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COPRA Wirtschaftlichkeitsberechnung und Optimierung von Energieversorgungssystemen cos( φ z) = sin( b) ⋅ sin( δ ) + cos( b) ⋅cos( δ ) ⋅ cos( t) (7.21) mit G& Dg : Direktstrahlung auf die geneigte Fläche G Dh & : Direktstrahlung auf die horizontale Fläche b : Breitengrad a : Azimutwinkel δ : Deklinationswinkel der Sonne t : Stundenwinkel Seite 100 Liegt der Höhenwinkel der Sonne unter 10°, wird grundsätzlich von Verschattung ausgegangen und die Direktstrahlung auf null gesetzt. Für jede Himmelsrichtung i wird die außen auf die Fensterflächen auftreffende solare Strahlung I folgendermaßen berechnet: Fa I Fa, i = *( + Ai G & Dg i G & , Hg, i ) (7.22) A : Fensterfläche in m² ERMITTLUNG DER SOLAREN GEWINNE Durch Reflexion und Absorption gelangt nur ein Teil der auf die Fensterflächen auftreffenden Strahlung in das Gebäudeinnere. Für jede Himmelsrichtung i gilt: I Fi, i = e⋅ I Fa, i (7.23) I Fi e : Solare Eistrahlung durch die Fensterflächen : Energiedurchlaßgrad der Fenster Wie aus Bild 7.7 ersichtlich, ist der Energiedurchlaßgrad abhängig vom Einstrahlwinkelα . Dr. Valentin EnergieSoftware GmbH
COPRA Wirtschaftlichkeitsberechnung und Optimierung von Energieversorgungssystemen Bild 7.7: Abhängigkeit des Energiedurchlaßgrades vom Einstrahlwinkel Seite 101 Da nach Bild 7.6 die solare Einstrahlung in der Heizperiode überwiegend diffus und damit richtungsunabhängig ist, wird vereinfachend mit mittleren Energiedurchlaßgraden gerechnet. . Dieser liegt ca. 20% unter dem Gesamtenergiedurchlaßgrad bei senkrechter Einstrahlung. Die ins Gebäudeinnere gelangende solare Einstrahlung kann nur genutzt werden, solange sie den Heizenergiebedarf nicht überschreitet, ansonsten wird sie nur bis zur Höhe des Heizenergiebedarfs angerechnet. Um den Einfluß der Ausrichtung der Fensterflächen zu berücksichtigen, wird der stündliche Heizenergiebedarf QHst nach dem Schlüssel 15/ 25/ 25/ 35 % für die Himmelsrichtungen N/ O/ W/ S in vier Teile aufgeteilt. Die ungleiche Aufteilung rührt daher, daß in den meisten Gebäuden weniger beheizte Gebäudeteile nach Norden, stärker beheizte Räume nach Süden ausgerichtet sind. Der anteilige Heizenergiebedarf wird mit der Einstrahlung durch die Fensterflächen der vier Himmelsrichtungen verglichen. Die solaren Gewinne ergeben sich aus der Q Summe der nutzbaren Anteile von . I Fi, i s I Fi, i Beispielumrechnung für westliche und östliche Anteile: Für I Fi, i < Für I Fi, i > Q Q Hst Hst 4 4 : Q si , = : Q si , = Q = I Fi, i Q 4 ∑ Hst 4 s si Q , 1 Durch diese Vorgehensweise wird vermieden, daß unverhältnismäßig hohe solare Gewinne durch hohe Einstrahlungswerte auf einer Gebäudeseite hervorgerufen werden. Der reale stündliche Heizenergiebedarf ergibt aus Q , = - (7.24) Q Hst real QHst s Liegt dieser Wert höher als die Auslegungsleistung Q& ⋅ A , wird nur diese Q Hst , real Auslegungsleistung als angesetzt, der verbleibende Rest wird wenn möglich, innerhalb eines Tages nachgeliefert. N Dr. Valentin EnergieSoftware GmbH
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