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 3-938210-11-9 FGK Nr. 112 10/05
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 20 74321 Bietigheim-Bissingen Tel.: 071 42/5 4498 www.fgk.de Prjekt: Prf. Dr.-Ing. Uwe Franzke Dipl.-Ing. Christian Seifert Institut für Luft- und Kältetechnik ggmbh Veröffentlicht im Oktber 2005 Best. Nr.: 112 ISBN 3-938210-10-9 Die Verantwrtung für den Inhalt liegt bei den Autren
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
2 Inhaltsverzeichnis 1 Vrbemerkung 4 1.1 Prgramminhalt, Berechnungsziele 4 1.2 Vrgehensweise, Aufbau der Simulatin 4 2 Prgrammrganisatin 5 2.1 Prgrammplattfrm 5 2.2 Installatin 5 2.3 Organisatin der Pfade für das Prgramm inklusive der Prjekte 6 2.3.1 Applicatin.Path 6 2.3.2 Prject.Path 6 3 Prgrammfunktinen, Prgrammbedienung 8 3.1 Prject 8 3.2 Predesign 8 3.2.1 Klimaanlage 9 3.2.2 Kälteversrgung 10 3.2.3 Slaranlage 11 3.2.4 Raumkmpnenten 11 3.3 Design 12 3.3.1 Klimaanlage 13 3.3.2 Kälteversrgung 16 3.3.3 Slaranlage 17 3.3.4 Raumkmpnenten 19 3.4 Calculatin 20 3.4.1 Dayly results 20 3.4.2 Hurly results 21 3.5 Results 21
3 3.6 Ecnmy 22 3.7 Unterstützende Funktinen (Optins) 23 3.7.1 Stündliche Berechnungsergebnisse 23 3.7.2 Berechnung / Tleranz 24 3.7.3 h, x Diagramm (Psychrmetric chart) 24 4 Literatur 25 5 Anhang 1: Abbildungen, Tabellen 26 6 Anhang 2: Dateien (Daten) 30 6.1 Übersicht 30 6.2 Klimadaten Weather.Dat 30 6.3 Lastdaten Lad.Dat 31 6.3.1 Zweck der Datei 31 6.3.2 Inhalt / Variablen der Datei 32 6.4 Prjektdatei SlAC_prject_data.prj 36 6.5 Stündliche Leistungen SlAC_hurly_capacity.xlt 39 6.6 Stündliche Luftzustandswerte SlAC_hurly_cnditins.xlt 40 6.7 Stündliche Wassertemperaturen SlAC_hurly_watertemp.XLT 41 6.8 Stündliche Fehlermitteilungen der Units SlAC_Errr.lst 42 7 Anhang 3: Berechnungsmdelle 44 7.1 Adsrptin cling machine 44 7.2 Absrptin cling machine 48 7.3 Cling twer 55 7.4 Slar system 58 7.5 Desiccant wheel 67 7.6 Air handling unit 72 7.7 Rm cmpnents 78 7.8 Cntrl strategy 80
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
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: