Berechnungen der Kühllast in Gebäuden

Berechnungen der Kühllast in Gebäuden: Erfahren Sie, wie Sie die notwendige Kapazität für Klimaanlagen durch Berücksichtigung aller Wärmequellen und Faktoren effizient ermitteln.

Berechnungen der Kühllast in Gebäuden

Die Berechnung der Kühllast eines Gebäudes ist ein wesentlicher Bestandteil der thermischen Gebäudeplanung. Die Kühllast bestimmt die notwendige Kapazität für Klimaanlagen und Kühlsysteme, um ein angenehmes Raumklima zu gewährleisten. Aber wie genau berechnen wir die Kühllast? Lassen Sie uns die notwendigen Schritte und Faktoren durchgehen.

Grundlagen der Kühllastberechnung

Die Kühllastberechnung umfasst mehrere Komponenten, die zusammen die Gesamtkühllast eines Gebäudes ergeben. Diese Komponenten sind:

Dauerhafte innere Wärmequellen

Strahlungswärme durch Sonnenlicht

Luftwechselrate (Infiltration und Belüftung)

Wärmeleitung durch Wände, Fenster und Dächer

Wärmeeinträge durch elektrische Geräte und Beleuchtung

Formeln und Berechnungen

Die Gesamtkühllast Q_total kann als Summe der einzelnen Komponenten berechnet werden:

Q_total = Q_{innere Lasten} + Q_{solare Lasten} + Q_Infiltration + Q_Transmission + Q_{elektrische Geräte} + Q_Beleuchtung

1. Innere Lasten (Q_{innere Lasten})

Innere Lasten entstehen durch Aktivitäten und Personen im Gebäude. Eine grobe Schätzung kann folgendermaßen berechnet werden:

Q_{innere Lasten} = 100 W pro Person

2. Solare Lasten (Q_{solare Lasten})

Solare Lasten resultieren aus der Sonneneinstrahlung durch Fenster und Glasflächen. Die Wärmeübertragung durch Fenster kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Q_{solare Lasten} = A * G_tot * S

A = Fläche der Fenster (m²)

G_tot = Gesamtenergiedurchlassgrad des Fensters

S = Solarstrahlung (W/m²)

3. Infiltration (Q_Infiltration)

Die Wärmemenge, die durch Luftinfiltration in das Gebäude gelangt, kann mit dieser Formel abgeschätzt werden:

Q_Infiltration = 1.2 * ACH * V * (T_außen – T_innen)

ACH = Luftwechselrate pro Stunde

V = Volumen des Raums (m³)

T_außen = Außentemperatur (°C)

T_innen = Innentemperatur (°C)

4. Transmission (Q_Transmission)

Die Wärme überträgt sich durch die Gebäudehülle (Wände, Fenster, Dach) und kann wie folgt berechnet werden:

Q_Transmission = U * A * (T_außen – T_innen)

U = Wärmedurchgangskoeffizient (W/m²·K)

A = Fläche des Baumaterials (m²)

T_außen und T_innen sind die Außentemperaturen (°C)

5. Elektrische Geräte (Q_{elektrische Geräte})

Die Last durch elektrische Geräte kann durch ihre Nennleistung und Betriebszeit berechnet werden:

Q_{elektrische Geräte} = Leistung (W) * Betriebsstunden

6. Beleuchtung (Q_Beleuchtung)

Die Last durch Beleuchtung entspricht der installierten Beleuchtungsleistung:

Q_Beleuchtung = Beleuchtungslast (W)

Beispielrechnung

Angenommen, wir haben ein Büro mit 10 Personen, 5 großen Fenstern (jeweils 3 m²), einer Raumgröße von 100 m² und 250 m³ Volumen. Die Außentemperatur beträgt 35 °C und die gewünschte Innentemperatur 25 °C.

Wir können dann die einzelnen Lasten wie folgt berechnen:

Q_{innere Lasten} = 10 Personen * 100 W = 1000 W

Q_{solare Lasten} = 5 Fenster * 3 m² * 0.5 * 800 W/m² = 6000 W

Q_Infiltration = 1.2 * 1 * 250 m³ * (35 – 25) °C = 3000 W

Q_Transmission = 0.4 W/m²·K * 150 m² * 10 °C = 600 W

Q_{elektrische Geräte} = 1000 W

Q_Beleuchtung = 500 W

Die Gesamtkühllast beträgt somit:

Q_total = 1000 + 6000 + 3000 + 600 + 1000 + 500 = 12100 W oder 12.1 kW

Diese Berechnung zeigt, wie komplex und wichtig die Kühllastberechnung für die Auslegung eines effektiven Kühlsystems ist. Sie gewährleistet ein angenehmes Raumklima im Sommer, selbst bei hohen Außentemperaturen.