Pokorny Technologies - Kühllast H6040, Heizlast H7500-1 und Gebäudeheizlast H7500-3 nach ÖNORM, EN und ISO

Informationen zu Normen

Kühllast- und sommerliche Temperatur-Normen:

ÖNORM H 6040

Heizlast-Normen:

ÖNORM H 7500-1
ÖNORM H 7500-3
ÖNORM H 7500
ÖNORM B 8135

 

ÖNORM H 6040

ÖNORM H 6040

Berechnung der sensiblen und latenten Kühllast sowie der
sommerlichen Temperaturgänge von Räumen und Gebäuden

Berechnung der Norm-Raumkühllast und Norm-Gebäudekühllast (sensibel = trocken und auch latent = Entfeuchtung) sowie der sommerlichen Temperaturgänge (mit und auch ohne Kühlung)

Dynamisches multikapazitives Verfahren. Berechnung einzelner Räume. Aus den Raumergebnissen kann auch die Gebäudekühllast ermittelt werden.

Das Verfahren wurde von uns entwickelt und für die ÖNORM H 6040 angepasst, ursprünglich im Auftrag der Bundesinnung der Sanitär-, Heizungs- und Lüftungstechniker.

ÖNORM H 6040 ist aktuell gültig  (seit 1.11.2012)
Einzige in Österreich gültige Norm zur Berechnung der Kühllast.

ÖNORM H 6040 ist der nationale Anhang zu ÖNORM EN 15255 (Kühllast) und ÖNORM EN 13791 (sommerliche Temperaturgänge von Gebäuden ohne Anlagentechnik). Die beiden ENs legen Kriterien fest, die ÖNORM enthält das Rechenverfahren und Parameter.

ÖNORM H 6040  (gültig 1.3.1997 bis 30.10.2012)

Neben der EN/ISO-Konformität bietet die neue ÖNORM zahlreiche Erweiterungen und Neuerungen, z.B.:

  • Berechnung der latenten Kühllast (Entfeuchtungslast)
  • Berechnung von Luftfeuchtegängen
  • inhomogene Bauteilschichten
  • Fenster mit Sonnenschutzfolien
  • transparente Fassadenvorsprünge
  • erweiterte Sonnenschutzsteuerung
     

TGA Planerjahrbuch 2015 Haustec hotel 2/2015

PokornyTec Kühllast H6040
und
PokornyTec Kühllast-Heizlast-Kombi

 

Aktuelle ÖNORM für Raum- und Gebäudekühllasten

ÖNORM H 6040

ÖNORM H 6040 beschreibt ein dynamisches multikapazitives Rechenverfahren, das in seinen Grundzügen seit 30 Jahren im Einsatz ist und seit 2012 in einer weiterentwickelten Norm-Fassung vorliegt.

Der Aufwand für die Entwicklung und die Weiterentwicklungen des Rechenverfahrens war sehr hoch. Da das Ergebnis ein überaus genaues Verfahren ist, hat sich das aber wohl gelohnt. Es sind zwar viele komplexe Formeln zu berechnen, bei Einsatz entsprechender Software (z.B. PokornyTec Kühllast H6040) geschieht das allerdings unsichtbar im Hintergrund.
 

Kühllastberechnung in Österreich: die ENs und die ÖNORM

Bereits seit 1994 (Entwurf 1991) bietet die österreichische Normung ein ausgereiftes Verfahren zur Berechnung von Kühllast und sommerlichen Temperaturen an, festgelegt in der ÖNORM H 6040. Es wurde dabei von Anfang an, Wert auf eine möglichst genaue Abbildung der thermischen Vorgänge im Gebäude gelegt (im Vergleich dazu gibt es viele deutlich vereinfachte Verfahren).

Daher setzt die Norm ein multikapazitives, dynamisches Simulationsverfahren (Details siehe weiter unten) ein. Kurz gesagt: In kleineren Zeiteinheiten werden, unter Berücksichtigung vieler Parameter (Sonneneinstrahlungsgang, Wechselwirkung Himmel-Umgebung-Gebäude, Außentemperatur- und Luftfeuchtegänge, Bauteil-Oberfläche und –Aufbau, Fremd- und Eigenverschattung, Sonnenschutz inkl. Steuerung, innere Lasten, etc.), die Kühllast und die Innentemperaturgänge (Luft und operativ) berechnet. Für eine hohe Genauigkeit werden dazu die nicht-transparenten Bauteile in 1cm-Schichten unterteilt und für jede Teilschicht wird für jeden Zeitschritt die Temperatur berechnet, unter Berücksichtigung von Wärmeleitwiderständen und Wärmespeicherkapazitäten jeder Teilschicht ( = „multikapazitiv“).

Durch das Erscheinen der EN 15255 (Kühllast und sommerliche Temperaturen mit Anlagentechnik) und EN ISO 13791 (Sommerliche Temperaturen ohne Anlagentechnik) wurde eine Überarbeitung der ÖNORM notwendig. Eine wesentliche Änderung war die Trennung von konvektiver und Strahlungs-Wärmeabgabe. Dadurch ist es jetzt z.B. möglich, das stärkere Absenken der Temperaturen von Dächern gegenüber Außenwänden in der Nacht abzubilden (durch den stärkeren Wärmestrahlungsverlust gegenüber dem Himmel). Die EN- und ISO-konforme ÖNORM H 6040 wurde 2012 veröffentlicht.
 

Zwei wesentliche Merkmale der ÖNORM herausgegriffen

Klimadaten: Wichtig bei der Berechnung ist die optimale Wahl der Klimadaten. Laut ÖNORM sollen dafür möglichst Messdaten vom Projektstandort oder naheliegenden bzw. klimatisch ähnlich liegenden Messstationen verwendet werden. Oft werden gerade hier zu starke Abweichungen bei anderen Verfahren in Kauf genommen (z.B. Einsatz der deutschen Klimazonen in Österreich), die sich sehr stark auf die Ergebnisse auswirken können.

Realistischer Verlauf von Hitzeperioden: Es wird nach der Fassung 2012 der ÖNORM H 6040 über mehrere Monate mit durchschnittlichen Klimadaten gerechnet, um die Speichermassen des Gebäudes auf realistische durchschnittliche Temperaturgänge zu bringen. Danach werden bis zu 30 Hitzetage, getrennt für jedes Kalendermonat, angehängt. Rechnet man alle 30 Tage (Standardvorgabe), wird die erreichte Kühllast mit großer Sicherheit praktisch nie überschritten werden. Natürlich ist es auch möglich sich die Temperatur- und Kühllastgänge anzusehen, die sich vom 1. bis zum 30. Hitzetag einstellen und selbst zu entscheiden, wie lang die maximale Hitzeperiode sein soll, innerhalb der kein Überschreiten der gewünschten Innentemperatur gewährleistet sein soll.
 

Dynamische multikapazitive Simulation - Was bedeutet "dynamisch"?

Es wird zwischen "statischen" und "dynamischen" Simulationen unterschieden. Bei statischen Berechnungen wird nur ein Zustand ermittelt (z.B. eine fixe Außentemperatur ergibt eine Innentemperatur - wie beispielsweise bei der Heizlast-Berechnung nach ÖNORM H 7500-1).

Bei der dynamischen (Gebäude-)Simulation werden zeitlich veränderliche Einflüsse für die Berechnung herangezogen und die Ergebnisse werden ebenfalls zeitlich veränderlich ausgegeben. Im Gegensatz zur Heizlast-Berechnung ist das bei der Kühllast auch ungedingt notwendig, da die zu berücksichtigenden Einflüsse (z.B. Sonneneinstrahlung) über den Tag sehr stark veränderlich sein können.

Im Fall der Simulation nach ÖNORM H 6040 bedeutet das die Berechnung von Kühllastgängen und Temperaturgängen mit zeitlich veränderlichen äußeren und inneren Bedingungen: Ausgehend von Tagesgängen von Außenlufttemperatur, Außenluftfeuchte, Sonneneinstrahlung, inneren Lasten sowie Zuluft-, Solltemperatur- und Sollfeuchte-Vorgaben erfolgen die Berechnungen in Stundenschritten. Als Ergebnis werden ebenfalls Tagesgänge von Kühllast und/oder sommerlichen Temperaturen in Stundenschritten ausgegeben. Auch möglich ist die Ermittlung der Raumtemperaturgänge ohne Klimaanlage.
 

Dynamische multikapazitive Simulation - Was bedeutet "multikapazitiv"?

Das Rechenverfahren unterteilt jeden opaken Bauteil rechnerisch in dünne Schichten (Dicke ca. 1cm). Für jede dieser Schichten (Anzahl = n) der Bauteile (Anzahl = m) des aktuellen Raums werden alle benötigten physikalischen Werte für jede Stunde berechnet und entsprechend auch für jede dieser Schichten getrennt deren Kapazität (=Speichermasse) berücksichtigt.

Das ergibt Berechnungen für nxm Schichten für jeden Raum, also Berechungen für sehr viele Schichten und damit für viele Speichermassen pro Raum. Daher wird von multi-kapazitiver Simulation gesprochen.

Die Berechnungen können dadurch mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden, als z.B. mit einem
2-Kapazitäten-Modellen (Zusammenfassung von Bauteilen zu zwei fiktiven Speichermassen) oder ähnlichen Verfahren möglich ist.

Durch die in der Software PokornyTec Kühllast H6040 umgesetzte rekursive Lösung der genormten Gleichungssysteme (statt der üblicherweise eingesetzten iterativen Lösung) erfolgt die Berechnung trotz des komplexen Lösungsweges unglaublich schnell.

Dynamische multikapazitive Simulation am Beispiel des Einflusses eines Temperaturgangs auf der einen Seite (links) auf die Temperaturen in der Wand und dahinter (rechts). Die farblich unterschiedlichen Linien stellen den Temperaturverlauf in der Wand zu unterschiedlichen Zeitpunkten dar.

Durch die rechnerische Unterteilung in 1cm-dicke Schichten kann für jede Stunde die Temperatur in jeder Ebene der Wand genau bestimmt werden. Dadurch sind natürlich auch die berechneten Aus-wirkungen auf die Innenraumtemperatur sowohl von der Stärke als auch vom zeitlichen Auftreten sehr genau.

Die Dämpfung und Verzögerung durch die Speichermassen aller Bauteilschichten können mit dieser Methode sehr genau berücksichtigt werden.

(Anm. die Grafik wurde zur einfacheren Erklärung ohne Sonneneinstrahlung und Wärmestrahlung erstellt - in der Berechnung werden diese natürlich berücksichtigt)

 

 

Der praktische Einsatz

Eine händische Berechnung ist zwar grundsätzlich möglich, würde aber für einen Raum etwa 70 Jahre in Anspruch nehmen. Daher ist der Einsatz von Softwareprodukte unumgänglich. Das z.Z. einzige Softwareprodukte am Markt nach der aktuellen ÖNORM H 6040 ist unsere Software Kühllast H6040.