Tool des Monats Lernprogramm der Uni Siegen simuliert Heizwärme- und Kühlbedarf sowie Temperaturverhalten in Gebäuden
An dieser Stelle wollen wir in Zukunft hilfreiche Software-Tools und Programme vorstellen, mit denen sich Planungs- und Kalkulationsaufgaben zeitsparend erledigen lassen. Dabei muss es sich nicht um kommerzielle oder preisgekrönte Softwarelösungen handeln. Wir stellen vielmehr praktische Excel-Tools oder kleine Anwendungsprogramme von und für Fachplaner und SHK-Betriebe sowie von Verbänden und Instituten vor. Auf www.ikz.de haben wir dazu eine Datenbank mit Download-Link eingerichtet, mit der themenbezogen nach Tools gesucht werden kann. Den Anfang macht das Lernprogramm "CASAnova", das an der Uni Siegen entwickelt und programmiert wurde, um die Einflussfaktoren auf den Heiz- und Kühlenergiebedarf eines Gebäudes anschaulich darzustellen.
Anhand eines Einzonen-Modells lassen sich für konkrete Projektdaten Heiz- und Kühlbedarf sowie Temperaturverläufe und Überhitzungsstunden ermitteln.
Schneller Überblick – Mit wenig Eingabeaufwand können planungsrelevante Ergebnisse wie beispielsweise die Heiz- und Kühllast eines Gebäudes überschlägig berechnet werden.
Wie wirkt sich die Geometrie und die Ausrichtung auf den Heiz- und Kühlenergiebedarf des Gebäudes aus? Welchen Einfluss hat die Wahl des Energieträgers auf den Primärenergiebedarf zur Heizung und Kühlung eines konkreten Gebäudes? Was passiert, wenn sich U-Werte der Außenwände durch verbesserte Dämmung ändern? Welchen Einfluss hat die maschinelle Lüftung auf die Anzahl von Überhitzungsstunden im Jahr.
Umfassende Antworten auf diese und andere energetische Fragestellungen liefert das im Fachbereich Bauphysik & Solarenergie der Universität Siegen entwickelte Anwendungsprogramm "CASAnova". Es wurde von den Dipl.-Physikern Tilo Braeske, Stefan Benkert und Joachim Clemens unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Frank-Dietrich Heidt programmiert und mit Mitteln des Ministeriums für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.
Schneller Überblick über Energetische Zusammenhänge
Mit der Software, die inzwischen in der Programmversion 3.3 vorliegt, können die Zusammenhänge zwischen Geometrie, Dämmung, Verglasung, solaren Gewinnen sowie Heiz- und Kühlenergiebedarf eines Gebäudes durch einfaches Ausprobieren gezeigt werden. Dies ist aber nicht nur für Lehre und Forschung interessant, sondern verschafft auch in der praktischen Anwendung Fachplanern oder Energieberatern einen schnellen Überblick. Denn häufig fällt es schwer, quantitativ abzuschätzen, wie einzelne Gebäudeparameter auf das energetische Verhalten des gesamten Gebäudes Einfluss nehmen. Auch können damit in frühen Planungsphasen vereinfachte Variationsrechnungen für Architekten und Bauherren durchgeführt werden. Ein Vorteil dieses Programms liegt dabei eindeutig im minimalen Bedienaufwand und der übersichtlichen Darstellung. Ändert man eine Eingabe, so wird das Ergebnis dieser Änderung sofort in Tabellen und Diagrammen sichtbar. Dabei verwendet die frei im Internet erhältliche Software die Methoden der Berechnung des Heizenergiebedarfs nach EN 832 "Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden" sowie ein einfaches Einzonenmodell.
Überhitzungsstunden und Heizgradtage ermitteln
So können einfache Gebäudegrundrisse mit den entsprechenden Projekt-Daten zu Klima, Geometrie, Wärmeschutz und zur Energieversorgung untersucht werden. Dazu stellt das Programm 12 wählbare Klimazonen in Deutschland sowie weitere für Europa bereit. Wer mag, kann weitere Wetter- und Klimadatensätze importieren.
Besonders interessant ist die Ermittlung von Temperaturverläufen für Sommermonate. Verändert man beispielsweise im linken Fenster Daten, wie z.B. den maschinellen Luftwechsel, so kann auf der rechten Seite sofort das Ergebnis in Form des Temperaturverlaufs, der Kühlgradstunden, der Primärenergiebilanz sowie der Überhitzungsstunden in Augenschein genommen werden.
Sankey-Diagramme für Heiz- und Kühlenergie verdeutlichen zusätzlich den Energiefluss im Gebäude und den erforderlichen Primärenergieaufwand sowie die Verluste bei Umwandlung, Verteilung und Übergabe.
Tool für überschlägige energetische Berechnungen
Das Programm ersetzt damit sicher keine detaillierte Kühllastberechnung zur Auslegung von Kühl- und Klimatisierungssystemen, es liefert aber mit geringem Eingabeaufwand interessante Aussagen für die Vorplanung sowie für Architekten- und Kundengespräche. Das verwendete Berechnungsverfahren nach EN 832 ist für Wohngebäude geeignet. Auch handelt es sich nicht um ein vollwertiges Programm zur Energetischen Bewertung von Gebäuden. "CASAnova" ist ein Lernprogramm, das sich auch als Tool für überschlägige Berechnungen oder Plausibilitätsprüfungen eignet, da es sich auf die Eingabe wesentlicher Kennwerte beschränkt und nicht in kleinste Details vordringt.
Das Software-Tool kann kostenlos von der Internetseite der Uni-Siegen heruntergeladen werden. Der Downloadlink ist auf www.ikz.de unter dem Suchwort: Tool des Monats zu finden.
www.uni-siegen.de
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