Gebouwsimulatie

<iframe width="854" height="480" src="https://www.youtube.com/embed/51E6it3Ophk?rel=0&amp;showinfo=0" frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Vabi Elements Gebouwsimulatie is het meest complete simulatieprogramma dat je optimaal inzicht geeft in het binnen­klimaat van een gebouw. Het programma simuleert een gebouwontwerp voor een heel jaar van uur tot uur en maakt alle optredende energiestromen en temperaturen inzichtelijk. Dit op basis van de gekozen gebouweigenschappen, zoals klimaatconcepten (inclusief klimaatinstallaties en hun regelingen), interne warmteproducties en bouwkundige eigenschappen. De gebouwsimulatie wordt gedefinieerd per ruimte en per gebouw. Het programma Vabi Elements Gebouwsimulatie is een dynamisch gebouwsimulatieprogramma waarmee onder andere uurlijkse temperaturen, gewogen onder- en overschrijdingsuren en de warmte- en koudebehoefte in vertrekken berekend worden.

 Vabi Elements Gebouwsimulatie voldoet aan de nationale en internationale normen en testen; BRL 9501, de BESTEST, de EDR volgens ISSO 54 en de ASHRAE standard 140. Naast het gebruikelijke referentie klimaat worden de referentie jaren volgens NEN 5060 door Vabi meegeleverd. De uitvoer van Vabi Elements Gebouwsimulatie kan op verschillende wijze worden gevisualiseerd, zoals overzichtelijke teluren boven de 25 graden celsius, maar ook als weeguren volgens het voorgeschreven criterium van de Rijksgebouwendienst. Uiteraard ook als PMV volgens behaaglijkheidtheorieën van Fanger en ISO 7730. Ook een comfortanalyse dat voldoet aan alle eisen volgens TO, GTO (overheid criterium) ATG (ISSO 74) en PMV (NEN 7730), comfortklasse (NEN-EN 15251) en GIW behoort tot een van de vele mogelijkheden.

 Vabi Elements Gebouwsimulatie geeft je controle over de wisselwerking tussen gebouw, organisatie, installatie en regelgeving. De configureerbare rapportagetools, zorgen voor rapportages die naar je eigen hand te zetten zijn. Er kan gebruik worden gemaakt van zelf te definiëren tabellen, grafieken, schema’s en 3D visualisaties. Het behoefteprofiel geeft inzicht in de efficiëntie van het gekozen installatieconcept. In het model kunnen verschillende soorten klimaatinstallaties en hun regelingen worden gesimuleerd. Er kan worden gewerkt met een centrale installatie en met verschillende lokale installaties. Het programma is een Multi-zone en neemt de interactie tussen de buurvertrekken mee.

Berekening op basis van:

•      Geeft inzicht in de wisselwerking tussen gebouw, organisatie, installatie en regelgeving;

•      Dynamische rekenmethodiek getest aan de hand van EDR;

•      Comfortanalyse volgens eisen TO, GTO (RGD criterium), ATG (ISSO74) en PMV (NEN 7730), comfortklasse (NEN-EN 15251) en GIW. Uitvoer inclusief daguitvoer grafieken per onderdeel, frequentieverdeling temperaturen en productiviteitsanalyses;

•      Energetische analyse op basis van belastingduurkrommen en behoefteprofielen;

•      Meegeleverde referentie klimaatbestanden volgens NEN 5060;

•      Een of meer installatieconcepten bestaande uit opwekkers, distributienetten, luchtbehandelingskasten, ventilatiesystemen en afgifte-apparaten. Elk installatieconcept wordt gekoppeld aan een tijdschema met bedrijfstijden voor dag-, nacht- en geen bedrijf;

•      Temperaturen van distributie, standaard, constant of met stooklijnen;

•      Specificaties installatieconcepten inclusief setpoints, (thermische) vermogens, aanvoer-, retour- en omgevingstemperaturen;

•      Specificaties luchtbehandelingskast inclusief verwarmings- en koelbatterijen met beperkt vermogen, adiabatische koeling;

•      Interne warmteproductie (IWP) personen (inclusief CLO- en MET-waarden, voelbaar, convectief en latent vermogen), apparaten en verlichting, gekoppeld aan diverse tijdschema’s;

•      Beschaduwing van bijvoorbeeld de omgeving en gevelelementen;

•      Windafhankelijke infiltratie- (q_v;10) en ventilatievouden van buiten het gebouw en tussen de ruimten onderling te definiëren of automatisch te bepalen;

•      Schakelniveaus zonwering en voorwaarden te openen ramen;

•      Geen beperkingen in het aantal door te rekenen vertrekken;

•      Intelligente doorstralingberekeningen: het rekenen van ruimten achter ruimten leveren een realistische uitvoer op.

De meeste bovengenoemde in te voeren onderdelen voor de berekeningen zijn per gebouw en/of ruimte definieerbaar.

Model

Het model is gebaseerd op Fourier vergelijkingen. Deze worden opgelost met een volledig impliciete eindige differentiemethode. Deze methode heeft als voordeel dat voor elk knooppunt en elke tijdstap de oplossing stabiel blijft. De knooppunten die aan het oppervlak van een wand liggen hebben geen capaciteit. Voor deze verdeling van de capaciteiten is gekozen op grond van de bevindingen binnen TNO-Bouw en op grond van het proefschrift van P.J.J. Hoen "Energy consumption and indoor environment in residences", blz 5.13 en 5.14 (figuur 1). De gekozen matrix oplosmethodiek is niet afhankelijk van de capaciteitverdeling, zodat deze eventueel nog gewijzigd kan worden. In het model wordt ter berekening van alle temperaturen in een vertrek, een vertrekmatrix en meerdere wandmatrices opgesteld. Een wandmatrix bevat de capaciteiten in een wand en de geleiding binnen die wand. De vertrekmatrix bevat de stralings- en convectieve uitwisseling tussen de oppervlaktelagen van de wanden en het luchtknooppunt binnen het vertrek. In veel andere modellen wordt gewerkt met een grote matrix die het totale systeem van wanden en een luchtknooppunt in het vertrek bevat. Hierdoor ontstaat echter een grote matrix die op vele plaatsen leeg is. Het werken met een vertrekmatrix en meerdere wandmatrices heeft als voordeel dat de benodigde geheugenruimte beperkt blijft.

Resultaten

Temperatuuroverschrijdingen worden alleen geteld gedurende de gebruikstijd (teluren). Bij de beoordeling van de overschrijdingen worden criteria (ruimte-eisen) gehanteerd, die zijn gebaseerd op thermische behaaglijkheid. In de gebouwsimulatie wordt uitgegaan van de theorie van Fanger. De comfort parameters in het model van Fanger zijn te verdelen in twee groepen:

•      Parameters die de persoon betreffen, zoals de warmteweerstand van de kleding en de warmteontwikkeling in de persoon (Metabolisme);

•      Parameters die de omgeving betreffen, zoals luchttemperatuur, stralingstemperatuur, luchtvochtigheid en luchtsnelheid.

Een gebruikt criterium is het toestaan van overschrijding van de predicted mean vote (PMV) = 0,5 en onderschrijding van PMV = -0,5. Bij dit criterium wordt het aantal uren dat een bepaalde PMV wordt overschreden vermenigvuldigd met een weegfactor en gesommeerd. Als richtwaarde voor het maximumaantal weeguren per jaar kan 150 uren voor overschrijding van PMV = 0,5 (voor de zomer) en 150 uren voor onderschrijding van PMV = -0,5 (voor de winter) worden aangehouden.

Het bovengenoemde aantal uren overschrijding van 25 °C of het aantal weeguren gelden niet als absolute waarde maar als richtwaarden. Het is niet zo dat een gebouw met 149 weeguren goed is en een gebouw met 151 weeguren slecht is. Bij het berekenen van de PMV-waarde wordt gebruik gemaakt van zowel de berekende lucht- als de berekende stralingstemperatuur. Bij de berekening van de PMV-waarde voor het bepalen van overschrijdingen wordt veelal uitgegaan van een relatieve luchtvochtigheid van 50%, een luchtsnelheid van 0,15 m/s, een warmteweerstand van de kleding van 0,9 CLO in de winter en 0,7 CLO in de zomer en een metabolisme van 1,2 MET.