Entwicklung und Optimierung einer Gebäudeheizung ... - Hc-solar.de

2.4 Ergebnis
Um sicherzugehen, dass alle Gebäudeparameter richtig bewertet werden, wird das
Simulationsmodell des Gebäudes validiert. Dies geschieht durch die Simulation der
Raumtemperatur und dem Vergleich mit den gemessenen Werten. Dazu werden die zu dem
entsprechenden Zeitraum gehörigen Wetterdaten in die Simulation eingelesen. Es sind vier
Tage mit stark wechselnder Umgebungstemperatur gewählt worden, um das
thermodynamische Verhalten des Gebäudes besser überprüfen zu können. Diagramm 2-5
zeigt die Vergleich von simulierter und gemessener Raumlufttemperatur an vier Tagen im
August. Die Differenz beträgt +/-1 K. Diese Differenz ist im Rahmen der Unsicherheiten
bezüglich Windrichtung und benutzerbedingtem Luftwechsel sehr gering, so dass von einem
ausreichend genauen Modell ausgegangen werden kann. Wie anhand der Messwerte zu
erkennen ist, sinkt die Raumlufttemperatur im Kindergarten nachts auf bis zu 0°C ab. Die
Maximalwerte liegen bei 12°C.
Diagramm 2-5: Vergleich von gemessener und simulierter Raumtemperatur
Um die Notwendigkeit einer Heizung zu dokumentieren, zeigt das Diagramm 2-6 die
Raumtemperatur eines Gebäudes über ein Jahr. Die tägliche Amplitude der
Temperaturschwankung beträgt zwischen 7 und 8 Grad Kelvin. Im Winter treten minimale
Raumtemperaturen von bis zu 2°C auf und erreichen ein Tagesmaxima von 8°C. Im Sommer
schwingt die Raumtemperatur zwischen 10°C und 18°C. Die Jahresmitteltemperatur beträgt
9,8°C und entspricht damit der mittleren Umgebungstemperatur.
Mit Hilfe des validierten Modells kann nun der Heizenergiebedarf über das Jahr berechnet
werden. Dazu wird die Raumtemperatur festgelegt und der konvektive Wärmeübergang an die
Hüllfläche und die durch Luftwechsel durchströmende Luftmasse aufsummiert. Die so
ermittelte Heizleistung entspricht einem idealen, momentanen Wert, den keine
Heizungsanlage mit einer solchen Genauigkeit steuern kann. Für eine Abschätzung des
Heizbedarfs ist dieser Wert jedoch sehr hilfreich. Mit einer Jahresmitteltemperatur von 10,5
°C und einer Raumtemperatur von 17°C ergibt sich damit pro Jahr und Quadratmeter ein
Wärmebedarf von 107 kWh/m² für das Gebäude mit 110m² Grundfläche und 147 kWh/m²
für ein Gebäude mit 60 m² beheizter Grundfläche.
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