Inneklima i Bygninger

Transkript

1 Inneklima i Bygninger Simulering av energibruk og inneklima

2 0. Innledning Systemkrav Installering Registrering Opplåsing Rask innføring Eksempel... 6 Oppstart... 6 Prosjektbeksrivelse... 6 Klima... 7 Rom/Sone... 7 Vegg Vindu Vegg Vegg Vindu Tak... 9 Gulv... 9 CAV ventilasjon Internlast Personer Oppvarming Kjøling Lagring av inndatadokumentet Sommersimulering Lagring av resultdokumentet Vintersimulering Årssimulering Utskrift Utklippstavlen Hjelp Modeller/algoritmer Generelt Oversikt Termiske modeller Antagelser/forutsetninger Innledning Varmebalanse romluft Varmebalanse overflater Varmebalanse bygningsstruktur Matematisk løsning Utvendige grenseverdier Varme og kjøleeffekt Energibruk kjøling og oppvarming Referanser Klimamodeller Antagelser/forutsetninger Solflux på vertikale overflater (vegger og vinduer) Solflux på takflater Soltilskudd gjennom vinduer Referanser Ventilasjonsmodeller Antagelser og forutsetninger Page 2

3 Systemkomponenter i ventilasjonsmodellen Kjølebatteri Varmebatteri Tilluftstemperatur, luftfuktighet og tilluftsvifter Utetemperaturkompensert tilluftstemperatur Nattkjøling (frikjøling) Referanser Inneklimamodeller Antagelser/forutsetninger Generell massebalanse CO 2 algoritme Beregning av luftmengde i VAV-anlegg styrt av CO 2 følere Beregning av relativ luftfuktighet og kondensering Referanser Modeller for naturlig ventilasjon og infiltrasjon Antagelser/forutsetninger LBL-infiltrasjonsmodell Vinduslufting Lufteskifte gjennom store åpninger mellom soner Referanser Modeller for tap til grunnen Antagelser Månedlig varmetap til grunnen Stasjonær varmekoblingskoeffisient Periodiske varmekoblingskoeffisienter Referanser Modeller for temperaturvarighet og produktivitetstap Antagelser Temperaturvarighet Produktivitetstap Referanser Modeller for termisk komfort Forutsetninger/antagelser PPD-indeks termiske forhold Ubehag pga. kaldras fra vinduer Ubehag pga. temperaturassymmetri vendt mot kalde vindusflater Referanser Appendiks A. Installering og bruk i nettverk Installering Databaseintegritet Appendiks B. BESTTEST Rapport Innledning Testgrunnlag Test case Resultater Kjøling Oppvarming Sammendrag av resultater (avvik) Konklusjon VEDLEGG Appendiks C. Egenskaper for bygningsmaterialer Page 3

4 0. Innledning Inneklima i Bygninger er et simuleringsprogram for vurdering av det termiske og atmosfæriske inneklimaet i bygninger. Programmet kan brukes ved prosjektering av nye bygninger eller ombygging av eksisterende bygninger. Andre bruksområder er valg og dimensjonering av oppvarmingsanlegg, ventilasjonsanlegg og romkjøling. Enkeltrom, soner og hele bygninger kan simuleres. Programmet bygger på et eksisterende engelskspråklig simuleringsprogram (SCIAQ) som har vært på markedet siden høsten Vi har derfor valgt å gi denne utgaven av Inneklima i Bygninger versjonsnummeret 2.0. Fremtidige oppdateringer og feilrettinger vil foretas parallelt. Målet med programmet er å gjøre det raskt og enkelt å utføre avanserte og nøyaktige simuleringer. 1. Systemkrav Operativsystem: Windows 95/98/Me, Windows NT 4.0/2000/XP Lagringsplass: 8 MB Skjermoppløsning: 1024x768* Datakraft: 200 MHz Pentium eller tilsvarende* Internminne: MB* (avhenger av hvilket operativsystem som brukes) *Det er mulig å kjøre Inneklima i Bygnnger på systemer med mindre kapasitet, verdiene er anbefalte minimumsverdier. 2. Installering Punktene under gjelder installering fra CD, det er også mulig å laste ned siste versjon fra du må da kjøre den nedlastede filen for å starte installeringen. 1. Legg CD-platen i spilleren. På mange maskiner vil installasjonsprogrammet starte av seg selv, hvis dette ikke er tilfellet går du videre til punkt Dobbelklikk ikonet Min Datamaskin 3. Dobbeltklikk ikonet for CD-spilleren der du la i platen 4. Dobbelklikk filen SETUP.EXE 5. Følg instruksjonene i installasjonsprogrammet Page 4

5 3. Registrering Etter at Inneklima i Bygninger er installert på en ren maskin er mange av funksjonene låst. For å låse opp disse funksjonene må du registrere deg som bruker. Når du er registrert vil du motta koden som låser opp programmet. Registreringen gjøres på følgende måte: 1. Start Inneklima i Bygninger (Start Programmmer Inneklima i Bygninger) 2. Klikk knappen Registrering i dialogboksen som vises 3. Fyll ut personlig informasjon i registreringsskjemaet. Sjekk at brukernavn og firmanavn er stavet riktig da disse brukes ved generering av koden. 4. Velg hvilken utgave av programmet du ønsker å kjøpe, det er to utgaver: Std er en begrenset utgave som egner seg til raske overslagsberegninger; Pro er et fullstendig simuleringsberktøy for dimensjonering og vurdering av inneklima. 5. Velg hvordan du ønsker å registrere deg (faks eller epost) 6. Klikk OK, hvis du valgte epost hopper til punkt 7 (punkt 6 ved faks) 7. Registreringsskjemaet skrives ut, denne siden signeres og fakses/sendes til ProgramByggerne (addressen og faksnummeret står på siden som skrives ut) 8. Inneklima i Bygninger prøver å sende eposten automatisk, hvis dette ikke er mulig får du en melding med en forklaring av hvordan dette kan gjøres manuelt. Hvis noe går galt under registreringen er det vanligvis ikke nødvendig å gå igjennom prosedyren på nytt. Inneklima i Bygninger lager en tekstfil (iib_reginfo.txt) som inneholder den nødvendige informasjonen. Denne filen kan skrives ut eller sendes som et vedlegg til en epost. 4. Opplåsing Når ProgramByggerne har mottatt registreringen vil du få tilbake en kode, denne legges inn på følgende måte: Start Inneklima i Bygninger 1. Klikk Lås opp i dialogboksen 2. Legg inn koden (store og små bokstaver tolkes forskjellig) 3. Klikk OK. Inneklima i Bygninger kan nå tas i bruk. Page 5

6 5. Rask innføring Inneklima i Bygninger kan i likhet med mange Windowsprogrammer ha flere dokumenter åpne samtidig. Det er fire dokumenttyper: 1. Inndatadokumenter: Disse inneholder en beskrivelse av bygningen/sonen som skal beskrives. Beskrivelsen er delt opp i inndatasider. Dokumentet er delt vertikalt i to deler, til venstre vises inndatasidene som ikoner i en trestruktur, til høyre vises aktiv inndataside med felt hvor du kan legge inn data. Langs venstre marg er det en knapperad som brukes til å legge inn nye inndatasider. Under tittellinjen er det en nedtrekksliste som viser feil og advarsler. 2. Veiviserdokumenter: Dette er dokumenter med en forenklet inndatastruktur. I veiviseren legger du inn data for en sone ved å gå sekvensielt gjennom seks sider. Veiviseren brukes primært til raske overslagsberegninger, men kan også brukes som grunnlag for mer nøyaktige beregninger. 3. Resultatdokumenter: Viser resultatene av en simulering i tabeller og diagrammer. Disse dokumentene genereres automatisk når du simulerer. Bruk piltastene eller rullefeltene for å navigere i resultatene. Hvis simuleringen inneholdt flere soner bruker du flikene nederst for å velge sone.. 4. HTML-dokomenter: Hypertekstdokumenter hvor resultater og inndata fra en simulering vises i tabeller. Internet Explorer v. 4.0 eller senere må være installert for at disse dokumentene skal vises inne i Inneklima i Bygninger (hvis du bruker en annen nettleser må disse dokumentene åpnes på vanlig måte fra denne). Neste del inneholder et detaljert eksempel hvor et typisk rom simuleres. 6. Eksempel Det simulerte rommet er et hjørnekontor med to store vinduer. Størrelsen er 15m². En person arbeider på kontoret. I tillegg til belysning finnes en PC og en kombinert skriver/faks/kopieringsmaskin. Kontoret har balansert ventisjon og kjøling. Oppstart Velg Start->Programmer->Inneklima i Bygninger. Programmet starter med et nytt inndatadokument. Prosjektbeksrivelse På den første inndatasiden er det generelle prosjektdata som legges inn. Det er tre felt: 1. Prosjektnavn. Skriv inn Hjørnekontor her. For å gå til neste inndatafelt kan du bruke tabulatortasten (det er selvsagt også mulig å bruke musen). 2. Simuleringene er utført av. Skriv inn navnet ditt her. 3. Kommentar. Skriv inn Bare et eksempelkontor her. Når du har fylt ut alle feltene går du videre ved å trykke på Neste side. Page 6

7 Klima Som navnet antyder velger du klima på denne siden. Dette gjøres ved å velge et klimasted i en liste. Siden kontoret som skal simuleres ligger i Oslo velger du Oslo i nedtrekkslista, deretter kan du trykke på Neste side. Rom/Sone Her begynner selve bygningsbeskrivelsen. Denne inndatasiden inneholder felter for beskrivelse av generelle data for sonen. En sone må ha tilnærmet lik temperaturstyring og driftstrategi for ventilasjon, internlaster osv. I vårt tilfelle simulerer vi bare et rom og greier oss med en enkel sone. Når du skal simulere bygninger som har flere driftstrategier/innetemperaturer må den deles opp i soner hvor hver sone legges inn med en inndataside av denne typen. 1. Navn. Her skriver du inn Hjørnekontor 2. Oppvarmet luftvolum. Volumet i kontoret er 39 m³ 3. Oppvarmet gulvareal. Størrelsen på kontoret er 15 m² 4. Infiltrasjon. Infiltrasjonen i kontoret anslås til 0.2 omsetninger pr time. Vi antar at infiltrasjonen er konstant over året. I moderne bygninger med relativt tette klimaskjermer kan denne antagelsen brukes, for bygninger med større infiltrasjon bør LBL-modellen brukes da denne tar hensyn til eksterne påvirkninger som temperatur og vind. 5. Møbler/interiør. Varmelagring internt i rommet. Nedtrekkslista inneholder typiske verdier. Velg 3.0 Mid. tunge møbler/ingen skillekonstr.(det er ingen skillevegger og middels tunge møbler). 6. Driftsdager. Antall driftsdager pr måned. Nedtrekkslista inneholder typiske driftsstrategier. Veg 5 dagers uke; 5 uker ferie Trykk på Neste side og velg Ny Fasade i menyen. Vegg 1 Inndataside for yttervegger, eventuelle vinduer legges inn under denne inndatasiden. 1. Navn. Vi kaller den Vegg 1 2. Totalt areal inkl. vinduer. Arealet er 7.8 m² 3. Konstruksjon. Veggens egenskaper settes ved å velge blant typiske konstruksjoner i nedtrekkslista, eller legge inn egne verdier. I dette tilfelle velger vi 2.2 Panel, 150mm mineralull, 36 x 148 trebjelker, 12mm vindtett, mørk kledning i nedtrekkslista. Legg merke til at verdiene for denne konstruksjonen legger seg i feltene for egendefinert konstruksjon. 4. Innv. akkumulerende sjikt. Her settes egenskapene for den delen av veggen som lagrer og mottar/avgir varme fra/til rommet. Velg 2.3 Panel 15mm i nedtrekkslista. 5. Himmelretning. Veggen vender direkte mot sør. Skriv inn 180 i feltet (du kan også bruke skalaen). 6. Horisont. Horisonten i retning sør er en relativt jevn ås hvor horisontvinkelen anslås til ca. 10. Denne horisonten kan legges inn ved å trykke på knappen merket 9 (nærmeste horisontvinkel). Du kan også sette horisonten ved å klikke i hver enkelt rute. For å komme videre trykker du på Neste side og velger Nytt vindu. Page 7

8 Vindu 1 Ett eller flere vinduer av samme type kan legges inn her. Eventuell solavskjerming legges også inn her. 1. Navn. Skriv inn Vindu 1 2. Antall vinduer. Det er bare ett vindu på denne veggen 3. Høyde. Vinduets høyde er 1.3 meter 4. Bredde. Vinduets bredde er 1.4 meter 5. Vindustype. Vinduets egenskaper settes ved å velge en type i nedtrekkslita, vi velger 2.05 To lag, 2 x 4 mm klart glass, 15 mm luft, metallramme.. Dette er et vanlig tolags vindu. 6. Solavskjerming. Velg 3.5 Persienner, Lys farge., utvendig, automatisk styring. 7. Bygningsutspring. Det er ingen bygningsutspring som skygger for vinduet (alle knappene skal være av). Trykk Neste side og velge Ny skillekonstruksjon Vegg 2-3 Her beskrives vegger/tak/gulv som vender mot andre helt eller delvis oppvarmede rom. Vi skal legge inn to skillevegger her (skillevegger kan slås sammen når de vender mot samme sone og har tilnærmet lik konstruksjon). 1. Navn. Skriv inn Vegg Areal. Det samlede arealet er 20.8 m². 3. Skillekonstruksjonen vender mot. Velg Rom/sone med samme temperatur 4. Konstruksjonstype. Her velges Vegg 5. Akkumulerende sjikt. Velg 2.3 Panel 15 mm i nedtrekkslista. Trykk Neste side og velg Ny fasade Vegg 4 Den andre ytterveggen i hjørnekontoret skal legges inn her. 1. Navn. Skriv inn Vegg 4 2. Totalt areal inkl. vinduer. Veggarealet er 13 m² 3. Konstruksjon. Velg 2.2 Panel, 150mm mineralull, 36 x 148 trebjelker, 12mm vindtett, mørk kledning i nedtrekkslista. 4. Inv. akkumulerende sjikt. Velg 2.3 Panel 15 mm i nedtrekkslista. 5. Himmelretning. Legg inn 270 (vender mot Vest). 6. Horisont. Sett horisonten til 9 på samme måte som for vegg 1. Trykk Neste side og velg Nytt vindu. Page 8

9 Vindu 2 På denne vegg 4 er det et avlangt vindu høyt oppe på veggen. Det er ingen solavskjerming men et takutstikk på 70 cm rett over vinduet. 1. Navn. Skriv inn Vindu 2 2. Antall vinduer. Skriv inn 1 3. Høyde. Vinduets høyde er 0.8 meter (inkludert ramme) 4. Bredde. Vinduets bredde er 2.7 meter 5. Vindustype. Velg 2.05 To lag, 2 x 4 mm klart glass, 15 mm luft, metallramme. 6. Solavskjerming. Velg Ingen avskjerming. 7. Bygningsutspring. Slå på knappen for bygningsutspring og kryss av for overheng. Legg inn 0.7 i feltet Dybde og 0.3 i feltet for Avstand. Trykk Neste side og velg Nytt tak. Tak Denne inndatasiden brukes for yttertak (himlinger mot andre rom legges inn som en skillekonstruksjon). 1. Navn. Skriv inn Tak 2. Totalt takareal. Legg inn 16 her. 3. Konstruksjon. Velg 3.2 Åpen himling, mineralull 200mm, 48x198mm sperrer, 50mm lufting, mørk taksten. 4. Akkumulerende sjikt. Velg 2.3 Panel 15mm. 5. Horisont. Sett horisonten til 9 på samme måte som for ytterveggene. Legg merke til at du her må legge inn data for hele horisonten (360 ). Inndatafeltene for horisont er også normalisert i forhold til himmelretningene i motsetning til fasader hvor de er normalisert etter fasadens himmelretning. 6. Takvinkel. Takvinkelen er Retning. Sett inn 270 her (taket heller mot Vest). Trykk Neste side og velg Ny skillekonstruksjon. Gulv I og med at gulvet i kontoret vender mot et annet oppvarmet rom legges det inn som en skillekonstruksjon. 1. Navn. Skriv inn Gulv 2. Areal. Gulvarealet er 15 m² 3. Skillekonstruksjonen vender mot. Rom/sone med samme temperatur. 4. Konstruksjonstype. Velg Gulv. 5. Akkumulerende sjikt. Velg 3.3 Parkett 14 mm + Betong > 80 mm. Trykk Neste side og velg Ny CAV Ventilasjon Page 9

10 CAV ventilasjon CAV betyr Constant Air Volume; m.a.o. er luftmengden konstant i driftstiden. Inndatasiden brukes til å beskrive både balanserte og rene avtrekksanlegg. Det er balansert ventilasjon på kontoret. 1. Navn. Ventilasjon greier seg her. 2. Type. Velg Balansert ventilasjon (både tilluft og avtrekk) 3. Luftmengde. Luftmengden angis i kubikkmeter pr time pr kvadratmeter oppvarmet gulvareal. Luftmengden i kontoret er 150 m³/h i driftstiden og 75 m³/h utenfor driftstiden (gjelder både for tilluft og avtrekk. Når vi deler dette på gulvarealet (15 m²) får vi verdien 10 i driftstiden og 5 utenfor driftstiden. På helg/feriedager (dager uten drift) slås ventilasjonsanlegget av, verdien blir da Tilluftstemperatur. Ønsket temperatur på luften som tilføres rommet. Velg Konstant tilluftstemperatur og legg inn 19 i feltet Normal tilluftstemperatur. 5. Driftstid. Sett driftstiden til 6:00-18: Komponenter. Ventilasjonssystemet har varmebatteri, kjølebatteri og varmegjenvinner. Gjenvinneren har en temperaturvirkningsgrad på Når det plasseringen av vifter er de plassert før gjenvinneren både på tilluft og avtrekkssiden. Temperaturhevingen over settes til 1 C. Knappene for maks. kapasitet for varmebatteri og kjølebatteriet skal være av (regner med tilstrekkelig kapasitet). Gjenvinneren er ikke hygroskopisk (overfører ikke fuktighet). Trykk på Neste side og velg Ny Internlast. Internlast Med internlaster menes varme avgitt fra belysning og teknisk utstyr, i tillegg kan også utstyr som avgir vanndamp beskrives her. I kontoret er midlere effekt for belysningen 180 W i driftstiden og 0 utenfor. Midlere effekt for teknisk utstyr (en datamaskin og en multifunksjonsskriver) anlsås til 200 W i driftstiden og 50 W utenfor. På dager uten drift slås alle maskiner av. I likhet med luftmengder på ventilasjonssiden skal verdiene beskrives pr kvadratmeter gulvareal, verdiene over må derfor deles på Name. Skriv inn Belysing og utstyr 2. Varmetilskudd belysning. Legg inn 12 i driftstiden, 0 utenfor driftstiden og 0 på helg/feriedager. Sett driftstiden til 8:00 til 16: Varmetilskudd teknisk utstyr. Legg inn 13 i driftstiden, 3 utenfor driftstiden, og 0 på dager uten drift. Driftstiden er også her 8:00 til 16:00. Trykk Neste side og velg Nye personer. Personer Det er en person som har sin arbeidsplass på kontoret, hun kommer vanligvis klokken 8 og går klokken 16. Arbeidet utføres hovedsaklig sittende. 1. Name. Skriv Person 2. Antall personer. Skriv inn 1 i arbeidstiden og 0 utenfor og på helge/feriedager. Arbeidstiden settes fra 8:00 til 16: Aktivitetsnivå/bekledning. Velg 3.2 Sittende arbeid; Normal kontorbekledning Trykk Neste side og velg Ny oppvarming Page 10

11 Oppvarming Her legges kapasitet, settpunkttemperatur driftsstrategi for oppvarmingsanlegget inn. Det kan bare være et oppvarmingsanlegg pr sone. 1. Navn. Oppvarming er naturlig her 2. Maks. effekt. Oppvarmingsanlegget kan levere 60 W pr m² gulvareal (900W). 3. Konvektiv andel. Den konvektive andelen av varmen som tilføres rommet er Settpunkttemperatur i driftstiden. Den normale termostattemperaturen er 21 C 5. Settpunkttemperatur utenfor driftstiden. For spare energi senkes termostattemperaturen til 18 C utenfor driftstiden. 6. Driftstide. Driftstiden (med 21 C) er fra 6:00 til 18:00 Trykk Neste side og velg Ny kjøling. Kjøling Denne inndatasiden brukes i soner som har lokal romkjøling. Kjølebatterier regnes som en del av ventilasjonsanlegget og beskrives der. Kontoret har kjølebaffler med en reguleringstemperatur på 23 C. 1. Navn. Kjøling 2. Settpunkttemperatur. Kjølesystemet aktiveres når temperaturen overstiger 23 C 3. Maksimal levert effekt. Kapasiteten er 50 W/m² 4. Konvektiv andel. Den konvektive andel for kjølebafflene er Driftstide. Kjølesystemet er aktivt fra 7:00 til 18: Ingen kjøling på dager uten drift. Denne knappen skal være på. Lagring av inndatadokumentet Du er nå ferdig med å beskrive kontoret som skal simuleres. Før du begynner å simulere er det smart å lagre inndatadokumentet. Klikk på disketten i den øverste knapperadenlick eller velg Lagre i Filmenyen Skriv inn eksempelkontor i feltet Filnavn og klikk OK. Page 11

12 Sommersimulering I denne simuleringen ønsker vi å se hvordan tilstanden på kontoret er etter fem varme driftsdager i Juli. Velg Dimensjonerende sommerforhold i Simulermenyen (solsymbolet i knapperaden kan også brukes); du får nå opp en dialogboks hvor du legger inn simuleringsdata: 1. Lagre resutlater i en HTML file. Denne knappen skal være av. 2. Simuleringstype. Velg Dimensjonerende forhold. 3. Starttemperatur for valgt Rom/sone. Bruker 18 som starttemperatur for simuleringen. 4. Tidsintervall for simuleringen. Bestemmer hvor ofte rommets tilstand beregnes, settes til 15 minutter. 5. Simuler en vanlig driftsdag. Denne knappen skal være på. 6. Antall simulerte døgn. Vi ønsker å simulere 5 dager (en vanlig arbeidsuke). Nå er du klar til å simulere. Når du trykke på Start Simulering dukker det opp et lite vindu som viser framdriften i simuleringen. Når simuleringen er ferdig åpnes et nytt dokumentvindu. Dette vinduet inneholder tabeller og diagrammer som presenterer resultatene. Bruk piltastene eller rullefelten for å navigere i vinduet. I vinduet vil du finne data for temperatur, effekt, luftfuktighet, CO2-nivå i kontoret på den 5. simulerte dagen. Lagring av resultdokumentet For å lagre resultatene gjør du følgende: Klikk diskettsymbolet i knapperaden eller velg Lagre i filmenyen Skriv eksempelsommer i feltet Filnavn og klikk OK. For å gjøre flere simuleringer må du gå tilbake til inndatadokumentet. Dette kan gjøres ved å lukke resultatdokumentet (velg Lukk i Filmenyen eller X-symbolet øverst til høyre i vinduet). Page 12

13 Vintersimulering Denne simuleringen er veldig lik sommersimuleringen, vi ønsker å simulere fem kalde dager i Januar. Velg Dimensjonerende vinterforhold i Simulermenyen (snøkrystallsymbolet i knapperaden kan også brukes); du får nå opp en dialogboks hvor du legger inn simuleringsdata: 1. Lagre resutlater i en HTML file. Denne knappen skal være av. 2. Simuleringstype. Velg Dimensjonerende forhold. 3. Starttemperatur for valgt Rom/sone. Bruker 18 som starttemperatur for simuleringen. 4. Tidsintervall. Bestemmer hvor ofte rommets tilstand beregnes, settes til 15 minutter. 5. Simuler en vanlig driftsdag. Denne knappen skal være på. 6. Antall simulerte døgn. Vi ønsker å simulere 5 dager (en vanlig arbeidsuke). Nå er du klar til å simulere. Når du trykke på Start Simulering dukker det opp et lite vindu som viser framdriften i simuleringen. Når simuleringen er ferdig åpnes et nytt dokumentvindu. Dette vinduet inneholder tabeller og diagrammer som presenterer resultatene. Bruk piltastene eller rullefelten for å navigere i vinduet. I vinduet vil du finne data for temperatur, effekt, luftfuktighet, CO2-nivå i kontoret på den 5. simulerte dagen. Årssimulering Denne simuleringen brukes når du ønsker å finne årlig energibruk og varighetskurver for temperatur og effektuttak. Velg Årssimulering i Simulermenyen. I dialogboksen som vises skal opsjonen for generering av HTML-fil være av, deretter trykker du på Start Simulering. Utskrift For å skrive ut resultatene av simuleringene trykker du på skriversymbolet i knapperaden (kan også bruke Utskrift i Filmenyen). Du kan også se hvordan utskriften vil se ut med menyvalget Fil-Forhåndsvisning. Utklippstavlen Utklippstavlen er en midlertidig lagringsplass som kan brukes til å overføre data mellom programmet. Data fra tabeller og diagrammer kan enkelt overføres til utklippstavlen: klikk først på ønsket tabell/diagram, velg deretter Kopier til utklippstavle i Redigermenyen (snarvei: Ctrl-C). Data kan nå hentes inn i et annet program (f.eks. Word eller Excel) med menykommandoen Rediger-Lim inn (engelsk: Edit-Paste). I inndatadokumenter er det mulig å kopiere, klippe ut og lime inn inndatasider. Her brukes en intern utklippstavle som ikke er tilgjengelig for andre programmer. Page 13

14 7. Hjelp Inneklima i Bygninger leveres med en omfattende hjelpetekst. Hjelpeteksten er delt opp i to hoveddeler: 1. Generell hjelp som forklarer alle funksjoner i programmer. 2. Forklaring av algoritmer og modeller som brukes i simuleringene Hjelpeteksten startes med menyvalget Hjelp-Innholdsfortegnelse. Fra innholdsfortegnelsen kan du bruke lenker eller søkemotoren for finne informasjon. Det er også mulig å gå direkte til et emne ved å bruke hjelpeknappen i dialogbokser, dobbelklikke på en tabell/diagram i resultater eller klikke på overskriften i inndatasidene. Page 14

15 8. Modeller/algoritmer Generelt Inneklima i Bygninger bygger på en modell hvor tilstanden i sonen (temperatur, luftfuktighet og CO2) beregnes med gitte tidsintervaller (5-60 minutter). Oversikt Resten av brukerveiledning inneholder en beskrivelse av modellene og algoritmene som brukes i simuleringene. Tabellen under viser en oversikt over de resterende kapitlene. 9. Termisk Transmisjon Varmelagring Stråling og konveksjon 10. Klima Temperatur og luftfuktighet Solmodeller Soltilskudd gjennom vinduer 11. Ventilasjon Varmebatterier Varmegjenvinnere Kjølebatterier Vifter og regulering 12. Inneklima CO 2 og PPD-indeks Luftfuktighet Kondensering 13. Naturlig ventilasjon og infiltrasjon Vinduslufting LBL-modell (infiltrasjon) Luftskifte mellom soner 14. Varmetap til grunn Gulv på grunn Oppvarmet kjeller 15. Varighet temperatur og produktivitetstap Varighetskurve temperatur Mentalt produktivitetstap Manuelt produktivitetstap 16. Termisk komfort PPD-index Kaldras fra vinduer Temperaturasymmetri pga. kalde vindusflater Page 15

16 9. Termiske modeller Tabell 9.1: Inndataverdier og symboler Symbol Beskrivelse Enhet Område Std. verdi A A win Totalt areal vegger, gulv og tak, eksklusiv vinduer Totalt vindusareal mot friluft (areal inkludert ramme: A win h win * w win ) m² m² - - A win,z Vindusareal mot andre soner m² C a Varmekapasitet pr kvadratmeter overflate innvendig C a,e Varmekapasitet pr kvadratmeter overflate utvendig Wh/Km Wh/Km f r Strålingsandel for oppvarmings/kjølesystem H Konvektivt overgangstall W/m²K L sup Luftmengde tilluft m³/h L extr Luftmengde avtrekk m³/h L inf,z Infiltrasjon mellom soner (balansert) m³/h L nat,z Luftskifte mellom soner gjennom store åpninger (dører, porter e.l.) m³/h - - n inf Infiltrasjon i luftskifter pr time (ACH) h q sol,con Konvektivt soltilskudd W q light,con Konvektivt varmetilskudd for belysning W q eq,con Konvektivt varmetilskudd fra utstyr W q per,con Konvektivt varmetilskudd fra personer W q sol,rad Strålingstilskudd fra solen W q light,rad Strålingstilskudd fra belysning W q eq,rad Strålingstilskudd fra utstyr W q per,rad Strålingstilskudd fro personer W q load Tilført effekt fra oppvarming/kjøling W - - q load,max Maks. kapasitet oppvarming/kjøling W T acc Temperatur i akkumulerende sjikt C - - T ext Utetemperatur C T op Operativ temperatur C - - T room Romlufttemperatur C - - Page 16

17 Tabell 9.1: Inndataverdier og symboler (forts.) Symbol Beskrivelse Enhet Område Std. verdie T sup Tilluftstemperatur ventilasjon C T se Utvendig overflatetemperatur C - - T sur Innvendig overflatetemperatur C - - T r,z lufttemperatur i tilliggende sone (aktiv eller passiv) C - - T a,z Strukturtemperatur i tilliggende aktiv sone C - - T set Settpunkttemperatur oppvarming/kjøling C U a,z Uverdi akkumulerende sjikt i tilliggende soner W/m²K U a Uverdi akkumulerende sjikt W/m²K U Total Uverdi gulv, vegger og tak (ikke vinduer) W/m²K U win Uverdi vinduer inkl. ramme og eventuelle kuldbroer W/m²K V Romluftvolum m³ α Solabsorbsjon utvendig overflate (vegger, tak) Antagelser/forutsetninger Den termiske modellen bygger på følgende hovedantagelser/forutsetninger: Flersonemodell. Konstruksjonene i bygningsbeskrivelsen kan vende mot friluft, sone med samme temperatur, passiv sone* eller aktiv sone som også tas med i simuleringen. Iterasjon/beregningsprosedyre. Når flere soner simuleres beregnes først tilstanden ut fra temperaturdata fra forrige tidsstepp, deretter itereres beregningen til temperaturen i sonene stabiliseres. Isotermisk romluft. Regner med full omrøring i hver enkelt sone (tar ikke hensyn til eventuelle temperaturgradienter, eller luftstrømninger). Dette betyr at temperaturer, luftfuktighet og CO2-nivå er gjennomsnittsverdier for hele sonen. Det er viktig å ta høyde for dette når bygninger med store laster og stor takhøyde simuleres (f.eks. glassgårder og industrihaller). Isotermisk oveflatetemperatur. Strålingstilskuddet antas jevnt fordelt over innvendige overflater, beregner en midlere overflatetemperatur for alle overflater i sonen. Sammenligninger med avanserte simuleringsprogrammer viser at dette er en akseptabel forenkling i de fleste praktiske tilfeller. Termiske påvirkninger. Alle termiske påvirkninger (utetemperatur, soltilskudd, internlaster osv.) antas konstante innenfor hvert tidsstepp (5 til 60 minutter). Unntaket for denne regelen gjelder når flere soner er koblet sammen, det foretas da iterasjoner for å oppnå stabile tilstander i sonene. Page 17

18 Enkelmasse veggmodell. Varmeoverføring gjennom vegger, gulv og tak/himling modelleres som en elektrisk krets (hvor en kondensator tilsvarer varmekapasiteten og en motstand tilsvarer den termiske varmemotstanden (en over Uverdien). Beregningen bygger på en modell der det antas at den effektive interne varmekapasiteten er konsentrert i et punkt i konstruksjonen (midt i det akkumulerende sjiktet). Det varmeakkumulerende sjiktet (også kalt bygningsstrukturen) kan beregnes ut fra en analytisk løsning av den endimensjonale fourierligningen Isotermisk strukturtempeartur. Temperaturen i det akkumulerende sjiktet (bygningsstrukturen) antas å være lik for alle himlinger, vegger og gulv. Denne antagelsen er godtagbar når Uverdien til det akkumulerende laget er mye større enn den totale Uverdien (dette er tilfellet for godt isolerte konstruksjoner). Varmetap til omgivelsene. Varmetap fra utvendig akkumulerende sjikt til omgivelsene regnes som et dirkete tap uten forsinkelse, det ses bort fra varmekapasiteten fra strukturen til overflaten 1. Dette kan gjøres fordi den «raske dynamikken» ved beregning av temperatur domineres av det akkumulerende sjiktet (varmekapasitet og Uverdi), mens den «langsiktige tilstanden» som brukes ved energiberegningen domineres av konstruksjonens stasjonære verdi (total Uverdi). Varmetap til grunnen. Varmetap til grunn bergegnes i henhold til den Europeiske CEN standarden EN Det «stasjonære» varmetapet antas konstant for hver enkelt måned, og kalkuleres fra termostattemperaturen til oppvarmingsanlegget. Den «dynamiske» varmeoverføringen beregnes på samme måte som for andre konstruksjoner, med den forutsetningen at det ikke forekommer varmetap fra det akkumulerende sjiktet til grunnen. Innledning Basert på forutsetningene/antagelsene i forrige avsnitt er det mulig å formulere et ligningssett for varmebalansen i romluften, overflater og bygningsstrukturen. Ligningssettet kan reduseres til en enkel differensialligning. Med forutsetningen om at alle påvirkninger er konstante i tidssteppet, kan ligningen løses analytisk. Dette gir en renslig modell som er lett å forstå, implementere og teste. På tross av sin enkelhet viser tester mot avanserte simuleringsprogrammer at modellen gir tilstrekkelig nøyaktighet. Varmebalanse romluft Det ses bort fra varmelagring i luften fordi denne er minimal i forhold til varmelagringen i bygningsmaterialer. Det matematiske uttrykket for varmebalansen i romluften er: qcon ( H nat + H win )( Troom Text ) + H inftext H exf Troom + ( H suptsup ) ( H extrtroom ) ( H nat, Z + H inf, Z + H win, Z )( Troom T r, z ) H con ( Troom Tsur ) qground 0 eller : q con H ( H + H )( T T ) nat Σ nat+ inf + win, Z T win room + q room ext nat+ inf + win, Z + H inf H T con ext H H Σ extr ( T T ) q 0 room exf T sur room ground T room + q sup (W) (1) T room er romlufttemperaturen, T ext er utetemperaturen, T sup er tillufttemperaturen fra ventilasjonsanlegget, T r,z er lufttemperaturen i tilliggende soner (passive og aktive), og T sur er overflatetemperaturen. q ground er midlere tap til grunnen for den aktuelle måneden. Beregning av q ground er gitt i kapittelet Varmetap til grunn. q con er konvktivt varmetilskudd fra belysning, utstyr og personer: 1 Dette er ikke helt sant siden utv. overflatetemperatur blir beregnet med en modell som tar hensyn til konstruksjonens utvendige varmekapasitet. Page 18

19 q q + q + q + q con sol, con light, con eq, con per, con (W) (2) Den konvektive delen av varmetilskuddet fra belysning, utstyr og personer er satt til henholdsvis 30, 50 og 50%. Dette er såkalte Ekspertverdier som kan endres av brukeren (Rediger-Ekspertverdier). Modellen for beregning av konvektivt soltilskudd er gitt i neste kapittel. H win er spesifikt tap for alle vinduene og beregnes på følgende måte: ( ) H A U (W/K) (3) win win win Spesifikt tap for tilluft, avtrekk, naturlig ventilasjon (vinduslufting), infiltrasjon og eksfiltrasjon beregnes på følgende måte: H C (W/K) (4.a) inf air L inf H C L (W/K) (4.b) exf air exf H nat C L (W/K) (4.c) air nat H sup C air L sup (W/K) (5.a) H extr C L (W/K) (5.b) air extr her er C air den volumetriske varmekapasiteten for luft (0.34 Wh/m 3 K), L sup er tilluftsmengden (m 3 /h), L extr er avtrekksmengde (m 3 /h). Hvis infiltrasjonen er gitt som en konstant verdi beregnes infiltrasjons/eksfiltrasjonsmengde på følgende måte: L exf L n V (m 3 /h) inf inf hvor V er romluftvolumet (m 3 ) og n inf er gitt infiltrasjon i omsetninger pr time (ACH). Det er også mulig å bruke LBL-modellen ved beregning av infiltrasjon, denne modellen tar hensyn til tempeeratur og vind. LBL-modellen er beskrevet i kapittelet Naturlig ventilasjon og infiltrasjon. L nat er luftskifte pga. vinduslufting, modellen for vinduslufting er også beskrevet i kapittelet Naturlig ventilasjon og infiltrasjon. Page 19

20 Σ H og er summen av hvert enkelt ventilasjonstap (tilluft og avtrekk): Σ sup H extr Σ H sup H sup (W/K) (6.b) Σ H extr H extr (W/K) (6.b) og q sup er summen av spesifikt tap ganger tilluftstemperaturen for hvert enkelt ventilasjonssystem: q (W) (7) sup H suptsup Spesifikt tap for infiltrasjon mellom soner (8.a) og luftskifte gjennom store åpninger (8.b): H C L inf, Z air inf, Z (W/K) (8.a) H nat, Z Cair Lnat, Z (W/K) (8.b) hvor C air er den volumetriske varmekapasieten for luft (0.34 Wh/m 3 K), L inf,z er infiltrasjonen mellom sonene (m 3 /h), og L nat,z er naturlig balansert luftskifte gjennom store åpninger mot andre soner (m 3 /h) beregnet som etter algoritmen gitt i kapittelet Naturlig ventilasjon og infiltrasjon. Spesifikt tap for vinduer mot andre soner: H win, Z Awin, ZU win (W/K) (9) hvor A win,z er vindusarealet og U win er Uverdien. H er summen av spesifikke tap for naturlig ventilasjon, infiltrasjon og vinduer: Σ nat+ inf + win, Z H nat, Z + H inf, Z + Σ H nat + inf, Z H win, Z (W/K) (10) q nat+inf+win,z er summen av spesifikt tap ganger temperaturen i den andre sonen: H nat, ZTr, Z + H inf, ZTr, Z + q nat+ inf, Z H win, ZTr, Z (W) (11) H con er spesifikt konvektivt tap mellom lufta og overflatene i rommet, gitt av det konvektive overgangstallet (h) og det summerte arealet (A) til alle overflatene i rommet (untatt vinduer): H con ( A ) h (W/K) (12) De konvektive overgangstallene (vegg, tak og gulv) er ekspertverdier. Disse kan endres med menyvalget Rediger-Ekspertverdier. Page 20