Schnittstelle AnTherm/SolRad

Für Kunden von AnTherm/SolRad besteht nun die Möglichkeit, den Einfluss sowohl der Sonneneinstrahlung als auch der langwelligen Zu- und Abstrahlung auf die äußeren Oberflächen einer Baukonstruktion in Hinblick auf Wärmedurchgang und Temperaturverteilung zu erfassen.

Aufgrund der Orientierungsabhängigkeit der Strahlungseinflüsse können verschiedene „Außenräume“ auftreten. So müsste z. B. der Raum „außen“ bei Berücksichtigung der Strahlungseinflüsse in die Raumbezeichnungen „Südwand vertikal“, „Westwand vertikal“ und „Schrägdach“ aufgegliedert werden. Diesen drei Räumen werden im Zuge der Auswertung dann drei verschiedene Tagesgänge der sog. Strahlungslufttemperatur und die zugehörigen Wärmeübergangswiderstände zugewiesen.

Die Strahlungslufttemperatur ist eine fiktive Temperatur, bei deren Verwendung sowohl der Einfluss der Sonneneinstrahlung als auch jener des langwelligen Strahlungsaustauschs berücksichtigt wird. Wird anstelle der Außenlufttemperatur in AnTherm die Strahlungslufttemperatur eingegeben, so bedeutet dies, dass nicht nur die Sonneneinstrahlung untertags sondern auch der langwellige Strahlungsaustausch zwischen den äußeren Oberflächen der Außenbauteile einerseits und sowohl dem Himmel als auch der terrestrischen Umgebung andererseits berücksichtigt werden. Die Verwendung der Strahlungslufttemperatur impliziert, dass die Absorptions- und Reflexionsvorgänge an den äußeren Bauteiloberflächen stattfinden. Das verwendete Verfahren vermag diese Vorgänge exakt wiederzugeben. Derzeit werden als äußere Randbedingungen für AnTherm Außenlufttemperaturen vom Benutzer eingegeben. Im stationären Fall ist dies jeweils ein Wert. Im instationären, periodisch eingeschwungenen Fall sind dies die 24 Werte eines Tagesgangs.

SolRad ab Version 4.1 und AnTherm ab Version 9.136.2 sind nun über eine Schnittstelle verknüpft. Die Tagesgänge der von SolRad berechneten solaren Bestrahlungsstärken (Globalstrahlungswerte in Wm-2) am Gebäudestandort können für den gewählten Tag für jede in AnTherm modellierte Orientierung unter Verwendung des „Export“-Buttons aus SolRad exportiert werden.

Die exportierten Ergebnisdateien können in der Folge von AnTherm importiert werden, um daraus Strahlungslufttemperaturen und Wärmedurchgangswiderstände zu berechnen.

Kurze Anleitung:

1. Programm SolRad

1.1 In SolRad öffnen Sie das Projekt, aus welchem Sie Daten exportieren wollen, und klicken auf die Taste „Export“.

1.2 Wählen Sie das Datum und die gewünschte Orientierung aus. Die Orientierung entspricht hierbei jener einer äußeren Oberfläche eines im AnTherm-Modell vorkommenden Außenbauteils.

1.3 Geben Sie den Dateinamen ein, unter dem Sie die zu exportierenden Daten abspeichern wollen. Berücksichtigen Sie bei der Namensgebung, dass Sie eventuell Bestrahlungsstärken auf verschieden orientierte Außenbauteile exportieren müssen.

1.4 Bestätigen Sie den Export mit „OK“.

Die Daten werden nun ausgeschrieben und stehen für einen Import durch AnTherm zur Verfügung. Wiederholen Sie die Schritte 1.2 bis 1.4, bis die Bestrahlungsstärken auf alle im AnTherm-Modell vorkommenden Außenbauteil-Orientierungen exportiert sind.

2. Programmpaket AnTherm

Die Berechnung der Strahlungslufttemperaturen aus den Lufttemperaturen und den von SolRad importierten solaren Bestrahlungsstärken kann sowohl für den stationären als auch für den instationären, periodisch eingeschwungenen Berechnungsfall genutzt werden. Um die Kompatibilität mit SolRad zu gewährleisten, darf hierbei im instationären Fall nur mit der Tagesperiode gerechnet werden.

Wichtig!

Die Berechnung der Strahlungslufttemperaturen liefert nicht nur den Temperaturwert (im stationären Fall) bzw. den Tagesgang der Temperaturen (im periodisch eingeschwungenen Fall) sondern auch einen Wärmeübergangswiderstand, der dem betrachteten Außenraum zuzuordnen ist. Da die Wärmeübergangswiderstände in AnTherm bereits im Zuge der geometrischen Modellierung eingegeben werden müssen, die Zuordnung der Randbedingungen aber erst im Zuge der Auswertung – also nach dem eigentlichen Berechnungsvorgang – erfolgt, ist es notwendig, im Falle der Zuweisung von Strahlungslufttemperaturen die Berechnung dieser Temperaturen unter Verwendung des Zweigs „Strahlungslufttemperaturen-Rechner“ (stationärer Fall) bzw. der Zweigs „Periodic/Harmonic Data Editor“ (periodisch eingeschwungener Fall) im Menüs „Werkzeuge“ vor der geometrischen Modellierung zu erledigen. Die nach Berechnung der Strahlungslufttemperaturen ausgewiesenen Wärmeübergangswiderstände sind vom Benutzer im Zuge der Geometrie-Eingabe den entsprechenden Außenräumen zuzuordnen.

2.2 Periodisch eingeschwungene Berechnung

2.2.1 Wählen Sie den Zweig „Periodic/Harmonic Data Editor“ im Menü „Werkzeuge“ an.

2.2.2 Nach Anklicken von „Datei“ können Sie zwischen einer Neueingabe des Tagesgangs der Außenlufttemperatur (Zweig „New Periodic Data“) oder dem Einlesen eines bereits eingegebenen und abgespeicherten Tagesgangs (Zweig „Open …“) wählen. Im Fall der Neueingabe kommt für die Berechnung der Strahlungslufttemperatur nur die Wahl von „Regular Points“ in Frage. Die Periodenlänge ist mit einem Tag (86400 sec) und die Zahl der Intervalle („#intervals“) mit 24 festzulegen. Mit diesen Setzungen wird die Eingabe von Stundenwerten der Außenlufttemperatur für den betrachteten Tag fixiert.

2.2.3 Der Import der von SolRad vorab berechneten Bestrahlungsleistungen wird durch nochmaliges Anwählen von „Datei“ und Auswahl der Zweige „Import“ und „Solrad“ ausgelöst.

2.2.4 Die Festlegung bezüglich der Farbe der betrachteten Oberfläche erfolgt im daraufhin aufscheinenden Fenster. In Hinblick auf die Bedeutung dieser Eingabe gilt das in Punkt 2.1.4 Gesagte analog. Das Drücken der Taste „Importieren“ löst die Berechnung des Tagesgangs der Strahlungslufttemperatur aus.

2.2.5 Der dem berechneten Tagesgang der Strahlungslufttemperatur zugeordnete Wärmeübergangswiderstand ist zu notieren und im Zuge der Geometrieeingabe dem entsprechenden Außenraum zuzuordnen.

2.2.6 Durch Anwählen von „Datei“ wird der berechnete Tagesgang der Strahlungslufttemperatur zusammen mit dem eingegebenen Tagesgang der Außenlufttemperatur unter Verwendung des Zweigs „Speichern unter“ gespeichert und somit – nach der Geometrie-Modellierung und der Berechnung – für Auswertungen bereitgestellt.

2.2.7 Im Zuge der Auswertung ist im Fenster „Randbedingungen“ in der Zeile des betreffenden Außenraums die Taste in der Spalte „Zeitverlauf“ anzuwählen. Über „Datei – Öffnen“ werden daraufhin mittels Auswahl des in Punkt 2.2.6 vergebenen Dateinamens die Tagesgänge von Außenlufttemperatur und Strahlungslufttemperatur importiert.

2.2.8 Als Randbedingung für den ausgewählten Außenraum kann nun der eingegebene Tagesverlauf der Lufttemperatur (Taste „Zuordnung Temp“) oder der berechnete Tagesgang der Strahlungslufttemperatur (Taste „Zuordnung StraLu“) festgelegt werden. Im Fall der Strahlungslufttemperatur überprüft AnTherm, ob die für den Außenraum eingetragenen Wärmeübergangswiderstände mit dem im Zuge der Berechnung der Strahlungslufttemperatur ermittelten Wert des Wärmeübergangswiderstands übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, wird eine Warnmeldung ausgeschrieben.

Die Strahlungslufttemperaturen können auch mit dem Werkzeug "Strahlungslufttemperaturen-Rechner" für den stationären Fall berechnet werden (mehr...).