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Charakterisierung und Auswahl einer Entwicklungsumgebung
Die Aufgabe des type 16 ist es, diese Daten zur Ankopplung an das Gebäudemodell type 56
geeignet aufzubereiten. So sind die stündlichen Datensätze zu interpolieren und anhand der
Sonnenposition die Einstrahlung auf beliebig geneigte und orientierte Oberflächen zu berechnen.
Man unterscheidet hierbei die direkte solare Einstrahlung (Beam-Strahlung) und die von
der Atmosphäre gestreute Strahlung (diffuse Strahlung).
Gerade die Güte der Interpolation ist von überraschend großer Bedeutung für die Simulation.
Beispielsweise bei Anwendung einer einfachen linearen Interpolation folgt im Bereich der
Sonnenauf- und -untergänge eine resultierende solare Einstrahlung, obwohl sich die Sonne
unterhalb des Horizontes befindet. Der auf die Fensternormale projizierte Anteil der Beam-
Strahlung für Ost- bzw. Westfenster ist aber aufgrund des sehr niedrigen Sonnenstandes sehr
groß. Als Artefakt werden sich zu diesen Zeiten sehr hohe solare Einträge in die entsprechenden
Räume einstellen. TRNSYS vermeidet diese Problematik weitgehend, indem es den analytisch
berechneten Kurvenverlauf der extraterrestrischen solaren Einstrahlung zur
Interpolation der stündlichen Datensätze verwendet.
θz γs δ
ω
φ
Zenitwinkel
Azimutwinkel
Deklination
Stundenwinkel
geograph.Breitengrad
Süd
γs =0 o
-
ω
+
θz =90 o
Zenit und Azimutwinkel
cosθ z = sinδ ⋅ sinφ
+ cosδ ⋅ cosφ ⋅ cosω
cosδsinω
sinγs
= ----------------------sin
θz Abbildung 40: Berechnung der aktuellen Sonnenposition (nach [Kle et al. 1996])
Zur Berechnung der solaren Einstrahlung auf eine beliebig geneigte Oberfläche benötigt der
Strahlungsprozessor als Eingangsgrößen die geeignet interpolierte diffuse Strahlung und die
gerichtete Beam-Strahlung auf eine horizontale Fläche.
Die aktuelle Sonnenposition, spezifiziert durch den Zenit- und Azimutwinkel, folgt aus trigonometrischen
Überlegungen (Abb. 40). TRNSYS zählt den Azimutwinkel γs vom lokalen
Meridian d.h. der Südrichtung zur Projektion der Sonnensichtlinie in die Ebene. Der Stundenwinkel
wird morgens positiv, abends negativ gezählt.
Basierend auf diesen Daten kann dann die Gesamteinstrahlung auf die beliebig geneigte Fläche
berechnet werden. Hierbei werden die separat berechneten Anteile von Beam-Strahlung,
Diffusstrahlung sowie der vom Erdboden reflektierten Strahlung auf die Fläche addiert. Die
Orientierung der beliebig geneigten Fläche wird durch zwei Winkel beschrieben. Dies ist zum
einen ihr Neigungswinkel zur Horizontalen. Zum anderen ist dies der Winkel zur Beschrei-
γ s
θ z =0 o
θ z
Ost
γs = – 90
o
γs =90
West
o
Nord
γs =180 o
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