-Programms
aus der VDI 6020. Dabei ist aber zu bedenken, dass die Randbedingungen
sich wie vorstehend ausgeführt leicht verändert haben.
Für die Testbeispiele 8-12 liegen gar keine Simulationsergebnisse
zum Vergleich vor. Aus diesen Gründen kam für alle Testbeispiele
das aus mathematischer Sicht hochwertige Simulationsprogramm TGASim
(s. [3] und www.cse-nadler.de/zustra.pdf)
zum Einsatz. TGASim war auch die Grundlage für die Ermittlung der
neuen Gewichtsfaktoren in [3].
Ergebnisse
Die Bilder 1-68 stellen die Ergebnisse aller Testbeispiele dar und sind
unter dem Link http://www.cats-software.com/CATSnewsletter/
zusatzinfos/Compare6007-Bilder.pdf zu beziehen. Die folgenden Bilder
stellen nur eine Auswahl dar. Der Maßstab der Ordinate wurde auseinander
gezogen, damit Unterschiede zwischen den einzelnen Programmergebnissen
besser erkennbar sind. Für die Wertung der Genauigkeit sollte jedoch
unbedingt die Maßstabsgröße beachtet werden.
In der VDI 6007 werden die Ergebnisse zweier Programme
angegeben. Bis auf das Testbeispiel 11 (Kühldecke) sind die Unterschiede
derart gering, dass nur die Ergebnisse des Programms 1 dargestellt werden.
Im Einzelnen werden die Ergebnisse folgender Programme
miteinander verglichen:
| VDI 6007 |
Programm 1 aus [1]. Beim Testbeispiel 11 auch Programm
2 aus [1] |
| KLProg 4.4 |
Rechenkern des C.A.T.S.-Kühllastprogrammes
(VDI 2078 [2] mit Korrekturen und Erweiterungen nach [3] und [4]) |
| VDI 6020 |
Ergebnisse aus [6], erzeugt mit dem Schaltkreisanalyseprogramm
PSPICE
Diese Ergebnisse sind als Zahlenwerte auch in der VDI 6007 aufgeführt. |
| TGASim |
Thermisches Gebäude und Anlagen-Simulationsprogramm
als Bezugsmaßstab
([3] und www.cse-nadler.de/zustra.pdf) |
Anzumerken ist, dass die Ergebnisse
der VDI 6007 Mittelwerte der vergangenen Stunde darstellen. Bei den
Programmen KLProg 4.4 und TGASim stellen die Ergebnisse Stundenendwerte
dar, die sich durch eine Reaktion auf eine Belastung ergeben, die seit
dem Stundenanfang vorlag. Diese Ergebnisse sind eine Folge von Sprungantworten.
Testbeispiel 1 und 2 (konvektive
und strahlende Innenlast im Typraum S)
Der Unterschied zum "wahren" Wert (TGASim) liegt bei allen
Programmen bei max. 1 K und ist damit akzeptabel. Im Anfahrvorgang (1.
und 10. Tag) sind die Unterschiede größer als im eingeschwungenen
Zustand (60. Tag).
Testbeispiel 3 und 4 (konvektive
und strahlende Innenlast im Typraum L)
Hier ergeben sich Unterschiede vom Programm VDI 6007 zu TGASim von bis
zu 3 K am 10. Tag (s. Bild 15 und 21). Nach Rouvel und Zimmermann sind
Abweichungen von 3 K nicht vernachlässigbar [7, Bild 1]. Der Abstand
der Kurven für VDI 6007 zu VDI 6020 beträgt etwa 2 K und bestätigt,
dass hier ein Rechen- oder Verfahrensfehler vorliegen muss. Im gewählten
Maßstab der grafischen Darstellung der Ergebnisse in der VDI 6007
[1, Diagramm A4.2] ist diese Differenz nicht sofort erkennbar.
Bei dem Vergleich mit der VDI 6020 ist zu beachten, dass
für die Testbeispiele 3 und 4 der Typraum L zur Anwendung kam,
bei dem sich die Konstruktionsänderung (von VDI 6020 zu VDI 6007)
nur auf die Wärmeleitfähigkeit und Dichte der Steinwolle bezog.
D.h., für diese einzigen Testbeispiele mit einem leichten Raum
besteht eine größere Vergleichbarkeit mit der Kurve VDI 6020.
Bild 15: Testbeispiel 3, Raumlufttemperatur,
10. Tag |
Bild 21: Testbeispiel 4, Raumlufttemperatur,
10. Tag |
Testbeispiel 5 (gemischte Innen-
und Außenlast)
Da für dieses Testbeispiel die Sonnenstrahlung
hinter der Verglasung von der VDI 6007 vorgegeben war, musste für
TGASim ersatzweise eine innere langwellige Strahlungsquelle verwendet
werden. Damit ist der Strahlungsverlust nach außen und die Absorption
in der äußeren Scheibe ausgeschlossen. Die gesamte vorgegebene
Leistung verbleibt somit im Raum und wird in Konvektion und langwellige
Strahlung umgewandelt. Dies entspricht auch der Voraussetzung bei der
Aktion "aufgeprägte absorbierte Strahlungswärme"
der VDI 2078.
Von der Stunde 9-15 ist der bewegliche Sonnenschutz aktiv.
Hieraus ergeben sich die beiden Temperaturspitzen am Vor- und Nachmittag
(s. Bild 25 und 29). Trotz schwerer Bauweise reagiert die Kurve VDI
6007 sofort auf die geringere Belastung durch eine Temperaturabnahme
(Stunde 8-9) und behält diese Reaktion auch am 60. Tag bei. Da
dieses Ergebnis einen Mittelwert der vergangenen Stunde darstellt, dürfte
die Reaktion im Ersatzmodell noch heftiger ausgefallen sein. Bei KLProg
4.4 und TGASim fällt die Reaktion gedämpfter aus, was bei
der schweren Bauweise auch zu erwarten ist.
Interessant ist auch, dass am 1. Tag die Kurve VDI 6007
mit der Kurve VDI 6020 trotz Konstruktionsänderung im Typraum S
deckungsgleich ist. Die Änderung der Speicherkapazität des
Betons hat hier offenbar keinen Einfluss.
Insgesamt liegen die Abweichungen aller Programme unter
1 K und sind damit annehmbar.
Bild 25: Testbeispiel 5, Raumlufttemperatur,
1. Tag |
Bild 29: Testbeispiel 5, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Testbeispiel 6 (Sollwertsprung)
und 7 (begrenzte Anlagenleistung)
Hier wird ein Sollwertsprung der Raumlufttemperatur und die Auswirkung
einer begrenzten Anlagenleistung einer RLT-Anlage untersucht. Die Ergebnisunterschiede
am 10. Tag sind vernachlässigbar gering. Ein Vergleich für
die anderen Tage ist nicht möglich, da sie in der VDI 6007 nicht
vorhanden sind.
Testbeispiel 8 (Eckraum)
Bei diesem Beispiel wird der Typraum S zu einem Eckraum im Gebäude.
Für das Programm KLProg 4.4 liegt damit aufgrund der Abweichung
vom Typraum der VDI 2078 eine erhöhte Anforderung vor. Trotzdem
ergeben sich nur Fehler 
1,5
K (s. Bild 38 und 40). Das Programm VDI 6007 zeigt eine bessere Übereinstimmung
nur am 10. Tag. Am 60. Tag liegen die max. Fehler in der gleichen Größenordnung.
Ein signifikanter Vorteil bei verändertem Raumaufbau durch Hinzunahme
weiterer Außenbauteile ist bei der VDI 6007 nicht erkennbar.
Bild 38: Testbeispiel 8, Raumlufttemperatur,
10. Tag |
Bild 40: Testbeispiel 8, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Testbeispiel 9 (Außentemperatur
statt Außenlufttemperatur)
Bei diesem Testbeispiel wird gegenüber dem Testbeispiel 8 nur der
langwellige Strahlungsaustausch der Außenbauteile mit der äußeren
Umgebung berücksichtigt. Anstelle der Außenlufttemperatur
wird die Außentemperatur verwendet. Die Berechnung der Außentemperatur
erfolgt in beiden Verfahren unterschiedlich, woraus sich eine Differenz
von max. 1,3 K ergibt. Da hier nur die Randbedingung verändert
wird, ist dieses Testbeispiel nicht geeignet, Verfahrensunterschiede
zu bewerten. Bezüglich der Unterschiede zwischen KLProg 4.4 und
TGASim verbleibt es bei einem Fehler von 1,5
K.
Testbeispiel 10 (nicht-adiabater
Fußboden)
In diesem Beispiel wird der adiabate Fußboden im Typraum S durch
einen nicht-adiabaten Fußboden ersetzt, der an einen Kellerraum
mit konstant 15 °C angrenzt. Die restliche Belastung des Raumes
entspricht dem Testbeispiel 5.
Bild 48 zeigt den Verlauf der Raumlufttemperatur am 1.
Tag. Der Unterschied zu TGASim beträgt zur 9. Stunde 4,5 K. Aus
den bisherigen Ergebnissen für den 1. Tag konnte man annehmen,
dass der Startwert bei allen Programmen 22 °C beträgt (vgl.
Bild 25). Nimmt man diesen Startwert auch in diesem Beispiel für
das Programm VDI 6007 an, so müsste die niedrige Kellerraumtemperatur
von 15 °C bewirken, dass die Raumlufttemperatur schon in der 1.
Stunde auf einen Wert von 17,6 °C und damit unter die Außenlufttemperatur
von 18,8 °C abfällt. Im stationären Fall würde sich
ein Wert von 16,4 °C in der 1. Stunde einstellen. Das kann man durch
eine einfache Handrechnung mit U-Werten, Flächen und den anliegenden
äußeren Temperaturen belegen. Die VDI 6007 liegt damit nahe
bei einem Wert, der sich ohne die Berücksichtigung der Speicherfähigkeit
des Raumes ergeben würde.
Da sich dieser starke Abfall im Testbeispiel 5 nicht
zeigt, kann daraus gefolgert werden, dass die thermische Trägheit
des nicht-adiabaten Betonfußbodens von der VDI 6007 nicht korrekt
erfasst wird. Jedenfalls ist das Ergebnis für den 1. Tag unglaubwürdig,
auch ohne den Vergleich mit TGASim.
Beim Programm KLProg 4.4 beträgt der Abstand zu
TGASim trotz der Abweichung vom Typraumaufbau wiederum 1,5
K. Im eingeschwungenen Zustand sind die Unterschiede aller Programme
minimal (s. Bild 52).
Bild 48: Testbeispiel 10, Raumlufttemperatur,
1. Tag |
Bild 52: Testbeispiel 10, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Testbeispiel 11 (Kühldecke)
Die neuen Möglichkeiten der VDI 6007 sollten neben der Berücksichtigung
individueller Konstruktionen auch die Kühllastberechnung für
Kühldecken sein. Wenn der Konvektivanteil der Kühldecke ungleich
dem Konvektivanteil der Belastung ist, benötigen Kühldecken
eine wesentlich höhere Leistung bei der Sollwertvorgabe "Raumlufttemperatur"
als bei der Soll-Operativtemperatur als Zielgröße [4]. Folglich
sollte ein Rechenverfahren auch Algorithmen für die Operativtemperatur
als Sollwertgröße bereitstellen. Im Programmablaufdiagramm
[1, Seite 90] findet man hierzu nur den rückwärts gerichteten
Pfad "Randbedingungen ändern", wenn die errechnete empfundene
Temperatur nicht der Vorgabe entspricht.
Die VDI 6007 bietet offenbar keine Algorithmen für
die Kühllastberechnung von Kühldecken mit vorgegebener empfundener
Temperatur an. Das Testbeispiel 11 gibt daher auch nur einen Sollwertsprung
bezüglich der Raumlufttemperatur vor. Die Belastung folgt aus dem
Testbeispiel 6 und ist nur von strahlender Natur (beachte Druckfehler
in [1, Tab. A11.2]).
Der Konvektivanteil der Kühldecke soll 0 % betragen.
In der Beschreibung für die Wandaufbauten [1, Tab. A11.1] wird
jedoch ein innerer konvektiver Wärmeübergangskoeffizient der
Decke von 1,7 W/(m² K) angegeben, der eigentlich den Wert 0 haben
müsste. Hier liegt ein Widerspruch vor. Während TGASim sich
den Konvektivanteil der Kühldecke selbst errechnet, wird KLProg
4.4 jeweils mit einem vorgegebenen Wert von 0 und 10 % ausgeführt.
Bezüglich der Raumlufttemperatur sind die Unterschiede
zwischen KLProg 4.4 mit einem Konvektivanteil für die Anlage von
0 und 10 % sehr gering (s. Bild 54). In Bild 60 wird auf eine gesonderte
Darstellung von KLProg 4.4 mit 10 % verzichtet, da der Unterschied max.
0,2 K beträgt. Ein erheblicher Einfluss auf den Kühllastverlauf
zeigt sich jedoch im Bild 62. Hier ergeben sich auch die größten
Unterschiede zwischen Programm 1 und 2 der VDI 6007.
Bild 54: Testbeispiel 5, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Bild 56: Testbeispiel 5, Kühllast,
60. Tag |
Bild 60: Testbeispiel 11, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Bild 62: Testbeispiel 11, Kühllast,
60. Tag |
Testbeispiel 12 (reine Außenluftkühlung)
Die Belastung entspricht wiederum dem Testbeispiel 5. Die Ergebnisse
aller Programme liegen gut beieinander (s. Bild 63 und 67). Allerdings
verstärkt sich hier das Phänomen der ersten Temperaturspitze
beim Programm VDI 6007 (s. Testbeispiel 5). Die Dämpfung fällt
bei KLProg 4.4 und TGASim so stark aus, dass ein Temperaturmaximum in
der 8. Stunde gar nicht mehr erkennbar ist.
Bild 63: Testbeispiel 12, Raumlufttemperatur,
1. Tag |
Bild 67: Testbeispiel 12, Raumlufttemperatur,
60. Tag |
Fazit und Kritik
Zunächst soll sich die Kritik auf die Testbeispiele selbst richten.
Während RLT-Anlagen sehr ausführlich untersucht werden, liegt
für Kühldecken nur ein Testbeispiel vor. Testbeispiele für
eine vorgegebene Soll-Operativtemperatur werden gänzlich vermisst.
Sollte das mit der VDI 6007 nicht möglich sein, dürfte der
Anwendungsbereich für Kühldecken unakzeptabel eingeschränkt
sein. Nach dem Klassifizierungssystem der DIN EN 12255 [5] würde
sich damit die Einstufung der VDI 6007 von 4b auf 4a verringern.
Bei der Leichtbauweise haben sich mit der VDI 6007 größere
Abweichungen zum Programm PSPICE ergeben. Dies hätte der Anlass
sein müssen, mehr Leichtbauweisen statt der schweren Bauweise des
Typraums S in die Testbeispiele aufzunehmen.
Vergleiche mit einem Simulationsprogramm liegen durch
die Veränderungen der Schichtdaten der Typräume nur eingeschränkt
und auch nur für die Testbeispiele 1-7 vor. Zu einer Validierung
eines neuen Rechenverfahrens gehört auch der Vergleich mit einem
höherwertigeren Verfahren. Früher hat man hierfür Messwerte
verwendet, heute sind Simulationsprogramme die preiswertere Methode
und werden allgemein anerkannt. Bei dem Zeichensaal-Beispiel aus der
VDI 2078 [2] diente das Simulationsprogramm PROMETHEUS als Vergleichsmaßstab.
Für kleinere Softwareunternehmen ist es unzumutbar, wenn sich erst
nach der Entwicklung eines Programms herausstellt, dass das zugrunde
liegende Rechenverfahren von der Branche nicht anerkannt wird bzw. unzureichend
ist.
Insgesamt schneidet das Programm KLProg 4.4 im Vergleich
zum Simulationsprogramm TGASim besser ab, als die neue Methode der VDI
6007. Probleme scheinen sich bei der VDI 6007 bei der leichten Bauweise
und bei der Dynamik in Räumen mit nicht-adiabaten Innenflächen
zu ergeben. Der max. Fehler betrug bei KLProg 4.4 1,5 K und bei der
VDI 6007 4,5 K. Die im Schrifttum der VDI 6007 angegebene hohe Genauigkeit
des Verfahrens kann nicht bestätigt werden.
KLProg 4.4 bzw. das C.A.T.S.-Kühllastprogramm würde
aufgrund der Optionsvielfalt nach DIN EN 15255 [5] die höchst mögliche
Einstufung 4b erhalten. Die gängigen Kühllastprogramme nach
dem EDV-Verfahren der VDI 2078 [2] ohne Erweiterungen würden zum
Vergleich in die Klasse 3a fallen. Das Kurzverfahren der VDI 2078 in
die Klasse 1a.
Wie in mehreren Vorträgen zum EDV-Verfahren der
VDI 2078 bereits mitgeteilt wurde, erhebt die VDI 2078 bzw. die Ergänzungen
und Erweiterungen in [3] und [4] nicht den Genauigkeitsanspruch eines
Simulationsprogrammes. Dafür muss der Anwender auch weniger Daten
eingeben, was der Planungspraxis mit großen Gebäuden zugute
kommt. Das Verfahren der VDI 2078 versteht sich nur als Vorstufe zur
Simulation und als Kompromiss zwischen Eingabeaufwand und Genauigkeit.
Wenn man allerdings fast den gleichen Eingabeaufwand hat, wie bei einem
Simulationsprogramm, sollte man auch mit einer höheren Genauigkeit
belohnt werden. Dies scheint aber bei der VDI 6007 nicht gegeben zu
sein.
Literatur
| [1] |
VDI 6007 Ausgabe Oktober 2007: Berechnung des instationären
thermischen Verhaltens von Räumen und Gebäuden -Raummodell-. |
| [2] |
VDI 2078 Ausgabe Juli 1996: Berechnung der Kühllast
klimatisierter Räume (VDI-Kühllastregeln). |
| [3] |
Nadler, Norbert: Korrekturvorschläge zum EDV-Verfahren
der VDI 2078.
Teil 1a: Algorithmen, HLH Bd. 54 (2003) Nr. 8, S. 59-66
Teil 1b: Algorithmen, HLH Bd. 54 (2003) Nr. 9, S. 62-66
Teil 2a: Vergleichsrechnungen, HLH Bd. 54 (2003) Nr. 10, S. 83-90
Teil 2b: Vergleichsrechnungen, HLH Bd. 54 (2003) Nr. 11, S. 75-78 |
| [4] |
Nadler, Norbert: Kühllastberechnung für
Bauteilanlagen.
C.A.T.S.-Newsletter Dezember 2007 |
| [5] |
DIN EN 15255 Ausgabe 11-2007: Wärmetechnisches
Verhalten von Gebäuden - Berechnung der wahrnehmbaren Raumkühllast
- Allgemeine Kriterien und Validierungsverfahren. |
| [6] |
VDI 6020 Blatt 1 Ausgabe Mai 2001: Anforderungen
an Rechenverfahren zur Gebäude- und Anlagensimulation. Gebäudesimulation. |
| [7] |
Rouvel, L. und Zimmermann, F.: Ein regelungstechnisches
Modell zur Beschreibung des thermisch dynamischen Raumverhaltens.
Teil 3: Berechnung von Gewichtsfaktoren für VDI 2078 und alternatives
Verfahren mittels Übergangsfunktionen. HLH Bd. 49 (1998), Nr.
1, S. 18-29. |
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