Solare Klimatisierung

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1 Frschungs-Infrmatins-Austausch Prf. Dr.-Ing. Uwe Franzke, Dipl.-Ing. Christian Seifert Slare Klimatisierung SlAC Simulatinstl für Slare Klimaanlagen IEA Task 25, Subtask B: Design Tls and Simulatin Prgrammes Frschungsberichte ISBN FGK Nr /05

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3 Slare Klimatisierung SlAC Simulatinstl für Slare Klimaanlagen IEA Task 25, Subtask B: Design Tls and Simulatin Prgrammes Herausgeber: FIA-Prjekt Frschungs-Infrmatins-Austausch unterstützt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) Bundesministerium für Bildung und Frschung (BMBF) im Fachinstitut Gebäude-Klima e.v. Danziger Straße Bietigheim-Bissingen Tel.: / Prjekt: Prf. Dr.-Ing. Uwe Franzke Dipl.-Ing. Christian Seifert Institut für Luft- und Kältetechnik ggmbh Veröffentlicht im Oktber 2005 Best. Nr.: 112 ISBN Die Verantwrtung für den Inhalt liegt bei den Autren

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5 Slar Assisted Air Cnditining f Buildings IEA Task 25, Subtask B: Design Tls and Simulatin Prgrammes Dcumentatin fr the SlAC Prgramme Versin 1.5 Prf. Dr.-Ing. Uwe Franzke Dipl.-Ing. Christian Seifert Dresden, 16. Juni 2005

6 2 Inhaltsverzeichnis 1 Vrbemerkung Prgramminhalt, Berechnungsziele Vrgehensweise, Aufbau der Simulatin 4 2 Prgrammrganisatin Prgrammplattfrm Installatin Organisatin der Pfade für das Prgramm inklusive der Prjekte Applicatin.Path Prject.Path 6 3 Prgrammfunktinen, Prgrammbedienung Prject Predesign Klimaanlage Kälteversrgung Slaranlage Raumkmpnenten Design Klimaanlage Kälteversrgung Slaranlage Raumkmpnenten Calculatin Dayly results Hurly results Results 21

7 3 3.6 Ecnmy Unterstützende Funktinen (Optins) Stündliche Berechnungsergebnisse Berechnung / Tleranz h, x Diagramm (Psychrmetric chart) 24 4 Literatur 25 5 Anhang 1: Abbildungen, Tabellen 26 6 Anhang 2: Dateien (Daten) Übersicht Klimadaten Weather.Dat Lastdaten Lad.Dat Zweck der Datei Inhalt / Variablen der Datei Prjektdatei SlAC_prject_data.prj Stündliche Leistungen SlAC_hurly_capacity.xlt Stündliche Luftzustandswerte SlAC_hurly_cnditins.xlt Stündliche Wassertemperaturen SlAC_hurly_watertemp.XLT Stündliche Fehlermitteilungen der Units SlAC_Errr.lst 42 7 Anhang 3: Berechnungsmdelle Adsrptin cling machine Absrptin cling machine Cling twer Slar system Desiccant wheel Air handling unit Rm cmpnents Cntrl strategy 80

8 4 1 Vrbemerkung 1.1 Prgramminhalt, Berechnungsziele Ausgehend vn stündlichen Last- und Klimadaten werden die Zustandswerte und der stündliche Energiebedarf eines Anlagensystems, bestehend aus Slaranlage Kältemaschine mit Rückkühlwerk Raumlufttechnischer Anlage Raumkmpnenten (statinäre Heizung und/der Kühlung) berechnet. Insbesndere werden die thermisch angetriebenen Kälte- und Klimaverfahren (Ab- und Adsrptin swie srptinsgestützte Klimatisierung) untersucht. Die stündlich ermittelten Energiebedarfswerte ergeben summiert den Jahres-Energiebedarf der Anlage. Ergänzt werden diese Daten um Aussagen zur Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems. Die Berücksichtigung der Gebäudelast (Gebäudeenergiebedarf nach VDI 2067, Blatt 10 und 11 /1/ ) erflgt hne Rückrechnung eventueller Wechselwirkungen aufgrund unzureichender Leistungen der Kälte- und Klimaanlage. Auf der Basis des Jahresenergiebedarfes der Anlagenkmpnenten und deren Investitins-, Wartungs- und Kapitalksten werden die jährlichen Gesamtksten des Anlagensystems ermittelt. Der Zweck des Simulatinsprgramms besteht vr allem in der schnellen Berechnung sinnvller Schaltungsvarianten, um für die knkrete Anwendung die ptimale Lösung finden zu können. 1.2 Vrgehensweise, Aufbau der Simulatin Entsprechend der Zielstellung wurde ein Simulatinsprgramm entwickelt, welches den vllständigen Entwurfs- und Entscheidungsprzess der slaren Klimatisierung umfasst. In der Abbildung A 1 sind alle Phasen des Prgramms dargestellt. Bei der Prgrammentwicklung wurde vr allem auf die detaillierte Berechnung der Leistungsfähigkeit der slaren Energieversrgung Wert gelegt. Bei der stündlichen Simulatin des gesamten Anlagensystems wird jeweils eine Berechnung zur Ermittlung des Bedarfes der Kälte- und Klimaanlagen (Vrwärtsrechnung) und danach eine Rechnung basierend auf den Erträgen der slaren Energieversrgung (Rückwärtsrechnung) zur Bestimmung der realen Leistungen und Austrittszustände der Kmpnenten implementiert. Dadurch werden auch Fehldimensinierungen der Kmpnenten sichtbar bzw. kann dadurch die Wirkung einer bewussten Unterdimensinierung bei gleichzeitiger Akzeptanz einer gewissen, zeitlich begrenzten Nichteinhaltung des Zuluftzustandes abgeschätzt werden. Da in der frühen Phase der Entscheidungsfindung zum Anlagensystem hnehin kaum belastbare Aussagen

9 5 über die zum Einsatz kmmenden Kmpnenten getrffen werden können, wurden die Eingaben auf das ntwendige Minimum und auf das in dieser Phase Verfügbare reduziert. Während im Bereich der Kälteerzeugung eine direkte Auswahl der Maschine möglich ist, wurde für die anderen Bereiche auf eine erzeugnisunabhängige Beschreibung mittels Übertragungscharakteristik zurückgegriffen. Abbildung A 2 zeigt das Gesamtsystem, bestehend aus Slaranlage mit Kllektr, Speicher und Backupsystem, Kälteversrgung, RLT-Anlage und Raumkmpnenten. Die Berechnungsmdelle sind im Anhang 3: Berechnungsmdelle zusammengestellt. Im Ergebnis der Berechnungen entstehen Aussagen über flgende energetische Größen (siehe auch Abbildung A 3): Elektrenergiebedarf für Ventilatren und Kmpressren Energiebedarf des Backup-Systems Wasserverbrauch des Kühlturms Wasserverbrauch bei Brunnenwassernutzung Wasserverbrauch der Befeuchter Eingangsgrößen der Simulatin sind die stündlichen Klimadaten (weather file, Testreferenzjahr) swie der stündliche Energiebedarf des Gebäudes (lad file). Weather und lad file sind im Anhang 2: Dateien ausführlich beschrieben. 2 Prgrammrganisatin 2.1 Prgrammplattfrm Plattfrm: 32-bit Betriebssystem: Windws 9*, 2000, NT Sprachversin der Dialge: Texte und Dialge Englisch Cmmn-Dialge (ActiveX - Kmpnenten) Systemsprache in Abhängigkeit der Windws - Installatin 2.2 Installatin Die Installatin erflgt durch Aufruf der Installatinsrutine Setup.exe vn der CD der einem Installatinspfad aus. Es werden der Prgrammrdner und ein Prjektrdner (Prjektbeispiel) angelegt und die ntwendigen Dateien in diese Ordner kpiert. Das Prgramm ist damit startbereit. Zusätzlich zu den in den Prgramm- und ein Prjektrdner kpierten Dateien befinden sich nach erflgter Installatin flgende Dateien im Windws Systemverzeichnis: