CASAnova: DownloadBei der Berechnung des Heizwärmebedarfs werden die solaren und internen Gewinne von den Transmissions- und Lüftungsverlusten abgezogen:
mit
QH: Heizwärmebedarf in kWh
VT: Transmissionsverluste in kWh
VL: Lüftungsverluste in kWh
GS: Solare Gewinne in kWh
GI: Gewinne in kWh
ety: Nutzungsfaktorfunktion für solare und interne Gewinne (s.u.)
Der Nutzungsfaktor ist der Quotient von nutzbaren zu gesamten (solaren und internen) Energiegewinnen. Mit ihm wird berücksichtigt, dass die hohen im Sommer anfallenden solaren Gewinne nur zu einem kleinem Teil zur Gebäudeheizung beitragen, da der Wärmebedarf im Sommer sehr viel kleiner als im Winter ist.
Es gibt verschiedene Methoden zur Berechnung des Nutzungsfaktors. In CASAnova wird die Nutzungsfaktorfunktion der Euronorm 832 verwendet; die Funktionsparameter wurden für eine mittlere thermische Trägheit des Gebäudes gewählt:
mit
Die während einer Zeiteinheit (hier: ein Monat) durch die Fensterflächen einfallenden solaren Gewinne sind:
mit
GS: Solare Gewinne in kWh
gF: g-Wert der Verglasung
rF: Rahmenanteil des Fensters
AF: Fensterfläche in m²
HF: Solarstrahlung auf die Fensterfläche in kWh/m²
Die zu erwartenden internen Gewinne werden aus der Nutzfläche berechnet:
mit
GI: Interne Gewinne in kWh
Anutz: Nutzfläche in m²
qint: spezifische interne Gewinne
mit
VT: Transmissionsverluste in Wh
kW, kF: k-Werte der Wände und Fenster in W/(m² K)
kK: k-Wert der unteren Geschossdecke (gegen unbeheizten Keller oder Erdreich) in W/(m² K)
kD: k-Wert der oberen Geschossdecke (Flachdach oder Geschossdecke gegen unbeheizten Dachgeschoss) in W/(m² K)
AW, AF: Flächen der Wände und Fenster in m²
AK: Fläche der unteren Geschossdecke in m²
AD: Fläche der oberen Geschossdecke in m²
TS: Solltemperatur in °C
TA: Umgebungstemperatur in °C (Wetterdaten)
TK: Temperatur des Erdreichs (10°C) bzw. unbeheizten Kellers (12 °C) in °C
TD: Temperatur des unbeheizten Dachgeschosses in °C (abhängig vom Dämmstandard 0 bis 4 K über Umgebungstemperatur)
Dt: Berechnungszeitraum in Stunden (hier: 1 Monat)
mit
VL: Lüftungsverluste in J
n: Luftwechsel in 1/h
VI: beheiztes Innenvolumen in m³
cLuft: Wärmekapazität der Luft ( cLuft = 1000 J/(kg K) )
rLuft: Dichte der Luft ( rLuft = 1,29 kg/m3 )
TS: Raum-Solltemperatur in °C
TA: Umgebungstemperatur in °C
Dt: Berechnungszeitraum in Stunden (hier: 1 Monat)
Zur Bestimmung der Überwärmung wird für das gesamte Jahr der
Temperaturverlauf der Raumluft simuliert. Dazu werden jeweils für einen
Zeitraum von 2 bis 4 Stunden die solaren Gewinne und die Außentemperatur
gemittelt und die "neue" Innentemperatur berechnet nach der Formel:
mit
TRaumluft(t): Raumluft zur Zeit t in °C
TRaumluft(t-Dt): Raumluft zur Zeit t-DT in °C
Dt: Berechnungs-Zeitintervall (abhängig von tau, 2 - 4 Stunden)
Gs: Über ein Zeitintervall gemittelte solare Gewinne in W
GI: Interne Gewinne in W
Cwirk: Wirksame Speicherfähigkeit des Gebäudes in J/K (s.u.)
TA: Über ein Zeitintervall gemittelte Außentemperatur
tau: Innere Thermische Trägheit in s (s.u.)
mit
AAW: Gesamte Außenwandfläche
AIW: Gesamte Innenwandfläche (Die Innenwandfläche wird anhand
des Aufbaus eines typischen Einfamilienhauses abgeschätzt.)
CAW , CIW: Spezifische thermische Speicherfähigkeit der Außenwand / Innenwand (pro m² Wandfläche)
mit
fi: Wichtungsfaktor der Schicht i (Weiter in der Wand liegende
Schichten tragen weniger zur Wärmespeicherung bei.
Die Berechnung erfolgt in Anlehnung an DIN 4108 – 6.)
ci: Spez. Wärmekapazität der Schicht i
ri: Dichte der Schicht i
di: Dicke der Schicht i
Anhand der Berechnung von Beispielwänden werden bei CASAnova CAW und CIW - je nach Auswahl der Bauweise - wie folgt vorgegeben:
| Bauweise | CAW , CIW |
| leichte Bauweise | 25 kJ/(m² K) |
| mittelschwere Bauweise | 65 kJ/(m² K) |
| schwere Bauweise | 105 kJ/(m² K) |
mit
Cwirk: Wirksame Speicherfähigkeit des Gebäudes in J/K (s.o.)
k . A: Produkt k-Wert mal Fläche aller Außenflächen (einschl. Fenster)
n: Luftwechselrate in h-1
cLuft: Wärmekapazität der Luft ( cLuft = 1000 J/(Kg K) )
rLuft: Dichte der Luft ( rLuft = 1,29 kg/m3 )
VNutz: Nutzvolumen des Gebäudes in m3
Der Heizenergiebedarf des Gebäudes berechnet sich aus dem Heizwärmebedarf, dem spezifischen Heizwert des Energieträgers und dem Wirkungsgrad der Heizung:
mit
E: Heizenergiebedarf in kg (Kohle, Holz), Liter (Öl), m³ (Gas) oder kWh (Strom)
QH: Heizwärmebedarf in kWh
μ: spezifischer Heizwert des Energieträgers in kWh/Energieträgereinheit
νH: Wirkungsgrad der Heizung
Zur Berechnung des Primärenergiebedarfs werden zusätzlich die Verluste bei der Bereitstellung des Energieträgers berücksichtigt:
mit
P: Primärenergiebedarf in kg (Kohle, Holz), Liter (Öl), m³ (Gas) oder kWh (Strom)
E: Heizenergiebedarf in kg (Kohle, Holz), Liter (Öl), m³ (Gas) oder kWh (Strom)
z: Umwandlungs- und Transportverluste bei der Bereitstellung des Energieträgers in %
Für den Kohlendioxidausstoß gilt:
mit
MCO: Kohlendioxidausstoß in kg
P: Primärenergiebedarf in kg (Kohle, Holz), Liter (Öl), m³ (Gas) oder kWh (Strom)
mCO: energieträgerspezifische CO2-Abgabe in kg/Energieträgereinheit