IDA ICE 4.5 Lokalisierung Schweiz

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1 Handbuch Version Februar 2013 IDA ICE 4.5 Lokalisierung Schweiz Was ist enthalten wie wird es angewendet? EQUA Solutions AG

2 Inhalt 1 Wetterdaten nach SIA Wahl des Datensatzes Wetterstation Wetterperioden Nutzungsdaten nach SIA Simulationen nach SIA 382/1, Ziffer Eingabe der Lüftungsregelung nach SIA 382/ Mechanische Lüftung Fensterlüftung Weitere Daten Stoffwerte (Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Wärmekapazität) Glaswerte einfaches Fenstermodell (g,, vis, U, Emissionsgrad) Energiezähler nach SIA 416/1:

3 1 Wetterdaten nach SIA Wahl des Datensatzes Wetterstation SIA 2028 umfasst 40 Wetterstationen in 12 Regionen, klassiert in 11 Lagetypen: Regionen Lagetypen 1 Östlicher Jura A Anhöhe 2 Westlicher Jura E Osthanglage 3 Nordöstliches Mittelland F Ebene, flaches Tal 4 Zentrales Mittelland M Talabschluss 5 Westliches Mittelland N Nordhanglage 6 Östlicher Alpennordhang P Passlage 7 Zentraler Alpennordhang S Südhanglage 8 Westlicher Alpennordhang T geneigtes Tal 9 Nord- und Mittelbünden U Seeufer 10 Wallis W Westhanglage 11 Engadin * städtische Überbauung/Agglomeration 12 Alpensüdseite Die Wahl sollte auf eine Wetterstation treffen, welche in derselben Region wie das zu simulierende Objekt liegt und wenn möglich an gleicher oder ähnlicher Lage. Mit zu berücksichtigen ist auch die Meereshöhe, welche ebenfalls nicht zu stark abweichen sollte Wetterperioden Für jede Wetterstation liegen 5 verschiedene Wetterperioden vor: 3 unterschiedliche Referenzjahre, sowie je eine Auslegungsperiode für den Heiz- und den Kühlfall. Sämtliche Messperioden wurden aus Messdaten der Jahre generiert Referenzjahre Für Jahressimulationen wählt man grundsätzlich das normale Referenzjahr DRY (In der IDA ICE Datenbank mit [Stationsname](normal) bezeichnet). Es setzt sich aus den jeweils für die Messperiode wettermässig durchschnittlichen Monaten zusammen. Für Risikoanalysen oder zur Bestimmung der Klimavariabilität von Simulationsresultaten können die beiden anderen Referenzjahre Extrem-DRY beigezogen werden. Sie sind in der Regionalisierung nicht mit enthalten, können aber ebenfalls vergünstigt über EQUA bezogen werden. Es sind dies das kalte und das warme Referenzjahr (In der IDA ICE Datenbank mit [Stationsname](kalt) bzw. [Stationsname](warm) bezeichnet). Sie setzen sich aus den für die Messperiode wettermässig extremen Monaten zusammen. Sämtliche Referenzjahre liegen von SIA 2028 für Nicht-Schaltjahre vor (365 Tage bzw Stunden). Bei den für IDA ICE aufbereiteten Daten wurde der letzte Tag im Jahr einmal repetiert, so dass das Jahr 366 Tage bzw Stunden aufweist. Somit können auch Schaltjahre simuliert werden, wobei dann ab März die Klimadaten gegenüber den Messdaten um einen Tag verschoben sind. Dies hat im Normalfall keine Relevanz. Für Anwendungen, bei denen die Wochen- und Feiertage eine Rolle spielen, soll der Kalender des Jahres 1994 verwendet werden.

4 Auslegungsperiode für Gebäudeheizung Für die Auslegung von Heizsystemen definiert SIA 2028 für jede Wetterstation eine Auslegungsperiode für Gebäudeheizung (In der IDA ICE Datenbank mit [Stationsname] Ausl(Heizen) bezeichnet). Sie umfasst 4 aufeinanderfolgende Tage im Januar und wurde so bestimmt, dass die Durchschnittswerte für Temperatur, Strahlung und Wind sowie die Minimalwerte für Temperatur möglichst nahe an den Werten für die Berechnung der Norm-Heizlast liegen (SIA 2028, Tabelle 6). Nach dem Laden der Simulationsperiode aus der Datenbank kann über view data schnell eingesehen werden, welche Tage im Januar gewählt wurden. Die entsprechende Simulationsperiode ist dann in IDA ICE zu definieren: Auslegungsperiode für Gebäudekühlung Für die Auslegung von Kühlsystemen wurden für jede Wetterstation nach SN EN ISO drei Auslegungstage in den Kalendermonaten Juni, August und Oktober bestimmt. Die drei gewählten Kalendermonate sind mit folgenden Eigenschaften begründet: Juni: Höchste Globalstrahlung horizontal und auf die meisten Orientierungen, bei hohen Lufttemperaturen August: Meist höchste Lufttemperatur und höchste Feuchtkugeltemperatur bei immer noch hohen Globalstrahlungswerten. Oktober: Höchste Globalstrahlungswerte auf die Südfassade. Welche Tage für die verschiedenen Auslegungstage gewählt wurden, entnimmt man der Tabelle auf der folgenden Seite. Da es sich um 3 einzelne Tage und nicht um eine fortlaufende Periode handelt, ist die Durchführung einer Kühllastermittlung etwas aufwändiger. Um dem Anwender verschiedene Optionen offen zu lassen, werden bei den für IDA ICE aufbereiteten Daten die drei Auslegungstage jeweils 51 mal hintereinander repetiert: Messdaten vom Auslegungstag Juni: 1. Juni 21. Juli Messdaten vom Auslegungstag August: 22. Juli 10. September Messdaten vom Auslegungstag Oktober: 11. September 31. Oktober Beispiel: Lufttemperatur in Adelboden Ausl(Kühlen) :

5 26. Gesamte Simulationsperiode: Von bis Jun Jul Aug Sep Okt No Lufttemperatur, Deg-C Der Anwender hat folgende Möglichkeiten: Korrekte Anwendungsmethode: 3 separate Simulationen durchführen für die drei Daten gemäss Tabelle auf der folgenden Seite. Achtung: Allenfalls ist das Jahr so anzupassen, dass der simulierte Tag auf den richtigen Wochentag fällt. Jeweils einen Tag periodisch rechnen mit 4 Einschwing- Perioden: Nachteil dieser Methode ist der höhere manuelle Aufwand für die drei einzelnen Simulationen und das Zusammenfügen der Resultate. Benutzereffiziente Anwendung: Die ganze Periode (1. Juni 31. Oktober) dynamisch berechnen: Nachteile dieser Methoden sind (a) die allenfalls lange Rechenzeit (153 statt nur 3x5 = 15 Tage), (b) die unrealistische Situation von 153 hintereinander folgenden sonnigen Tagen (anstelle von lediglich 5) und (c) dass der Sonnenstand nur an je einem Tag mit dem wirklichen Auslegungstag übereinstimmt. Somit eignet sich diese Methode nur für einfache Fälle, bei denen sich die Endbedingungen bereits nach 5 hintereinander folgenden Tagen einstellen.

6 Station Heizperiode Januar Auslegungstag Juni Auslegungstag August Auslegungstag Oktober Adelboden Januar Juni August Oktober 2001 Aigle Januar Juni August Oktober 2001 Altdorf Januar Juni August Oktober 2001 Basel-Binningen Januar Juni August Oktober 1997 Bern-Liebefeld Januar Juni August Oktober 1997 Buchs-Aarau Januar Juni August Oktober 1997 Chur Januar Juni August Oktober 2001 Davos Januar Juni August Oktober 2001 Disentis Januar Juni August Oktober 1986 Engelberg Januar Juni August Oktober 2001 Genève-Cointrin Januar Juni August Oktober 2001 Glarus Januar Juni August Oktober 1990 Grand-St-Bernard Januar Juni August Oktober 1997 Güttingen Januar Juni August Oktober 1985 Interlaken Januar Juni August Oktober 1990 La Chaux-de-Fonds Januar Juni August Oktober 2001 La Frétaz Januar Juni August Oktober 1986 Locarno-Monti Januar Juni August Oktober 1989 Lugano Januar Juni August Oktober 1997 Luzern Januar Juni August Oktober 2001 Magadino Januar Juni August Oktober 1997 Montana Januar Juni August Oktober 1997 Neuchâtel Januar Juni August Oktober 1997 Payerne Januar Juni August Oktober 1997 Piotta Januar Juni , August Oktober 1997 Pully Januar Juni August Oktober 1997 Robbia Januar Juni August Oktober 1989 Rünenberg Januar Juni August Oktober 1997 Samedan Januar Juni August Oktober 1997 San Bernardino Januar Juni August Oktober 1997 St. Gallen Januar Juni August Oktober 2001 Schaffhausen Januar Juni August Oktober 2001 Scuol Januar Juni August Oktober 1996 Sion Januar Juni August Oktober 2001 Ulrichen Januar Juni August Oktober 2001 Vaduz Januar Juni August Oktober 2001 Wynau Januar Juni August Oktober 2001 Zermatt Januar Juni August Oktober 1997 Zürich-Kloten Januar Juni August Oktober 1997 Zürich-MetoSchweiz Januar Juni August Oktober 2001 Tabelle: Auslegungstage nach SIA 2028

7 2 Nutzungsdaten nach SIA 2024 Die Zonenvorlagen mit Werten aus SIA 2024 werden bei der Installation der Lokalisierung Schweiz in folgender Datei gespeichert: <ida>/lib/ice/sia2024.idm Wobei <ida> der Ordner ist, in welcher IDA ICE installiert wurde. Um die Zonenvorlagen nach SIA 2024 in einem IDA ICE Simulationsprojekt zur Verfügung zu haben, kann diese Datei als Projektressource importiert werden: Zu beachten ist auch, dass die Profile der internen Lasten monatlich variieren (Monatsgleichzeitigkeiten) und deshalb grundsätzlich nur für Jahressimulationen geeignet sind. Bei Kühllastsimulationen müssen entsprechend Lastfaktoren von über 100 % verwendet werden, wenn ein Tag mit Vollbelegung simuliert werden soll. Sind diese einzusetzenden Lastfaktoren nicht für alle Zonen einer Simulation gleich, so müssen zusätzlich die ganzen Zeitpläne der Zonen mit abweichenden Lastfaktoren angepasst werden.

8 Beispiel: Bei der Simulation eines Bürogebäudes werden die Zonenvorlagen von Einzelbüros und diejenigen für einen Serverraum verwendet. Die Geräte-Lastprofile sehen wie folgt aus (definiert für Jahressimulationen, wobei 1 = Volllast): Einzelbüro Serverraum Juni Juli August September Oktober Für Kühllastermittlungen muss nun je nachdem, ob die Auslegungsperiode im Juni, Juli, August, September oder Oktober liegt, mit verschiedenen Lastfaktoren (z.b. 200 % bei einer Büro-Auslegung für einen Tag im Juli) gerechnet werden. Damit die Lasten auch im Serverraum wieder stimmen, müssen diese in der Folge halbiert werden. Alternativ können auch die Lastzeitpläne für Kühllastermittlungen durch solche mit nur Vollastprofilen ersetzt werden. Den Profilen für die internen Lasten durch das Kunstlicht wird ebenfalls die Monatsgleichzeitigkeit auferlegt wie dies von SIA 2024 vorgesehen ist. Diese Handhabung ist allerdings nur dann korrekt, wenn die Monatsgleichzeitigkeit der Anteil der Tage wiederspiegelt, während denen niemand anwesend ist und deshalb kein Lichtbedarf besteht. In vielen Fällen wird die Monatsgleichzeitigkeit aber den Anteil der Personen wiederspiegeln, welche nicht anwesend sind. In diesem Fall kommt es darauf an, wie das Licht geschalten ist: Werden beispielsweise in einem Büro Arbeitsplatzlampen installiert, so reduziert sich die Lichtlast analog zu den Monatsgleichzeitigkeiten. In den meisten Fällen muss aber das Profil für die Lichtlast auf 0/1 angepasst werden. Neben den internen Lasten beinhalten die Zonenvorlagen folgende Daten: Regelungssollwerte für Raumtemperatur (Regelung der Heiz- bzw. Kühlleistung) Regelungssollwerte für Zuluft- und Abluftvolumenstrom, Luftfeuchtigkeit und CO 2 -Gehalt der Luft (Regelung der Luftmenge) Regelungssollwerte für die Beleuchtungsstärke (Regelung des Kunstlichtes) Raumhöhe Maximale Heiz- und Kühlleistung (muss für Heiz- und Kühllastermittlungen auf einen genügend hohen Wert erhöht werden). Möblierungsgrad (diese Daten sind in SIA 2024 nicht enthalten und deshalb in den Zonenvorlagen für alle Nutzungen auf 20 % eingenommene Bodenfläche und auf 25 kg/m 2 Bodenfläche gesetzt. Diese Werte sind wohl z.b. für Turnhallen zu hoch und für Lager- oder Industriehallen zu tief und müssen u.u. angepasst werden.

9 3 Simulationen nach SIA 382/1, Ziffer Öffnet man ein neues Simulationsprojekt über die Schaltfläche neues Projekt nach SIA 382/1, so sind in diesem Projekt bereits einige Ressourcen integriert, welche für die Eingabe der Projektdaten hilfreich sind: Energiezähler nach SIA 416/1:2007 (siehe Kapitel 0) Zonenvorlagen nach SIA 2024 (siehe Kapitel 2) Simulationsperiode für Sommerbewertung nach SIA 382/1: Voreinstellung Zweifach-Wärmeschutzglas 1.3 nach SIA 382/1 (g = 0.64): Voreinstellung minimaler Sonnenschutz zu Zweifach-Wärmeschutzglas (anzupassen nach SIA 382/1, ):

10 Sonnenschutzregelung nach SIA 382/1 (Sollwert für Strahlung anzupassen an g-wert des Fenster): Fensterlüftungs- und Fensteröffnungsregelung nach SIA 382/1 (Anleitung zur Simulation einer Fensterlüftung nach SIA 382/1 siehe Kapitel 3.1): Regelung für mechanischen Lüftung nach SIA 382/1 (Anleitung zur Simulation der mechanischen Lüftung nach SIA 382/1 siehe Kapitel 3.1):

11 3.1 Eingabe der Lüftungsregelung nach SIA 382/1 Eingabe der Luftwechselraten in den Zonen-Sollwerten: Min VVS Abluft/Zuluft: Minimaler Luftvolumenstrom von 0.3 m 3 /h m 2 = L/s m 2 Max VVS Abluft/Zuluft: Hygienisch erforderliche Aussenluftrate gemäss SIA 382/1, Ziffer Systemtyp der mechanischen Belüftung auf SIA 382/1 Lüftungsregelung Zeitplan in der Lüftungsregelung den Betriebszeiten der Lüftung gemäss SIA 382/1, Ziffer anpassen (Am Morgen ab 1 Stunde vor Nutzungsbeginn, am Abend bis 1 Stunde nach Nutzungsende) Den Luftaustausch über die Fensterlüftung muss nach SIA 382/1 bei rein hygienischen Anforderungen mit vorgegebener Luftwechselrate berücksichtigt werden. Für maximal möglichen Luftaustausch bei Kühlbedarf darf hingegen mit den realen Fensteröffnungsmodellen gerechnet werden. Deshalb muss zur optimalen Berechnung einer Fensterlüftung nach SIA 382/1 zwischen zwei verschiedenen Modellen hin- und her geregelt werden. Die Fensterlüftung ist einerseits über die mechanische Belüftung der Zone und andererseits über die Öffnungsregelung auserwählter Fenster zu modellieren: Das (fiktive) Lüftungsgerät für die Fensterlüftung darf die Aussenluft nicht verändern: o Keine WRG oder Effizienz = 0 o Kein Heiz- und kein Kühlaggregat oder Effizienz = 0 o Kein Temperaturanstieg im Ventilator Zonen mit Fensterlüftung diesem (fiktiven) Lüftungsgerät zuordnen Systemtyp der mechanischen Belüftung auf SIA 382/1 Fensterlüftungsregelung Zeitplan in der Fensterlüftungsregelung den Nutzungszeiten anpassen Zu öffnende Fensterflächen gemäss SIA 382/1, Ziffer und bestimmen und für die entsprechenden Fenster die Öffnungsregelung SIA 382/1 Fensteröffnungsregelung wählen In Fensteröffnungsregelung den offenen Anteil der Fensterfläche so wählen, dass Anteil x Fensterfläche der geforderten Öffnungsfläche entspricht

12 4 Weitere Daten 4.1 Stoffwerte (Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Wärmekapazität) nach der SIA-Tabelle vom 07. Januar 2013 mit Daten aus folgenden Quellen: SN EN ISO 10456, Tabellen 3 und 4 SN EN 12524:2000 / SIA SN EN 1745 SIA 279:2011, Tabelle 1 SIA 2001:2011 SIA 381/1:1980 Andere 4.2 Glaswerte einfaches Fenstermodell (g,, vis, U, Emissionsgrad) nach SIA 382/1:2007, Anhang C, Tabelle 32

13 4.3 Energiezähler nach SIA 416/1:2007 Öffnet man ein neues Simulationsprojekt über die Schaltfläche neues Projekt nach SIA 382/1 (siehe auch Kapitel 3), so werden Energiezähler nach SIA 416/1:2007 erstellt Primärenergiefaktoren oder CO 2 -Äquivalente sind nicht genormt und sind geeigneter Literatur zu entnehmen. Z.B. aus Primärenergiefaktoren von Energiesystemen (ESU-services Ltd.), Kategorie Technologie Primärenergiefaktor CO 2 - Emission Fossile Brennstoffe Heizöl EL g/kwh Erdgas g/kwh Propan/Butan g/kwh Kohle Koks g/kwh Kohle Brikett g/kwh Biomasse Stückholz g/kwh Holzschnitzel g/kwh Pellets g/kwh Biogas g/kwh Fernwärme Heizzentrale Öl g/kwh Heizzentrale Gas g/kwh Heizzentrale Holz g/kwh Heizzentrale WP Luft g/kwh Heizzentrale WP Erdsonde g/kwh Kehrichtverbrennung g/kwh Blockheizkraftwerk Diesel g/kwh Blockheizkraftwerk Gas g/kwh Blockheizkraftwerk Biogas g/kwh Fernwärme Durchschnitt CH g/kwh Elektrizität Blockheizkraftwerk Diesel g/kwh Blockheizkraftwerk Gas g/kwh Blockheizkraftwerk Biogas g/kwh Photovoltaik g/kwh Windkraft g/kwh CH-Verbrauchermix g/kwh UCTE-Mix g/kwh Tabelle: Primärenergiefaktoren und CO 2 -Emission nach ESU-Services Ltd., Juli 2012