Programmoberfläche

Die Programmoberfläche von THERAKLES ist in die obere (1) und untere (2) Programmhälfte geteilt. An der rechten Seite (3) befindet sich die Leiste mit den Programmschaltflächen (Projektmenü und Datenbanken).

In der Standardansicht werden in der oberen Hälfte die Eingabefenster eingeblendet, welche durch Klick auf die Reiter oben ausgewählt werden können. Im Bild ist der Reiter 'Geometrie und Klima' ausgewählt. Die untere Hälfte enthält die Ergebnisansicht.

Eingabefenster

THERAKLES enthält folgende Eingabefenster:

1. Geometrie und Klima
2. Projektinformationen
3. Heizung
4. Kühlung
5. Mechanische Lüftung
6. Freie Lüftung
7. Innere Wärmequellen (Ausstattung)
8. Innere Wärmequellen (Personen)
9. Verschattungsregelung
10. DIN 4108-2
11. Erweiterte Einstellungen
12. Feuchtelasten

Je nach Einstellung des Raumbearbeitungsmodus sind nur bestimmte Eingabefenster wählbar, wobei Reiter 1, 2 und 11 immer aktiv sind. Im Falle der Auswahl der Berechnung nach DIN 4108-2 erfolgen fast alle Eingaben mit Feld 10. Die anderen Eingabefenster sind dann nicht wählbar. Im Folgenden werden die einzelnen Fenster beschrieben.

Hinweise zur Dateneingabe

Während der Eingabe der Daten in die entsprechenden Felder findet eine Plausibilitätsüberprüfung statt. Ungültige Werteingaben werden rot hinterlegt. In diesem Fall wurde beispielsweise die Eingabe vergessen (z.B. kein Raumvolumen angegeben), der Wertebereich unzulässig gewählt (z.B. negative Werte oder nicht-numerische Werte) oder das falsche Dezimaltrennzeichen eingegeben.

Die manuellen Eingabefelder akzeptieren ausschließlich numerische Werte mit Dezimaltrennzeichen (“.” Punkt oder "," Komma) und ohne 1000er- Trennzeichen. Felder, in denen manuell Daten eingegeben werden müssen, sind gelb hinterlegt. Weiß hinterlegte Felder enthalten Texteingaben oder Auswahlfelder. Blau hinterlegte Felder enthalten Vorgabewerte oder berechnete Daten und sind nicht änderbar.

Ungültige Datenbankeinträge werden mit einem Sperrsymbol gekennzeichnet, gültige mit einem grünen Häkchen. Ungültige Datenbankeinträge können bei Konstruktionen beispielsweise daraus resultieren, dass enthaltene Materialien gelöscht oder verändert wurden oder Eingabefehler bei der Erstellung des Datenbankeintrages gemacht wurden.

Eine kleine Schaltfläche mit drei Punkten kennzeichnet Bereiche mit erweiterten Einstellungsmöglichkeiten. Nach einem Klick auf das Symbol werden die zusätzlichen Felder angezeigt, bzw. wieder verborgen. Eingegebene Werte werden auch beim Verbergen der Zusatzoptionen beibehalten und in der Berechnung berücksichtigt. Es ist daher praktikabler die veränderten Einstellungen sichtbar zu lassen (siehe auch nächstes Kapitel).

Geometrie und Klima

Im Reiter „Geometrie und Klima“ werden die Geometrie der zu berechnenden Zone bzw. des zu berechnenden Raumes (1), die Eigenschaften der Raumbegrenzungsflächen (2) und das Standortklima (3) angegeben.

Die Erläuterungen zum Thema Standortklima finden sie im Kapitel Klima und Standort

Die grundlegenden Raumeigenschaften können im Dialog 1 (Abbildung oben) eingestellt werden. Ein Klick auf die Schaltfläche neben Volumen öffnet zusätzlich eine Möglichkeit zur Eingabe von Speichermassen wie im unteren Bild dargestellt.

Die Fläche beschreibt die Nettogrundfläche eines Raumes, d.h. die nach Innenmaßen ermittelte Grundfläche in der Einheit m². Die Raumhöhe beschreibt die lichte Raumhöhe in der Einheit m. Gibt es Höhenversprünge im Raum, so ist als lichte Raumhöhe die über die Flächen gemittelte Raumhöhe anzusetzen. Aus Raumhöhe und -fläche wird automatisch das Netto- bzw. Luftvolumen des Raumes in der Einheit m³ berechnet.

Das Luftvolumen ist ausschließlich maßgebend für die Ermittlung der Lüftungswärmelasten. Angaben zur mechanischen Lüftung werden raumvolumenunabhängig in m³/h angegeben. Die Raumfläche stellt den Bezugswert für die flächenbezogenen Wärmelasten dar. Außerdem werden aus Gründen der Vergleichbarkeit die Kennwerte der Jahresbilanz auf diese Flächeneinheit bezogen W/m².

Rechts neben dem Eingabefeld des Volumens befindet sich das Symbol für erweiterte Einstellungsmöglichkeiten des Raumspeicherverhaltens. Dort können eine zusätzliche absolute Speichermasse in kg und die dazugehörige spezifische Speicherfähigkeit dieses Terms in J/kgK angegeben werden. Als zusätzliche Speichermassen sind Einbauten mit nennenswerter Speicherkapazität anzugeben, z.B. Möbelstücke. Hierbei ist zu beachten, dass es sich um die Speichermassen handelt, welche dem Raum zeitunabhängig, d.h. sofort zur Verfügung stehen. Für realistische Berechnungen sollten daher nur oberflächennahe Schichten in der Massenberechnung berücksichtigt werden.

Das untere Fenster (2) zeigt eine Liste aller Raumumschließungsflächen. In der Abbildung ist diese Liste mit einem ausgeklappten Menü für die Konstruktionsauswahl zu sehen.

Es gibt unterschiedliche Typen von Bauteilen welche unterschiedliche Eingabedaten erfordern. Diese sind Außenbauteile (1), Innenbauteile (2) sowie Bauteile zu angrenzenden, konstant temperierten Zonen (3). Für jedes dieser Bauteile ist ein Konstruktionsaufbau in der Spalte „Konstruktion“ auszuwählen. Durch Doppelklick auf die entsprechende Zelle in dieser Spalte, wird die vorhandene Auswahlliste geöffnet. Bei dieser Liste handelt es sich um alle Konstruktionen, welche in der Konstruktionsdatenbank angelegt wurden. Wenn neue Konstruktionen erstellt werden, sind diese in der Konstruktionsdatenbank anzulegen und erscheinen dann automatisch in der Auswahlliste. Um ein vorhandenes Bauteil zu löschen wählt man den Punkt "Keine Konstruktion";

Für Außenbauteile (1) sind, neben der Konstruktion und dem Verwendungstyp „Äußere Konstruktion“ nachfolgen aufgeführte Eigenschaften in den jeweiligen Spalten anzugeben.

Erforderliche Angabe	Erläuterung
Fläche [m²]	Bruttofläche des Bauteils, d.h. mit Außenmaßen ermittelte Fläche des Bauteils einschl. Türen/ Fenstern
Ausrichtung [°]	Azimut, d.h. Himmelsausrichtung des Bauteils (Winkel zwischen Nord und der Flächennormalen)
Neigung [°]	Standwinkel des Bauteils (Winkel zwischen Untergrund und der Flächennormalen)
Fenstertyp	Angabe der Fensterkonstruktion als Referenz zur Fensterdatenbank, analog zur Spalte „Konstruktion“
Fensterfläche [m²]	Bruttofläche des Bauteils, d.h. mit Rohbaumaßen ermittelte Fläche des Bauteils einschl. Rahmen
Verschattung	Angabe der Verschattungskonstruktion als Referenz zur Verschattungsdatenbank, analog zu „Fenstertyp“
Absorptionsgrad [-]	Absorptionsgrad der äußeren Oberfläche des Bauteils für kurzwellige Strahlung
Übergangswiderstand außen RÜ,e [m²K/W]	Kombinierter strahlungsbedingter und konvektiver Übergangswiderstand auf der Außenseite des Bauteils
Übergangswiderstand innen RÜ,i [m²K/W]	Kombinierter strahlungsbedingter und konvektiver Übergangswiderstand auf der Innenseite des Bauteils

Ausrichtungs- und Neigungswinkel sind Angaben, welche für die Berechnung der Strahlungseinträge notwendig sind. Im hinterlegten Wetterdatensatz sind lediglich Werte für eine Horizontalfläche hinterlegt. Diese müssen umgerechnet werden, da der Strahlungseintrag von Einfallswinkel abhängig ist und Eigenverschattung stattfindet. Der Absorptionsgrad ist ebenfalls für Berechnung der Strahlungseinträge notwendig. Je heller und glatter eine Bauteiloberfläche ist, desto geringer ist der Betrag des Absorptionsgrades. Er liegt für übliche Baustoffe (z.B. Ziegel, Beton) bei etwa 0.9 und kann einschlägigen Tabellenbüchern entnommen werden.

Der Fenstertyp einschließlich Fläche und Verschattungstyp ist nur dann anzugeben, wenn ein Fenster vorhanden ist. In diesem Fall wird die Bauteilfläche bei der Berechnung korrigiert. Sie wird automatisch um die dort angegebene Fläche reduziert. Im Programm ist keine Angabe von Fenstern in Innenbauteilen vorgesehen und möglich. Die vorhandenen Fenstertypen werden der Fensterdatenbank entnommen ebenso wie der Typ der Verschattung.

Die Übergangskoeffizienten sind von den Strahlungsverhältnissen, d.h. der Bauwerksumgebung (Strahlungsaustausch mit Erdreich und Umgebungsbebauung), den Klimabedingungen (Strahlungsaustausch mit Himmelsgewölbe) sowie den konvektiven Verhältnissen, d.h. den Luftgeschwindigkeiten, an der Bauteiloberfläche abhängig. Nähere Informationen und Richtwerte enthält die Norm EN ISO 6946.

Für Innenbauteile (2) zu angrenzenden Räumen gleicher oder ähnlicher Temperaturverhältnisse sind neben der Konstruktion und dem Verwendungstyp „Innere Konstruktion“ lediglich die Fläche und der innenseitige Übergangskoeffizient anzugeben.

Für Bauteile zu angrenzenden, konstant temperierten Zonen (3) sind der innere und der äußere Übergangskoeffizient sowie die Temperatur in der angrenzenden Zone einzutragen. Beispiele für derartige Räume sind unbeheizte Keller oder unbeheizte Räume. Im ersten Fall kann als Näherung die Jahresmitteltemperatur der Außenlufttemperatur angesetzt werden. Im zweiten Fall kann die Schwankung der Lufttemperatur sehr groß sein. Dann ist es möglich, in das Feld „Temperatur in angrenzender Zone“ keinen Einzelwert anzugeben, sondern einen Pfad zu einer ccd- Datei mit den Jahresstundenwerten der ermittelten Raumlufttemperatur in dieser Zone.

Der Pfad zu dieser ccd-Datei kann absolut oder relativ zur aktuellen Projektdatei angegeben werden. In der obigen Abbildung ist ein absoluter Pfad gewählt. Im Fall eines relativen Pfades muss das aktuelle Projekt als Projektdatei gespeichert sein.

Projektinformationen

Bei diesem Eingabedialog können Informationen zum Projekt bzw. zum Bearbeiter angegeben werden. Sie dienen hauptsächlich der Dokumentation und werden im Report verwendet.

Heizung

In diesem Bereich wird festgelegt, nach welchem Model die Zone beheizt wird und wie sich der zeitliche Verlauf der Solltemperatur darstellt. Die Reiter “Heizung” gliedert sich in einen linken Bereich für die Definition des Systems (1 - Modellparameter) und einen rechten Bereich für die Definition des Steuerungsprofils (2 - Solltemperatur für Heizung).

Im linken Bereich kann der Typ der Heizungsanlage gewählt werden. Es gibt folgende Auswahlmöglichkeiten: - Keine Heizung - Heizung mit Thermostat

Die darunter angegebene maximale Heizleistung entspricht in der Regel der Norm- Heizlast des Raumes (siehe dazu EN 12831). Heizlast- Richtwerte bewegen sich etwa zwischen 50 (Niedrigenergiehausstandard) bis 150 (Altbaustandard) Watt pro m² Nettogrundfläche.

Die zeitlichen Profile der Solltemperatur können, ebenso wie die Temperatur- und Feuchtesollwerte für die Klimaanlage und die Lüftungsanlage, die Förderströme für die Lüftungsanlage, die Luftwechselraten für die freie Lüftung, die Wärmelasten und die Verschattungsgrade, in vier verschiedenen Varianten angegeben werden. Zur Auswahl gelangt man über einen Mausklick auf das Feld „Typ. Dabei gibt es folgende Typen: - Konstant - Tageszyklus (Winter/Sommer) - Tageszyklus (Wochentag/Wochenende) - Jahresverlauf (Stundenwerte)

Für den Typ „Konstant“ kann der konstante Sollwert direkt über die Oberfläche eingegeben werden.

Im Fall eines Tageszyklusprofils erscheinen zwei Tagesprofile für welche jeweils linksseitig Angaben zum Gültigkeitszeitraum angezeigt werden: - für Winter/Sommer: Tag des Jahres für Beginn und Ende - für Wochentag/Wochenende: gültige Tage

Rechtsseitig sind die Zahlenwerte der Profile dargestellt. Die Einstellung der Werte kann entweder über das dargestellte Profildiagramm (bewegen der Punkte mit der Maus) oder über das Eintragen der Werte in der rechtsseitigen Spalte vorgenommen werden. Beim Eintragen der Zahlenwerte können auch mehrere Zellen ausgewählt und zusammen geändert werden wenn sie zuvor einheitliche Ausgangswerte beinhalteten. Hierfür wird der erste Wert angeklickt, „Strg“ gedrückt gehalten und der zweite Wert ausgewählt. Anschließend kann die neue Zahl eingegeben werden und erscheint dann in allen Feldern. Mehrere Einzelwerte werden in ähnlicher Weise mit der Taste „Shift“ ausgewählt.

Die Jahresprofile können nicht im Diagramm bearbeitet werden. Da die Eingabe komfortabler über ein externes Programm (z.B. Texteditor oder Tabellenkalkulationsprogramm) durchführbar ist, bietet die Oberfläche drei Möglichkeiten für den Import der Daten aus dem Zwischenspeicher. Hierfür wird eine der drei unten aufgeführten Varianten als Jahresprofil im externen Programm erstellt, markiert und kopiert und anschließend über das entsprechende Feld über dem Jahresprofildiagramm eingefügt. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel aus einer in Excel erstellten Zahlenreihe.

Hier sind nun die eingefügten Werte in THERAKLES als Diagramm zu sehen. Eine tabellarische Ansicht ist ebenfalls möglich.

Als Standardansicht erscheint im Diagramm immer eine Ganzjahresansicht. Hier kann mit Aufziehen eines Rechtecks mit der linken Maustaste gezoomt werden. Ein Klick mit der rechten Maustaste führt zurück zur Ganzjahresansicht.

Die berechnete Heizenergie wird entsprechend der Einstellung des eingestellten konvektiven Anteils der Nutzungswärmelasten in konvektiven (zur Raumluft) und Strahlungsanteil (gleichmäßig auf die Wandoberflächen) aufgeteilt. Diesen Wert findet man im Reiter "erweiterte Einstellungen". Als Standardwert ist dort 100% eingetragen, d.h. eine rein konvektive Heizung.

Kühlung

Als Kühlanlage ist in der aktuellen Version eine einfache Klimaanlage zur Kühlung der Raumluft angelegt (d.h. rein konvektiv).Die Auswahl erfolgt analog zur Heizungsanlage über die Modelleigenschaften über den Eintrag „Einfache Klimaanlage“ im Auswahlfeld. Wenn keine Kühlung vorhanden ist wählt man "Keine Kühlung". Die maximale Kühlleistung ergibt sich auf Grundlage der berechneten Kühllast (z.B. nach VDI 2078). Üblicherweise liegt die Kühllast bei Räumen ohne außergewöhnliche Nutzungseigenschaften und mit erfüllten Mindeststandards des sommerlichen Wärmeschutzes unter 50 Watt pro m² Nutzfläche. Sollten die inneren Wärmelasten besonders hoch sein oder andere Überhitzungsfaktoren gegeben sein, so kann sie auch höher sein. Für die maximale Kühlleistung kann auch eine Funktion, Kühlleistung in Abhängigkeit der Temperatur, verwendet werden. Diese ist aber nicht über die Oberfläche, sondern nur direkt in der Projektdatei eingebbar (siehe Formatspezifikation). Als Sollwerte können sowohl Temperaturen als auch relative Luftfeuchten angegeben werden. Die Solltemperaturen werden gemäß der vorgesehenen Nutzung definiert. Richtwerte für Solltemperaturen enthält unter anderem die DIN 18599-10. Für die meisten Nutzungstypen werden hier Maximaltemperaturen von 26°C während der Nutzungszeit empfohlen. Die Sollwerte für die Luftfeuchten werden nur verwendet wenn die Feuchteberechnung aktiviert ist (siehe erweiterte Einstellungen). Ebenso wird auch die Entfeuchtungsleistung nur dann mit berücksichtigt.

Mechanische Lüftung

Für die mechanische Lüftung sind drei Einstellungen möglich:

• Keine mechanische Lüftungsanlage
• mechanische Lüftungsanlage (Wärmerückgewinnung möglich)
• Förderstromgeregelte Lüftungsanlage

Für den Typ, mechanische Lüftungsanlage, wird der Verlauf des Luftförderstroms über den Zeitplan definiert. In diesem Fall kann eine Wärmerückgewinnungseffizienz angegeben werden, d.h. die in der Abluft enthaltene Wärme kann zum gegebenen Prozentsatz zur Erwärmung der frischen, kalten Zuluft (Außenluft) über einen Wärmetauscher genutzt werden. Die Wärmerückgewinnung ist nur dann sinnvoll, wenn die Zuluft auch erwärmt werden muss, d.h. wenn die Raumlufttemperatur unterhalb der Solltemperatur für die Beheizung liegt. Der Luftförderstrom kann als konstanter Wert, als typisches saisonales oder wochentagsabhängiges Tagesprofil oder als Jahresprofil definiert werden (siehe Heizung ). Wärmerückgewinnungseffizienz und Maximaltemperatur sind konstante Werte. Der erforderliche Förderstrom der mechanischen Lüftungsanlage richtet sich gemäß DIN 13779 für Nichtwohngebäude nach der Gebäudekategorie und dem Zweck der Lüftung. Letzterer kann der erforderliche hygienische Mindestluftwechsel (Abführung von CO2) sowie der zur Wärme-, Feuchte-, Geruchsstoff- oder Schadstoffabführung notwendige Luftwechsel sein. Die genannte Norm definiert den personenbezogenen Luftwechsel mit 10 bis 40 l pro Sekunde und Person (2,8 bis 11 m³/h Person). Bestimmungen für Wohngebäude enthält zudem die DIN 1946-6. Die Mindestvolumenströme betragen demnach für kleinere Wohneinheiten 0.5 bis 2 m³/hm². Ist keine Wärmerückgewinnungsanlage installiert, so sollte als Effizienz der Wert 0.0% angegeben werden. Ist eine Wärmerückgewinnungsanlage vorhanden, so ist die Rückwärmzahl abhängig vom installierten System. Ein einfacher Plattenwärmetauscher erreicht Rückwärmzahlen zwischen 40 und 80% (siehe VDI 2071).

Im Falle einer förderstromgeregelten Lüftungsanlage wird im Zeitplan direkt eine Solltemperatur angegeben. Als Eingabegrößen werden hier die Zulufttemperatur und ein maximaler Luftförderstrom benötigt.Der erforderliche Luftstrom bemisst sich danach, welche Kühlleistung die Zuluft mit der angegebenen Zulufttemperatur erreicht, d.h. ab welchem Förderstrom diese Kühlleistung zur Einhaltung der definierten Solltemperatur ausreicht. Bei der Festlegung der Zulufttemperatur ist darauf zu achten, dass die Temperaturspreizung, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Raumluft, aus Gründen der Komfortempfindung nicht zu hoch wird.

Freie Lüftung

Unter dem Reiter „Freie Lüftung“ ist der Luftwechsel anzugeben, welcher sich aus der natürlichen Lüftung ergibt. Das entspricht der Summe aus Fensterlüftung und Infiltration. Es existieren in der aktuellen Version 4 Eingabevarianten. Diese sind: - Keine natürliche Lüftung - ein definierter Luftstrom (1) - ein nutzungsabhängig geregelter Luftstrom (2) - abhängig von Nutzungszeit (3)

In allen Fällen besteht wiederum die Möglichkeit, die Zeitprofile für den maximalen Luftförderstrom, analog zur Heizung und Kühlung als konstantes, wochentagsabhängiges, saisonales Profil oder Jahresprofil auszuwählen (siehe Heizung ).

Ein vorgegebener Luftstrom (1) wird direkt als Zeitprofil vorgegeben und ist nicht von weiteren Faktoren abhängig. Einschlägige Richtwerte enthalten beispielsweise die Normen zur Berechnung des Energiebedarfs (z.B. DIN 18599-10). Die aufgeführten Werte orientieren sich in Anlehnung an die Bemessung mechanischer Lüftungsanlagen an den Sollwerten. Die aufgeführten Mindestaußenluft-volumenströme bewegen sich zwischen 20 und 60 m³ pro Stunde und Person. Sie sind über das im Reiter „Geometrie und Klima“ angegebene Raumluftvolumen in die Luftwechselrate umzurechnen.

Im Gegensatz zum direkt definierten Luftstrom enthält der nutzungsabhängig geregelte Luftstrom (2) die Vorgabe eines Minimalwertes für die Raumlufttemperatur ab welchem der angegebene Luftstrom gegeben ist und einen Grundluftwechsel welcher nicht unterschritten wird. Solange also die Raumlufttemperatur kleiner als der Minimalwerte oder die Außenlufttemperatur höher als die Raumlufttemperatur ist wird der Grundluftwechsel verwendet. Anderenfalls kann der Luftförderstrom bis zum Maximalwert erhöht werden.

Der nutzungszeitabhängige Luftstrom (3) ähnelt dem vorigen Schema, enthält aber mehr Einstellmöglichkeiten. Hier können zusätzlich noch erhöhte Tag- und Nachtluftwechsel eingestellt werden. Des Weiteren kann eine Außenlufttemperaturdifferenz angegeben werden. Das bedeutet, die Außenlufttemperatur muss um den angegebenen Betrag niedriger sein als die Raumlufttemperatur damit die erhöhte Lüftung aktiv sein kann.

Wenn eine erhöhte Lüftung möglich ist (Bedingung Tag oder Nacht ist erfüllt), wird die Lüftung bis auf den im Zeitplan angegeben Wert erhöht. Die Werte im Zeitplan sollten immer größer oder gleich jeweiligen Grundluftwechsel sein. Wenn nicht, erfolgt eine Absenkung des Luftwechsels wenn die Bedingungen erfüllt sind. Für die Bedingungen hier ein Beispiel:

Größe	Wert
Min. Raumlufttemperatur	23°C
Temperaturdifferenz	1 K

Wenn also die vorhandene Raumlufttemperatur größer als 23°C und gleichzeitig die Außenlufttemperatur 1K niedriger als die Raumlufttemperatur ist dann sind die Bedingungen für eine intensive Lüftung erfüllt. Zur Kontrolle empfiehlt es sich die resultierenden Luftwechselraten in den Ergebnisdateien auszuwerten.

Innere Wärmequellen (Ausstattung)

Hier werden alle flächenbezogenen inneren Wärmelasten festgelegt. Über die Flächenpauschallasten können beispielsweise die Wärmelast durch Beleuchtung sowie die Wärmelast durch wärmeabgebende technische und elektrische Geräte erfasst werden. Richtwerte für diese Flächenlasten enthält ebenfalls die DIN 18599. Demnach liegen die Flächenlasten in den meisten Fällen zwischen 2 und 8 W/m². Im Wärmelast-Zeitprofil kann, ebenfalls wie für die Heizung, Kühlung und mechanische Lüftung, zwischen Einzelkennwert, Sommer- und Winterprofil, Wochentagsprofil oder Jahresprofil ausgewählt werden. Die Flächenpauschallast ergibt sich aus der Summe aller ausstattungsbedingten Wärmelasten geteilt durch die Nutzfläche der thermischen Zone bzw. des Raumes. In den meisten Fällen entspricht die Wärmeabgabe nahezu der Anschlussleistung dieser Geräte. Als Nutzfläche wird die Grundfläche des Raumes (definiert im Reiter “Geometrie und Klima”) angenommen.

Innere Wärmequellen (Personen)

Die Personenwärmelast wird als zeitabhängige Anzahl der Personen und personenbezogene Wärmelast angegeben. Das zeitabhängige Produkt aus beiden Werten entspricht der resultierenden Personenwärmelast. Die angegebenen Zeitprofile geben nicht nur die zeitliche Verteilung der Wärmelasten an, sie sind auch für die Bewertung nach DIN 15251 maßgebend, da sie den Nutzungszeitbezug darstellen. Die personenabhängige Wärmeemission richtet sich nach der Aktivität der Nutzer und beträgt im Minimum (Grundumsatz) ca. 70 bis 80 Watt pro Person. Es ist hierbei zu beachten, dass es sich nicht um die Gesamtwärmeabgabe einer Person, sondern die sensible, d.h. fühlbare bzw. trockene, Wärmeabgabe handelt. Richtwerte hierfür enthalten abermals die Nutzungsprofile der DIN 18599-10. Die Lasten liegen demnach zwischen 60 (sitzender Schüler) und 125 Watt pro Person (Sportler).

Verschattungsregelung

Die Verschattungssteuerung bezieht sich auf die im Reiter „Geometrie und Klima“ angegebenen Fenster mit Verschattungselementen. Alle Fenster, für welche ein Verschattungssystem in Form einer Konstruktionsreferenz angegeben wurde, werden nach diesem Zeitplan aktiviert. Es besteht die Auswahl zwischen drei Modellen:

• konstant (1)
• der zeitplangeregelten Steuerung (2)
• intensitätsgeregelte Steuerung (3).

Konstant bedeutet, dass die Verschattung immer aktiv ist.

Im Falle einer zeitplanabhängigen Sonnenschutzsteuerung (2) wird der Verschattungsgrad des für die Fensterkonstruktion definierten Sonnenschutzgrades mit dem im Zeitplan angegebenen Wert multipliziert. Sind mehrere Fensterkonstruktionen mit unterschiedlichen Sonnenschutzsystemen definiert, so wird der Zeitplan auf alle angewandt. Die Steuerung des Sonnenschutzes kann in diesem Fall nur raumweise einheitlich angegeben werden. Die Abbildung unten zeigt eine Verschattungseinrichtung, die im Sommer zwischen 8:00 und 18:00 Uhr vollständig aktiviert, sonst aber deaktiviert ist.

Die Variante, intensitätsgeregelte Steuerung (3), kommt den praktischen Verhältnissen näher, da der Sonnenschutz immer dann aktiviert wird, wenn der angegebene Wert der Strahlungsintensität (Globalstrahlung) auf der jeweiligen Ausrichtungsseite des Raumes erreicht wird. Diese Variante kann nicht mit einem Zeitplan kombiniert werden. Sie ähnelt dem Ansatz, welcher für den Normnachweis angenommen wird. Die ausrichtungsabhänigen Grenzwerte können der Norm 4108-2 entnommen werden.

DIN 4108-2

Die Erläuterungen zu den Einstellungen des Berechnungsmodus für DIN 4108-2 konforme Bemessung finden Sie in einer separaten Hilfeseite.

Erweiterte Einstellungen

Im letzten Reiter des Eingabebereichs sind Optionen für die Berechnungseinstellungen enthalten. Es können unter anderem Angaben zum Speichern der Berechnungsmodelle, zu Berechnungsbezugswerten und zur Behandlung von Wärmegewinnen vorgenommen werden.

Die Ausgangstemperatur des Raumes gibt an, welche Temperatur die Raumluft und die Raumumschließungskonstruktionen bei Beginn der Berechnung aufweisen. Sie sollte bei mitteleuropäischen Standorten näherungsweise der Solltemperatur für die Beheizung entsprechen, da die Berechnung in diesem Fall in der Heizperiode (01. Januar) beginnt. Der gewählte Wert wirkt sich vornehmlich auf den ersten, bei extremen Werten noch auf den zweiten bis dritten Berechnungstag aus. Die Anfangsphase von zwei bis drei Tagen sollte daher nur bedingt in die Auswertung einbezogen werden. Sehr hohe Speichermassen können diese Phase verlängern. Dann empfiehlt es sich, die Berechnungszeit auf 2 Jahre zu verlängern.

Eine weitere Einstellungsmöglichkeit ist der konvektive Anteil der solaren Wärmelasten durch die Fenster. Das ist also der Anteil der kurzwellige Strahlung (Diffus- und Direktstrahlung), welcher direkt auf die Raumluft wirkt. Dieser Anteil ist unter anderem von den Strahlungsverhältnissen und der Raumgeometrie abhängig und liegt näherungsweise bei 50% des gesamten Strahlungseintrags.

Der konvektive Anteil der inneren Wärmelasten beschreibt den gleichen Sachverhalt wie der Konvektivanteil der kurzwelligen Einstrahlung. Dieser Wert wird für die inneren Lasten sowie für die Heizung verwendet. Wärmequellen wie Computer geben ihre Wärme fast vollständig konvektiv ab, während beispielsweise Leuchten einen erheblichen Strahlungsanteil aufweisen. Im Zweifelsfall ist auch hierfür ein Anteil von 50% zu empfehlen.

Neben diesen Optionen ist eine Check-Box für die Durchführung einer Feuchtebilanzrechnung aufgeführt. In diesem Fall ist auch eine Ausgangsfeuchte, analog zur Ausgangstemperatur, für die Raumluft und die Konstruktion anzugeben. Die Feuchtebilanzrechnung berücksichtigt den Einfluss der Dampfdiffusion durch die Raumumschließungskonstruktionen und den Einfluss der Lüftung (keine förderstromgeregelte Lüftungsanlage) auf die Feuchtebilanz der Raumluft. Wenn diese Option aktiviert ist können zusätzlich Feuchtelasten analog zu den Wärmelasten über die Oberfläche eingegeben werden (siehe Abschnitt unten). Der entsprechende Reiter wird dann aktiviert. Eine Berücksichtigung des kapillaren Wassertransports ist nicht vorgesehen da diese Berechnung detailliertere Angaben für die Materialien, Konstruktionen und Klimaverhältnisse am Standort erfordert. Derartige Berechnungen können mit DELPHIN durchgeführt werden.

Im Bereich Ausgabeoptionen sind zwei weitere Einstellungen aufgeführt, die Bezugszeitreihe für die thermische Komfortbewertung und der Bezugswert für die Perioden- Wärmebilanzen. Der erste Wert („bewerte thermischen Komfort unabhängig von Anwesenheit“) bezieht sich auf die Auswertung nach EN 15251. Die darin aufgeführten Werte entsprechen entweder nur den Bedingungen, welche während der unter „Personenlasten“ angegebenen Nutzungszeit vorherrschen (Check-Box deaktiviert) oder schließen den gesamten Zeitraum ein. Die zweite Option erlaubt eine nutzflächenbezogene Ausgabe der Wärmeströme und damit eine bessere Vergleichbarkeit der Kennwerte unter den Projekten.

Feuchtelasten

In diesem Dialog können Feuchtelasten für die Raumluft eingestellt werden. Diese können ähnlich wie bei den anderen Lasten als konstanter Wert oder zeitabhängig eingestellt werden (siehe Heizung).

Beispiele für Feuchtelasten zeigen die folgenden Tabellen.

Gesamtlasten für Wohnnutzung

Wohnungen mit	2 Personen	3 Personen	4 Personen	> 4 Personen
Feuchtebelastung in g/h	333	500	580	625

Einzellasten

Feuchtequelle	Feuchtelast in g/h
Personen (leichte Arbeit)	30 - 60
Personen (schwere Arbeit)	100 - 200
Haustiere (Katze, Hund)	5 -10
Bad	600 -800
Dusche	2000 - 3000
Kochen (Kurzzeit)	400 - 500
Kochen (Langzeit)	450 - 900
Topfpflanzen	7 -15
Aquarien (pro m2)	30 - 50

Datenbanken

THERAKLES enthält 4 Datenbanken. Diese können mit eigenen Einträgen erweitert werden. Dazu muss in der Programmoberfläche aus dem “Raumbearbeitungsmodus” in einen der Datenbankmodi gewechselt werden. Das gelingt über die Auswahl des entsprechenden rechtsseitigen Schaltflächen.

Ein Klick auf die jeweilige Schaltfläche blendet die entsprechende Datenbank im Hauptfenster ein. 1. Materialdatenbank 2. Konstruktionsdatenbank 3. Verglasungs- bzw. Fensterdatenbank 4. Verschattungssysteme

Materialien

Die Erstellung von Materialien ist über die Auswahl des Symbols “Materialdatenbank” möglich. Anschließend erscheint eine Eingabeoberfläche welche linksseitig eine Liste aller verfügbaren Materialien sowie rechtsseitig Anzeige- bzw. Eingabefelder für neue Materialien enthält. Nur selbst hinzugefügte Materialien können geändert werden. Diese sind durch die weiße Hintergrundfarbe markiert. Alle gelb bzw. orange markierten Materialien gehören zur Standarddatenbank. Jedes Material besitzt eine einzigartige Identifikationsnummer (ID). Dabei haben die mitgelieferten Materialien die niedrigen IDs.

Für jedes neu anzulegende Material wird über das unter der Liste aufgeführte, grüne “+” Zeichen ein neuer Eintrag erstellt. Im rechtsseitigen Eingabebereich sind zwingend eine Bezeichnung (englisch oder/und deutsch), eine Dichte ρ, eine spezifische Wärmespeicherkapazität c sowie eine Wärmeleitfähigkeit λ anzugeben. Das Dezimaltrennzeichen ist “,” (Komma). Entspricht die Eingabe nicht dem möglichen Wertebereich oder werden nicht- numerische Werte eingegeben, so wird das Feld rot hinterlegt. Der Eintrag ist in diesem Fall zu korrigieren, sonst kann mit dem entsprechenden Material keine Berechnung durchgeführt werden.

Handelt es sich um ein Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, PCM), so ist zusätzlich die spezifische Wärme anzugeben welche beim Phasenwechsel freigegeben bzw. aufgenommen wird sowie die Temperatur ab welcher der Phasenwechsel eintritt. Für die im Tutorial aufgeführten Materialien sind diese Angaben nicht erforderlich. Die latente Wärme wird daher auf den Wert “0,0” gesetzt. Feuchtetechnische Kennwerte können hier nicht eingetragen werden. Dies ist nur durch direkte Eingabe in die xml-Datei der Datenbank möglich (siehe Verzeichnis Materialdatenbank).

Ebenfalls optional kann für jedes Material eine Baustoffkategorie angegeben werden. Erfolgt keine Auswahl, so wird die Kategorie “Sonstige Baustoffe” zugewiesen.

Die eingegebenen Daten des neu angelegten Materials werden direkt in der xml-Datei im Programm- Installationsordner gespeichert (siehe Abschnitt Materialdatenbankdatei). Das neue Material erscheint nach dem Anlegen am oberen Ende der Materialliste. Dessen ID wird aufsteigend ab der höchsten Nutzer-ID (ab 10000) vergeben.

Konstruktionen

Eine Konstruktion besteht aus einer Liste von Materialien mit Schichtdicken. Zur Erstellung der Raumumschließungskonstruktionen wird ebenfalls über den rechtsseitigen Menüfeldbutton “Bauteildatenbank” in den Datenbankmodus gewechselt. Es öffnet sich das Menü für die Bauteildatenbankbearbeitung. Diese enthält im oberen Bereich eine Liste aller existierenden Konstruktionen sowie im unteren Bereich die Schichtaufbauten des aus der Liste ausgewählten bzw. soeben erstellten Bauteils.

Zum Erstellen eines neuen Bauteils wird der unter der Liste befindliche “+”-Button gedrückt. Im unteren Bereich erscheint daraufhin eine voreingestellte Konstruktion, bestehend aus einer Materialschicht. Ein mehrschichtiges Bauteil wird erzeugt, indem ein Name definiert und im Feld “Schichtanzahl” ein numerischer Wert eingegeben wird.

Ein Doppelklick auf das jeweilige Material bzw. bei Tastatureingabe über Drücken der Leerzeichentaste öffnet sich die bereits bekannte Liste aller verfügbaren Baustoffe. Der gewünschte Baustoff wird ebenfalls über einen Doppelklick ausgewählt. Bei Eingabe eines Buchstabens mit der Tastatur wird das erste Material mit diesem Anfangsbuchstaben gewählt. Die Liste kann auch entsprechend der, im Kopf stehenden, Kategorien sortiert werden um die Auswahl zu erleichtern. Drücken von 'ESC' bricht die Eingabe ab. Anschließend ist die Dicke jeder Schicht mit Trennzeichen “,” (Komma) einzugeben. Bei der Eingabe ist unbedingt die Reihenfolge zu beachten. Das unterste Material in der Liste entspricht dem raumseitigen Material, der oberste Eintrag dem zur Außenluft bzw. zur Nachbarzone angrenzenden Material. Bei einer Änderung der Schichtanzahl werden die Schichten immer ausgehend von der Innenseite gelöscht bzw. angefügt.

Die neu angelegte Konstruktion wird direkt in der entsprechenden xml-Datei im Programm- Installationsordner gespeichert (siehe Datei Konstruktionsdatenbank). Sie befindet sich nach dem Anlegen am unteren Ende der Konstruktionsliste, da die ID ebenfalls aufsteigend ab der höchsten vorhandenen Nutzer-ID in der existierenden Konstruktionsdatenbank vergeben wird.

Unter dem Eingabefeld der Schichtaufbauten erscheinen zwei vom Programm für das Bauteil berechnete Werte. Der erste Wert ist der Wärmedurchgangskoeffizient bzw. U-Wert, der zweite Wert ist die Summe der auf die Bauteilfläche (m²) bezogenen Speichermasse. Der U-Wert entspricht dabei nicht dem Norm-U-Wert nach DIN 6946, da die Übergangswiderstände für Außenwände zur Berechnung verwendet werden. Er dient lediglich als Richtwert zur Kontrolle der Eingabeplausibilität.

Als Zusatzfunktion ist unterhalb dieser beiden Felder ein Button „Als DELPHIN-Modell exportieren“ vorhanden. Dieser erzeugt eine d6p- Datei, d.h. eine Projektdatei für die hygrothermische Simulation mit der IBK-Software DELPHIN, und öffnet ein Dateiablagemenü zur Auswahl des Speicherplatzes auf dem Rechner. Diese Datei enthält die Informationen zu den verwendeten Materialien und den Schichtdicken der eindimensionalen Konstruktion. Vor dem Öffnen der Datei mit der Software DELPHIN muss diese noch bearbeitet werden, da bestimmte Systemordner (z.B. Installationsordner der Software DELPHIN) und Dateien (z.B. neu angelegte Materialien) nicht bekannt sind bzw. nicht vorhanden sind.

Fenster

Die Fensterdatenbank enthält Kennwerte für Fenster bzw. Verglasungen.

Zur Definition einer Fensterkonstruktion müssen als Einzelkennwerte der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert, EN 410), der Gesamtenergiedurchlassgrad (G-Wert, EN 410) bei senkrechtem Sonneneinfall und der Glasflächenanteil des Fensters bekannt sein. Für den G-Wert können zusätzlich noch Informationen zur Winkelabhängigkeit eingetragen werden. Diese können von den Herstellern bezogen oder mit externer Software (z.B. WINDOWS (LBNL), WINSIM) berechnet werden. Bei den in der Datenbank befindlichen Verglasungen aus der VDI 2078 ist nur der g-Wert dort entnommen (Tabelle A 13). Dieser wurde aus den dort befindlichen Durchlassfaktoren b durch Multiplikation mit dem Referenzwert 0,87 (für klares Floatglas, siehe EN 410 5.7) erhalten. Die U-Werte und Glasflächenanteil wurden passend gewählt. Zur Bestimmung der Rahmenfaktoren kann auch die folgende, aus der VDI 2078 entnommene, Tabelle dienen.

Glasflächenanteile für verschiedene Fensterarten, aus VDI 2078 Tabelle A12

Fensterbauart	Innere Laibung der Maueröffnung in m2
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	8,0
Holzfenster, einfach oder doppelt verglast, Verbundfenster	0,47	0,58	0,63	0,67	0,69	0,71	0,72	0,73	0,74	0,75
Holzdoppelfenster	0,36	0,48	0,55	0,60	0,62	0,65	0,68	0,69	0,70	0,71
Stahlfenster	0,56	0,77	0,83	0,86	0,87	0,88	0,90	0,90	0,90	0,90
Schaufenster, Oberlichter	0,90
Balkontür mit Glasfüllung	0,50

Verschattungssysteme

Verschattungssysteme werden über die Angabe des maximalen Abminderungsfaktors des Sonnenschutzes definiert (Durchlassfaktor). Der in diesen Datenbanken angegebene Wert wird bei der Berechnung mit dem im Zeitplan angegebenen stündlichen Abminderungsfaktor multipliziert. Im Abschnitt Verschattungsregelung kann ein passendes Modell ausgewählt werden. Die erforderlichen Werte können ebenfalls den Herstellerangaben entnommen oder berechnet werden (z.B. ISO 15022). Richtwerte für die Kombination aus Fenster und Verschattungssystem enthält auch die DIN 4108-2 welche in der Standarddatenbank von Therakles schon enthalten sind.

Klima und Standort

Der Reiter „Geometrie und Klima“ enthält den Eingabebereich „Standort und Klima“. In diesem werden der Klimadatensatz und die Albedo angegeben. Die Albedo ist standardmäßig nicht angezeigt. Sie kann über die Schaltfläche 1 (siehe Abbildung unten) rechtsseitig von der Klimadatensatz-Auswahlliste eingeblendet und ausgeblendet werden.

Jedes Gebäude ist in seinem bauklimatischen Entwurf für die am Standort vorherrschenden klimatischen Bedingungen zu optimieren. Für diese Optimierung sind typische Klimadatensätze zu wählen, welche je nach Bemessungszweck unterschiedlich ausgewählt werden. Beispielhaft seien hier die typischen Jahresdatensätze, die Testreferenzjahre (TRY) für die Bemessung des Energiebedarfs, des Sommerfalls und des Winterfalls zu nennen. Im Fall einer Bemessung nach DIN 4108-2 sind die Daten für die dort beschriebenen Klimagebiete hinterlegt. Den Klimadatensatz kann man mittels Auswahlbox 2 wählen. Im Feld 3 werden weitere Informationen dazu angezeigt.

Die im Datensatz enthaltenen Zeitreihen umfassen die Wetterelemente kurzwellige Solarstrahlung, eingeteilt in Diffus- und Direktstrahlung, Lufttemperatur und relative Luftfeuchte im Außenraum. Weitere Wetterelemente können von THERAKLES derzeit nicht berücksichtigt werden. Im Falle einer hygrothermischen Bauteilsimulation wie sie beispielsweise mit DELPHIN erfolgen kann, könnten darüber hinaus auch Niederschlagsmenge, Windrichtung und Windgeschwindigkeit sowie langewellige Himmelsgegenstrahlung Berücksichtigung finden.

Die Zeitreihen der direkten Solarstrahlung sind als Sonnennormalstrahlung in den Klimadateien hinterlegt. Zur Ermittlung der direkten Strahlungseinträge auf eine beliebig geneigt und ausgerichtete Bauteilfläche aus diesen Daten ist die Berechnung des Sonnenstandes im Jahresverlauf, üblicherweise in Form von Stundenwerten, erforderlich. Dieser Sonnenstand ist von der lokalen Zeit (aus dem Wetterdatensatz übernommen) sowie von Breiten- und Längengrad (Zeitkorrektur) abhängig. Daher ist neben den Zeitreihen der Wetterelemente auch stets eine Angabe des Breitengrades des Gebäudestandortes erforderlich. Diese Standortangabe ist in den c6b- Datensätzen sowie auch in den alternativen Datensätzen (epw) enthalten und kann nicht über die Programmoberfläche geändert werden. Neue Klimastandorte können durch Kopieren der entsprechenden Klimadatei in den Klimaordner von Therakles eingefügt werden (Therakles_Ordner/resources/DB_Climate).

Eine weitere standortbezogene Eigenschaft des Gebäudes ist die Albedo, auch als mittlerer Reflexionsgrad des Gebäudeumfeldes bezeichnet. Typische städtische Flächen (z.B. asphaltierte oder betonierte Flächen) weisen einen Reflexionsgrad von ca. 10-20% auf. Helle Umgebungsflächen (z.B. helles Mauerwerk) können eine Albedo von ca. 50-60% ergeben, verschneite Flächen bis zu 90%.