MODELLIERUNG KOMPLEXER VERGLASUNGSSYSTEME IN TRNSYS … · MODELLIERUNG KOMPLEXER...
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MODELLIERUNG KOMPLEXER VERGLASUNGSSYSTEME IN TRNSYS
M. Hiller1 und P. Schöttl
1
1Transsolar Energietechnik GmbH, Stuttgart, Germany
KURZFASSUNG
Im Hinblick auf die maximale Kühllast, den jährli-
chen Energiebedarf, sowie den thermischen Komfort
kommt der Modellierung komplexer Verglasungssys-
teme (CFS) bei der thermischen Gebäudesimulation
eine zentrale Rolle zu.
In diesem Beitrag wird ein neues Model zur Model-
lierung von CFS in Trnsys vorgestellt. Die optische
Modellierung basiert auf sogenannten „Bidirectional
scattering distribution function“ (BSDF) für Trans-
mission, Reflektion und Absorption. Die ISO 15099
bildet die Grundlage für das thermische Modell. Das
neue Modell wurde als Betaversion in das Mehrzo-
nen-Gebäudemodell (Type 56) von Trnsys imple-
mentiert.
Zur Validierung der Implementierung wurden sowohl
stationäre Vergleichsrechnungen mit dem Programm
Window v7.2.34.0 durchgeführt als auch instationäre
Simulationen einer Testzelle mit Messergebnissen
einer Testzelle verglichen. Die Ergebnisse zeigen in
allen Fällen eine sehr gute Übereinstimmung.
EINLEITUNG
Die thermische Gebäudesimulation wird mehr denn
je von Ingenieuren und Architekten zur Evaluierung
hoch verglaster Gebäude eingesetzt. Gleichzeitig
nimmt der Einsatz komplexer Verglasungssysteme
(CFS) zu. Innovative Glasschichten werden durch
Elemente zur effektiven Nutzung von Tageslicht,
Reduzierung unerwünschter solarer Gewinne sowie
Vermeidung von Blendungserscheinungen ergänzt.
Diese Elemente stellen wesentlich höhere Anforde-
rungen an die Modellierung.
Vor allem die bidirektionale Streuung der Strahlung,
wie sie z.B. bei Lamellensystemen oder Wabenstruk-
turen auftritt, und die Wechselwirkung mit den ande-
ren Schichten müssen abgebildet werden können.
Zusätzlich beeinflussen Öffnungsflächen einzelner
Schichten die Konvektion sowie die langwellige
Strahlung.
Trnsys (Klein et al., 2012 ) ist ein modular aufgebau-
tes, dynamisches Gebäude- und Anlagen-
Simulationsprogramm, das weltweit von Experten
eingesetzt wird.
Das Mehrzonen-Gebäudemodell (Type56) beinhaltet
bereits ein detailliertes Fenstermodell hinsichtlich der
Glasschichten/Zwischenräumen. Die Verschattungs-
elemente werden jedoch vereinfacht mit Abminde-
rungsfaktoren abgebildet. Bei einem innenliegenden
System werden zusätzlich Reflektion, Emissivität
und ein Hinterlüftungsgrad berücksichtigt. Die Be-
stimmung der Abminderungsfaktoren, sowie des
Hinterlüftungsgrads und damit des Detaillierungs-
grads hängt jedoch vom Anwender ab.
Um Anwender mit relativ geringem Aufwand eine
sichere detaillierte Simulation von CFS in Trnsys zu
ermöglichen, wurde ein neues Modell von Schöttl,
2013 entwickelt.
Der Schwerpunkt bei der Modellerstellung lag zum
einen auf der Flexibilität, d.h. jegliche Kombination
von Verschattung/Verglasung soll detailliert abgebil-
det werden können. Zum anderen sollten die Ein-
gangsdaten des Modells mit Herstellerangaben ein-
fach generiert werden können.
MODELLIERUNG
Im Folgenden werden die wesentlichen optischen
und thermischen Modellansätze vorgestellt. Eine
ausführliche Beschreibung ist in (Schöttl, 2013) zu
finden.
Optische Modellierung
Zur Beschreibung der Streuung eines Lichtstrahls an
einer komplexen Oberfläche wurde 1991 von Heck-
bert der Begriff „Bidirectional scattering distribution
function“ (BSDF) verwendet (Veach, 1997).
Diese Funktionen beschreiben das Verhältnis von
einfallender und ausfallender Transmission bzw.
Reflektion für genau zwei 3D-Winkelpaare, welche
die Richtung der einfallenden und ausfallenden
Strahlung festlegen. Exemplarisch kann für die
Transmission in Polarkoordinaten geschrieben wer-
den:
(1)
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Abbildung 1 Streuung an einer komplexen
Oberfläche (Wikipedia, 2014)
Zur diskreten Abbildung der kontinuierlichen BSDF
wird eine Einteilung der Fenster-Hemisphäre nach
Klems (Mitchell et al, 2006) verwendet, die sich
sowohl für Tageslichtberechnung als auch für die
thermische Simulation als Standard etabliert hat. Bei
dieser Einteilung ist unter Annahme einer diffus-
isotropen Strahlungsverteilung die Einstrahlungsstär-
ke jedes Patchs auf die Fensterfläche gleich groß. Die
Standardbasis enthält 145 Patches (siehe Abbildung
2)
Abbildung 2: Einteilung der Hemisphere in 145 Pat-
ches nach Klems (Schöttl, 2013)
Daraus resultieren für die Modellierung der kurzwel-
ligen Strahlung des ganzen Systems je zwei
145 x 145 Matrizen (Vorder- bzw. Rückseite) für die
Transmission und Reflexion. Für die Absorption
degeneriert die Matrix dabei auf einen Zeilenvektor
je Schicht, der nur vom Einfallswinkelpaar abhängt.
Durch die Multiplikation eines Einstrahlstrahlvektors
mit der Klems-Matrix K erhält man den Vertei-
lungsvektor :
(2)
Thermische Modellierung
Das thermische Modell zur Abbildung der Vergla-
sungssysteme inklusive Verschattungselemente ba-
siert im Wesentlichen auf dem vergleichsweise kom-
plexen Modell der ISO 15099, 2003.
Die Grundlage sind Bilanzen der Wärmeströme der
einzelnen Schichten. Bei den Schichten wird ledig-
lich zwischen luftundurchlässigen (z.B. Verglasung)
und luftdurchlässigen (z.B. Verschattungselemente)
unterschieden. Durch die Öffnungsflächen von Ver-
schattungselementen (siehe Abbildung 3) werden
nebeneinander liegende Zwischenräume bzw. ein
Zwischenraum mit dem Außen-/Innenraum lufttech-
nisch verbunden.
Abbildung 3: Öffnungsflächen eines Verschattungs-
elements (ISO 15099, 2003)
In Abbildung 4 sind die Wärmeströme für die i-te
Schicht eines Verglasungssystems dargestellt. Wär-
meströme, deren Richtung a priori unbekannt ist,
werden von rechts nach links angetragen.
rot kurz- und langwellige Strahlung
blau Konvektion und Wärmeleitung blau Konvektion und Wärmeleitung
Abbildung 4: Thermische Austauschvorgänge im
Verglasungssystem (Schöttl, 2013)
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Die verwendeten Variablen werden im Folgenden
erläutert:
Die Strahlungsströme Si entstehen durch die Ab-
sorption der Solarstrahlung in der jeweiligen Schicht.
Es wird angenommen, dass sie gleichmäßig über die
Dicke ti der Scheibe absorbiert werden.
Die Radiositäten Jf,i und Jb,i beinhalten sowohl den
von der Grenzfläche emittierten, als auch den trans-
mittierten und reflektierten Anteil.
(3)
(4)
Durch Wärmeleitung entsteht der Strom durch
die Feststoffschicht mit der Dicke ti und der Wärme-
leitfähigkeit i.
Der konvektiver Wärmeübergang hcv verursacht
Ströme und von den Feststoffschichten
zum Gas und umgekehrt.
Falls der Gaszwischenraum belüftet ist, existiert ein
Wärmestrom , der die Gastemperatur beein-
flusst. Die Belüftung kann sowohl thermisch indu-
ziert als auch mechanisch erfolgen.
Damit ergibt sich folgendes Gleichungssystem:
Vorderseite i:
( )
( ) (5)
Rückseite i:
( )
( ) (6)
Gasschicht i:
( ) ( ) (7)
Kenngrößen
Neben den Scheibentemperaturen werden zur Bewer-
tung zwei übliche Kenngrößen für die Verglasung
berechnet. Für beide ist der Wärmestrom von der
Innenseite zum Innenraum relevant, der daher hier
definiert wird:
( ) (8)
Der U-Wert beschreibt den Wärmedurchgang des
Verglasungssystems ohne die Quelltherme durch
solare Einstrahlung Is (ISO 15099, 2003):
(9)
Zur Bewertung des Verglasungssystems unter Ein-
wirkung von Solarstrahlung wird der Gesamtener-
giedurchlassgrad (g-Wert oder SHGC) verwendet.
Dieser fasst alle Wärmeerträge zusammen, die ins
Rauminnere gelangen. Er ergibt sich als Differenz
des Wärmestroms zum Innenraum und des Wär-
mestroms zum Innenraum ohne solare Einstrahlung:
(10)
IMPLEMENTIERUNG
Zunächst wurde das Modell als eigene Trnsys-
Komponente (Type 330) in Fortran 90/95 mit einem
quasi-objektorientierten Ansatz implementiert
(Schöttl, 2013). Nach erfolgreichen Tests wurde nun
der Code zur Integration in das Mehrzonen-
Gebäudemodell Type56 restrukturiert und als Beta-
version implementiert. Der Datenaustausch zwischen
dem Gebäudemodell und dem Verglasungsmodel
erfolgt damit intern und nicht mehr extern über In-
puts/Outputs. Die Struktur für den Austausch ent-
spricht im Wesentlichen der des existierenden Fens-
termodells in Type 56.
Wie schon bei dem bestehenden Fenstermodell in
Trnsys wurde die Berechnung der optischen Eigen-
schaften des CFS in das externe Programm Window 7
(LBNL, 2014) ausgelagert. Window 7 wird vom
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
entwickelt und ist kostenlos erhältlich. Das Pro-
gramm enthält neben einer großen Produktdatenbank
auch Algorithmen zur Berechnung unterschiedlicher
Verschattungssysteme wie horizontaler und vertika-
ler Lamellensysteme, perforierter Screens oder ge-
webter Schichten etc. Zusätzlich können die Daten
eines beliebigen Verschatters als xml-Datei eingele-
sen werden.
Für jede Konfiguration Verglasung/Verschatter müs-
sen vorab die BSDF Matrizen (Transmission
front/back, Reflektion front/back und Absorption je
Schicht) für das gesamte System für das solare und
visuelle Band generiert werden. Im Gegensatz zu
Type 330 werden im integrierten Modell nicht nur
die BSDF Matrizen für kurzwellige Strahlung, son-
dern auch die IR-Eigenschaften (Transmission und
Reflektion vorne/hinten) der Schichten von Window
7 verwendet.
Beim Initialisierungsaufruf „Glazing Type“ werden
die Daten sowie Information über den Verglasungs-
aufbau über eine externe Datei analog dem „Energy
Plus BSDF IDF file report“ eingelesen.
Während der Simulation kann die Konfiguration in
jeden Zeitschritt z.B. in Abhängigkeit der Einstrah-
lung geändert werden.
Für den aktuellen Sonnenstand eines Zeitschritts
werden die optischen Systemeigenschaften durch
bilineare Interpolation der Werte der Klems-Matrizen
ermittelt.
Die Berechung des Einstrahlungsvektors für außen
liegende Fenster erfolgt in jedem Trnsys-
Iterationsschritt im Type56 und ist abhängig von dem
in der Simulation gewählten Mode für Strahlungsbe-
rechnung. Dabei wird die auf eine geneigte Fläche
auftreffende Diffusstrahlung in bis zu vier Anteile
EM
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aufgeteilt (Isotrop, Zirkumsolar, Horizontaufhellung,
Bodenreflektion). Zur Strahlungsverteilung im Raum
werden vom Verteilungsvektor die direkte Kompo-
nente und ein integrierter Wert für die Diffusstrah-
lung verwendet.
Die Berechnung des thermischen Gleichungssystems
ist von den optischen Berechnungen getrennt, damit
dieser Teil in Zukunft auch für Verglasungen ohne
BSDF-Daten verwendet werden kann. Da die Matrix
des Gleichungssystems verhältnismäßig klein ist und
eine Diagonalstruktur aufweist, kann diese mit einer
direkten LU-Zerlegung nach Crout gelöst werden.
Bedingt durch die Temperaturabhängigkeit der Wär-
meübergangskoeffizienten erfolgt ein iterativer Lö-
sungsprozess.
Abbildung 5: Flussdiagramm des iterativen
thermischen Prozesses
VALIDIERUNG
Die Validierung des in das Gebäudemodell imple-
mentierten Verglasungsmodells (Type56_BSDF)
erfolgt in zwei Schritten:
Stationäre Simulation von Verglasungssyste-
men und Vergleich der Ergebnisse mit dem
Programm Window v7.2.34.0
Instationäre Simulation einer Testzelle und
Vergleich mit Messergebnissen
Stationärer Vergleich mit Window 7
Für die Validierung wurden verschiedene Vergla-
sungssysteme untersucht. Die Basisvariante bildet
eine unbeschichtete 2-Scheiben-Verglasung mit einer
Gasmischung (Argon 90% / Luft 10%) im Scheiben-
zwischenraum (SZR). In den weiteren Testfällen
wurde ein Lamellenbehang hinzugefügt. Dabei wird
sowohl die Lage (außen, im SZR, innen) als auch der
Lamellenwinkel (0°,30°,60°,90°) variiert.
Abbildung 6: Abmessungen des Lamellenbehangs
Die Abmessungen der Lamellen sind in Abbildung 6
dargestellt. Das Lamellematerial ist opak und besitzt
eine langwellige (IR) Emissivität von 90 % sowie
eine kurzwellige Reflexion von 70 % (weiße Farbe).
Wie in Tabelle 1 dargestellt ändern sich mit der Vari-
ation des Lamellenwinkels die IR-Eigenschaften des
Lamellenbehangs signifikant. Die IR-Transmission
variiert von 34,76 % (0° Einstellwinkel) bis 0 % (90°
Einstellwinkel). Zusätzlich ändert sich die Porosität
des Lamellensystems und damit die Hinterlüftung .
Während ein geschlossener Lamellenbehang eine
Porosität von annähernd 0 besitzt, wird bei einer
horizontalen Lamellenstellung von einem Öffnungs-
verhältnis von 1 ausgegangen.
Tabelle 1: IR Eigenschaften des Lamellenbehangs
0° 30° 60° 90°
IR Transmission 34,76 % 29,28 % 14,14 % 0 % IR Emissivität,
vorne und hinten 63,13 % 67,59 % 79,86 % 90 %
Als Standard-Randbedingungen wurden die Einstel-
lungen gemäß des National Fenestration Rating
Council (NFRC) verwendet (siehe Tabelle 2).
Window 7 bietet verschiedene Modelle zur thermi-
schen Berechnung eines Verglasungssystems. Für
den Vergleich wurde analog zu dem in Trnsys im-
plementierten Modell die ISO 15099 ausgewählt. Zur
Abbildung des Lamellenbehangs wurde der Sha-
dingLayerType „horizontal venetian blind“ verwen-
det.
Für die Simulationen mit Type56_BSDF wurde ein
quaderförmiger Raum mit einer Verglasung und
entsprechend konstanten Randbedingungen gerech-
net. Informationen bzgl. des Aufbaus und der Schich-
ten des Verglasungssystems sowie die BSDF-
Matrizen wurden aus den Window 7 - Ausgaben
erzeugt und über eine externe Datei eingelesen.
Neben den wichtigen Kenngrößen U-Wert und
SHGC wurden auch die Temperaturen der einzelnen
Schichten verglichen. Die Ergebnisse beziehen sich
auf ein Verglasungssystem ohne Berücksichtigung
eines Abstandshalters oder Rahmens.
Tabelle 2: Randbedingungen nach NFRC
Winter
(U-Wert)
Sommer
(SHGC)
Lufttemperatur, außen -18 °C 32 °C
Strahlungstemperatur, außen -18 °C 32 °C
Emissivität, außen 1 1
Windgeschwindigkeit außen 5.5 m/s 2.8 m/s
Lufttemperatur, innen 21 °C 24 °C
Strahlungstemperatur, innen 21 °C 24 °C
Emissivität, innen 1 1
Solare Direktstrahlung 0 W/m² 783 W/m²
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Instationäre Validierung mit Messergebnissen
Zur instationären Validierung werden die Messdaten
des Exercise 6 des SHC Task 34 / ECBCS Annex 43
Projekt C (Loutzenhiser et al., 2007) herangezogen.
Im Rahmen der Task wurden verschiedene Testfälle
zur empirischen Validierung der Interaktion von
Verschattungen / Tageslicht / Lasten in thermischen
Gebäudesimulationsprogrammen erstellt und auf
verschiedene Simulationsprogramme angewendet.
Die Datensätze sind online (EMPA, 2014) frei ver-
fügbar. Zusätzlich liegt in (Loutzenhiser et al, 2008)
eine umfangreiche Dokumentation vor.
Der Prüfstand befindet sich auf dem 430 m über dem
Meeresspiegel liegenden EMPA Campus in Düben-
dorf, Schweiz. Seine geografischen Koordinaten sind
47.7° nördlicher Breite und 8.6° östlicher Länge. Die
Südwand der quaderförmigen Testzelle ist um 29°
nach Westen gedreht.
Abbildung 7: Dimensionen der Testzelle
Die eigentliche Testzelle war mit Ausnahme der
Südwand von einer weiteren Hülle umgeben, die
dadurch entstehende Luft-Zwischenschicht wird als
Guard-Zone bezeichnet. Durch künstliche Belüftung
wurde die Lufttemperatur in der Guard-Zone und im
Innenraum der Testzelle möglichst konstant gehalten.
Abbildung 8: Foto des Lamellenbehangs Exercise 6
(Loutzenhiser et al., 2007)
Für diese Veröffentlichung wurde Exercise 6, Ver-
glasung mit externem Lamellenbehang ausgewählt.
(siehe Abbildung 8).
Die Verglasung besteht aus einer 2-Scheiben Son-
nenschutzverglasung mit einer Gasmischung (Argon
90% / Luft 10%) im Scheibenzwischenraum. Die
gegebenen spektralen Daten der Scheiben wurden in
OPTICS 6.0 (LBNL, 2012) eingelesen und in ein
Window 7 kompatibles Datenbankformat umgewan-
delt. Auffällig ist, dass die von Window 7 berechne-
ten integralen Werte der solaren Transmission sowie
der solaren Reflexionen vorne/ hinten der Verglasung
von den experimentellen Werten abweichen. Es war
nicht möglich, die Ursache für die Unterschiede zu
lokalisieren.
Abbildung 9: Abmessungen des Lamellenbehangs
(Loutzenhiser et al., 2007)
Eine dimensionierte Zeichnung der Lamellen ist in
Abbildung 9 dargestellt. Die vergleichsweise kom-
plexe Form der Lamelle wurde vereinfacht mit einem
Krümmungsradius abgebildet. Das Lamellenmaterial
ist opak und besitzt eine IR Emissivität von 0.862
sowie eine kurzwellige Reflexion von 0.441. Explizit
muss für die Belüftung die Öffnungsfläche angege-
ben werden.
Aus den Einzelscheibendaten sowie der Daten des
Lamellenbehangs wurde in Window 7 das gesamte
System erzeugt sowie die resultierenden BSDF-
Daten exportiert.
Da bei diesem Experiment etwa zur Hälfte der Lauf-
zeit die Einstellwinkel der Lamellen von 0° auf 45°
umgestellt wurde, müssen zwei Konfigurationen der
Verglasung erstellt und während der Simulation
gewechselt werden.
Für die empirische Validierung von Exercise 6 ist ein
Vergleich der in der Testzelle gemessenen sowie der
simulierten Kühllast vorgesehen. Nach einer Ein-
schwingzeit von einigen Tagen folgt ein Validie-
rungszeitraum von 20 Tagen.
Die Messung erfolgte vom 16. Juli bis 5. September
2005. Als Randbedingungen für die Simulation wur-
den folgende Messgrößen im 6 min Zeitschritt ver-
wendet:
Globalstrahlung auf die Horizontale
Normale Direktrahlung
Wärmestrahlung in Fensterebene
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Außenlufttemperatur
Windgeschwindigkeit
Relative Feuchte
Oberflächentemperaturen der Testzellenwände
in der Guard-Zone
Lufttemperatur der Testzelle
Interne Last
Zur Berechnung der Diffusstrahlung auf die Südfas-
sade wurde das Perez-Model 1999 (Solar Energy
Laboratory, 2012) verwendet.
ERGEBNISSE
Stationärer Vergleich mit Window 7
In Tabelle 3 ist zunächst der resultierende U-Wert
des neu implementierten Modells (Type56_BSDF)
sowie die absolute Abweichung zu den Resultaten
von Window 7.2.34 für die verschiedenen Vergla-
sungssysteme aufgeführt. Die Abweichungen für alle
berechneten Systeme sind vernachlässigbar klein.
Tabelle 3: U-Wert [W/m²K] von Type56_BSDF und
absolute Abweichung zu WINDOW 7.2.34
Ohne
Lamelle 0° 30° 60° 90°
Lamelle 2.546 1.900 1.901 1.900 1.712
außen (0.001) (0.001) (-0.000) (-0.002) (-0.000)
Lamelle 2.546 2.272 2.186 2.022 1.670
im SZR (0.001) (0.003) (0.003) (0.005) (0.001)
Lamelle 2.546 2.302 2.304 2.263 1.713
innen (0.001) (-0.004) (-0.004) (-0.002) (-0.000)
Die Ergebnisse für den SHGC sind in Tabelle 4 dar-
gestellt. Auch hier sind die Abweichungen für alle
berechneten Systeme vernachlässigbar klein.
Tabelle 4: SHGC-Wert [-]von Type56_BSDF und
absolute Abweichung zu WINDOW 7.2.34
Im Folgenden werden die Temperaturverläufe für die
Basisvariante ohne Sonnenschutz sowie einen Lamel-
lenbehang, bei dem die Lamellen des Sonnenschutzes
um 60° geneigt sind, dargestellt. Dabei ist zu beach-
ten, dass Window 7 die Temperatur des Scheibenzwi-
schenraums nicht in der Benutzeroberfläche ausgibt,
was in der Darstellung einen linearen Verlauf ergibt.
Zur Ermittlung der Abweichung wurden die Debug
Dateien von Window 7 verwendet, da hier mehr als
eine Dezimalstelle angegeben wird. Für alle berech-
neten Varianten lag die maximale Abweichung bei
0.08 K und sind sowohl für den Winter- als auch für
den Sommerfall vernachlässigbar klein.
Abbildung 10: Temperaturverlauf ohne
Lamellenbehang
Abbildung 11: Temperaturverlauf,
Lamellenbehang außen
Abbildung 12: Temperaturverlauf,
Lamellenbehang zwischen Verglasung
Abbildung 13: Temperaturverlauf,
Lamellenbehang innen
Ohne Lamelle
0° 30° 60° 90°
Lamelle 0.702 0.741 0.360 0.099 0.029
außen (0.001) (0.001) (0.001) (0.001) (0.000)
Lamelle 0.702 0.704 0.451 0.242 0.137
im SZR (0.001) (0.000) (0.001) (0.001) (0.001)
Lamelle 0.702 0.694 0.566 0.425 0.272
innen (0.001) (0.000) (-0.000) (0.000) (0.001)
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Instationärer Vergleich mit Messdaten
Analog zu (Loutzenhiser et al, 2007) wird für die
Ergebnisse eine Darstellung gewählt, die jeweils über
die gleichen Stunden des Tages mittelt. Zusätzlich
werden die absolute, die minimale und die mittlere
Differenz dargestellt. In Abbildung 14 - Abbildung
18 sind die Ergebnisse der Messung und der Simula-
tion für den Lamellenwinkel 0° und 45° dargestellt.
Abbildung 14: Vergleich Messung und Simulation
Lamellenwinkel =0°
Abbildung 15: Vergleich Messung und Simulation
Differenzen, Lamellenwinkel =0°
Bei horizontaler Lamelleneinstellung kann Direkt-
strahlung auf die Verglasung hinter dem LAmellen-
behang treffen, wenn der Verschattungswinkel klei-
ner dem Cut-off Winkel von 33° wird. Diese Situati-
on könnte während den letzten zwei Stunden vor
Sonnenuntergang auftreten.
Die Ergebnisse mit dem in Type 56 implementierten
Modell stimmen sehr gut mit den Ergebnissen der
Messung überein. Einzige Ausnahme ist der letzte
Tag mit horizontaler Lamellenstellung, der 12. Au-
gust. Wenn dieser Tag jedoch mit einer Lamellenstel-
lung von 45° anstatt 0° simuliert wird, stimmen die
Ergebnisse auch dort gut überein. Da hier ein Fehler
in der Angabe des Umschaltzeitpunktes vermutet
wird, wurde dieser Tage für die Ergebnisauswertung
nicht verwendet.
Abbildung 16: Vergleich Messung und Simulation am
12. August
Bei einem Lamellenwinkel von 45° kann keine Di-
rektstrahlung mehr in den Raum fallen. Dafür ge-
winnt die Modellierung der vom Boden reflektierten
Strahlung an Bedeutung. Die Ergebnisse mit dem in
Type 56 implementierten Modell stimmen sehr gut
mit den Ergebnissen der Messung überein. Die Kühl-
last wird geringfügig unterschätzt.
Abbildung 17: Vergleich Messung und Simulation
Lamellenwinkel =45°
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Abbildung 18: Vergleich Messung und Simulation
Differenzen, Lamellenwinkel =45°
ZUSAMMENFASSUNG
In diesem Beitrag wurde die Implementierung eines
Verglasungsmodells zur Modellierung komplexer
Verglasungssysteme in das Mehrzonen-Gebäude-
modell Type56 von Trnsys vorgestellt. Der Schwer-
punkt bei der Modellerstellung lag zum einen auf der
Flexibilität d.h. jegliche Kombination von Verschat-
tung/Verglasung soll detailliert abgebildet werden
können. Zum anderen sollten die Eingangsdaten des
Modells mit Herstellerangaben einfach generiert
werden können.
Die Abbildung der bidirektionalen Streuung komple-
xer Oberflächen ist dabei ein wichtiger Bestandteil.
Die Verfügbarkeit und Anwendung qualitativ hoch-
wertiger Testprozeduren ist zur Softwareentwicklung
wichtig, da sie auch bei komplexen Systemen eine
Fehlererkennung ermöglicht.
Die Validierung des Modells und seiner Implementa-
tion erfolgte sowohl durch einen Programmvergleich
mit Window 7 unter stationären Bedingungen als
auch instationär durch den Vergleich mit Messdaten
einer Testzelle. Die Ergebnisse zeigten in allen Fäl-
len eine sehr gute Übereinstimmung.
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