IDA Klimat och Energi 3.0

Transkript

1 IDA Klimat och Energi 3.0 Användarmanual EQUA Simulation AB, Nov 2001 Version: 3.0 Copyright EQUA Simulation AB 2001

2 2

3 Innehåll 1 Om manualen 10 2 Nyheter i ICE version Grundläggande om IDA och IDA Klimat och Energi Inledning Användargränssnittets tre nivåer Två snabbsimuleringar IDA Room Standardnivån Formulär, dialoger och statusraden Att välja ett objekt ur databasen Att öppna och redigera ett objekt Spara i databasen Flera vyer på samma objekt Ett viktigt objekt i standardnivån - tidsschemat Utdata i standardnivån Diagram Rapporter 20 4 Snabbdialogen IDA Room Att komma igång med IDA Room Syfte Allmänt om modellen Allmänt handhavande av IDA Room Indata till IDA Room Databas 24 5 Att komma igång med Standardnivån Skapa ett nytt system, byggnad med en zon Spara och ångra Välja indata Välja typ av simulering Köra en simulering Resultat Val av tidsperiod Val av Diagram Ytterligare parameterval Byggnaden Zonen Värme och kyla i rummet Fönstret Indatarapport 43 6 Modeller för byggnad och VVS-system Primärsystemet 45 3

4 6.2 Luftbehandlingsaggregatet Allmänt om zonmodellerna Zonens luftflöden Allmänt om rumsapparater för kyla och värme Vattenburna värmeapparater Golvvärme Kylapparater Aktiva bafflar 56 7 CAD-import Inledning Överföring av data från IFC Skapa zoner 60 8 Avancerad nivå Inledning Att generera avancerad nivå Exempel 1. Presentera mer utdata i befintligt diagram Exempel 2. Nattsänkning 65 9 Vanligt förekommande frågor och deras svar Frågor om programmets hantering Hur tittar man på och ändrar i objekt som är valda i listor? Hur fixar man till diagram så att de blir snygga? Hur väljer man typ av beräkning: temperatur, kylbehov eller energi? Kan man jämföra resultat från olika simuleringsfall? Hur definierar man om en IDA-resurs, t.ex. en väggkonstruktion, från platsen där den används, dvs. utan att först hitta den i fönstret med IDA-resurser? Hur hämtar man belysningar, apparater, personlaster, och fönster från databasen? Kan man spara hela zoner i databasen? Hur backar man ur misslyckade ritningsoperationer? Geometri Hur kopplas rum till varandra och till ytterväggar? Kan man koppla en vägg eller en del av en vägg till en av byggnadens ytterytor som inte ligger i närheten? Hur är byggnaden orienterad i förhållande till situationsplanen och norrpilen? Hur är en zon orienterad i förhållande till byggnaden? Kan man orientera en zon, utan att ta hänsyn till byggnaden? Hur används uppgifterna om byggnadens höjd och djup? Hur ger man koordinater i sifferform istället för som grafik? Värme- och kylbehovsberäkningar Hur gör man en kylbehovs- eller värmebehovsberäkning? Hur dimensionerar man kyla i det fall när temperaturen tillåts stiga över börvärdet? Hur definierar man en panna som motsvarar en fjärrvärmecentral? Luftflöden i IDA Klimat och Energi Hur sätter man tilluftsflödet i standardnivån? Hur beskriver man rena frånluftssystem? Varför är inte tillufts- och frånluftsflödena exakt lika i luftbehandlingsaggregatet, när jag har valt 'Faktor tilluft / frånluft' till 1.0 i zonen? Hur forcerar man flödet i ett CAV-system? Varför är inte flödet riktigt noll när luft- eller vattensystem är avstängda? 72 4

5 9.5 Energiberäkningar Hur gör man för att täcka in hela byggnadsvolymen med zoner för en energiberäkning Vi får misstänkt låg energiförbrukning, vad kan det vara för fel? Andra frågor om IDA Klimat och Energi Hur bygger man egna luftbehandlingsaggregat? Var är rumstemperaturen definierad vid deplacerande ventilation? Tips och tricks Snabba upp beräkningarna Instabiliteter och numeriska fel Referensmanual för IDA Room Indata Sidan för Ort Sidan för Glaskonstruktion Sidan för Inre fönsteravskärmning Sidan för Stomme Sidan för Vägg- eller bjälklagskonstruktion inklusive Material Fliken Enkla indata Fliken Allmänt Fliken för Geometri och horisont Fliken för Väggar och golv Objekt på ytor Fönster Resultat Referensmanual för IDA Klimat och Energi IDA Klimat och Energi Geometrin i IDA Klimat och Energi Objekt i IDA Klimat och Energi (i alfabetisk ordning) Objekt i IDA Klimat och Energi (i hierarkisk ordning) Formulär för klimatdata Dialogruta för ort Dialogruta för vindprofil Byggnadens formulär Dialogruta för projektdata Dialogruta för markförhållanden Resultat av simuleringen Redigera byggnadens form och orientering Geometriska egenskaper för byggnaden CAD Import IFC-mappning Dialog för våningsplan Default settings Startdata för nya zoner Formulär för zon 110 5

6 12.20 Rumsapparater för kyla och värme Dialogruta för regulatorvärden Redigera zonens läge i våningsplanet Geometri för zoner Formulär för vägg, golv och tak Väggdel Redigera objekt på en yta Geometri för objekt (2D) Formulär för fönster Dialogruta för inre fönsteravskärmning Redigera en yttre fönsteravskärmning Styrning av avskärmning Formulär för balkong, markis och skärmar Formulär för öppning (dörr) Läcka Skorsten Formulär för Lanternin Formulär för personlast Formulär för belysning Formulär för apparatlast Konvektiv intern massa Formulär för termisk massa Primärsystemet Luftbehandlingssystemet Formulär för värmebatteri Formulär för kylbatteri Formulär för värmeväxlare Formulär för val av tidsschema Val av simuleringsdata Dialogruta för tidsschema Redigera en dygnsprofil Redigera temperaturberoende indata Dialogruta för väggkonstruktion Dialogruta för materialdata Dialogruta för yta Dialogruta för glaskonstruktion Elektrisk radiator 151 6

7 12.57 Redigera en vattenburen värmeapparat Redigera golvvärme Aktiv baffel Redigera en kylapparat Dialogruta för tryckkoefficienter Formulär för energimätare Dialogruta för energipris Dialogruta för val av utdata Resultat - Temperaturer i centralaggregat Resultat - Luftflöden genom centralaggregat Resultat - Temperaturer i primärsystem Resultat - Avgivna effekter i primärsystem Resultat - Huvudtemperaturer Resultat - Värmebalans Resultat - Lufttemperaturer vid golv och tak Resultat - Fangers komfortindex Resultat - Luftkvalitetsmått Resultat - Dagsljusnivå Resultat - Riktade operativa temperaturer Resultat Luftflöden i zonen Resultat Luftburna värmeflöden till zonen Resultat Köpt energi Resultat - Använd energi Resultat - Förlorad arbetstid Resultat - Rumstemperaturer och effekter Resultat - Gratisenergi Formulär för IDA-resurser Databasobjekt i IDA Klimat och Energi Göra om databasobjekt till resurser Göra om objekt till resurser Göra om resurs till databasobjekt Schema för rum (avancerad nivå) ASHRAE Vikter Operativtemperaturer Referensmanual för IDA IDA - grundläggande Introduktion 175 7

8 Markera och avmarkera Dra och släppa Huvudfönster Menyraden Verktygsraden Statusraden Objekt Fält Text Grafik IDA-resurser Databasobjekt Dialoger Nytt dokument Formuläregenskaper Utskriftsalternativ Infoga objekt Infoga fält Infoga text Infoga grafik Ersätta ett markerat objekt Redigera en symbols egenskaper Redigera ett fälts egenskaper Redigera ett diagrams egenskaper Redigera ett objektnamn Redigera en koppling Skapa nytt resursobjekt Val ur databasen Val av datum Redigera tidsperiod Information om pågående simulering IDA-version och licens Dokumenttyper Tillämpningsdokument Diagramdokument Textdokument Högerknappen Expandera Öppna olika vyer av ett objekt Mappning Ändra ett objektnamn Skapa en IDA-resurs från ett objekt Skapa en ny IDA-resurs Hämta objekt från databasen Spara objekt i databasen Bygga upp ett system Koppla objekt Redigera polylinjer Felmeddelanden IDA - menyer Arkivmenyn Skapa ett nytt dokument Öppna ett befintligt dokument Stänga ett dokument Spara ett namngivet dokument Spara ett dokument under ett annat namn Spara ett namngivet formulär Spara ett formulär under ett annat namn Ändra ett formulärs egenskaper Ge skala och orientering för utskrift 194 8

9 Skriva ut Spara en bild Avsluta programmet Redigeramenyn Klippa ut Kopiera Klistra in Radera Ersätta Visamenyn Uppdatera ett fönster Stänga ett fönster Zooma in Zooma ut Utan skalning Skala till 100% Hela sidan Bredd Formulär Disposition Dialog Schema Infogamenyn Infoga nytt objekt i ett dokument Infoga nytt fält i ett dokument Infoga ny text i ett dokument Infoga ny grafik i ett dokument Objektmenyn Öppna ett objekt Redigera ett fälts, en texts eller en symbols egenskaper Redigera en text eller en grafisk symbol direkt i fönstret Verktygsmenyn Utföra en simulering Skapa en matematisk modell Simulering med en färdig matematisk modell Ta bort en matematisk modell Välja utdata Visa in- och utdata i rapportform Visa simuleringsresultat i diagramform Redigera databasen Alternativmenyn Visa eller sluta visa verktygsraden Visa eller sluta visa statusraden Val av språk Val av tidsperiod Tillåta redigering av formulär Fästa mot rutnät Fönstermenyn Ordna fönstren överlappande Ordna fönstren horisontellt Ordna fönstren vertikalt Ordna ikoner ?-menyn Öppna ett hjälpavsnitt Öppna hjälptextens inehållsförteckning Söka efter hjälp Visa information om IDA 210 9

10 1 Om manualen Manualen är uppbyggd i två delar. De första nio kapitlen är avsedda för genomläsning. Övriga kapitel fungerar som referensmanual. För att hitta i den andra delen har man dels innehållsförteckningen och dels ett index som stöd. Kapitel 4 och 5 ger steg-för-steg-instruktioner i hur man kör programmet. Kapitel 2 och 6 ger allmänna överblickar över programhantering respektive själva simuleringsmodellerna. Kapitel 7 behandlar import av indata från CAD och kapitel 8 utgör en introduktion till att använda programmet på den avancerade nivån. I kapitlen 9 och 10 presenteras en lista över vanligt förekommande frågor och deras svar samt en del nyttiga tips för att få programmet att fungera optimalt. Kapitlen 11 och 12 i referensdelen berör speciellt applikationen IDA Klimat och Energi. Övriga delar är allmänt IDA-material. Namn på menyer och fält skrivs med vanlig stil i löpande text men med stor begynnelsebokstav. Ord i Arial indikerar parameternamn i modellen. 10

11 2 Nyheter i ICE version 3.0 Den aktuella versionen av IDA Klimat och Energi innehåller en stor mängd förbättringar, både i stort och smått. Detta kapitel berör endast ett urval av dessa. Den största förbättringen är antagligen införandet av CAD-import och en mer generell geometri hos byggnader och rum. Detta ger användaren möjlighet att importera färdiga 3D-modeller från CAD-system in i IDA Klimat och Energi för att gör beräkningar av t.ex. inomhusklimat och energiförbrukning. Det är nu även möjligt att ha olika material i olika delar av en vägg och även ha delvis överlappande väggar. En annan stor förändring blir tydlig för den som tidigare använt snabbdialogen för kylbehovsberäkningar. Den har nu ersatts av en off-line version av det internetbaserade programmet IDA Room. IDA Room är begränsad till en zon i skokartongsform och behandlar endast ett dimensionerande sommar- eller vinterdygn. När det gäller solinstrålning så finns det nu möjligheter att inkludera lanterniner av glas (skylights) på taket som också utnyttjas för att räkna på sluttande tak med glas. Markiserna kan nu styras av solinstrålning och vind. På värmesidan har det införts fler möjligheter att styra värmen som t.ex. genom nattsänkning och även möjligheten att värma med golvvärme har införts. När det gäller rapporter har antalet ökats (t.ex. med redovisning av luftflöden genom öppningar) och man kan beställa betydligt fler energirapporter på månadsbasis. 11

12 12

13 3 Grundläggande om IDA och IDA Klimat och Energi 3.1 Inledning IDA Klimat och Energi är ett program som ger möjlighet att studera såväl inomhusklimatet i enskilda rum i en byggnad som energiförbrukningen för hela byggnaden. IDA Klimat och Energi är byggt på den generella simuleringsmiljön IDA. Detta medför att den avancerade användaren kan simulera i princip vilket system som helst med hjälp av den generella funktionaliteten i IDA-miljön. Det system som simuleras i normalfallet består av en byggnad med ett eller flera rum samt ett primärsystem och ett eller fler luftbehandlingssystem. Byggnaden kan omges av skuggande grannbyggnader. Luften i byggnaden innehåller både fukt och koldioxid. Väderdata tas från väderdatafiler eller skapas baserat på givna dygnsdata. Hänsyn kan tas till vind- och temperaturdrivna luftflöden. Fördefinierade byggnadsdelar och andra parameterobjekt kan hämtas från en databas. Denna kan även användas för att lagra egna objekt. 3.2 Användargränssnittets tre nivåer Användargränssnittet är uppdelat i tre olika nivåer, med olika stöd och frihet för användaren. I den enklaste nivån, snabbdialoger, fyller användaren i indata i ett eller flera formulär som presenteras i sekvens. Därefter ges användaren möjlighet att simulera direkt eller att föra över ifyllda data till nästa nivå, standardnivån. I nästa kapitel går vi igenom det nödvändigaste för att använda snabbdialogen IDA Room, som utnyttjar datorns Internetläsare som användargränssnitt. Figur 3.1 Ett av formulären i snabbdialogen IDA Room I standardnivån ges användaren större frihet att utforma sin byggnad. Här beskrivs geometri, material, regulatorinställningar, belastningar osv. på ett sätt som bör vara lätthanterligt för flertalet användare utan speciell simuleringskunskap. I Kapitel 5 går vi igenom uppbyggnaden av ett system i standardnivån (Figur 3.2). 13

14 Figur 3.2 Huvudformuläret för byggnaden i standardnivån I den avancerade nivån beskrivs inte längre simuleringsmodellen i fysikaliska termer, utan i form av sammankopplade komponentmodeller vars beteende beskrivs av ekvationer. På denna nivå kan man fritt ändra kopplingsstrukturen, ekvationsparametrar och studera enskilda variablers tidsförlopp. Vissa av dessa operationer är lätta att klara av, t.ex. att byta en proportionell regulator mot en termostat, andra är mer komplicerade och kräver en djupare kunskap om modellernas utformning. Alla ekvationer, parametrar och variabler kan inspekteras på denna nivå, men om man gör ändringar i modellen på den avancerade nivån, så återspeglas de inte på standardnivån, dvs. ändringarna går i de flest fall förlorade om man genererar en ny modell från standardnivån. Användning på den avancerade nivån berörs i kapitel 8. Dett finns också en omfattande dokumentation i form av hjälptexter (på engelska) och separata rapporter om modellerna. Figur 3.3. Huvudformuläret för byggnaden i den avancerade nivån 3.3 Två snabbsimuleringar Innan vi går vidare skall vi göra enklast möjliga simuleringar i IDA Room och i standardnivån för att göra det lättare att följa med i texten. 14

15 3.3.1 IDA Room För att starta IDA Room, startar man först IDA och trycker därefter på IDA Room-knappen i verktygsraden. Då startas din Internetläsare och IDA Room laddas. Det går också att starta direkt från startmenyn i Windows: IDA Software, IDA Room. Här gör man enklast möjliga simulering genom att trycka på knappen Starta simulering i det första formuläret (Fliken enkla indata). Tanken med IDA Room är att man skall kunna hitta det mesta utan att läsa i någon manual Standardnivån Det är inte heller svårt att göra en första simulering i standardnivån. Efter att ha startat IDA, väljer man knappen för byggnad med ett färdigt rum i verktygsraden i IDA-fönstret. Därefter startar man simuleringen (ett sommarfall) genom att trycka på den gröna högerpilen i verktygsraden. I standardnivån är det svårare (ej rekommendabelt) att lära sig hitta utan att läsa något först. Skumma snabbt igenom manualen innan du börjar köra, speciellt detta kapitel och kapitel Formulär, dialoger och statusraden Windowsdelen av programmet (allt utom IDA Room) är uppbyggt kring formulär och dialogrutor. Formulären innehåller ingen avbrytknapp, dvs. man har normalt inte tillgång till tidigare versioner av ett formulär; endast den aktuella versionen med dess parametervärden existerar. Formulär låser ej varandra utan flera fönster med formulär kan vara öppna samtidigt (men bara det man för tillfället arbetar i är aktivt). Man kan variera hur stor del av ett formulärfönster man vill se genom att flytta dess ram. Det går även att ändra skalan på formulärets innehåll (zooma). Man kan skriva ut ett formulär. Man kan utföra simuleringar och många andra operationer utan att först stänga öppna formulär. Man kan föra in formulär i andra Windowsapplikationer som Windows Enhanced Metafiles (emf) som redigerbar vektorgrafik. I IDA Room är formulären vanliga HTML-sidor (sidor uppbyggda enligt Internet standard) och zoomning och liknande kan inte göras. IDA Room är dock försedd med en obegränsad Ångrafunktion. Längst ned i IDA-fönstret finns Statusraden. Den förklarar i många fall kortfattat innebörden hos de olika delar (comboboxar, parameterrutor, etc) som finns under markören i de olika formulären och dialogrutorna. Det rekommenderas att man som användare tar för vana att först läsa eventuell text på Statusraden om något är oklart. 3.5 Att välja ett objekt ur databasen Alla indataparametrar som behövs för en simulering är grupperade i s.k. objekt. En stor del av indataarbetet innebär att välja lämpliga objekt ur databasen och kontrollera och eventuellt ändra i deras innehåll. Flertalet objekt väljs genom val i s.k. comboboxar. I Figur 3.4 visas till exempel comboboxen för val av stomme i internetapplikationen IDA Room. Här har användaren först klickat på nedåtpilen för att få fram listan över alternativ. I listan finns nu Lätt, 'Medel' och Tung att välja på. 'Medel' var valt ifrån början. Genom att trycka på knappen i IDA Rooms verktygsrad kan fler objekt laddas från databasen. 15

16 Motsvarande val av ett parameterobjekt (t.ex. en väggkonstruktion) görs på liknande sätt i Standardnivån, men här finns även ett listalternativ Leta i databasen för att direkt ladda fler objekt från databasen. Figur 3.4 Comboboxen för val av stomme i IDA Room Om man i IDA Room väljer ett nytt objekt för Stomme, Manualexempel', ifrån databasen, förs Manualexempel' in till projektet och nästa gång listan för stomme öppnas, kommer Manualexempel' att finnas tillgängligt. Om parametrarna i Manualexempel' ändras, får det bara konsekvenser inom det aktuella systemet. Den version som ligger i databasen berörs ej. Om systemet sparas bevaras alla objekt som tillhör det, både använda och oanvända. Alla objekt som finns tillgängliga för val i exempelvis comboboxar inom ett system kallas för IDA-resurser. I IDA Room ges ingen översikt över samtliga IDA-resurser, men på Standardnivån kan användaren öppna en speciell ruta för att få en överblick över alla resurser inom ett projekt. 3.6 Att öppna och redigera ett objekt Objekt som är valda i comboboxar går inte att öppna genom att dubbelklicka på dem. Denna operation är varken definierad i Windowsstandarden eller i HTML-formulär. I IDA Room är istället själva texten, t.ex. Stomme, en länk som går att klicka på för att öppna objektet. I Windowsversionen av IDA (standard och avancerad nivå) finns en liten högerpil till höger om boxen där man kan välja Öppna. Alternativt kan man klicka på boxen med musens högerknapp och välja Öppna. Om exempelvis den valda stommen i exemplet ovan öppnas (genom att klicka på Stomme ), visas ett formulär för val av väggar och bjälklag (Figur 3.5). Figur 3.5 Formuläret för Stomme i IDA Room På samma sätt fås en dialogbox för val av parametrar i Ortsobjektet om man klickar på högerpilen invid comboboxen Ort i standardnivån (Figur 3.2) och sedan väljer Öppna. Dialogboxen visas i Figur 3.6 nedan. 16

17 Figur 3.6 Dialogboxen för Ortsobjektet Om en ändring gjorts i ett objekt, som är presenterat i en dialogruta, genomförs ändringen när man trycker på OK. Om man istället vill skapa ett nytt objekt med ändringen och behålla det gamla oförändrat i systemet, trycker man istället på Spara som... Nu öppnas en dialogruta där man kan ge objektet ett nytt namn och en ny beskrivning som stöd för minnet. Spara som... knappen i dialogboxar sparar ingenting på disken utan endast i systemet. Hela systemet sparas sedan på disken via Spara och Spara som på Arkivmenyn 3.7 Spara i databasen Objekt som man har intresse av att bevara för framtida projekt kan normalt sparas i databasen (dock ej i IDA Room). Detta sker enklast genom att högerklicka på objektet på samma sätt som för att öppna det, men att nu istället välja Spara i databasen... Om ett objekt med samma namn som det valda redan finns i databasen får man frågan om man verkligen vill skriva över det existerande. Om man istället vill spara objektet under ett nytt namn är det enklast att först skapa en kopia av objektet med det önskade namnet och därefter spara kopian i databasen. Kopian kan antingen skapas med hjälp av Spara som... i dialogrutan som vi diskuterat tidigare eller genom att högerklicka på objektet och välja Nytt resursobjekt... Databasen består av två delar, en som kommer med systemet och en som är användarspecifik och som skapas första gången man gör en ändring i databasen. Den användarspecifika delen bevaras mellan uppgraderingar av programmet. När man öppnar databasen ser man inte denna indelning utan alla objekt syns samtidigt. Den användarspecifika delen av databasen 'skuggar' den som skickas med systemet. Detta innebär att om man spar ett objekt med samma namn som ett i systemdatabasen redan existerande objekt, så syns bara det som man själv sparat. Och om en ny version av systemdatabasen innehåller en ändrad (kanske rättad) version av objektet som man själv 'skrivit över', är det fortfarande bara den egna versionen som syns. 17

18 3.8 Flera vyer på samma objekt Många objekt, i standard och avancerad nivå, presenteras i ett antal olika vyer. Vyerna representeras praktiskt taget alltid av s.k. tabbar i det fönster som presenterar objektet. Ibland kan det dock förekomma vyer som inte är tabbar och dessa väljer man då från Visamenyn eller genom att högerklicka och välja Öppna med. Olika vyer presenterar i allmänhet helt olika aspekter av samma objekt, t.ex.indata respektive resultat, men det kan också förekomma vyer som visar samma datamängd men på ett annat sätt, ett typisk exempel på detta är Disposition. Några exempel på vanliga vyer är: Allmänt Disposition Resultat Diagram Varaktighetsdiagram Rapport Dialog Parameter välj att öppna standardformuläret vy för att ge den avancerade användaren en överblick över samtliga objektattribut och deras värden vy för beräkningsresultat som hänför sig till det aktuella objektet vy för att se en kurva över variablers utveckling i tiden vy för att se en kurva över variablers varaktighet en sammanställning i text välj att öppna som dialog vy för avancerade användare 3.9 Ett viktigt objekt i standardnivån - tidsschemat Ett tidsschema används för att ge indata som beror av tiden. Flertalet tidsscheman anger när någonting är påslaget respektive avslaget. I 'på'-fallet ger då schemat värdet 1 ifrån sig, och i 'av'-fallet 0. Vissa saker t.ex. ett fönsters öppningsgrad, kan vara 'halvöppna' och motsvarande schema skall då ge ett värde mellan 0 och 1. Andra saker kan vara möjliga att 'forcera' och detta uttrycks genom att låta schemats värde överstiga 1. Ett fåtal tidsscheman används också för att ge t.ex. en temperaturvariation i tiden, dvs. värdet kan ligga långt ifrån intervallet mellan 0 och 1. Scheman används dels för att ge dygnsförlopp och dels för att ge förlopp över hela året, dvs. några schemaobjekt i databasen är endast meningsfulla för långa simuleringar där helger och semestrar får stor betydelse. För dygnsförlopp ges möjlighet till förenklad eller avancerad beskrivning. Förenklad beskrivning är begränsad till en tidpunkt för påslag (schemat antar då normalt värdet 1) och en för avslag (schemat återställs till 0). Detta förlopp upprepas alla dagar under året. I avancerad beskrivning ges dels möjlighet att ge komplicerade förlopp över dygnet och dels att kombinera flera dygnsförlopp till årsförlopp. Två scheman finns alltid med i alla system 'Alltid på' och 'Alltid av' som hela tiden ger värdena 1 respektive 0. Om man gjort ett kanske komplicerat schema och vill 'spela upp' det för att se vad det ger för värde vid olika tidpunkter, kan man högerklicka och Öppna med diagram. Man kan genom att välja lämplig Tidsperiod på Alternativmenyn fokusera på den del av året som är av intresse. 18

19 I IDA Room är inte tidsschemat ett databasobjekt, utan anges grafiskt på varje ställe där det förekommer och det avser alltid tidsförloppet över ett dygn.. Fliken Laster och ventilation innehåller flera exempel på dygnsscheman Utdata i standardnivån Utdata från simuleringen presenteras i sk. resultatobjekt i en listbox. Två typer av resultat presenteras här: diagram och rapporter. Diagrammen visar tidsutvecklingen av några variabler i systemet. Rapporter är skräddarsydda för att sammanfatta resultatet i textform. Både diagram- och textresultat går lätt att flytta till andra program för presentation och efterbearbetning. Den enklaste varianten är att trycka på Skapa rapport i resultatfliken. Då genereras ett Worddokument som innehåller alla valda utdata. I IDA Room genereras istället en HTML-sida eller ett Worddokument med alla diagram redan synliga Diagram Ett resultatobjekt i standardnivån öppnas t.ex. genom att dubbelklicka på det. Nedanför själva diagrammet finns förklaringar till variablerna. (Ibland måste man maximera fönstret för att de skall bli synliga.) Om man högerklickar på själva diagrammet och väljer Egenskaper, öppnas en dialogruta med diagram- och variabelegenskaper. Här kan man ändra skalor, variabelbeteckningar, färger, tjocklekar och markeringar. Det går även att välja olika typer av diagram, t.ex. varaktighetsdiagram. För integraler och varaktighetsdiagram kan man också ange ett tidsschema som multipliceras punktvis med tidsserierna i diagrammet. Detta ger möjlighet att titta på t.ex. varaktighet bara under vissa delar av den aktuella simuleringsperioden. Diagramfönster är formellt sett ett IDA-formulär. Detta innebär att man kan zooma (Visa menyn) i dem samt spara dem som Windows enhanced metafiles (Spara bild på Arkivmenyn) och infoga resultatet i t.ex. ett Word-dokument. I t.ex. Word eller PowerPoint kan man sedan redigera bilden, ändra texter, färger osv. I Figur 3.7 har diagrammet över rummets huvudtemperaturer, viktats med ett schema som är på mellan 8 och 17 och sorterats i varaktighetsform. Linjetyperna har också anpassats för utskrift i svartvitt. Bilden är importerad till Word som en enhanced metafile. 19

20 C 35.0 Simuleringens sista dag: Operativtemperatur 1, Deg-C Rumsluftens medeltemperatur, Deg-C Figur 3.7 Ett diagramobjekt som importerats in i Word i redigerbart skick. För att fokusera på en viss period i en längre simulering använder man Tidsperiod på Alternativmenyn. Här kan man välja att titta på resultat för en viss vecka, månad eller dag och det som är valt här får betydelse för alla diagram som visas. Observera att den valda tidsperioden endast avser presentation av utdatadiagram. Först måste en simulering under den intressanta perioden ha genomförts, så att det finns några utdata att studera. Alla diagram kan även presenteras i textform, för att man lätt skall kunna flytta data till t.ex. Excel. För att nå denna representation, väljer man Rapport från Verktygsmenyn, när det aktuella diagrammet är öppet Rapporter Det finns två andra typer av skriftliga rapporter att tillgå, dels de skräddarsydda sammanställningarna av simuleringsresultat som listas blad resultatobjekten, och dels rapporter som dokumenterar valda parametrar i ett visst system. Den senare kategorin nås via Rapport på Verktygsmenyn, när huvudformuläret för systemet är valt. 20

21 4 Snabbdialogen IDA Room 4.1 Att komma igång med IDA Room Tanken är att man skall kunna köra IDA Room utan att läsa några instruktioner. För att starta, klickar man på knappen på verktygsraden i IDA. Den första skärmbilden som möter användaren kallas Enkla indata. Här kan man omedelbart välja de viktigaste parametrarna och därefter starta en simulering. En del allmänna parametrar kan anges under fliken Allmänt. Via tre andra flikar Geometri och horisont, Väggar och golv och Laster och ventilation kan man därefter fördjupa sin beskrivning av beräkningsobjektet och välja specifika kyl- och värmeapparater Syfte IDA Room används för att beräkna kyl- och värmebehov i byggnader. Som indata ges en beskrivning av ventilationzonens utformning och klimatinstallationer samt driftstrategier för systemet. Beräkningen avser ett dimensionerande sommar- eller vinterdygn. Resultat av beräkningen är: En fullständig värmebalans för zonen, inklusive dimensionerande kyl- och värmeeffekt. Det resulterande inomhusklimatet avseende luft-, och operativtemperatur, inklusive riktade operativtemperaturer Allmänt om modellen Den byggnadsmodell som används i IDA Klimat och Energi är mycket detaljerad och den har i flera projekt validerats mot mätningar och andra beräkningsprogram. Till skillnad mot flertalet jämförbara program upprättas en strålningsbalans baserad på vinkelfaktorer för hela zonen. Detta ger möjlighet att beräkna operativtemperaturens variation i olika positioner. Det korrekta dynamiska temperaturförloppet i väggar och bjälklag beräknas. I många andra program behandlas denna helt grundläggande post i värmebalansen med hjälp av grova approximationer. IDA arbetar med ett variabelt tidssteg. Ibland kan det vara bara några sekunder långt och på natten kanske någon timme. Detta gör att lösningen ibland uppvisar snabba transienter som man är ovan att se i denna typ av beräkningar, t.ex. när själva rumsluften värms upp vid arbetsdagens början. Inga luftrörelser i rummet kan beräknas med denna typ av modell. För att beräkna dessa krävs en s.k. CFD-modell som kanske innehåller någon miljon variabler. IDA-modellen för ett rum innehåller ca. sexhundra variabler. Beräkningstiden som krävs är starkt kopplad till modellens storlek Ett rektangulärt rum Till skillnad från i standardnivån är man i IDA Room begränsad till beräkningar på ett enda rektangulärt rum. Dessa begränsningar gör att användargränssnittet kan förenklas. Komplicerade glaskonstruktioner förekommer ofta, speciellt i tak. Av denna anledning finns ett speciellt objekt kallat Lanternin. Med hjälp av ett eller flera Lanterninobjekt kan flertalet 21

22 förekommande ljusinsläpp i tak modelleras på ett korrekt sätt utan att komplicera det grundläggande användargränssnittet Dimensionerande beräkningsfall En s.k. insvängd beräkning utförs, dvs. zonen utsätts för en oändligt lång värmebölja (resp. köldknäpp). När ingen betydande förändring uppstår från ett dygn till nästa avbryts beräkningen och resultatet från det sista dygnet presenteras. Användaren får själv ange tidpunkten på året för beräkningen. För värmebehovsberäkningar är det sällan någon anledning att välja något annat än den januaridag som är standard. För kylbehov kan det dock vara andra tidpunkter än den föreslagna julidagen som blir dimensionerande. Det finns ingen automatik för att hitta den mest belastade tidpunkten på året Omgivande rum I grundfallet (fliken Enkla indata) anses rummet omgivet av andra rum med samma förhållanden. I den fördjupade beskrivningen av rummet i IDA Room finns det möjlighet att ange väggar och bjälklag som ytterytor eller att koppla dem mot en given temperatur Klimadata För varje ort som finns med i databasen har temperatur- och fuktdata för ett extremt varmt respektive kallt dygn lagrats. För vissa rum med t.ex. mycket glas åt väster eller öster, kan de dimensionerande situationerna inträffa på våren eller hösten när solen står lågt. Man bör i dessa fall vara uppmärksam på att utomhustemperaturen för en extrem sommardag är ett onödigt pessimistiskt antagande. Ofta har dock utomhustemperaturen ett begränsat inflytande på inomhusklimatet sommartid eftersom de helt dominerande belastningarna kommer från sol och internlaster Infiltration, köldbryggor, möbler etc. Infiltrationen när fläktarna är igång ges av skillnaden mellan tillufts- och frånluftsflöde. När fläktarna står still räknas schablonmässigt på en infiltration om 0.1 liter per sekund och kvm ytterväggyta. Inga köldbryggor tas med i beräkningarna. 20 % av golvytan anses möblerad med möbler som väger 25 kg per möblerad kvm. Ingen av dessa parametrar kan ändras av användaren i IDA Room Allmänt handhavande av IDA Room Starta nytt beräkningsfall Ett nytt beräkningsfall skapas automatiskt när man startar IDA Room. Alla indatafält har något standardvärde varför en simulering direkt kan startas genom att trycka på kappen. För att återställa programmet i utgångsläge utan att behöva logga in på nytt, tryck på knappen för att avsluta och välj därefter Omstart Spara beräkningsfall Genom att trycka på knappen med diskettsymbol i verktygsraden kan man spara det aktuella beräkningsfallet. 22

23 Öppna gammalt beräkningsfall För att öppna ett gammalt beräkningsfall trycker man på knappen med foldersymbolen på verktygsraden. Därefter trycker man på knappen Bläddra för att hitta den aktuella filen på den egna disken. Sist trycker man på knappen Öppna Indatarapport En komplett formaterad rapport med alla indata för ett aktuellt fall genereras om man trycker på rapportknappen på verktygsraden Starta simulering Det enklaste sättet att starta en simulering är att trycka på knappen med den gröna pilen på verktygsraden. På vissa flikar finns dessutom knappar med texten "Starta simulering" med samma funktion Ångrafunktion Programmet är försett med en obegränsad Ångrafunktion. Genom att trycka på Ångraknappen på verktygsraden kan man "backa" igenom alla tidigare kommandon. På samma sätt kan man göra om ett ångrat kommando genom att trycka på Gör-om-knappen Hjälp och support Knappen med frågetecknet startar visning av dessa hjälptexter. Om man inte finner svaret på sin fråga genom att läsa hjälptexterna och har supportavtal hos Equa får man support genom att skicka ett meddelande till Var noga med att ge tillräcklig information för att supportpersonalen skall kunna återskapa situationen. Det bästa är oftast att skicka med en fil med själva fallet Ladda resurser från databasen För att föra över indataobjekt från databasen till det aktuella beräkningsfallet trycker man på denna knapp. Man har tillgång till hela IDAs databas från IDA Room men man kan inte lägga in nya objekt ifrån IDA Room. För att göra detta måste först projektet föras över till standardnivån Skapa byggnadsbeskrivning Denna knapp för över det aktuella IDA Roomprojektet till standardnivån Avsluta körningen När man är färdig med simuleringsarbetet loggar man ut ur programmet genom att trycka på det röda krysset på verktygsraden. 23

24 4.2 Indata till IDA Room Indata ges antingen på en enda skärmsida under Enkla indata eller fullständigt på ett antal skärmsidor. Man kan lämpligen starta med att ge Enkla indata för att därefter förfina sin beskrivning på följande sidor. När man väl öppnat någon av sidorna för fullständiga indata, kan man därefter inte återvända till Enkla indata. Indata ges huvudsakligen på tre sätt: 1. genom att skriva in siffror i indatafält 2. genom att i s.k. comboboxar välja objekt i programmets databas 3. genom att dra och flytta i någon av programmets applets (interaktiva figurer) Alla databasobjekt kan öppnas för närmare granskning och ändring. Detta görs genom att klicka på den beskrivande texten (hyperlänken) Databas IDA Room utnyttjar samma databas som övriga IDA Klimat och Energi. Färdiga indataobjekt finns för: Ort Glaskonstruktion Inre fönsteravskärmning Stomme Vägg- eller bjälklagskonstruktion Byggnadsmaterial Byggnadens geografiska position. Klimatdata för dimensionerande sommar- resp. vinterfall. Optiska och termiska parametrar för glaskonstruktionen. Data för fönsteravskärmningar i glasets plan, dvs. gardiner och persienner innanför, mellan eller utanför fönsterglasen Konstruktion av bjälklag samt inner- och ytterväggar. Beskrivning av väggens uppbyggnad i olika lager. För varje lager ges tjocklek och material Termiska data för materialet Om man ändrar någon uppgift i ett databasobjekt i IDA Room skapas automatiskt ett nytt objekt med namnet "användardefinierad". För att ge det nya objektet ett bättre namn trycker man på knappen Spara och ger ett beskrivande namn. Objektet sparas dock bara inom det aktuella projektet. För att spara det permanent i databasen, måste man först Skapa byggnadsbeskrivning (går över till standadnivån) och därefter föra in det nya objektet i databasen. Nya objekt som skapats på detta vis kan i den aktuella versionen av IDA Room inte sparas i databasen. Detta gör man istället ifrån standardnivån. En fullständig förklaring av alla parametrar i IDA Room ges i referensmanualen i kapitel

25 5 Att komma igång med Standardnivån 5.1 Skapa ett nytt system, byggnad med en zon För att skapa en byggnad i ett nytt system väljer man Nytt från Arkivmenyn i IDA. Då öppnas dialogrutan Nytt dokument (Figur 5.1) där man kan välja mellan de olika IDA-tillämpningar som följt med installationen. Markera IDA Klimat och Energi i den övre listboxen och Byggnad i den undre. Tryck på OK. Alternativt kan man direkt trycka på knappen i verktygsraden. Figur 5.1 Dialogen Nytt dokument En ny byggnad skapas och presenteras i ett formulär på skärmen (Figur 5.2). Detta innehåller alla de objekt som är knutna till byggnaden. Figur 5.2 Byggnadens formulär Byggnaden innehåller förutom en zon även standardversioner av både luftbehandlingssystem och primärsystem. Dessa återfinns i den övre vänstra listboxen, VVS-system, i byggnadens formulär. 25

26 Öppna objektet Situationsplan (Figur 5.3) genom att klicka i fältet med samma namn. Här ser man att byggnaden har fått en standardform (rektangulär) och dito höjd (6.0 m) samt att den saknar skuggande grannbyggnader. Koordinaterna för byggnadens hörn finns angivna i ett separat fönster (Egenskaper) som öppnas samtidigt. För att ändra byggnadens orientering vrider man enklast på kompassnålen högst upp till vänster i fönstret Situationsplan. Markera kompassnålen och dra runt den lilla fyrkanten nära nålens nordspets (N) till önskat läge. Önskad kompassriktning kan också ges som siffervärde (nordpilens vinkel i förhållande till situationsplanens koordinatsystem) om man först öppnar symbolen för nordpilen. Hur man ändrar byggnadens form och läge beskrivs i avsnitt Neders i fönstret för Situationsplan finner man indatafält för att ange byggnadshöjden över mark, bottenplattans höjdkoordinat (negativt om under marknivån), en knapp för att ändra storleken på det område som beskrivs av fönstret samt en knapp för att ange sk. tryckkoefficienter för byggnadens ytterytor. Figur 5.3 Situationsplan 5.2 Spara och ångra För att försäkra sig mot förlust av data vid eventuella störningar i programmet är det viktigt att man sparar sitt system ofta. Detta görs genom att man väljer Spara defaultnamn i Arkivmenyn. I den dialogruta som visas byter man defaultnamn till önskat namn, namn, framför.idm. Filnamnet blir sålunda namn.idm. Avsluta med att klicka på Spara. Det finns ingen ångrafunktion i standardnivån. Man får sköta detta manuellt genom att vid behov spara sitt system under olika namn, så att man därmed enkelt kan återgå till en tidigare version. 5.3 Välja indata I detta avsnitt går vi igenom de allra nödvändigaste indataparametrarna. Det finns många andra valmöjligheter som vi inte går in på här. Genom att dubbelklicka på Zon i listboxen Zoner i byggnadsformuläret öppnar man zonens formulär (Figur 5.4). Alternativt, dubbelklickar man på rätt zon i fliken Planritning i 26

27 byggnadsformuläret. Här kan man börja med att ge zonen en höjd och ett vertikalt läge i byggnaden genom att ändra värdena för parametrarna Rumshöjd och Golvhöjd över mark i rutan Geometri. Figur 5.4 Zonens formulär Om man klickar i rutan Planritning ges möjlighet att variera zonens form, läge och storlek. I det därvid tillgängliga fönstret, kan man markera zonen och dra det med musen dit man önskar i byggnaden. Koordinaterna för markörens läge återfinns längst ned till höger i IDAfönstret. Origo för dessa koordinater är markerat, normalt som här i våningsplanets ena hörn. Zonen kan också vridas på samma sätt som beskrivs i anslutning till figur Håller man zonen någon sekund i ett läge nära en yttervägg, justeras det automatiskt in längs väggen. Det går även att skapa ickerektangulära rum genom att högerklicka på rummet och välja Redigera i menyn. Tekniken för att göra detta beskrivs närmare i avsnitt Figur 5.5 Ritning över våningsplan med en zon Zonens storlek kan ändras genom att man först markerar den och sedan drar i någon av de små rektanglarna i zonens hörn eller mitt på dess långsidor. Det är också möjligt att ge siffervärden för hörnens lägen i det koordinatfönster som visas när zonen är markerad. 27

28 Figur 5.6 Koordinatfönster för zonen Konstruktionen i golv, tak och väggar måste väljas för att simuleringen skall bli meningsfull. Det rum vi nu har utnyttjar standardkonstruktioner som gäller för byggnaden om inget annat angivits. Dessa standardvärden når man genom att välja fliken Defaults i byggnadsformuläret. Figur 5.7 Defaultsfliken I comboboxarna för externa och/eller interna golv och väggar väljer man först Leta i databasen och sedan önskad konstruktion i dialogrutan Hämta resurs från databasen (Figur 5.8). Detta gör att vald konstruktion hämtas upp från databasen och blir direkt tillgänglig i alla lägen där comboboxen Konstruktion förekommer. Den behöver alltså inte hämtas upp ur databasen igen utan finns med som alternativ när man trycker på pilen längs till höger i comboboxen Konstruktion. Upprepa samma förfarande för taket och väggarna. Välj mellan att använda redan upphämtade konstruktioner och att hämta upp nya. 28

29 Figur 5.8 Dialogen Hämta resurs från databasen De upphämtade konstruktionerna kan öppnas (lättast med hjälp av högerknappen) och förändras ifrån comboboxen där de är valda. Om man sparar en förändrad konstruktion under ett nytt namn kan den sedan lagras i databasen för senare behov (se avsnitt 3.7). Om vi nu går tillbaka till zonformuläret och klickar på en av väggarna (antingen i figuren eller i listan över Omgivande ytor) får man upp formuläret för en vägg. Under fliken avancerad kan man ange speciella konstruktioner för just denna vägg som skiljer sig från standardkonstruktionerna för byggnaden. Till skillnad från i tidigare programversioner har varje yta möjlighet att vara både intern (inneryta) och extern (ytteryta) även delvis. Av denna anledning kan man ge två möjliga konstruktioner för ytan. Vilken som faktiskt används i simuleringen beror på om ytan gränsar till någon av byggnadens ytterytor eller inte. Observera att detta gäller även tak och golv. Byggnadens höjd som anges i fliken Planritning i byggnadsformuläret får här betydelse för om ett tak räknas som yttertak eller ej. Om zonens golv hamnar nära byggnadens bottenplatta anses den vara extern. Om bottenplattan är ovan mark (höjden anges i formuläret för Situationsplan) vetter det externa golvet mot en tänkt ventilerad torpargrund. Om istället bottenplattan ligger på eller under marknivån, kopplas golvkonstruktionen till en modell för marken under golvet som anges i formuläret för Mark som nås från fliken Allmänt i Byggnadsformuläret. I formulären för golv, tak och väggar finns fliken Yteditor för beskrivning av objekt på ytan. Klicka på denna i ytterväggens formulär för att se exempelvis fönstret. En ritning av väggen blir synlig (Figur 5.9). Fönstrets form (endast rektangulärt) och läge kan förändras på samma sätt som tidigare beskrivits för zonen. Den färglagda rutan i ytans nedre vänstra hörn markerar origo för objektet på ytan. För att infoga ett nytt objekt, t.ex. ytterligare ett fönster, välj Nytt objekt i Infogamenyn, och därefter fönster i dialogrutan som öppnas. Tryck på OK. Placera sedan markören någonstans inom väggritningen, håll ned vänsterknappen och dra ut fönstret till önskad storlek. Släpp slutligen knappen. 29

30 Figur 5.9 Yteditor med fönsterobjekt För att ange indata för fönstret dubbelklickar man på fönsterobjektet. Fönsterobjektet öppnas då på samma sätt som alla andra objekt och fönsterformuläret blir synligt (Figur 5.10). Glastyp väljs i den översta comboboxen helt i analogi med valet av väggkonstruktion som beskrivits ovan. I Figur 5.10 har objektet 3-glas, klar, valts. Standardglasning för byggnadens fönster kan specificeras under tabben Defaults för byggnaden. Figur 5.10 Fönstrets formulär Som exempel på möjliga laster antas en person och en belysning finnas i zonen. En nyhet i version 3.0 är att zonen normalt redan har några laster definierade. Dessa initiallaster anges under fliken Laster i Mall för nya zoner som nås i fliken för Defaults i byggnadsformuläret. Dubbelklicka på Personlast respektive Belysning i zonformuläret och välj antalet personer respektive antalet enheter till ett. För att infoga flera laster får man med zonens formulär som aktivt fönster välja Nytt objekt i Infogamenyn och sedan Personlast i den dialogruta som öppnas (Figur 5.11). Avsluta med OK. 30

31 Figur 5.11 Dialogen Infoga objekt I formulären för respektive last väljer man också tidsschema för när personen är närvarande respektive när lampan lyser samt lampans effekt. Välj exempelvis schemat Normal kontorstid från databasen i båda fallen och 60 W som belysningseffekt. Figur 5.12 Formuläret Personlast Figur 5.13 Formuläret Belysning 31

32 Välj också ett lämpligt ventilationsflöde för zonen vid rutan Frånluftsflöde, CAV, i zonformuläret se Figur 5.4. För att ange position för simuleringsobjektet måste man, om man inte har gjort det tidigare, välja ort ur databasen i comboboxen Ort i byggnadsformuläret (Figur 5.2). I objektet för ort lagras även klimatdata för en dimensionerande sommar- respektive vinterdag. Sommardagen används om Syntetisk (sommar) är valt i comboboxen Klimat. Om man istället vill använda timvisa, kanske uppmätta, klimatdata för sin simulering, väljer man Leta i databasen i comboboxen för Klimat. Här kan man välja mellan de klimatfiler som finns tillgängliga i installationen. För att komma åt fler filer från Internet väljer man IDA på webben i?-menyn och därefter Klimatfiler. Vi skall inte gå in på några detaljer här om modellering av luftbehandlingsaggregat, utan nöja oss med att öppna aggregatmodellen genom att klicka på Luftbehandlingssystem i Byggnadsformuläret (Figur 5.14) Figur 5.14 Formuläret för standardaggregatet I längst upp till vänster i boxen Börvärde för tilluftstemperatur anger man den, i detta fallet, konstanta tilluftstemperaturen. Den faktiskt inblåsta temperaturen blir normalt något högre, pga. uppvärmning i fläktar och kanaler. Höjningen ges längst ned till höger i boxen Huvudparametrar. 5.4 Välja typ av simulering Det finns i standardnivån inget fast val av typen av beräkning, där man exempelvis kan välja mellan kylbehovsdimensionering, värmedito eller energiberäkning. Detta val gör man istället indirekt genom att välja beräkningsperiod (eller mätsträcka), parametrar för installationer, klimatdata och lämpliga utdata. 32

33 Låt oss börja med mätsträckan. Klicka i Simuleringsdata i formuläret för byggnaden. Då visas dialogrutan Simuleringsdata (Figur 5.15) där de förvalda alternativen kan ändras. Figur 5.15 Simuleringsdata På fliken Beräkning kan man välja mellan att göra en periodisk eller en dynamisk simulering. En periodisk simulering innebär att en viss dag simuleras upprepade gånger ända till dess att systemet svängt in och inte längre ändrar sig. Den aktuella dagens datum ges i fältet Från datum. Om man trycker på knappen Kalender bredvid detta fält så öppnas dialogrutan Kalender (Figur 5.16), och man får hjälp med att välja ut ett datum som är en viss veckodag. Figur 5.16 Kalender En dynamisk simulering innebär att simuleringen startar ett visst datum och avslutas ett annat datum. Dessa båda datum ges på samma sätt som datumet i fallet periodisk simulering. För en dynamisk simulering måste man även ange hur simuleringen ska startas. Därför adderas en extra flik, benämnd Start, till dialogrutan Simuleringsdata i detta fall (Figur 5.17). 33

34 Figur 5.17 Simuleringsdata med fliken Start adderad Även startfasen kan vara periodisk eller dynamisk. Valet görs på samma sätt som ovan mellan de två radioknapparna Periodisk och Dynamisk fast med fliken Start vald. En periodisk startfas innebär att den valda dagen, simuleras upprepade gånger till dess att systemet stabiliserat sig. En dynamisk startfas innebär att ett valt antal dagar simuleras innan den riktiga simuleringen startar. Hur lång startfasen bör vara beror på hur tung byggnaden är. Ju tyngre byggnad desto längre startfas behövs. Ungefär två veckor bör dock alltid vara tillräckligt för realistiska byggnader. I båda fallen gäller också att inga mellanresultat sparas från startfasen. Eftersom vi har valt klimatdata för en enda dimensionerande sommardag, är det här inte meningsfullt med en dynamisk beräkning (då skulle samma klimat upprepas dag efter dag). Välj därför att göra en periodisk beräkning för någon sommardag. 5.5 Köra en simulering En simulering startas med kommandot Kör i Verktygsmenyn eller genom att trycka på knappen i verktygsfältet. 5.6 Resultat Flera olika typer av resultat erhålls från en simulering i IDA Klimat och Energi. Innan dessa beskrivs bör man dock känna till möjligheten att välja ut en viss tidsperiod för vilken man vill se resultaten. Det är alltså tre typer av tidsintervall att hålla reda på i standardnivån: 1. Den tid för vilka klimatdata gäller. Detta är normalt antingen ett dygn, i fallet dimensionerande dygn, eller ett år, i fallet klimatdata från fil. Fildata kan dock i princip avse vilken tidsrymd som helst mellan ett dygn och ett år. 2. Den tid som anges under Simuleringsdata, simuleringsperioden. Detta är själva mätsträckan. Energiangivelser i fördefinierade rapporter avser hela mätsträckan. 34

35 3. Den tid som vi kallar Tidsperiod (eng. Time slice), som vi väljer att titta på mätsignaler för. Har vi t.ex. simulerat en sommarmånad, kanske vi vill titta på innetemperaturen dag för dag eller vecka för vecka Val av tidsperiod Man kan dels titta på diagram över hela simuleringsperioden och dels på diagram över utvalda delar därav. Detta väljs i den dialogruta (Figur 5.18) som erhålls vid val av Tidsperiod under Alternativmenyn. Figur 5.18 Tidsperiod Val av Diagram Resultatet av en simulering presenteras som diagram och rapporter. Det finns flera olika att välja mellan. Valet görs från dialogrutan Lista över resultatobjekt som öppnas genom att man dubbelklickar i rutan Beställ resultat i byggnadsformuläret eller Välj utdata i Verktygsmenyn. Här följer några exempel: 1. Luftbehandlingssystemets temperaturer, som ger ett diagram med samma namn (Figur 5.19). Det visar frånlufts-, tillufts- och utetemperatur. Figur 5.19 Luftbehandlingssystemets temperaturer 35

36 2. Primärsystemets effekter, som ger ett diagram med samma namn (Figur 5.20). Det visar effekten till centrala batterier och lokala rumsapparater. Figur 5.20 Primärsystemets effekter 3. Huvudtemperaturer som ger ett diagram med samma namn (Figur 5.21). Här kan man se hur rumsluftens medeltemperatur och operativa temperaturer varierar med tiden. Diagrammet innehåller en operativ temperatur för varje personlast som är införd i zonen. Figur 5.21 Huvudtemperaturer För att snabbt skapa ett Word-dokument som innehåller alla beställda utdata, kan man trycka på knappen Skapa rapport i resultatfliken. 36

37 5.7 Ytterligare parameterval Detta avsnitt beskriver ytterligare några möjligheter för användaren att variera indata till programmet Byggnaden Om man dubbelklickar i rutan IDA-resurser i byggnadsformuläret visas formuläret IDAresurser (Figur 5.22). Det innehåller de objekt från databasen som används eller har använts i den aktuella byggnaden. Dessa kan öppnas för inspektion samt även ändras och sparas i databasen under nya namn (se avsnitt 3.7). De objekt som används kan inte tas bort emedan övriga, ej längre aktuella objekt, kan tas bort. Objekten kan även ändras från varje plats där de är valda. Figur 5.22 IDA-resurser I byggnadsformuläret finns en ruta, Projektdata, för att öppna ett formulär med samma namn (Figur 5.23). Här kan man definiera ett projekt genom att skriva in eventuella uppgifter om kund och ansvarig handläggare samt en beskrivning av projektet. Dessa uppgifter kopieras till utdatarapporter. Figur 5.23 Projektdata För att ändra en byggnads form går man till formuläret Situationsplan (Figur 5.24) och klickar någonstans inom byggnaden för att markera den. Detta gör att man kan redigera byggnaden på 37

38 samma sätt som tidigare beskrivits för zonen i yteditorn. Om man istället dubbelklickar blir en så kallad polylinje som avgränsar byggnaden synlig. (Alternativt kan man märka ut byggnaden och trycka på i verktygsraden.) En polylinje består av linjesegment och brytpunkter, de senare utmärkta av små rektanglar. I byggnadens fall kan den redigeras på fem sätt: 1. Dess brytpunkter kan dras till önskade lägen för byggnadens hörn. 2. Dess linjesegment kan dras till önskade lägen för byggnadens väggar. 3. En ny brytpunkt kan införas genom att man klickar på eller i närheten av linjen. 4. En existerande brytpunkt tas bort genom att man klickar på den. 5. Brytpunkter för icke-rätvinkliga hörn införs genom att Kontrolltangenten hålls nedtryckt samtidigt som man klickar på ett linjesegment. För att avsluta redigeringen klickar man en gång med högerknappen och väljer OK. Man kan också trycka på Enter eller Esc-tangenten. Som exempel har i Figur 5.24 en ny brytpunkt införts strax till höger om mitten på byggnadens södra vägg. Väggpartiet till höger om denna brytpunkt har sedan dragits ett stycke nedåt och en vinkelformad byggnad har skapats. Figuren visar formulärets utseende innan redigeringen har avslutats. Figur 5.24 Byggnadens form redigeras Notera också att programmet automatiskt tilldelar namn till samtliga ytterväggar eller delar av ytterväggar som uppkommit genom införandet av nya brytpunkter. Denna tilldelning har ännu ej ägt rum i Figur 5.24 men syns i Figur I formuläret Situationsplan kan man även rotera byggnaden. Detta går till så att man håller Alt-tangenten nedtryckt och drar i en punkt inom byggnadens avgränsningslinjer. Byggnaden följer då med och följer samma rörelsemönster som ett spelkort som flyttas på ett bord genom att man drar det med ett finger. Friktionen mellan kortet och bordet styr kortets rörelse. Ett exempel på en roterad byggnad finns i Figur

39 I samma formulär är det möjligt att definiera läge och höjd för skuggande objekt. Detta görs med hjälp av en polylinje som läggs längs med den del av objektets avgränsningsyta som är vänd mot byggnaden. Börja med att välja Infoga Skuggande byggnad från Infogamenyn. Skapa sedan en polylinje genom att klicka ut dess startpunkt, brytpunkter och slutpunkt i formuläret. Avsluta genom att klicka en gång med högerknappen och välja OK. Önskad höjd införs i rutan i anslutning till det skuggande objektet. I Figur 5.25 har en polylinje med två brytpunkter införts och höjden satts till 4,5 meter. Notera att koordinater för det valda objektet visas i ett separat fönster. Det går lika bra att ändra koordinaterna i detta fönster som att flytta med musen. Ofta är det bra att ge en grov form grafiskt och att därefter finjustera koordinaterna numeriskt. Figur 5.25 Byggnaden roterad och skuggande objekt infört Zonen Alla de funktioner som beskrevs i det föregående avsnittet för att ändra formen på byggnaden kan också användas för att redigera formen på en zon. Detta sker dock i formuläret för Våningsplan, där den aktuella zonen först markeras. I zonens formulär (Figur 5.26) kan man öppna golvet, taket och väggarna genom att antingen dubbelklicka på Golv, Tak, Vägg etc. i listan över Omgivande ytor eller direkt i skissen överst till höger i zonformuläret. Om man väljer i skissen har man stor hjälp av Statusraden som talar om vilket objekt markören står över. Även fönstrets formulär (Figur 5.10) kan direkt öppnas från skissen. 39

40 Figur 5.26 Zonformulär med vissa val gjorda Värme och kyla i rummet För att beräkna värme- eller kylbehov i en zon infogar man en värmande respektive kylande rumsapparat med väl tilltagen maxeffekt. Därefter väljer man önskad rumstemperatur (termostatbörvärde), gör en simulering och kontrollerar hur stor effekt den infogade apparaten faktiskt levererade. Vi beskriver proceduren kortfattat för kylfallet här, för att återvända med mer detaljer i nästa kapitel. Öppna taket från zonens formulär. Välj Nytt objekt från Infogamenyn och därefter Kylapparat. Markören blir nu en liten rektangel. Dra ut en rektangel i taket som ungefär motsvarar en kylbaffel, se Figur Figur 5.27 Ritning för tak med kylaparat och belysning synliga 40

41 Dubbelklicka på kylapparaten och därefter på knappen i boxen Alternativa indata. Här kan du ange en maxeffekt för kylapparaten (Figur 5.28) Figur 5.28 Dialogboxen Alternativa indata till kylapparat. Nästa steg är att välja ett lämpligt börvärde för termostaten till kylapparaten. Detta görs gemensamt för alla kylapparater i rummet genom att välja en parameter i objektet Regulatorvärden som nås från zonens formulär. Vi återkommer till detta i nästa kapitel, nu nöjer vi oss med att välja ett lämpligt max-värde för Komforttemperaturen, t.ex. genom att acceptera standardvärdet som redan är ifyllt (Figur 5.29) Figur 5.29 Dialogboxen för Regulatorvärden Nu kan vi genomföra en ny simulering genom att trycka på knappen välja Kör ifrån Verktygsmenyn. i verktygslisten eller Efter simuleringen kan man kontrollera rumstemperaturen i resultatobjektet Huvudtemperaturer. Den levererade kyleffekten över dygnet ser man genom att öppna Avgivna effekter i primärsystem och studera kurvan Effekt till lokala kylapparater. 41

42 Om man väljer (Välj utdata, Verktygsmenyn) rapporten Rumstemperaturer och effekter, får man en översikt i rapportform över förhållandena i rummet under det sista simuleringsdygnet. Här redovisas också (längst ned) den sammanlagda maximala kyleffekten från alla rumsapparater Fönstret I fönstrets formulär finns en ruta kallad Ritningsvy från sidan för att beskriva yttre fönsteravskärmning. Dubbelklickar man i denna öppnas ett formulär av typen Avskärmningseditor. Ett avskärmningselement för ett fönster fogas in genom val av Nytt objekt i Infogamenyn, med detta formulär aktivt. Här finns fyra olika element (Figur 5.30). Figur 5.30 Dialogrutan Infoga objekt för Avskärmningseditorn När valet är gjort återkommer ritningsvyn och man placerar markören intill väggen till vänster i fönstret, håller ned vänsterknappen, och drar ut avskärmningen till önskad storlek (Figur 5.31). Storlek och läge för elementet kan ändras i efterhand på samma sätt som för en zon i våningens planritning. För alternativet Enkel skärm ritar man istället en polylinje på samma sätt som beskrivits ovan vid figur Det lilla fältet är avsett för avskärmningens bredd (för sidoskärmar anges här avståndet mellan dessa). För ytterligare en avskärmningsdel upprepas proceduren. Tillsammans med fönstrets placering i väggen, vilken kan ändras i Avskärmningseditorn, utgör de olika avskärmningsdelarna en s. k. yttre avskärmning. 42

43 Figur 5.31 Avskärmningseditorn med markis och balkong införda Indatarapport Det är mycket indata som krävs för en simulering i standardnivån. Ett stöd för att hålla reda på uppgifterna får man om man väljer Rapport i Verktygsmenyn när Byggnadsformuläret är aktivt. Den då genererade rapporten innehåller alla indata som behövs för att återskapa körningen. Tyvärr är det ofta för mycket för att vara hanterligt i pappersform. 43

44 44

45 6 Modeller för byggnad och VVS-system I detta kapitel beskrivs de fysikaliska modeller som ligger till grund för IDA Klimat och Energi tillsammans med några indataformulär. En mer grundläggande matematisk framställning finns i rapporten Models for Building Indoor Climate and Energy Simulation som kan hämtas från En modell består av en eller flera zoner, ett eller flera FTX-system, en panna och en kylmaskin. När man börjar på en ny byggnad, får man automatiskt ett luftbehandlingsaggregat (FTX) och ett primärsystem (det undersystem som innehåller kylmaskinen och pannan). I grundutförandet har VVS-systemen obegränsad kapacitet att förse zonerna med luft och vatten med givna temperaturer. Tilluftstemperaturen är då konstant 17 grader, köldbärartemperaturen konstant 15 och framledningstemperaturen till radiatorsystemet är beroende av utetemperaturen. För många beräkningar behöver man inte ändra någonting i VVS-systemen. Vi börjar beskrivningen med primärsystemet, och följer därefter försörjningskedjan till luftbehandlingsaggregatet och anländer sist till zonerna. 6.1 Primärsystemet I grundutförandet består primärsystemet (se Figur 6.1) av sju komponenter: kylmaskinen (1) och ett tidsschema (2) för dess drift, pannan (3), en regulator (4) för framledningstemperaturen och ett tidsschema för nattsänkning (5). Till pannan är dessutom kopplat ett tidsschema som styr dess drift (6) samt ett tidsschema för tappvarmvatten (7). I formuläret har även några av de viktigaste komponentparametrarna presenterats för att underlätta åtkomsten av dessa. Som symbolerna för kylmaskinen och pannan antyder, innehåller dessa komponenter även modeller för ackumulatortankar och cirkulationspumpar i respektive krets. De sex energimätarna i nedre högra hörnet mäter energiförbrukningen för primärsystemets olika delar. 45

46 Figur 6.1. Primärsystemet i grundutförande Pannan förbrukar s.k. primärenergi, t.ex. olja och producerar varmt vatten till en viss temperatur och till ett givet tryck. Pannverkningsgraden är konstant och ges av en av parametrarna i formuläret (Figur 6.1, Verkningsgrad, panna). Trycket är viktigt på två sätt, dels för att få med pumpenergin i den totala elenergiredovisningen, och dels för att kunna stänga av cirkulationskretsen genom att sänka pumptrycket till nära noll. I grundutförandet är cirkulationspumpen för värmekretsen alltid igång, men den anses vara idealt tryckreglerad, varför ingen energi går åt när flödet är noll. Börvärdet för framledningstemperaturen fås från en speciell regulatorkomponent som är kopplad till pannan. I regulatorn ges en kurvform för börvärdet som funktion av utetemperaturen (se avsnitt för en beskrivning av hur detta görs). Kylmaskinen och dess cirkulationskrets fungerar i princip på samma sätt men skiljer sig från pannan i några avseenden. Den förbrukar el som energikälla för att producera kylt vatten till två olika konstanta temperaturer (men vid samma tryck). Det kallare vattnet (Figur 6.1, Köldbärartemp. till AHU (AirHandlingUnit = Luftbehandlingssystem), normalt 5 C) försörjer luftbehandlingsaggregatet och det något varmare (Figur 6.1, Köldbärartemp. till zoner, normalt 15 C) går till zonerna (om det finns några förbrukare där). Börvärdena för temperaturerna ges normalt som konstanter direkt i formuläret. Kylkretsens drift kan tidsregleras genom ett schema som är kopplat till cirkulationspumpen. I grundutförandet är schemat 'Alltid på' valt, men andra scheman kan lätt väljas eller byggas upp (se avsnitt för uppbyggnad av scheman). Både pannan och kylmaskinen har ackumulatortankar. Dessa massor, inklusive massa för distributionskrets, kan ges inom respektive komponent. I de allra flesta fall spelar den valda massan en mycket liten roll för simuleringsresultatet, men om massan är alltför liten kan numeriska problem uppstå. 46

47 6.2 Luftbehandlingsaggregatet Luftbehandlingsaggregatet består i grundutförandet av följande komponenter (se Figur 5.2): regulator för tilluftstemperaturen (1), frånluftsfläkt (2), värmeväxlare (3), värmebatteri (4), kylbatteri (5), tilluftsfläkt (6), schema (7) för båda fläktarnas drift, samt tidsschema för värmeväxlaren. (8). De två energimätarna till vänster mäter energiförbrukningen hos fläktarna och återvinningen i värmeväxlaren. Aggregatet tillhandahåller tempererad luft till givet tryck. I formuläret har även några av de viktigaste komponentparametrarna presenterats för att underlätta åtkomsten av dessa. Börvärdet för tilluftstemperaturen kopplas till värmeväxlaren och till de båda batterierna. Alla tre komponenterna har egna ideala reglerkretsar som var och en för sig strävar efter att uppfylla börvärdet. Tilluftsfläkten höjer därtill temperaturen på tilluften med ett av användaren givet antal grader (Temperaturhöjning, tilluftsfläkt och system). Denna temperaturhöjning avser både fläktens och kanalsystemets bidrag. Den faktiska tilluftstemperaturen, om tillräcklig kapacitet finns, blir följaktligen börvärdet plus temperaturhöjningen i fläkten och kanalsystemet. I regulatorn för börvärdet kan en godtycklig funktion mellan tilluftstemperaturen och utetemperaturen ges. I grundutförandet är börvärdet satt till konstant, 16 grader. I version 3.0 finns dessutom flera andra varianter av aggregat och reglerprinciper att välja bland. Här koncentrerar vi oss dock till att börja med på att gå igenom standardaggregatet. Figur 6.2. Luftbehandlingsaggregatet i grundutförande Värmebatteriet har två väsentliga parametrar (dubbelklicka för att öppna), temperaturverkningsgraden ETAAIR på luftsidan och temperatursänkningen DTLIQ på vattensidan. Kapacitetsreglering sker genom att anpassa den faktiska verkningsgraden till behovet, upp till den givna maxverkningsgraden. Det erforderliga vattenflödet beräknas och om möjligt sänks vattentemperaturen med önskat antal grader. Vätskesidan innehåller ingen shuntgrupp utan regleringen sker genom en ren strypning av vätskeflödet. I grundutförandet är temperaturverkningsgraden satt till 1.0. Det finns två skäl till att vilja ändra detta till ett mer realistiskt värde, dels för att dimensionera själva batteriet genom simuleringsexperiment och dels för att göra energiberäkningar i det fall pannans 47

48 verkningsgrad beror av temperaturförhållandena (detta beroende saknas i standardpannan). Dessutom är det enklaste och snabbaste sättet att ta bort hela batteriet att sätta verkningsgraden till noll. Kylbatteriet fungerar för användaren på samma sätt som värmebatteriet men är mer matematiskt komplicerat eftersom luftens avfuktning beräknas. Den givna verkningsgraden är definierad som (1 - "bypass factor") enligt ASHRAE:s nomenklatur. Fysikaliskt innebär detta att den färdigkylda luftens tillstånd i tillståndsdiagrammet ligger på en rak linje mellan tillståndspunkten för den, till batteriet, ingående luften och kylytans daggpunkt. I modellen definieras daggpunkten av genomsnittstemperaturen på vätskesidan avsatt på mättnadskurvan. Den givna verkningsgraden anger läget utefter denna linje; 0 ger ingen kylning alls och 1 innebär maximal kylning, som alltså innebär att luftens temperatur som mest kyls till (det aritmetiska) medelvärdet av köldbärarens in- och utgående temperatur. Värmeväxlaren kapacitetsregleras också den genom att den faktiska verkningsgraden väljs av modellen (upp till den av användaren givna maxgränsen) så att börvärdet för tilluftstemperaturen om möjligt uppnås. En begränsning sätts av temperaturen på den (av värmeväxlaren oftast kylda) frånluften, som inte får understiga en viss gräns (parametern TEXHOUTMIN). Detta för att undvika påfrysning. Värmeväxlaren tar hänsyn till eventuell kondensation på både till- och frånluftssidan. För den våta processen tolkas den givna verkningsgraden som (1 - "bypass factor") på samma sätt som för kylbatteriet, men för värmeväxlaren definieras kylytans daggpunkt som ingångstemperaturen för det motsatta mediet. Fläktarna är idealt tryckreglerade med givna börvärden och verkningsgrader, dvs. de ger en fast given tryckhöjning. Båda dessa parametrar har i grundfallet endast betydelse för att beräkna energiåtgång. Fläktens temperaturhöjning av luften ges direkt av användaren och är därmed oberoende av tryckhöjning, verkningsgrad och fläktens utformning. Schemat för fläktarnas drift är kopplat till både till- och frånluftsfläkten. När reglersignalen är noll, ger fläktarna en mycket låg tryckhöjning (större än noll av numeriska skäl). Fläktschemat är också kopplat till alla don i zonerna. När fläktarna slår av stängs också alla don. Detta är för att undvika spontanflöden genom systemet pga. skorstenseffekt. Det går också att avsiktligt modellera skorstenseffekten genom systemet men detta behandlas inte här. Fläktschemat ger liksom andra scheman normalt värdena 0 (avstängt) och 1 (på) som utsignal. Men för fläktschemat är det meningsfullt att ibland ge andra värden, för att därmed forcera ventilationsflödet. Om exempelvis värdet 1.2 ges, kommer alla don att ge 20% högre flöde än vad som är valt lokalt i zonen. Detta gäller både CAV och VAV. På samma sätt ger 0.5 halva flödet. De lokala donens koppling till det centrala schemat har ingen motsvarighet i verkliga system utan har införts dels för att undvika oavsiktliga spontanflöden i systemet och dels för att medge forcering av flödet i CAV fallet. Värmeväxlaren har i version 3.0 försetts med ett tidsschema i grundutförandet. Detta gör att man lätt kan stänga av växlaren under givna tidsintervall genom att definiera ett tidsschema som ger värdet 0 under dessa perioder. 48

49 6.3 Allmänt om zonmodellerna För VVS-systemen används samma presentation i användargränssnittets standard- och avancerade nivå (skillnaden mellan standard och avancerad diskuterades i avsnitt 3.2). För zonmodellerna är däremot presentationerna helt olika. I detta avsnitt skall vi förklara de väsentligaste punkterna i zonmodellerna och i detta sammanhang ge en liten översikt över den avancerade nivån. En normalanvändare behöver egentligen aldrig befatta sig med den avancerade nivån, men det är bra att känna till dess existens och det är lättare att förklara fysiken utifrån den. Zonens huvudformulär i standardnivån presenteras i kapitel 5. IDA Klimat och Energi erbjuder två olika modeller av själva zonen och dess omgivande väggar och bjälklag. Den ena, klimatmodellen, är mycket detaljerad med exempelvis möjlighet till en vertikal temperaturgradient. Den andra, energimodellen, har mer konventionell noggrannhet med en s.k. "mean radiant temperature" (genomsnittlig strålningstemperatur) men med variabla värmeövergångstal. En mer detaljerad redogörelse för zonmodellerna ges i rapporten Models for Building Indoor Climate and Energy Simulation som kan hämtas från Klimatmodellen är begränsad till rum med rektangulär geometri. Båda zonmodellerna utgår ifrån samma beskrivning av byggnaden, som ges i standardnivån. Alla modeller av komponenter i och kring zonen, såsom fönster, radiatorer, regulatorer, läckor, don, osv., är gemensamma för den förenklade och den detaljerade zonmodellen. Figur 5.3 visar schema-vyn (den avancerade nivån) av en zon med detaljerad modell. För att komma till detta fönster, väljer man Skapa modell från Verktygsmenyn, efter att ha fyllt i alla nödvändiga uppgifter i standardnivån, i detta fall inklusive en radiator, ett kyltak och yttre solavskärmning. När väl Skapa modell har utförts, kan man växla mellan Formulär (standardnivån) och Schema (avancerad nivå) i Visamenyn eller genom att klicka på flikarna. De olika grupperna av komponenter har numrerats i figuren i följande kategorier: 1. Till- och frånluftsdon (VAV) med regulator 2. Takbjälklag 3. Luftläcka mot omgivningen 4. Solinstrålning och yttre värmemotstånd, yttervägg 5. En yttervägg, och tre innerväggar 6. Fönster och komponent för skuggningsberäkning 7. Golvbjälklag 8. Radiator med regulator och väggbit bakom radiatorn (med solinstrålning) 9. Kyltak med regulator och takbit bakom 10. Själva zonmodellen, där strålning, konvektion, laster etc. behandlas 49

50 Figur 6.3. Schema-vyn av en detaljerad zonmodell. 6.4 Zonens luftflöden I detta avsnitt går vi igenom de modeller och indata som bestämmer luftflödena igenom zonen. IDA Klimat och Energi skiljer sig i detta avseende från praktiskt taget alla andra termiska byggsimuleringsprogram eftersom möjligheten ges att räkna på naturlig ventilation, dvs. flöden som drivs av vindtryck och skorstenseffekt. Tanken är emellertid att man i standardfallet inte skall behöva tänka på detta, utan kunna föreskriva flöden som skall gälla oberoende av tryck. Varje zon (rum) har i grundfallet tre vägar för luftflöde: genom ett tilluftsdon, ett frånluftsdon och en läcka. Om två zoner placerats intill varandra och den gemensamma väggen har försetts med en öppen dörr, bildas ytterligare flödesvägar. Detsamma gäller om rummets fönster öppnats eller ytterväggen försetts med öppningar. Donen är alltid av VAV-typ, dvs. om tillräckligt tryck finns, så håller de konstant flöde i enlighet med en reglersignal. I det enklaste fallet, CAV, är reglersignalen fixerad till noll. Donen ger då ett konstant minimiflöde, som motsvarar det önskade konstanta flödet. För ett VAV-system, ges reglersignalen av en proportionell regulator som styr flödet med avseende på temperaturen, koldioxidhalten eller fukthalten i zonen. Eftersom flödena genom två av de tre luftvägarna är givna (direkt av användaren eller via regulatorer) får de fysiska dimensionen på den tredje luftvägen, läckan, endast betydelse för trycket i zonen och inte för några flöden. Zonens tryck, i sin tur, har endast betydelse om det står i förbindelse med andra zon genom andra läckor eller öppna dörrar som bildar nya flödesvägar. Det är alltså endast i detta fall man behöver se till att läckans storlek är rimlig. Indata till luftflödesberäkningen ges i två olika fönster. I Figur 6.4 visas zonens formulär, med de för flödesberäkningen viktiga indatarutorna är inringade. Om man öppnar fältet i comboboxen med namnet Regulatorvärden (välj Öppna från den meny som visas när man 50

51 vänsterklickar i högerpilen eller högerklickar i fältet), visas Dialogrutan för regulatorvärden (Figur 6.5). Figur 6.4. Zonens formulär. Figur 6.5. Regulatorvärden. I comboboxen Systemtyp i zonens formulär väljs CAV, VAV med temperaturreglering, VAV med CO 2 -reglering, eller VAV med fuktreglering. För CAV-fallet ges det önskade flödet direkt i zonens formulär via parametern Frånluftsflöde, CAV eller i dialogrutan som öppnas genom att klicka på knappen l/s m 2. Via parametern Faktor tilluft / frånluft väljs kvoten mellan tilluftsflöde och frånluftsflöde. Om 0.0 ges här flyter ingen luft genom tilluftssystemet. Detta är det enklaste sättet att modellera ett rent frånluftssystem. Via parametern Läckageyta vid 4 Pa ges en ekvivalent area för läckans storlek enligt ASHRAE:s definitioner (ASHRAE Fundamentals, kap. 14). Denna läcka införs på 1 m höjd från golvet i zonen. (Höjden har stor betydelse för flödet genom självdragssystem.) I resursen för regulatorvärden ges kvalitetsgränser för inneklimatet (Figur 5.5). Dessa gränser används sedan som börvärden för zonens olika regulatorer. I detta avsnitt behandlas endast de 51

52 parametrar som har betydelse för luftflöden genom zonen. Min- och maxvärdena för Frånluftsflöde ger i förekommande fall gränser för zonens VAV-regulator. I fallet med CAVsystem ges, som sagt, det önskade flödet direkt i zonens formulär. Om valt CAV-flöde faller utanför de givna kvaltitetsgränserna, ges en varning när simuleringen startas. För VAValternativen ger min-värdet det lägsta tillåtna luftflödet och max-värdet det högsta. De övriga givna värdena i Regulatorvärden har endast betydelse för respektive VAV-fall. Om CO 2 -reglering har valts varieras luftflödet i proportion till CO 2 -halten i rumsluften. Vid maxvärdet av CO 2 fås det högsta flödet genom frånluftsdonet och vid min-värdet av CO 2 når frånluftsflödet det givna min-värdet. Fuktreglering fungerar helt analogt, men med avseende på relativ fuktighet. Ett temperaturreglerat VAV-system fungerar något annorlunda. Här är det endast max-värdet av komforttemperaturen som används. VAV-flödet börjar forceras något under (normalt 1 C) det givna max-värdet. Något över (normalt 1 C) max-värdet i temperatur fås fullt frånluftsflöde. Detta finns åskådliggjort i diagrammet i figuren ovan. Reglerbandet (parametern SYSPARS.TEMP_THROTTLE på byggnadsnivån i dispositionsvy) har normalt bredden 2 C. Om ett alltför snävt band väljs kan emellertid den numeriska ekvationslösaren få problem att hitta en lösning. Min- och max-värdena för komforttemperatur har även betydelse för reglering av radiatorer respektive kylapparater i zonen. Detta behandlas i följande avsnitt. När fläktarna är igång (fläktdrift styrs via Luftbehandlingssystemet, se avsnitt 6.2) ges infiltrationen som skillnaden mellan valt frånluftsflöde och tilluftsflöde (det senare väljs indirekt via Faktor tilluft / frånluft). När fläktarna står still kvarstår små flöden genom ventilationssystemet, dels för att det kan leda till numeriska problem om de sätts till exakt noll och dels för att representera en tänkt infiltration. Infiltrationsflödet när fläktarna står ges centralt via parametern SYSPARS.VENT_OFF_AIRFLOW. Denna kan nås från dispositionsvyn. Enheten är liter per sekund och m 2 ytterväggyta (inkl. fönster). 6.5 Allmänt om rumsapparater för kyla och värme Lokal värme eller kyla tillförs rummet genom att definiera rumsapparater på väggarna, i taket, eller på golvet. För närvarande finns en generell apparat för vattenburen kyla (både för radiativa och konvektiva apparater), en apparat för tilluftsbafflar, en vattenburen radiator (eller konvektor), vattenburen golvvärme samt en elradiator. Vi diskuterar först modellernas funktion och därefter presenteras indataformulären. De vattenburna apparaterna är anslutna till primärsystemet med kopplingar som innehåller tryck, massflöde och temperatur (se Figur 6.3). Apparaterna, förutom golvvärmen, har på samma sätt som donen ideala flödesregulatorer som, om tillräckligt tryck finns, styr massflödet mellan ett givet max-värde (som ges av användaren) och ett min-värde nära noll (som kan väljas men som sällan behöver ändras). Börvärdet för flödet ges i sin tur av en regulator som avläser rumstemperaturen (vid 1.4 m från golv för kylapparater, och i radiatorns tyngdpunkt för radiatorer). Golvvärmen har som standard en PI-regulator men även en P- regulator eller att den är ständigt på kan väljas. Vi återkommer till golvvärmen i avsnitt 6.7. Temperaturbörvärdet för kylapparater tas normalt direkt från regulatorvärdena, max-värdet för komforttemperaturen (se Figur 6.5). Motsvarande värde för radiatorer är min-värdet för komforttemperaturen. 52

53 Ett undantag utgörs av fallet när luftsystemet är temperaturreglerad VAV. Vattenburna kylapparater får i detta fall sitt börvärde förskjutet med normalt 2 C. (Kan ges centralt via parametern SYSPARS.COOLPANEL_OFFSET). Detta innebär att luftflödet först forceras till maxvärdet. Därefter sätts vattenburna kylapparater in. Alla värmeapparater förutom golvvärmen styrs i grundutförandet med proportionella regulatorer (även elradiatorn). On-off-reglering kan studeras från den avancerade nivån och behandlas inte här. System som körs med on-off-reglering tar väsentligt mycket längre tid att simulera eftersom varje på- och avslag måste lösas upp i tiden. Detta är skälet till att även system som i verkligheten är on-off-reglerade, t.ex. en elradiator, har proportionell reglering i grundutförandet. Skillnaden i rumsklimat och energiåtgång blir i allmänhet liten. Kylapparaterna har i version 3.0 fått PI-reglering som standard. Ett skäl till detta är att denna typ av reglering blir allt vanligare i moderna system. 6.6 Vattenburna värmeapparater Värmeavgivningen från vattenburna värmeapparater utom golvvärme ges av P = K*l*dT^N, där l är apparatens längd och dt är temperaturskillnaden mellan värmemediet och rumsluften. K och N är konstanter som karaktäriserar en apparat av viss höjd. För radiatorer sätts ofta N till 1.28, varför K får enheten W/(m*Deg-C^1.28). Logaritmiska medeltemperaturdifferensen används för att beräkna dt. I databasen lagras värden på K, N och höjden (STRIP_WIDTH) för apparater av olika fabrikat. Man definierar alltså ett databasobjekt för varje principutförande och förekommande höjd, men längden på apparaten definieras först när den infogas i modellen. I Figur 5.6 har en värmeapparat infogats på en väggyta. Dess huvudformulär har öppnats och en dialogbox för alternativa indata har öppnats från formuläret. 53

54 Figur 6.6. En radiator på en väggyta, dess huvudformulär och en dialog för alternativa indata. Värmeapparatens mot rummet exponerade varma yta definieras genom den ruta som ges när apparaten infogas på en väggyta (eller på golvet). Storleken på denna ruta har betydelse för den termiska funktionen på två sätt, dels vad det gäller uppdelningen mellan konvektion och långvågig strålning (vi återkommer till detta) och dels för att definiera apparatens längd i uttrycket för effekten, P. Längden beräknas som den (givna) exponerade ytan delat med den i formuläret givna höjden (som ofta kommer från databasen), dvs. om man av misstag definierar en yta som har något felaktig höjd så kompenseras detta genom att justera längden. I normalfallet kommer värden på K, N och höjd från databasen (texterna är gråfärgade i formuläret). Användaren behöver endast ange det dimensionerande vattenflödet. Den totala avgivna värmeeffekten ges alltid av det givna uttrycket för P. Uppdelningen mellan strålning och konvektion beräknas automatiskt baserat på apparatens yttemperatur (som anses starkt kopplad till vattentemperaturen) och den givna exponerade ytan. Zonen "ser" en varm yta och beräknar strålning och konvektion från denna yta. Huvuddelen av det återstående värmet (för att uppfylla uttrycket för P) avges konvektivt direkt till luften (motsvarande konvektionsströmmen bakom en radiator). En liten del av effekten åtgår till att höja temperaturen på väggstycket bakom värmeapparaten. Värmeövergångstalet mellan apparatens yta och väggen bakom antas i grundfallet vara helt dominerat av strålning och räknas i detta fall ut automatiskt av modellen. Ifrån den avancerade nivån kan värmeövergångstalet ges som en parameter (hback) till radiatorn. För att snabbt kunna lägga in nya värmeapparater även utan direkt kännedom om K och N ges en möjlighet till alternativa indata (se Figur 5.6, nedre högra rutan). I detta fall tas apparatens fysiska dimensioner direkt från den av användaren definierade rutan. Värdena på dimensionerande massflöde och K beräknas ur de av användaren givna effekt och temperaturförhållandena. N ges direkt av användaren också i detta fall. Observera att K beräknas utifrån de givna uppgifterna i alternativa indata. Därefter gäller detta K. Om rutans storlek ändras i efterhand, ger apparaten en annan effekt, eftersom K (i fallet N ~ 1) betyder effekt per längdenhet och grad. 54

55 6.7 Golvvärme Om en golvvärmeslinga infogas på golvet i ett rum, delas bjälklaget för denna del av golvet upp i en del ovanför golvvärmeskiktet och en del under. Mellan dessa skikt infogas en värmeväxlare som motsvarar golvvärmeslingan. Värmen från slingan redovisas inte under rubriken Rumsapparater i resultatredovisningen utan anses komma från Väggar. Det kan ju ofta vara så att golvvärmeskiktet värmer det angränsande rummet mer än rummet som det tillhör. Golvvärmekretsen approximeras med ett skikt i bjälklaget med homogen temperatur, dvs. 2Doch 3D-effekter i temperaturfältet kring slingorna försummas. Själva golvvärmeskiktet modelleras som en värmeväxlare mellan skiktets temperatur och vattnets temperatur i slingan. Den logaritmiska medeltemperaturskillnaden används och ett konstant värmeövergångstal, motsvarande det sammanlagda motståndet mellan vatten-rörvägg, själva röret samt flänsverkningsgraden mellan rören och det tänkta skiktet med konstant temperatur. Golvvärmeslingan anses vara försedd med en egen shuntgrupp som håller massflödet konstant, givet av parametrarna Nominell effekt och Temperaturfall (se Figur 6.7). Uteffekten regleras genom att styra inloppstemperaturen mellan den i formuläret givna Maxtemperaturen och skiktets aktuella temperatur. PI- eller P-regulator kan väljas. Ett alternativ Alltid på finns också som håller temperaturen i slingan konstant till Maxtemperaturen om pannan levererar tillräcklig temperatur. Figur 6.7 Formuläret för golvvärme 55

56 6.8 Kylapparater Kylapparaten används för strålande och konvektiva kylapparater vars prestanda är oberoende av tiden. En fan-coil kan exempelvis modelleras, förutsatt att fläkten anses vara permanent påslagen. Kylapparaten fungerar helt analogt med den vattenburna radiatorn, med undantag för några skillnader i indata som diskuteras här. Figur 6.8. En kylapparat på en väggyta, dess huvudformulär och en dialog för alternativa indata. Höjden på en radiator motsvaras här av en modulbredd, för vilken K och N gäller. På samma sätt som för radiatorn räknas den totala längden ut som den givna rutans area delat med modulbredden. En skillnad är att värmeövergångstalet mellan apparatens baksida (som anses hålla vattnets medeltemperatur) och den bakomliggande ytan (ofta taket) ges direkt i huvudformuläret. Om ett (godtyckligt) negativt tal anges, beräknas värmeövergångstalet som för värmeapparater, dvs. som om all värmeövergång skedde genom strålning. Detta är en god approximation för en helt oisolerad baksida. I dialogboxen för alternativa indata, ges något annorlunda parametrar för kylapparater. Effekten och temperaturskillnaden mellan luften och vattnet ges för två punkter på effektkurvan. För maxeffekten ges även temperaturfallet på vattnet. 6.9 Aktiva bafflar Aktiva bafflar fungerar dels som tilluftsdon och dels som kylbafflar med betydande egenkonvektion. De har prestanda som är beroende av det aktuella tilluftsflödet som tillförs igenom dem. Aktiva bafflar är modellerade som rent konvektiva enheter, dvs. eventuellt bidrag till strålningsbalansen i rummet försummas. De används främst för att kyla luften i rummet men har också möjlighet att fungera som värmare. 56

57 Två varianter av indata erbjuds, Förenklad modell och Data från tillverkare. Data från tillverkare innebär att K och N i modellen från avsnitt 6.6 ges som funktioner av luftflödet igenom baffeln. Detta alternativ används främst då data automatiskt importerats från tillverkarens databas, t.ex. via IDA Room. Förenklad modell innebär att uteffekten ges av användaren i två punkter, dels vid det dimensionerande luftflödet och dels vid nollflöde, se Figur 6.9. Exponenten N är i detta fall satt till 1.5. Figur 6.9 Indataformulär för Aktiva bafflar I konstantflödesfallet (CAV) anses det i formuläret angivna luftflödet passera igenom baffeln då fläktarna är igång. Vid forcering av fläktarna ökas även flödet igenom baffeln i motsvarande mån. För VAV-system passerar vid fullt flöde det i formuläret givna flödet baffeln. Vid lägre flöden minskas flödet igenom baffeln proportionerligt. Det sammanlagda luftflödena igenom alla bafflar i en zon får inte överstiga det totala för zonen. Om det i bafflarna angivna totala flödet understiger det begärda i zonen, anses en del av luften passera in i rummet ifrån ett konventionellt don. 57

58 58

59 7 CAD-import 7.1 Inledning I den nu aktuella versionen av IDA Klimat och Energi finns det möjlighet att importera A- ritningar i IFC-formatet (version 1.5.1). Detta format kan exporteras från flertalet 3D CADverktyg som AutoDesk Architectural Desktop, ArchiCAD, Visio, Facility m.fl 1. Den viktigaste informationen som kan överföras från CAD-modellen är geometrisk, dvs. rummens form, position, fönster och dörrar osv. Zoner i IDA Klimat och Energi bildas ifrån sk. spaces i IFC-modellen. Det räcker alltså inte med att CAD-modellen bara innehåller väggar utan den måste även innehålla rum som avgränsas av dess väggar. I vissa CADverktyg, t.ex. i Facility, bildas alltid spaces när man ritar. I andra måste användaren manuellt skapa dessa. IFC-importen kan också utnyttja annan information i IFC-modellen, såsom väggkonstruktioner. På hemsidan för IDA Klimat och Energi kan du hitta mer material om IFC-importen till IDA Klimat och Energi. Sidan nås via?-menyn, IDA på webben, ICE användarsupport. Klicka på Topic notes. 7.2 Överföring av data från IFC Utgå från ett tomt byggnadsformulär, dvs. ett som inte innehåller några zoner, och gå in på fliken Våningsplan. Där finns en knapp märkt importera CAD. Trycker man på den får man upp ett vanligt fönster för val av indatafil. Har man ingen egen indatafil kan man för att testa använda en av filerna som levereras med programmet som normalt hittas i biblioteket C:\Program\IDA\samples\ICE\Ifc. Alternativt kan man här också importera en fil med vanlig Windowsgrafik att använda som bakgrund vid manuellt arbete. I det följande behandlas dock fallet med IFC-import. Det första att göra är att mappa de okända komponeneterna till kända. När man trycker på knappen IFC-mappning får man upp en dialogruta (se Figur 7.1) där man först ska välja kategori som t.ex. väggar, fönster och material. Om man väljer väggar erhålls en lista med samtliga väggtyper som finns i IFC modellen. IDA Klimat och Energi kräver mer information om en vägg än vad som normalt finns lagrad i CAD-modellen. Därför måste vi först manuellt ange vilken konstruktion (ICE-resurs) som skall användas för varje IFC-väggtyp. För att mappa en viss vägg markerar man den i listan och väljer vad den ska motsvara för ICE-vägg. Önskar man välja från befintliga väggar i ICE-databasen klickar man på Ladda fr Db. Det går också bra att skapa en ny vägg. Vill man titta på den valda väggen klickar man på Inspektera. När man har valt den önskade väggtypen i listan till höger klickar man på Bind till markerat varvid mappningen kommer att synas i listan IFC data. Upprepa proceduren för fönster. Här behöver man oftast komplettera ICE-databasen först med de fönsterkonstruktioner som behövs för projektet, inklusive avskärmningar osv. Det kan finnas materialbeteckningar i IFC-modellen också. Dessa kan då knytas till motsvarande material i ICE-databasen. När materialen finns definierade i ICE, kan också hela 1 Dock tyvärr inte ännu från Point 5. En möjlighet är här att först importera modellen i Facility och därifrån generera IFC

60 väggkonstruktioner importeras från IFC-modellen. Detta sker genom att trycka på knappen Importera från IFC, då Väggkonstruktion först valts och en IFC-konstruktion har markerats. De objekt i IFC-modellen som inte explicit har mappats till motsvarande ICE-resurser får defaultvärden motsvarande de som kan anges under fliken Defaults. Figur 7.1 Dialog för mappning av data Skapa zoner IFC modellen kan innehålla mer än ett våningsplan. Det som visas under Planritning i ICE är ett horisontellt snitt igenom modellen på en viss nivå (Figur 7.2). För att välja den nivå som för tillfället visas, trycker man på knappen Nivå: xx m. Där xx är höjden över mark på golvet i den våning som för tillfället visas. I denna dialog, kan man också se höjden och bottenplattans nivå för den byggnad som skapats vid IFC-importen. För att definiera vilka rum i IFC-modellen som ska ingå i respektive ventilationszon får man klicka på de (angränsande) rum som ska ingå i en zon. (Vill man avmarkera ett rum får man klicka en gång till på det). Tänk på att hushålla med zonerna och slå ihop så mycket som möjligt för den aktuella studien. För att skapa en ICE-zon av de markerade rummen trycker man på Ny zon. Ange så vettiga defaultvärden som möjligt för den nya zonen, t.ex. avseende belastningar. Dessa värden måste därefter redigeras separat i varje skapad zon. 60

61 Figur 7.2 IFC-modell med en skapad ICE-zon, ett markerat och ett omarkerat rum. De zoner som bildas får den geometri som motsvarande space har i IFC-modellen, dvs. om ett rum sträcker sig över flera våningsplan, gör ICE-zonen det också. Man kan byta nivå för det horisontella snittet genom modellen under arbetets gång. Dock är ICE-modellen begränsad till zoner med platt golv och tak. Observera att man i fliken våningsplan nu ser två modeller samtidigt, dels IFC-modellen med eventuellt markerade rum och dels de zoner som skapats i ICE och som också kan markeras (och öppnas). 61

62 62

63 8 Avancerad nivå 8.1 Inledning Standardnivån täcker de flesta användares behov, men ibland är det önskvärt att kunna studera fler variabler än de som kan väljas i utdata, ändra fler parametrar eller att byta ut komponenter i sitt system. För att göra det arbetar man i den avancerade nivån, där systemet är uppbyggt av komponenter. I vissa fall är den komponentbaserade beskrivningen ett naturligt sätt att presentera en funktion. Ventilationsaggregatet är ett system som består av olika komponenter: fläktar, återvinnings-, värme- och kylenheter. Här används samma beskrivning på standard och avancerad nivå. I en zon å andra sidan består komponenterna av t ex väggar, fönster, tilloch frånluftsdon. Här skiljer sig beskrivningarna. Varje komponent i den avancerade nivån är matematiskt beskriven med ekvationer. Komponenterna kopplas samman med de variabler som är gemensamma för båda komponenterna. Ett exempel är kopplingen mellan värme och kylbatterierna i tilluften. De gemensamma variablerna är: tryck, temperatur, massflöde, fukthalt och koldioxidkoncentration. I detta avsnitt går vi igenom de mest grundläggande operationerna som krävs för arbete på den avancerade nivån. För att bli en duktig användare av den avancerade nivån krävs också en god överblick över modellbiblioteket som ligger till grund för IDA Klimat och Energi. En sådan överblick ges i rapporten Models for Building Indoor Climate and Energy Simulation som kan hämtas från Att generera avancerad nivå För att kunna arbeta i den avancerade nivån väljs Skapa modell under menyn Verktyg. Då kommer en ny flik benämnd schema att visas av det aktuella systemet. Har man redan skapat en modell av systemet och vill se sin modell som schema klickar man på fliken Schema (eller väljer Schema i Visa-menyn). Den avancerade nivån utgörs av en stor datastruktur som genereras vid operationen Skapa modell (eller Kör). Arbete på den avancerade nivån sker i denna genererade datastruktur. Tyvärr innebär detta att det arbete man gjort går förlorat om man behöver göra några ändringar på standardnivån och därefter gå tillbaka till den avancerade nivån. Undantag från detta är luftbehandlingsaggregaten och primärsystemet. Dessa båda system delar samma beskrivning i de båda nivåerna och alla ändringar överlever Skapa modell. 63

64 Figur 8.1 Luftbehandlingsaggregatet är beskrivet i avancerad nivå. Figur 1 visar hur luftbehandlingsaggregatet ser ut. Komponentens matematiska funktion anges med ekvationer, variabler och parametrar. Skillnaden mellan en variabel och en parameter är att en parameter inte kan ändra sitt värde under simuleringen. En fönsterarea är ett exempel på en parameter, emedan rumsluftens temperatur är en variabel. I beskrivningen av en komponent anges: Sammanfattning En textbeskrivning av komponenten Ekvationer En matematisk beskrivning Gränssnitt Anger hur komponenten kan kopplas till andra Variabler Alla variabler visas med värde och enhet Parametrar Här kan fasta värden avläsas och ställas in. Parameterbehandling Beräkning av parametrar innan simuleringen startas För att få en introduktion till den avancerade nivån följer nu två övningsexempel 8.3 Exempel 1. Presentera mer utdata i befintligt diagram Antag att vi är intresserade av att se temperaturen efter återvinningskretsen i tilluftskanalen. Den skall presenters tillsammans med de övriga temperaturerna i ventilationssystemet. Börja med att gå över till fönstret med luftbehandlingsaggregatet (Figur 8.1). Dubbelklicka på anslutningen mellan värmeväxlaren och värmebatteriet. På skärmen visas en koppling mellan två gränssnitt; SUPOUT (SUPply OUT) från värmeväxlaren (hx) är kopplad till AIRFLOWIN på värmebatteriet (hc). För att se vilka variabler kopplingen består av dubbelklickar vi på rutan som är märkt hx.supout. Den av variablerna som kallas TSUPOUT är temperaturen vi söker. Dubbelklicka på variabelnamnet så erhålls en bild som motsvarar Figur

65 Figur 8.2 I det fönster som visas finns all information om den valda variabeln. Längst ner finns det en möjlighet att logga variabeln till ett diagram. I detta exempel kommer värdet på den aktuella variabeln loggas till "Temperaturer, Luftbehandlingsaggregat". Om man nu öppnar det aktuella diagrammet under fliken Rapport finns det ytterligare en kurva med märkt TSUPOUT. 8.4 Exempel 2. Nattsänkning Nattsänkning innebär att temperaturen i en lokal tillåts vara lägre under vissa tider på dygnet. Vanligtvis sker det genom att framledningstemperaturen till radiatorn sänks vilket enkelt görs med tidsschemat för en börvärdesförskjutning för pannan. I det här exemplet skall vi istället ändra börvärdet för temperaturstyrningen i ett rum under natten. Börja med att konstruera en enzonsmodell i standardnivån som värms av en radiator med en proportionerlig regulator under en vinterdag. Välj belastningar etc. så att radiatorn verkligen bidrar till värmebalansen. Öppna formuläret för zonen och gå över till den avancerade nivån genom att välja Skapa modell från Verktygmenyn. Figur 8.3 är ett exempel på hur det kan se ut. 65

66 Figur 8.3 Schema över en zon Regulatorn till värmeregleringen är inringad i figuren. Den proportionella regulatorn som används av programmet har ett fast börvärde (en parameter) som inte tillåts att variera i tiden, vilket medför att den behöver bytas ut mot en annan regulator där börvärdet är en variabel. Börja med att ta bort den gamla regulatorn genom att markera den och sedan radera (delete). Den nya regulatorn finner man i systemet Library under Verktygsmenyn. Dra in objektet Proportional Controller till platsen för den gamla regulatorn. När väl den nya regulatorn finns på plats skall vi förse den med nya parametrar. Dubbelklicka på regulatorn så att ett fönster öppnas. Figur 8.4 visar en bild av fönstret. Figur 8.4 Disposition av en regulator Öppna variabler genom att dubbelklicka på symbolen framför texten VARIABLER. Ändra propband till -2 genom att dubbelklicka på variabeltexten PROPBAND. Figur 8.5 illustrerar ett fönster för en variabel. Dubbelklicka på det blå fältet intill Source or connection och skriv in -2 vid use value. Avsluta med Connect (Se Figur 8.6). Ställ sedan in variabeln OVERRIDE till 1 på samma sätt. 66

67 Figur 8.5 Formuläret för en variabel Figur 8.6 Dialog för att koppla variabler till ett värde Nu ska den nya regulatorn kopplas till radiatorn. Dubbelklicka på ramen till regulatorn för att börja kopplingen. (Markören ändrar utseende i närheten av ramen). Den nya regulatorn har nu fått en liten fyrkant på sig. Dra ut kopplingen genom att klicka på brytpunkter på vägen. Avsluta ramen genom att klicka på ramen av den komponent som du vill ansluta till. I det här fallet är det radiatorn. Välj att koppla MEASURELINK från regulatorn till AIRTEMP på radiatorn enligt figur 8.7. Upprepa proceduren och koppla OUTSIGNALLINK på regulatorn till CONTROL på radiatorn. Figur8.7 Dialog för att koppla gränssnitt till algoritmobjekt 67

68 Avslutningsvis skall börvärdet på regulatorn kopplas till en komponent som ger olika värden vid olika tidpunkter. Komponenten som behövs har namnet Schedule. Välj komponenten Schedule i Library från Verktygsmenyn. Samma komponent används ofta i standardnivån och därför ges här bara en kort beskrivning av inställningar. Ytterligare information finns i hjälptexter till komponenten. För att ställa in två olika börvärden går man till väga enligt följande: Högerklicka på fältet SCHEDULE-DATA och skapa nytt resursobjekt och kalla den för nattsänkning. Välj öppna och avancerat. Konstruera ett schema som ger värdet 21 mellan kl och 18 under övrig tid. Återstår bara att koppla samman de olika komponenterna. I det här fallet gör vi det genom att dubbelklicka på regulatorn och välja Gränssnitt -> SETPOINTLINK i regulatorn och högerklicka på den och välja Koppling. Vi skall koppla detta gränssnitt till utsignalen på tidsschemat (som är ett s.k. algoritmobjekt). Välj object in och menyvalet 1:Zon. Leta rätt på objektet SCHEDULE i listan till höger. Tryck på + och välj gränssnittet OUTSIGNAL. Avsluta med att trycka på Connect. Starta simuleringen genom att välja Kör färdig model i Verktygsmenyn. En praktisk funktion när man bygger modeller på den avancerade nivån är Ersätt Denna ger möjlighet att i en operation ersätta en komponent med en liknande och återställa så mycket som möjligt av existerande kopplingar och parametervärden. Högerklicka på den proportionella regulatorn och välj Ersätt Välj Med nytt objekt i dialogen och tryck OK. Vi får nu en lista över möjliga objekt (motsvarande Library men denna innehåller alla tillgängliga objekt). Välj THERMOST i denna lista, tryck OK. Kör systemet igen med Kör färdig modell i Verktygsmenyn. I denna övning har vi gjort ändringar i den avancerade nivån för zonmodellen. Denna del skrivs över av ändringar som görs i standardnivån när man väljer Skapa modell eller Kör i Verktygsmenyn. Detta är naturligtvis en stor begränsning, men tyvärr är det svårundvikligt eftersom parameteruppsättningen på den avancerade nivån helt skiljer sig ifrån standardnivån och är i princip oändlig. Vill man ändra rummets indata, får man göra det antingen genom att ändra direkt i parametrarna på den avancerade nivån eller acceptera att upprepa de kopplingar man gjort på den avancerade nivån. 68

69 9 Vanligt förekommande frågor och deras svar 9.1 Frågor om programmets hantering Hur tittar man på och ändrar i objekt som är valda i listor? Alla objekt kan öppnas för att man skall kunna titta på och ändra i innehållet. Olika tekniker används för att öppna ett objekt, beroende på om det är visat i en lista, i en s.k. combobox (det vanligaste), direkt i formuläret, eller i en dialogbox? Objekt som står i listor eller direkt i formulär kan öppnas med hjälp av dubbelklick, på vanligt Windowsmanér. Objekt i s.k. comboboxar (där man först måste 'klicka upp' listan att välja ur) öppnas i allmänhet genom att först klicka med högerknappen på dem och därefter välja Öppna i den meny som presenteras. Ett undantag utgörs dock av comboboxar i dialogrutor. Där måste man klicka på en liten högerpil till höger om boxen, för att få fram motsvarigheten till högerknappsmenyn Hur fixar man till diagram så att de blir snygga? Man kan alltid högerklicka på digrammet som man är missnöjd med och välja Egenskaper och därmed ändra utseendet. Om man vill ändra en diagramtyp en gång för alla, dvs. så att ändringen bevaras från körning till körning, får man först välja Tillåt redigering av formulär från Alternativmenyn. När man sedan stänger formuläret (diagrammet) som ändrats, får man frågan om man vill spara en fil som slutar på.idc. Om man gör detta, bevaras ändringen Hur väljer man typ av beräkning: temperatur, kylbehov eller energi? Det finns inget menyalternativ eller liknande för detta val i IDA Klimat och Energi. Man gör i grunden alltid samma typ av beräkning i IDA, dvs. systemet körs med givna parametrar, väderförhållanden och belastningar. Detta motsvarar mest en temperaturberäkning i andra program. En energiberäkning görs alltid och det är bara en fråga om att välja rätt resultatobjekt (Välj utdata, Verktygsmenyn) innan körningen, för att få fram de resultat man vill se. Körningen måste naturligtvis också sträcka sig över den period som man är intresserad av. För att få beräkningen att gå fortare, kan man välja 'energimodell' i Dialogen för simuleringsdata eller i enskilda zoner samt släppa på toleransen under fliken avancerat i Simuleringsdata. Se också frågorna om kylbehovsberäkningar Kan man jämföra resultat från olika simuleringsfall? Ja det är möjligt i t ex Excel. Alla resultatfiler från en simulering (.prn) kan läsas in i Excel. Makrot IDAPlot installeras automatiskt i Excel 2000 första gången man öppnar ett IDAdiagram i Excel (välj Excel från Visamenyn när diagrammet är öppet). I äldre Excelversioner måste makrot installeras manuellt. Läs ida\office\readme.txt. För att direkt läsa in IDA-tidsserier i Excel, starta IDAPlot som finns under menyn Verktyg -> IDAplot i Excel. Välj därefter att öppna den resultatfil du önskar jämföra. Upprepa proceduren för nästa resultatfil utan att stänga den första boken. När alla resultatfiler är inlästa väljer du ut ett diagram och klickat med höger musknapp på ett neutralt ställe i diagrammet och väljer källdata i menyn. Välj serie och lägg till en serie. Ange X-värden och Y-värden 69

70 för den nya serien. Enklast är ett gå till blad1 i respektive bok och markera dataserierna. Upprepa proceduren för alla böckerna Hur definierar man om en IDA-resurs, t.ex. en väggkonstruktion, från platsen där den används, dvs. utan att först hitta den i fönstret med IDA-resurser? Om man öppnar resursen där den är vald, ändras data i själva resursen, dvs. på alla platser där den syns Hur hämtar man belysningar, apparater, personlaster, och fönster från databasen? I Dialogboxen för Infoga objekt, finns en knapp märkt Databas. Den blir aktiverad när man valt typ av objekt att infoga, förutsatt att det finns något objekt av den typen i databasen Kan man spara hela zoner i databasen? Nej, men man kan kopiera zoner mellan system Hur backar man ur misslyckade ritningsoperationer? Tryck på Esc-tangenten, eller högerklicka och välj Avbryt. Oönskade brytpunkter tas bort genom att klicka en gång till på dem. 9.2 Geometri Hur kopplas rum till varandra och till ytterväggar? Alla väggar och bjälklag förstår om de skall vara kopplade till en annan zon eller en av byggnadens ytterytor genom att automatiskt hitta sina grannar, dvs. zonens position i 3Dmodellen används för att upprätta nödvändiga kopplingar. På den avancerade nivån kan man kontrollera att modellerna faktiskt är kopplade till varandra på ett riktigt sätt Kan man koppla en vägg eller en del av en vägg till en av byggnadens ytterytor som inte ligger i närheten? Ja, det kan man i version 3.0 genom att välja Koppla till fasad i fliken Avancerat för den aktuella väggen. På detta vis kan man beskriva byggnader med mer komplicerad geometri. Om bara en del av väggen skall kopplas manuellt, väljer man först Nytt objekt ifrån Infogamenyn och därefter Väggdel. I den nya delen, kan man välja randvillkor pss. men bara för väggdelen Hur är byggnaden orienterad i förhållande till situationsplanen och norrpilen? Byggnadens hörn är definierade i ett lokalt koordinatsystem som flyttas med byggnaden. Byggnadssystemet är definierat i ett globalt system som 'sitter fast i' situationsplanen. Rotation av byggnadens koordinatsystem i förhållande till det globala anges i grader. Positiv rotation är medurs. Norrpilens riktning anges också i förhållande till det globala systemet. Positiv rotationsriktning för norrpilen är också den medurs. Se också Geometri för byggnaden i referensmanualen Hur är en zon orienterad i förhållande till byggnaden? En zons läge är definierat av en hörnpunkt på golvet. Punktens läge och rotation anges i byggnadens koordinatsystem. 70

71 9.2.5 Kan man orientera en zon, utan att ta hänsyn till byggnaden? Nej, det finns alltid en byggnad definierad Hur används uppgifterna om byggnadens höjd och djup? Dessa används främst för att veta när en zon skall kopplas till yttertak eller markmodell. Takhöjden används också för att beräkna lokal vindhastighet vid denna höjd. Givna tryckkoefficenter antas vara definierade i förhållande till denna vindhastighet Hur ger man koordinater i sifferform istället för som grafik? Genom att välja Egenskaper i Alternativmenyn och därefter markera det aktuella objektet. 9.3 Värme- och kylbehovsberäkningar Hur gör man en kylbehovs- eller värmebehovsberäkning? Kylbehovsberäkningar kan enklast göras från IDA Room. Här beskrivs istället hur båda typerna av beräkning görs i standardnivån. Båda typerna av beräkning görs genom att definiera en lokalapparat (Kylapparat eller radiator) på någon yta och ge den en stor men realistisk maxeffekt. Börvärden för kylrespektive värmeregulator ges genom att välja lämpliga Regulatorvärden i zonens formulär. Efter simuleringen kan man titta på resultatobjektet Rumstemperaturer och effekter (som före simuleringen beställs i Verktygsmenyn, Välj utdata). Där ges uppgift om vilken maxeffekt som togs i anspråk under den valda simuleringsperioden för att hålla temperaturen inom givna gränser. En proportionell regulator (som ju alltid har en offset) används normalt för att reglera radiatorer, så börvärdet på temperaturen hålls inte exakt. Kylapparater styrs i standardfallet av PI-regulatorer och håller därför börvärdet mer exakt. Se också avsnittet Rumsapparater för kyla och värme i Kapitel Hur dimensionerar man kyla i det fall när temperaturen tillåts stiga över börvärdet? Det finns ingen automatik för detta i den nuvarande versionen av IDA Klimat och Energi. Man får helt enkelt experimentera med olika maxeffekter i lokalapparaten och se hur varmt det blir Hur definierar man en panna som motsvarar en fjärrvärmecentral? Det finns ännu inget speciellt stöd för detta i IDA Klimat och Energi. Man får helt enkelt definiera en panna med verkningsgraden 1.0 eller något under för att kompensera för de små förlusterna. Förbrukad primärenergi motsvarar då förbrukad fjärrvärme. Flödet på primärsidan går tyvärr inte att räkna ut ännu. 71

72 9.4 Luftflöden i IDA Klimat och Energi Hur sätter man tilluftsflödet i standardnivån? Man väljer först frånluftsflödet genom att öppna Regulatorvärden i zonens formulär och välja lämpligt min-värde för Frånluftsflöde. Därefter väljer man lämplig 'Faktor tilluft / frånluft' i zonens formulär. Skillnaden i flöden kompenseras genom läckan Hur beskriver man rena frånluftssystem? Genom att välja 'Faktor Tilluft / Frånluft' i zonens formulär till 0.0. Systemet har alltid en tilluftsdel. Men på detta sätt blir tilluftsflödet försumbart litet. All tilluft flyter genom läckan Varför är inte tillufts- och frånluftsflödena exakt lika i luftbehandlingsaggregatet, när jag har valt 'Faktor tilluft / frånluft' till 1.0 i zonen? För att inte få oönskade flöden genom läckan räknas beställda flöden i zonen om från volymflöden till massflöden (vid 20 C). Om inte detta gjordes skulle det, beroende på temperatur- och därmed densitetsvariationer i rumsluften, alltid flyta luft genom läckan. (Utom när rumsluftens temperatur exakt sammanfaller med tilluftens.) Redovisade flöden genom fläktarna är däremot korrekta volymflöden vid de aktuella temperaturerna, som ju i allmänhet är olika i till- respektive frånluften Hur forcerar man flödet i ett CAV-system? Om värdet som ges av tidsschemat som styr till- och frånluftsfläktarna i luftbehandlingsaggregatet väljs något över 1, forceras flödet med motsvarande faktor Varför är inte flödet riktigt noll när luft- eller vattensystem är avstängda? Av numeriska skäl lämnas små flöden kvar. Annars är det risk för instabiliteter i beräkningsmodellerna. 9.5 Energiberäkningar Hur gör man för att täcka in hela byggnadsvolymen med zoner för en energiberäkning Man bör hushålla med antalet zoner som definieras i en energiberäkning. Det finns två mekanismer för att göra detta och ända räkna på hela hus. I första hand definierar man helt enkelt stora zoner, kanske hela hus eller våningsplan. Alternativt kan man använda parametern 'Antal zoner av denna typ' i zonens formulär och därmed förbrukningsmässigt räkna på flera zoner med samma förhållanden utan att behöva beskriva varje zon. Detta bör undvikas om man från dessa zoner har öppningar mot t.ex. korridor Vi får misstänkt låg energiförbrukning, vad kan det vara för fel? En sak man behöver tänka på när man ställer upp en energimodell är att ta hänsyn till köldbryggor. I IDA Klimat och Energi är defaultvärdet på köldbryggor 0 W/K. 72

73 9.6 Andra frågor om IDA Klimat och Energi Hur bygger man egna luftbehandlingsaggregat? I version 3.0 finns ett antal färdiga aggregat att tillgå. Det enklaste är att klippa och klistra med dessa modeller med hjälp av den teknik som beskrivs i Kapitel 8. Alla modeller från ASHRAE Secondary Systems Toolkit finns också att tillgå att infoga i luftbehandlingsaggregatet. En manual för beskrivning av dessa komponenters uppbyggnad och parametrar kan erhållas från ASHRAE ( Vissa av komponenterna har enkla självförklarande parametrar Var är rumstemperaturen definierad vid deplacerande ventilation? Den temperatur som visas som diagram är temperaturen på halva rumshöjden. 73

74 74

75 10 Tips och tricks 10.1 Snabba upp beräkningarna IDA Klimat och Energi bygger på att ett stort ekvationssystem ställs upp och löses för hela den beskrivna byggnaden. Detta ekvationssystem innehåller även ordinära differentialekvationer och har därför olika inbyggda tidskonstanter. Rumsluften reagerar exempelvis snabbt på en konvektivt avgiven värmeeffekt, emedan jorden i marklagret under byggnaden kan ha en tusentals gånger längre tidsskonstant. Detta ekvationssystem löses med numeriska metoder som anpassar det aktuella tidssteget till lösningens frekvensinnehåll. Korta tidskonstanter i kombination med högt frekvensinnehåll i drivande funktioner (många och skarpa på och avslag) kan därför leda till långa beräkningstider. Det kan även förekomma att många internt genererade på- respektive avslag tvingar ned tidssteget. Prova exempelvis med att införa en termostat som regulator för värmen som gjordes i ett av exemplen i Kapitel 8. Själva antalet variabler i ekvationssystemet är självklart också av stor betydelse för beräkningstiden men denna stiger endast i stort sett proportionellt mot antalet variabler, dvs. inte med kuben på antalet variabler som är fallet för mer primitiva numeriska metoder. Man bör dock tänka på att inte införa många objekt, t.ex. fönster eller kylbafflar, av samma slag om man istället kan sätta in ett stort. Varje zon med klimatmodell som infogas bidrar med ca. 500 variabler till ekvationssystemet. Den enskilt viktigaste faktorn för att snabba upp beräkningarna är alltså att inte ha onödigt detaljerade tidsscheman (drivande funktioner). För en modell utan många detaljerade tidsscheman kan det löna sig att släppa på toleranserna för att få lösaren att ta längre och därmed färre tidssteg. Två viktiga numeriska parametrar är Tolerans respektive Största tidssteg. Dessa kan nås ifrån fliken Avancerat i dialogboxen för Simuleringsdata som nås ifrån byggnadsformuläret. Ofta kan man släppa på toleranserna, t.ex. till istället för standardvärdet Slappare toleranser leder i allmänhet endast till försumbart små noggrannhetsförluster i ackumulerade storheter som exempelvis månatlig energiförbrukning. Däremot leder alltför slappa toleranser och långt största tidssteg till att lösaren ofta måste backa och försöka igen med ett kortare tidssteg. Detta tar en betydande tid och lönsamheten går lätt förlorad. Dessutom leder slappa toleranser till allmänt större risk för haverier. För att titta på statistik över antal tidssteg, beräkningstider, antal ekvationer, omstarter osv. kan man efter en simulering öppna filen screen.txt, i IDAs temporärmapp idamod30. (Denna mapp hamnar på olika ställen beroende på diverse Windowsinställningar. Det enklaste är att söka efter den.) I slutet av screen.txt ges statistik över körningen Instabiliteter och numeriska fel Med ett verktyg som IDA Klimat och Energi är det lätt att snabbt bygga upp mycket stora ickelinjära ekvationssystem som måste lösas i många tusentals tidssteg. Det är därför omöjligt att ens teoretiskt åstadkomma ett helt buggfritt program som aldrig havererar. Beräkningsprogram skiljer sig i detta avseende fundamentalt ifrån flertalet andra program av mer administrativ karaktär. IDA Klimat och Energi har också en betydligt svårare uppgift än 75

76 mer traditionella byggsimuleringsprogram som ger mindre frihet åt användaren att modellera komplicerade förlopp. Ett av de viktigaste kraven på ett användbart program är dock så god robusthet som möjligt, speciellt för standardbetonade modeller. En mycket stor del av utvecklingsarbetet med IDA syftar till att förbättra förmågan att lösa problematiska fall och detta arbete måste ske i dialog med användare. Det är därför viktigt att användare som upplever sig ha byggt upp en rimlig modell och ändå har problem att lösa den bemödar sig att skicka in modellen till supportavdelningen. Detta gör man enklast genom att använda Mail support-funktionen i?-menyn. Vissa typer av förlopp leder oftare till svårlösta modeller. De generellt sett svåraste problemen är de som tillåter spontana luftflöden genom läckor och dörröppningar, speciellt i kombination med vindkrafter. Om man till detta också lägger beräkning av vertikala temperaturgradienter, får man ekvationssystem med svåra ickelinjäriteter och många korta tidskonstanter. En modell som trots många förbättringar fortfarande kan leda till problem är den för strålande och konvektiva värmande eller kylande ytor i zonen (radiatorer och kylapparater). Om användaren beställer en effekt som är mycket stor i förhållande till den fysiska ytan på apparaten, i syfte att nå så nära en rent konvektiv apparat som möjligt, kan modellen leda till haverier. Lösningen är att öka storleken på apparaten något. Ett sätt att få igenom besvärliga modeller är att minska toleransparametern som diskuterades i föregående avsnitt. Detta tvingar lösaren att vara försiktigare och ta mindre steg, vilket i de flesta fall ökar robustheten. Ofta kan det också vara så att vilken indataförändring som helst i modellen gör att en tidigare misslyckad beräkning plötsligt går igenom. Detta är inte så konstigt som det låter eftersom nästan varje indataförändring leder till en ny sekvens av tidssteg och att just den kombination av värden som ledde till ett misslyckat tidssteg därigenom undviks. 76

77 11 Referensmanual för IDA Room Här beskrivs indatafälten för de olika flikarna och indatasidorna. En allmän presentation av IDA Room finns i Kapitel Indata Sidan för Ort Se motsvarande objekt i standardnivån, avsnitt Sidan för Glaskonstruktion Se motsvarande objekt i standardnivån, avsnitt Sidan för Inre fönsteravskärmning Se motsvarande objekt i standardnivån, avsnitt Sidan för Stomme Denna sida ger möjlighet att välja alternativa konstruktioner för bjälklag, inner- och yttervägg under fliken för Enkla indata. Expanderar beskrivningen av respektive konstruktion. Se nästa avsnitt Sidan för Vägg- eller bjälklagskonstruktion inklusive Material Denna sida beskriver material och skikttjocklekar för en vägg- eller bjälklagskonstruktion. Beskrivning av fält För varje materialskikt beskrivs följande uppgifter: Tjocklek Materialskiktets totala tjocklek [m] Material Val av material för skiktet [Databasval av Material] Värmeledningstal Mått på materialets värmeledande förmåga [W/mK] Densitet Mått på materialets täthet [kg/m3] Värmekapacitivitet Mått på materialets värmelagrande förmåga [J/kgK] Varje materialskikt i konstruktionen kan markeras genom att klicka i något fält på raden. Knappraden till höger avser operationer på det markerade skiktet. Följande operationer kan utföras: Spara material Namnge ett användardefinierat material Lägg till Lägg till nytt materialskikt nederst i listan. Det nya skiktet blir en kopia av det markerade om något skikt är markerat. Ta bort skikt Radera markerat materialskikt Flytta upp Flytta upp markerat materialskikt i listan Flytta ner Flytta ner markerat materialskikt i listan 77

78 Fliken Enkla indata Denna flik är aktiv när programmet startas. När någon av flikarna för en fördjupad beskrivning av rummet aktiverats, kan man inte längre återvända till Enkla indata. Beskrivning av fält Ort och beräkningsfall: Dimensionera Val av beräkningsfall [Sommarfall med kyla, Sommarfall utan kyla, Vinterfall] Ort och beräkningsfall: Tid på året för beräkning Har betydelse för solhöjden, uteklimatet ges under "ort" [Val av datum för sommar eller vinterfall] Ort och beräkningsfall: Ort Valet av ort medför även val av klimatdata för orten [Databasval av ort] Ort och beräkningsfall: Dygnsmax Maximal torr temperatur under dygnet, ändras genom att öppna ort [ C] Ort och beräkningsfall: Dygnsmin Minimal torr temperatur under dygnet, ändras genom att öppna ort [ C] Rum och material: Stomme Medför val av konstruktion och material i inner- och ytterväggar [Databasval av stomme] Rum och material: Fönsterarea inkl. karm Fönstrets totala yta, 10 % karm antas [m2] Rum och material: Glastyp Val av glasningens optiska och termiska egenskaper [Databasval av Glaskonstruktion] Rum och material: Inre fönsteravskärmning Val av gardin eller persienn. Dras för då transmitterat solljus överstiger 100 W/m2 [Databasval av Inre fönsteravskärmning] Rum och material: Orientering Val av väderstreck åt vilket fönstret vetter [Val ur fast lista] Rum och material: Rumshöjd Avstånd mellan övergolv och innertak [m] Rum och material: Bredd Avstånd mellan sidoväggar i förhållande till fönster, innermått [m] Rum och material: Längd Avstånd från fönstervägg till motstående vägg, innermått [m] Värmebelastningar: Antal personer Antal personer i vila som belastar zonen (torrt och vått) [stycken] Värmebelastningar: Tid för personer Timmar per dygn för personers närvaro, centrerat kring 13:00 [timmar] Värmebelastningar: Belysning Ingående effekt till belysning (märkeffekt) [W] Värmebelastningar: Tid för belysning Timmar per dygn för belysning, centrerat kring 13:00 [timmar] Värmebelastningar: Övrig värmelast Konvektiv, torr värmeeffekt från apparater i zonen [W] Värmebelastningar: Tid för övrig värmelast Timmar per dygn för övriga värmelaster, centrerat kring 13:00 [timmar] Drift: Tilluftsflöde Totalt tilluftsflöde = frånluftsflöde (när fläktarna går) [l/s] eller [m3/h] Drift: Fläktdrift per dygn Timmar per dygn för mekanisk ventilation, centrerat kring 13:00 [Timmar] Drift: Tilluftstemperatur Inblåst temperatur vid donen (otillgängligt vid sommarfall utan kyla) [ C] 78

79 Drift: Börvärde termostat Börvärde för rumstermostat för kyl- eller värmeapparat (otillgängligt vid sommarfall utan kyla) [ C] Fliken för enkla indata ger möjlighet att med minimala indata genomföra en kyl- eller värmebehovsberäkning av ett rektangulärt rum med ett fönster. Rummet har en yttervägg och är i övrigt omgivet av rum med samma temperaturförhållanden. Rummet anses ha en helt balanserad mekanisk till- och frånluftsanläggning. En sk. insvängd beräkning utförs, dvs. zonen utsätts för en oändligt lång värmebölja (resp. köldknäpp). När ingen förändring uppstår från ett dygn till nästa avbryts beräkningen och resultatet från det sista dygnet presenteras. Tre beräkningsfall är möjliga: Sommarfall med kyla, Sommarfall utan kyla och Vinterfall. I Sommarfall med kyla kyls zonen dels via tilluften och dels via en lokal rumsapparat som automatiskt ges en stor maxeffekt (200 W/m2 golvyta). De primära resultaten i detta fall är den bortförda effekten och den resulterande operativtemperaturen i rummet. Rumsapparaten bör i de flesta fall ha tillräcklig effekt för att hålla lufttemperaturen nära det givna termostatbörvärdet. Operativtemperaturen (och de riktade operativtemperaturerna) avser en person som sitter mitt i zonen. I Sommarfall utan kyla görs en ren temperaturberäkning utan tillgång till mekanisk kyla. Tilluften har då utomhustemperatur plus två grader motsvarande temperaturhöjningen i fläktar och kanaler. I Vinterfall förses zonen med en radiator med stor maxeffekt (50 W/m2). Radiatorn bör i de flesta fall vara tillräcklig för att hålla rumsluftens temperatur vid det givna termostatbörvärdet. Ingen rumsapparat för kyla genereras i detta fall. 79

80 Fliken Allmänt Denna flik är alltid tillgänglig. Här ges dels allmänna uppgifter för projektet och dels upprepas vissa indatafält från Enkla indata, som man kan behöva ändra även i en fördjupad beskrivning av zonen. Beskrivning av fält Ort och beräkningsfall: Dimensionera Val av klimatdata och tid på året för beräkningen [Sommarfall, Vinterfall] Ort och beräkningsfall: Tid på året för beräkning Har betydelse för solhöjden, uteklimatet ges under "ort" [Val av datum för sommar eller vinterfall] Ort och beräkningsfall: Ort Valet av ort medför även val av klimatdata för orten [Databasval av ort] Ort och beräkningsfall: Dygnsmax Maximal torr temperatur under dygnet, ändras genom att öppna ort [ C] Ort och beräkningsfall: Dygnsmin Minimal torr temperatur under dygnet, ändras genom att öppna ort [ C] Vattentemperaturer: Varm, Fram Framledningstemperatur till rumsapparater för värme [ C] Vattentemperaturer: Varm, Retur Returtemperatur till panna vid dimensionerande förhållanden [ C] Vattentemperaturer: Kall, Fram Framledningstemperatur till rumsapparater för kyla [ C] Vattentemperaturer: Kall, Retur Returtemperatur till kylmaskin vid dimensionerande förhållanden [ C] Projektdata: Kund Text som beskriver uppdragsgivaren, skrivs ut på rapporter [Text] Projektdata: Ansvarig Text som beskriver ansvarig ingenjör, skrivs ut på rapporter [Text] Projektdata: Datum Datum för beräkningsuppdraget, skrivs ut på rapporter [Datum] Projektdata: Beskrivning Text som beskriver objektet och projektet, skrivs ut på rapporter [Text] 80

81 Fliken för Geometri och horisont Denna flik är den första på den fördjupade beskrivningen av rummet. När någon av de tre flikarna för fördjupad beskrivning aktiverats går det inte längre att återvända till Enkla indata. Alla indata som redan givits i fliken för Enkla indata finns kvar och kan ändras. Beskrivning av fält Geometri: Rumshöjd Avstånd mellan övergolv och innertak [m] Geometri: Bredd Avstånd mellan sidoväggar, innermått [m] Geometri: Längd Avstånd från yttervägg till motstående vägg, innermått [m] Geometri: Orientering Norrpilens riktning i förhållande till zonen (ritningen) [ ] Geometri: Applet för Norrpil Norrpilens riktning i förhållande till zonen (ritningen) [in- och utdata] Geometri: Applet för Zonform Visar zonens form och fönster, klickbara ytor [utdata] Objekt på ytor: Lista över alla zonytor Klickbar lista över alla objekt i zonen [utdata] Horisont: Applet för horisont Anger den solhöjd för vilken solen skuggas av omgivningen [in- och utdata] Under fliken för Geometri och horisont kan man ändra zonens form, orientering och skuggning. Man får även en överblick över zonen med alla dess ytor och objekt som har betydelse för inomhusklimatet. Alla objekt på ytor är klickbara och leder vidare till nya indatarutor. Den blå linjen i diagrammet i nederkanten ger möjlighet att beskriva en solavskärmande horisont för zonen. För varje väderstreck ges en vinkel [0-90 ] som anger det skuggande objektets höjd över en tänkt horisont i fjärran. Det är mitten av zonens golv som är betraktelsepunkten. För att ändra linjen drar man markören i sidled med nedtryckt musknapp. Vertikala segment som sammanbinder den nya linjen med den gamla bildas automatiskt. Inga sneda linjer är tillåtna. Om man gör fel ritar man antingen över det felaktiga igen eller också trycker man på Ångra-knappen på verktygsraden. Låt oss ta ett exempel med en zon som befinner sig 30 m över marken och som skuggas på förmiddagen av en 80 m hög byggnad på 100 meters avstånd. Vi antar vidare att den skuggande byggnaden ligger rakt i sydost och är 40 m bred. Höjden på det skuggande linjesegmentet skall då vara arctan((80-30)/100) = 27. Bredden skall vara arctan(40/100) = 22 centrerat kring sydost (135 ). Eftersom upplösningen är begränsad drar vi en linje med höjden 25 från väderstrecken 120 till

82 Fliken för Väggar och golv Fliken för väggar och golv kan aktiveras genom att klicka på en yta eller ett objekt på en yta i fliken för Geometri och horisont. En av rummets sex huvudytor är alltid aktiv. Ofta är även ett objekt på den aktiva ytan markerat. En ritning över den aktiva ytan visas i appleten Objekt på ytan. Taket ses uppifrån i denna vy. Övriga ytor ses inifrån rummet. I ritningen kan de olika objekten markeras genom att klicka. Data för det markerade (valda) objektet visas till höger i bild. Objektet kan flyttas genom att klicka och dra i ritningen. Beskrivning av fält Egenskaper: Välj yta Radioknappar för att välja aktiv huvudyta [Golv, Tak, Vägg1-4] Egenskaper: Byggnadselement Typ av vägg eller bjälklag [Inner, Ytter, Mot konstant temperatur] Egenskaper: Konstruktion Val av konstruktion för vägg eller bjälklag [Databasval av väggeller bjälklagskonstruktion] Egenskaper: Yttemperatur på andra sidan En fast yttemperatur på motsatta sidan, obs. ej lufttemp. [ C] Objekt på ytan: Applet för Objekt på ytan Visar objekt på den aktiva huvudytan, objekt markeras här [in- och utdata] Markerat objekt: <Typ av objekt> Del av sidan som visar data för det markerade objektet Beskrivning av formulär för objekt på ytor Följande objekt kan förekomma på ytor: Tak Takmonterad kylapparat från specifik fabrikant Fabrikantoberoende kylapparat Fabrikantoberoende slutapparat Radiator Fönster Skylight Belysning Golv Grupp av personer som belastar zonen Vägg Fasadmonterad kylapparat från specifik fabrikant Fabrikantoberoende kylapparat Radiator Fönster 82

83 Objekt på ytor Fabrikantoberoende kylapparat Beskrivning av fält Geometri: X Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Y Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Längd Apparatens utsträckning i x-led [m] Geometri: Bredd Apparatens utsträckning i y-led [m] Effekt: Effekt Maximal kyleffekt som tas ur cirkulationsvattnet vid givna temperaturer [W] Det i formuläret givna värdet på effekt är relaterat till en temperatur på rumsluften om 24 C samt på de vattentemperaturer som ges under fliken Allmänt. Den faktiska kyleffekten kan avvika från det redovisade värdet av följande skäl: lufttemperaturen avviker från 24 C, regulatorn begär aldrig fullt vattenflöde eller kylvattnet håller inte sitt temperaturbörvärde pga. att kylmaskinen är avstängd. Apparaten upptar värme både via strålning och konvektion. Strålningskomponentens storlek är beroende av den exponerade ytan och dess temperatur. Generellt sett ger en större fysisk storlek på apparaten en större strålningskomponent. Apparater med strålning påverkar även operativtemperaturen i zonen Fabrikantoberoende slutapparat Denna aktiva kylbaffel upptar värme ur rumsluften dels via egenkonvektion och dels via sk. induktion med tilluften. Den maximala kyleffekten beror alltså på den del av tilluften som passerar genom baffeln. Beskrivning av fält Geometri: X Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Y Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Längd Apparatens utsträckning i x-led [m] Geometri: Bredd Apparatens utsträckning i y-led [m] Kyleffekt(vatten): vid fullt luftflöde Maximal kyleffekt som tas ur cirkulationsvattnet vid givna temperaturer och fullt luftflöde [W] Kyleffekt(vatten): vid noll luftflöde Maximal kyleffekt som tas ur cirkulationsvattnet vid givna temperaturer och avstängt luftflöde [W] Kyleffekt(vatten): Luftflöde Mekaniskt luftflöde genom slutapparat [l/s] De i formuläret givna kyleffekterna är relaterade till en temperatur på rumsluften om 24 C samt till de vattentemperaturer som ges under fliken Allmänt. Den faktiska vattenburna kyleffekten kan avvika från det redovisade värdet av följande skäl: lufttemperaturen avviker från 24 C, regulatorn begär aldrig fullt vattenflöde, luftflödet avviker från det valda pga. variationer i fläkthastighet eller kylvattnet håller inte sitt temperaturbörvärde pga. att kylmaskinen är avstängd. 83

84 Radiator Beskrivning av fält Geometri: X Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Y Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Längd Apparatens utsträckning i x-led [m] Geometri: Bredd Apparatens utsträckning i y-led [m] Effekt: Effekt Maximal värmeeffekt som tas ur cirkulationsvattnet vid givna temperaturer [W] Det i formuläret givna värdet på effekt är relaterat till en temperatur på rumsluften om 20 C samt på de vattentemperaturer som ges under fliken Allmänt. Den faktiska värmeeffekten kan avvika från det redovisade värdet av följande skäl: lufttemperaturen avviker från 20 C eller regulatorn begär aldrig fullt vattenflöde. Apparaten avger värme både via strålning och konvektion. Strålningskomponentens storlek är beroende av den exponerade ytan och dess temperatur. Generellt sett ger en större fysisk storlek på apparaten en större strålningskomponent. Apparater med strålning påverkar även operativtemperaturen i zonen Fönster Beskrivning av fält Konstruktion: Karmens andel Arean av den oglasade delen av fönstret delat med hela fönstrets area, definierad av karmyttermåtten [%] Konstruktion: Glastyp Val av glasningens optiska och termiska egenskaper [Databasval av Glaskonstruktion] Konstruktion: Inre avskärmning Val av gardin eller persienn. Dras för då transmitterat solljus överstiger 100 W/m2 [Databasval av Inre fönsteravskärmning] Geometri: X Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Y Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Höjd Fönstrets utsträckning i x-led (karmyttermått) [m] Geometri: Bredd Fönstrets utsträckning i y-led (karmyttermått) [m] Geometri: Nischdjup Fönsterglasets avstånd från fasadytan [m] Geometri: Markisbredd Markisens totala bredd [m] Geometri: Markishöjd Markisens totala höjd projicerad på fasaden [m] Geometri: Markisutfall Markisens största avstånd från fasadytan [m] Geometri: Markis, monteringshöjd ovan fönster Avstånd mellan markisfäste och fönsternisch [m] Fönstrets termiska och optiska egenskaper ges i stor utsträckning av valet av glas och inre fönsteravskärmning. Se respektive objekt för närmare beskrivning. Den inre fönsteravskärmningen dras för automatiskt då solljuset på insidan av glaset överstiger 100 W/m2. Karmen antas ha ett u-värde om 2.0 W/ m2 C. 84

85 Markisen regleras ej och förutsätts vara helt ogenomskinlig. Takmonterade fönster får ej ha markis Lanternin En lanternin motsvarar en skylight på taket. Den kan användas för att studera ljusgenomsläpp och klimatkonsekvenser för diverse former av fönster i tak, t.ex. sadeltak med glas. Skylightobjektet har formen av en pyramid med rektangulär bas och en horisontellt avskuren (rektangulär) topp. Därmed bildas fem ytor som kan vara glasade till olika delar. En avancerad strålgångsberäkning utförs, så att t.ex. direkt solljus som skiner in igenom ett glas och ut igenom ett annat behandlas korrekt. Ljus som passerar genom basen på skylightobjektet ner i zonen sprids diffust till rumsytorna. Beskrivning av fält Geometri: X Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Y Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Längd Basens utsträckning i x-led [m] Geometri: Bredd Basens utsträckning i y-led [m] Geometri: Höjd Objektets totala höjd över takytan [m] Geometri: L1 Avstånd i takets plan mellan toppens och basens begränsningslinjer mot zonens Vägg 1 [m] Geometri: L2 Avstånd i takets plan mellan toppens och basens begränsningslinjer mot zonens Vägg 2 [m] Geometri: L3 Avstånd i takets plan mellan toppens och basens begränsningslinjer mot zonens Vägg 3 [m] Geometri: L4 Avstånd i takets plan mellan toppens och basens begränsningslinjer mot zonens Vägg 4 [m] Glasarea: mot Vägg 1 Storlek på glas som är monterat mot Vägg 1 [m2] Glasarea: mot Vägg 2 Storlek på glas som är monterat mot Vägg 2 [m2] Glasarea: mot Vägg 3 Storlek på glas som är monterat mot Vägg 3 [m2] Glasarea: mot Vägg 4 Storlek på glas som är monterat mot Vägg 5 [m2] Glasarea: Yttertak Storlek på glas som är monterat i pyramidens tak [m2] Konstruktion: Vägg Val av konstruktion för oglasade delar (även tak) [Databasval av väggeller bjälklagskonstruktion] Konstruktion: Glastyp Val av glasningens optiska och termiska egenskaper [Databasval av Glaskonstruktion] Termiskt betraktas basen på lanterninobjektet som en tempererad yta ur zonens perspektiv. Ytans temperatur ges av en sammanvägning av glasens och de oglasade väggarnas temperaturer. Modellen bör återge den långvågiga strålningsbalansen och konvektionen från en varm skylight relativt väl. Konvektion i form av kallras från vertikala delar av skylighten kommer inte att återges lika naturtroget. 85

86 Belysning I detta formulär beskrivs belysningens läge och storlek i taket. Detta kan ha viss betydelse för operativtemperaturen i zonen. Belysningseffekt och tidsschema för belysningen ges under fliken Laster och ventilation. Beskrivning av fält Geometri: Position i x-led Position i x-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Position i y-led Position i y-led för nedre vänstra hörnet, kan ges i Applet [m] Geometri: Storlek i x-led Utsträckning i x-led [m] Geometri: Storlek i y-led Utsträckning i y-led [m] Endast ett belysningsobjekt är tillåtet. Om man vill "sprida ut" belysningen över taket får man göra objektet stort. Ljusutbytet i den armatur som automatiskt väljs är 12 lumen per watt. Av den tillförda effekten avges 30 % som konvektion och resten i form av lång- och kortvågig strålning Grupp av personer som belastar zonen Detta objekt fungerar dels som en personlast, dvs. en källa till värme och fukt, och dels som en avkännare, sensor, för operativtemperatur. Objektets position i zonen har i princip endast betydelse för sensorfunktionen. Antalet personer som belastar zonen och tidsschemat för deras närvaro ges under fliken Laster och ventilation. Beskrivning av fält Geometri: Position i x-led Position i x-led, kan ges i Applet [m] Geometri: Position i y-led Position i y-led, kan ges i Applet [m] Geometri: Tyngdpunktens höjd över golvet Sensorns höjd över golvet [m] Aktivitetsnivå och beklädnad: Aktivitetsnivå Aktivitetsnivå enligt Fanger [met] Aktivitetsnivå och beklädnad: Beklädnad Beklädnad enligt Fanger [met] Endast ett personlastobjekt är tillåtet. Om flera personlaster med olika antal och tidsscheman behöver modelleras får man ange maxantalet under fliken Laster och ventilation.och skapa ett nytt tidsschema genom att punktvis medelvärdesbilda de ingående tidsschemorna. Personernas aktivitetsnivå och beklädnad har viss inverkan på fukt- och värmeavgivning, speciellt vintertid då en sommarklädd person avger ca. 20 % för mycket värme. Se avsnitt för hjälp att välja met och clo. 86

87 Fliken för Laster och ventilation Beskrivning av fält Laster: Antal personer Antal personer som belastar zonen [Stycken] Laster Applet för personer Schema för personlastens tidsförlopp*, 'på' motsvarar full belastning [0-1] Laster: Belysning Belysningseffekt som belastar zonen [W] Laster Applet för belysning Schema för belysningens tidsförlopp*, 'på' motsvarar full belastning [0-1] Laster: Övrig värmelast Utrustning som belastar zonen [Stycken] Laster Applet för övrig värmelast Schema för utrustningslastens tidsförlopp*, 'på' motsvarar full belastning [0-1] Drift: Börvärde rumstermostat, kyla Den lufttemperatur som kylande rumsapparater försöker hålla [ C] Drift: Börvärde rumstermostat, värme Den lufttemperatur som värmande rumsapparater försöker hålla [ C] Drift: Applet för kylmaskindrift Schema för kylmaskinens drift* [0-1] Om kylmaskinen är avstängd finns ingen kyla tillgänglig vare sig för kylning av tilluft eller för drift av kylande rumsapparater Drift: Verkningsgrad, värmeåtervinning Temperaturverkningsgrad för värmeväxlaren i centralaggregatet [0-1] Drift: Tilluftsflöde Mekanisk tilluft till zonen [l/s eller m3/h] Detta är det totala tilluftsflödet till zonen, inklusive luft genom slutapparater 1. Det är ett fel om summan av luften genom slutapparater överstiger detta värde. Om summan understiger detta värde betyder det att luft släpps in i zonen utan att passera en slutapparat. Drift: Frånluftssflöde Mekanisk frånluft från zonen [l/s eller m3/h] Drift: Applet för fläktdrift Schema för fläktarnas drift [0-1.4] 0=avstängt, 1=det begärda flödet. Forcerat flöde fås genom att ge värden > 1. Om exempelvis värdet 1.2 ges, kommer alla don att ge 20% högre flöde än vad som är valt. På samma sätt ger 0.5 halva flödet. Börvärde, tilluftstemperatur: Högsta tilluftstemperatur Den högsta temperatur som blåses in i zonen (om kylmaskinen går) [ C] Börvärde, tilluftstemperatur: Lägsta tilluftstemperatur Den lägsta temperatur som blåses in i zonen [ C] Börvärde, tilluftstemperatur: Temperaturhöjning, fläkt och system Den temperaturhöjning som tilluften får pga. fläkt- och friktionsvärme i kanaler [ C] Börvärde, tilluftstemperatur: Applet för tilluftstemperatur Tilluftstemperaturens börvärde i relation till utetemperaturen; går att dra i kurvor [in- och utdata] * För att ändra linjen drar man markören i sidled med nedtryckt musknapp. Vertikala segment som sammanbinder den nya linjen med den gamla bildas automatiskt. Inga sneda linjer är tillåtna. Om man gör fel ritar man antingen över det felaktiga igen eller också trycker man på Ångra-knappen på verktygsraden. 1 Med slutapparat menas aktiv kyl- eller värmebaffel eller annan rumsreglerad värmeväxlare i tilluftskanalen. 87

88 11.2 Resultat I detta avsnitt återfinns en komplett resultatrapport från en körning. Texten från resultatrapporten återges i grått. Kommentarer till de olika utdatafälten är i svart 10 punkters kursiv Arial, för att lätt återfinnas. IDA Room version 1.0 Kört av Per Sahlin Datum 5 Jan 2001 Projektdata Dessa data kopieras från respektive fält i fliken Allmänt Beskrivning Demofall för hjälptexter Ort Stockholm Dimensionera Sommarfall med kyla Datum 16 Jul 2001 Kund Resultat av simulering 1. Extremvärden 1a.Rummet Värde Inträffar kl. Operativtemperatur under min :00 vistelseperioden [ C] Operativtemperaturen är ett mått på den av en människa upplevda temperaturen, en sammanvägning av luft- och strålningstemperaturerna max :14 Maximal avgiven kyleffekt under dygnet [W] Maximal avgiven värmeeffekt under dygnet [W] * inkl. infiltration 1b.Luftbehandlingaggregatet Vattenburen maxvärdet av all vattenburen kyla genom lokala kylapparater Luftburen* maxvärdet av all luftburen kyla till rummet Vattenburen D:o för värme Luftburen* D:o för värme Värde 14:14 10:54 inträffar kl. 88

89 Maximal upptagen kyleffekt under dygnet [W] :44 maxvärdet av kyla till centrala kylbatteriet, obs. inkl. avfuktning av tilluft Maximal avgiven värmeeffekt under dygnet [W] 2. Temperaturer, luftbehandlingsaggregat D:o till centrala värmebatteriet 3. Avgivna effekter, primärsystem Kyleffekter redovisas som positiva storheter. 89

90 4. Huvudtemperaturer Detta diagram visar medeltemperaturen hos rumsluften och operativtemperaturen i den punkt som definieras av personlastens position på golvet. Observera att kylapparatens regulator håller lufttemperaturen relativt konstant men att operativtemperaturen varierar. 5. Riktade operativtemperaturer 90

91 6. Värmebalans Här redovisas samtliga energiflöden som deltar i zonens värmebalans, uppdelade på följande poster: 1 Värme från luftflöden 2 Värme från möbler 3 Värme från personer 4 Värme från apparater/utrustning 5 Värme från lokala värmare/kylare 6 Värme från fönsterytor (transmission + absorberad sol) 7 Värme från väggar, tak och golv 8 Värme från belysning 9 Värme från direkt inläckt (kortvågig) solstrålning Kommentarer 1 Alla luftflöden räknas in, dvs. såväl mekanisk ventilation som infiltration. 2 Normalt försumbar 3 Inkluderar både torr och våt värme (fuktavgivning). Den våta delen balanseras av motsvarande ökning i värme bortförd med ventilationsluften. 4 Konvektivt avgiven värme från övriga värmelaster. 5 Summan av all värme från kylande och värmande apparater (kyla räknas negativt). 6 Inkommande solstrålning når zonen på två sätt: som direkt transmitterad (kortvågig) strålning som delvis reflekteras vid rumsytorna men till slut absorberas i dessa, som värme som först absorberas i fönster men sedan når zonen som långvågig strålning och konvektion. Den senare posten, som når zonen via fönstrens innerytor, redovisas tillsammans med transmissionen genom fönster. 7 I redovisningen anses rumsytorna tillhöra zonen. Gränsen för systemet går alldeles bakom resp yta. Delposten Värme från väggar, tak och golv redovisar alltså all konduktiv värme genom stommen. 8 9 Se punkt 6. 91

92 92

93 12 Referensmanual för IDA Klimat och Energi 12.1 IDA Klimat och Energi IDA Klimat och Energi (IDA Climate and Energy, ICE) är en simuleringstillämpning som ger möjlighet att studera såväl det termiska inomhusklimatet i enskilda rum (termiska zoner) i en byggnad som energiförbrukningen hos hela byggnaden, med stor noggrannhet. Användargränssnittet har formgivits för att det dels ska vara enkelt att bygga upp och simulera enkla fall. Dels ska en avancerad användare ha den fulla flexibiliteten hos IDA kvar, för att kunna simulera komplexa eller ovanliga fall. Det system som simuleras består av en byggnad med ett eller flera rum (zoner) samt ett primärsystem (det undersystem som innehåller kylmaskin och panna) och ett eller flera luftbehandlingssystem (FTX-system). I grundutförandet har VVS-systemen obegränsad kapacitet att förse zonerna med luft och vatten med givna temperaturer. Tilluftstemperaturen är då konstant 17 grader, köldbärartemperaturen konstant 15 och framledningstemperaturen till radiatorsystemet är beroende av utetemperaturen. För många beräkningar behöver man inte ändra någonting i VVS-systemen. Byggnaden kan omges av skuggande grannbyggnader. Luften i byggnaden innehåller både fukt och koldioxid. Väderdata tas från väderdatafiler med uppgifter om verkligt eller syntetiskt väder. Hänsyn tas till vindpåverkan på fasaden. Fördefinierade byggnadsdelar kan hämtas från en databas. Denna kan även användas för att lagra egendefinierade byggnadsdelar. Programmet är uppbyggt kring formulär och dialogrutor. Längst ned i IDA-fönstret finns Statusraden. Den förklarar i många fall kortfattat innebörden hos de olika delar (listboxar, parameterrutor, etc) som förekommer i de olika formulären och dialogrutorna. Det rekommenderas att man som användare tar för vana att först läsa eventuell text på Statusraden om något är oklart Geometrin i IDA Klimat och Energi En byggnad i IDA Klimat och Energi kan innehålla en eller flera zoner (rum). En zon behöver inte vara rätvinklig utan är sammansatt av ett godtyckligt antal väggsegment, ett golv och ett tak. Förutom fönster och öppningar (dörrar), kan olika typer av värme- och kylapparater finnas på dessa begränsningsytor. Byggnadens geometri definieras av dess hörn (se figuren ovan). Hörnens x- och y-koordinater anges i ett för byggnaden lokalt koordinatsystem (kallat byggnadssystemet nedan) som flyttas och roterar med byggnaden. Innan någon redigering skett sammanfaller origo för byggnadssystemet med det nedre vänstra hörnet av byggnaden. Byggnadssystemet ligger då också i origo för det globala koordinatsystemet (som är utmärkt med en röd rektangel på skärmen). 93

94 Zonens geometri baseras på en punkt i byggnadssystemet där z-koordinaten ges av golvets höjd från markytan. Zonen beskrivs med koordinaterna för dess godtyckliga antal hörn och en höjd i byggnadssystemet. Zonen kan sedan ges en rotationsvinkel runt z-axeln. Ett lokalt koordinatsystem (kallat ytsystemet) är definierat på varje begränsningsyta med origo i ytans nedre vänstra hörn (sett inifrån zonen). Ytsystemet används för att ge lägen för öppningar i begränsningsytorna och objekt placerade på dem. Wall dy Feature y dx x Geometrin för objekt som fönster och värmeapparater beskrivs av en rektangel. Rektangelns insättningspunkt (nedre vänstra hörnet) ges i ytsystemet Objekt i IDA Klimat och Energi (i alfabetisk ordning) I IDA Klimat och Energi finns ett antal objekt av intresse för användaren. Objekt redigeras antingen i formulär eller i dialogrutor. Aktiv baffel Apparatlast Balkong, skärm och markis Belysning Byggnad Dygnsprofil Elektrisk radiator Fönster Golvvärme Inre fönsteravskärmning Klimatdata Klimatfil Konvektiv Intern massa Kylapparat 94

95 Kylbatteri Lanternin Luftbehandlingssystemet. Läcka Markförhållanden Material Objektgeometri Ort Personlast Primärsystemet Projektdata Regulatorvärden Rumsgeometri Rumsluft Simuleringsdata Situationsplan Skorsten Styckvis proportionell regulator Systemparametrar Termisk massa Tidsschema Tryckkoefficienter Val av utdata Vattenradiator Vindprofil Vägg, Golv och Tak Väggdefinition Väggdel Värmeapparat Värmebatteri Värmeväxlare Ytor Yttre fönsteravskärmning Zon Öppning 12.4 Objekt i IDA Klimat och Energi (i hierarkisk ordning) Den hierarkiska strukturen för objekten i IDA Klimat och Energi visas i uppställningen nedan. Objekt redigeras antingen i formulär eller i dialogrutor. Byggnad - Ort Vindprofil Klimatdata Situationsplan Simuleringsdata Systemparametrar Val av utdata Projektdata Markförhållanden 95

96 Klimatfil Resultatobjekt Luftbehandlingssystem Primärsystem Zon - Geometri Luft Regulatorvärden Resultatobjekt Ytor - Konstruktion Inneryta Ytteryta Väggdel Fönster - Glaskonstruktion Inre fönsteravskärmning Tidsschema för inre fönsteravskärmning Yttre fönsteravskärmning - Balkong, skärm och markis Öppning tidsschema Öppning - Öppning tidsschema Läcka Skorsten Lanternin Aktiv baffel Golvvärme Värmeapparat Elektrisk radiator Kylapparat Belysning Personlast Apparatlast Konvektiv intern massa Termisk massa Energimätare - Tariff Tidsschema för ytterligare konsumtion 96

97 12.5 Formulär för klimatdata Detta formulär beskriver objekt av typen Klimatdata. Här anges vilken datafil (.prn) som innehåller aktuella data, geografiskt läge och höjd vid vilken vindens styrka och riktning har uppmätts, etc. Beskrivning av fält, etc: Filnamn här ges namnet och platsen för datafilen, som måste ha speciellt IDA-format. Vindmätpunktens höjd vindangivelsen i filen motsvarar mätningar på denna höjd över marken(m) Position: Station namnet på mätstationen Position: Land land eller geografiskt område för mätstationen Position: Latitud mätstationens latitud (Deg) Position: Longitud mätstationens longitud (Deg) Position: Höjd över havet mätstationens höjs över havet (m) Position: Tidszon mätstationens tidszon, t.ex. -1 för Centraleuropa (h) Objekt: Namn och beskrivning Formuläret för klimatdata öppnas t.ex. genom att välja öppna när man klickat på högerpilen vid ett objekt av typen Klimatdata (t.ex. Helsingfors) i fältet Klimatdata i byggnadsformuläret eller, för en resurs dubbelklickat på objektet i formuläret för IDA-resurser Dialogruta för ort 97

98 Denna dialogruta beskriver objekt av typen Ort. Det innehåller den geografiska positionen och väderdata etc. för den plats där beräkningsobjektet antas ligga. För beräkningen kan klimatdata för denna eller någon rimligt närbelägen ort användas. Beskrivning av fält, etc: Position: Land land eller geografiskt område för beräkningen Position: Stad plats för beräkningen Position: Latitud beräkningsobjektets latitud (Deg) Position: Longitud beräkningsobjektets longitud (Deg) Position: Höjd över havet beräkningsobjektets höjd över havet (m) Position: Tidszon beräkningsobjektets tidszon, t.ex. -1 för Centraleuropa (h) Dimensionerande dagar: Min torr temp. Lägsta torra temperatur under dygnet (Deg-C) Dimensionerande dagar: Max torr temp. Högsta torra temperatur under dygnet, anses inträffa 15:00. (Deg-C) Dimensionerande dagar: Max våt temp. Högsta våta (wet bulb) temperatur under dygnet, anses inträffa 15:00. (Deg-C) Dimensionerande dagar: Vindriktning Vinden har endast betydelse för luftflöden genom byggnaden om tryckkoefficienter är givna och mer än en läcka eller öppning har definierats i en zon (Deg) Dimensionerande dagar: Vindhastighet Vindriktning och hastighet hålls konstanta under dygnet (m/s) Dimensionerande dagar: Faktor för solstrålning Reduktionsfaktor för direkt och diffus solstrålning. 0 = helt mörkt, 1 = klar, torr och molnfri atmosfär, 1.15 = extremt klara förhållanden (0-1.5) Objekt: Namn och beskrivning Dialogrutan för en ort öppnas t.ex. genom att välja öppna när man klickar på högerpilen vid ett objekt av typen Ort (t.ex. Malmö) i fältet Ort i byggnadsformuläret eller, för en resurs,dubbelklickat på objektet i formuläret för IDA-resurser. Utomhustemperaturen varierar sinusformigt över dygnet mellan de givna min och maxvärdena. Den varmaste tiden på dagen anses inträffa 15:00, både vad det gäller torr och våt temperatur. En reduktionsfaktor anger inflytande av moln eller absorption i atmosfären. För klar, torr luft och molnfri himmel anges 1. Ett vanligt dygnsmedelvärde för klara sommarförhållanden är 0.8. På engelska kallas faktorn Clearness Number. Den finns definierad i ASHRAE Fundamentals, kap Dialogruta för vindprofil 98

99 Denna dialogruta beskriver objekt av typen Vindprofil. Överst i rutan står vindprofilens beskrivning. Beskrivning av fält, etc: Beskrivning A0_COEFF koefficient i potensuttryck för för vindstyrka A_EXP exponent i potensuttryck för för vindstyrka Vinden har endast betydelse för luftflöden genom byggnaden om tryckkoefficienter är givna och mer än en läcka eller öppning har definierats i en zon. Vindhastigheten anses variera i vertikalled i enlighet med ASHRAEs modell (se ASHRAE Fundamentals, kap 14). Den är noll vid marken och har en styrka motsvarande den som angivits i väderdata vid höjden Href. Denna höjd är normalt 10 meter och detta värde gäller om syntetiskt väder valts i fältet Klimat. När en väderfil väljs i fältet Klimat hämtas höjden från databasen och visas i fältet Vindmätpunktens höjd i formuläret för klimatdata. Vindens hastighet vid olika höjd ges av följande uttryck: U = Umeasured*A0_COEFF(H/Href)^A_EXP, där U är vindhastigheten i (m/s) på höjden H i m. Umeasured är vinduppgiften för aktuell tid i väderfilen. Vindprofilens formulär öppnas t.ex. genom att välja öppna när man klickar på högerpilen vid ett objekt av typen Vindprofil (t.ex. Normal tätort) i fältet Vindprofil i byggnadsformuläret eller, för en resurs genom att dubbelklicka på objektet i formuläret för IDA-resurser Byggnadens formulär Ett objekt av typen Byggnad presenteras i ett formulär på skärmen. Detta innehåller alla de objekt som är knutna till byggnaden. Byggnadens formulär visas automatiskt varje gång man 99