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Titelaufnahme

Titel
Vergleich der Modelle zur Abbildung komplexer Verglasungssysteme in der thermischen Gebäudesimulation mit TRNSYS 17 und ENERGY PLUS 8.0 / Christian Kofler
VerfasserKofler, Christian
Begutachter / BegutachterinStreicher, Wolfgang
GutachterHauer, Martin
ErschienenInnsbruck, April 2016
UmfangXIX, 96 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Innsbruck, Masterarbeit, 2016
Datum der AbgabeMai 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Fassade / Tageslichtsystem / Energieeffizienz / Simulation
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-4029 Persistent Identifier (URN)
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Vergleich der Modelle zur Abbildung komplexer Verglasungssysteme in der thermischen Gebäudesimulation mit TRNSYS 17 und ENERGY PLUS 8.0 [4.43 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Tageslichtlenkende Fassadensysteme bieten heutzutage einen optimalen lichttechnischen und thermischen Komfort für Gebäude und dessen Nutzer. Obwohl diese Systeme am Markt bereits erhältlich sind, ist die Einbindung solcher Systeme in die dynamische Gebäudesimulation aufgrund fehlender Simulationsmodelle noch relativ neu. Bisher bieten die Softwareprogramme ENERGY PLUS sowie ESP-r in ihren aktuellen Versionen die Möglichkeit einer detaillierten Abbildung von komplexen Fassadensystemen (CFS) mit Modellen auf der Basis von bidirectional-scattering- distribution-functions (BSDFs). TRNSYS ermöglicht die Modellierung von CFS mit dieser Methode aktuell anhand einer neu entwickelten Version, die derzeit nur als Beta-Version verfügbar ist. Für aktuelle Forschungsarbeiten werden in meiner Arbeit die Möglichkeiten und Funktionalitäten des neue implementierten Modells in der Simulationsumgebung TRNSYS 17 ausgearbeitet und mit dem bereits verfügbaren Modell in ENERGY PLUS 8.0 anhand ausgewählter Systeme verglichen.

Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil werden die Modelle in den jeweiligen Simulationsprogrammen theoretisch aufbereitet und verglichen. Neben den vorhandenen Modellen für komplexe Verglasungssysteme werden auch die Raummodelle der einzelnen Softwaretools im Detail verglichen. Für die spätere Ausarbeitung der Modellierungsunterschiede in den CFS-Modellen werden die Strahlungsmodelle (lang- und kurzwellige Strahlungsaustausch) sowie die Konvektionsmodelle untersucht. Für den Vergleich der Simulationstools wurde als Referenzraum in beiden Simulationsprogrammen der ASHRAE CASE 600 herangezogen. Als Basis für einen Vergleich der Modelle für komplexe Verglasungssysteme werden grundsätzliche Modellierungsunterschiede in beiden Softwaretools anhand von Vorstudien ausgearbeitet und möglichst minimiert.

Darauf aufbauend werden in ENERGY PLUS und in TRNSYS die BSDF-Daten der betrachteten Systeme für das komplexe Fenstermodell implementiert und die Modelle anhand stationärer, quasi-stationärer und dynamischer Simulationsvarianten verglichen.

Zusammenfassung (Englisch)

Daylight deflecting systems offer optimal optical and thermal comfort for buildings and users. Although these systems are already on the market, the integration in the dynamic thermal simulation is still a difficult task. Until now the software programs ENERGY PLUS and ESP-r in their current versions offers the possibility for detailed modeling of complex fenestration systems based on bi-directional scattering distribution functions (BSDF). The dynamic thermal simulation tool TRNSYS 17 includes the BSDF-data by a new model, which is implemented as beta-version in the multizone building model (Type 56). For current research in my masterwork the possibilities and functionalities of the models for selected systems are compared.

This work is devised in two parts. In the first part the basic models of the simulation tools are theoretically prepared and compared. In addition to the existing models for complex fenestration systems and the room models of the individual software tools are compared in detail. For the later elaboration of the modeling differences in the CFS- models, the radiation models (long- and short- wave radiation exchange) and the convection models be investigated. The ASHRAE CASE 600 Standard builds the basis for the comparison and could be used for identifying, diagnosing and minimizing predictive differences caused by algorithmic differences, modeling limitations or input differences.

On this basis, the BSDF data of the systems for the complex fenestration model are in ENERGY PLUS and TRNSYS implemented and compared.