1、DEUTSCHE NORM Januar 2003Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung desEnergiebedarfs von heiz- und raumlufttechnischen Anlagenin Deutschland 4710ICS 07.060; 91.140.30Statistics on German meteorological data for calculating the energy requirementfor heating and air conditioning equipmentStati
2、stique des donnes mtorologiques allemandes de calculer nergie dessystmes de chauffage et des systmes du conditionnement airErsatz frDIN 4710:1982-11InhaltSeiteVorwort. 2nderungen. 2Frhere Ausgaben 2Einleitung. 31 Anwendungsbereich 32 Normative Verweisungen. 43 Formelzeichen und Einheiten 54 Auswahl
3、und Anwendungmeteorologischer Daten 64.1 Datenumfang 64.2 Anwendung der Statistiken. 95 Lufttemperatur und Luftfeuchte 95.1 t,x-Korrelationen. 95.2 Tagesgnge der Lufttemperatur t und desWasserdampfgehaltes x. 106 Strahlung. 116.1 Allgemeine Hinweise 116.2 Berechnete Richtwerte der Sonnen-strahlung f
4、r wolkenlose Tage 126.3 Unterschiede der Strahlung an wolkenlosenund bewlkten Tagen . 12Seite6.4 Statistische Messdaten der Global-bestrahlung HGund der diffusenSonnenbestrahlung HD. 126.5 Hinweise zur reflektierten Global-bestrahlungsstrke . 136.6 Strahlungsbilanz fr die Gebude-Wrmebelastung 137 So
5、nnenscheindauer . 138Bewlkung 139 Windrichtung und -geschwindigkeit. 1410 Erdbodentemperaturen 1411 Testreferenzjahre 1512 Datenstze fr extreme Witterungs-abschnitte 1613 Verzeichnis der Tabellen . 17Anhang A (informativ) Hinweise zuratmosphrischen Wrmestrahlung. 189Anhang B (informativ) Strahlungsm
6、essnetzdes Deutschen Wetterdienstes. 191Literaturhinweise 193Fortsetzung Seite 2 bis 194Normenausschuss Heiz- und Raumlufttechnik (NHRS) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. .Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. DIN 4710:2003-01nur mi
7、t Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet. Preisgr. 37 Vertr.-Nr. 0037Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinDIN 4710:2003-012VorwortDie Norm wurde vom Arbeitsausschuss 1.08 Meteorologische Daten des Normenausschusses Heiz- undRaumlufttechnik
8、 (NHRS) aufgestellt.nderungenGegenber DIN 4710:1982-11 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) Eine neue Stationsauswahl mit 15 Zonen fr Deutschland einschlielich der neuen Bundeslnder;b) Datenbasis fr Temperatur, Feuchte und Sonnenscheindauer: 30 Jahre, 1961 bis 1990;c) Neuberechnung der direkten
9、und diffusen Sonnenstrahlung an wolkenlosen Tagen fr dreigeographische Breiten sowie fr mittlere und geringere Trbungen;d) Vervollstndigung der Tabellen durch Hinzufgen von Strahlungsstatistiken ber 15 Jahre (1980-1994)fr alle 15 Zonen (diffuse Sonnenstrahlung und Globalstrahlung);e) Wegfall der Bed
10、eckungsgradtabellen;f) Aufnahme von Monatsmittelwerten der Erdbodentemperaturen in verschiedenen Tiefen;g) Hinweise zur Anwendung der Daten des neuen Testreferenzjahres1)(Test-Reference-Year (TRY) dergleichen Zonen;h) Definition und Selektion von extremen Sommern und Wintern fr die 15 Stationen unte
11、r anderem zurAuslegungsberechnung von Anlagen sowie zur Verbesserung statistischer Aussagen2).Frhere AusgabenDIN 4710:1982-111) Bis zum Redaktionsschluss dieser Norm existierten nur Testreferenzjahre fr das Altbundesgebiet. NeueTestreferenzjahre fr ganz Deutschland (Altbundesgebiet und Neue Bundesln
12、der) befinden sich aber im Auftrag desDeutschen Wetterdienstes beim Institut fr Meteorologie der FU Berlin in Bearbeitung.2) Ein zum Testreferenzjahr analoger Datensatz fr extreme Sommer und Winter liegt derzeit noch nicht vor. Erbefindet sich wie die neuen Testreferenzjahre aber ebenfalls in Bearbe
13、itung.DIN 4710:2003-013EinleitungStatistisch aufbereitete meteorologische Daten (hier abgekrzt: Statistiken meteorologischer Daten) sindfr viele Bereiche der Technik, besonders fr die Heiz- und Raumlufttechnik, wichtige Randbedingungen,mit denen die Auslegung von Anlagen und Gerten sowie deren Betri
14、ebsverhalten berechnet werden.Diese Norm fasst das verfgbare meteorologische Datenmaterial fr Deutschland in ausgewhltreprsentativer einheitlicher Form so zusammen, dass die wichtigsten energetischen Berechnungen anraumlufttechnischen Anlagen unter vereinheitlichten ueren Randbedingungen durchgefhrt
15、 werdenknnen. (Die Daten sind jedoch nicht nur fr den Bereich der Heiz- und Raumlufttechnik anwendbar,sondern auch fr den gesamten Bereich der Sonnenenergienutzung.)Zur energetischen Berechnung von raumlufttechnischen Anlagen gehrt vor allem eine Angabe der fr dieLuftbehandlungsrechnungen erforderli
16、chen Parameter, d. h. eine Charakterisierung des jeweiligenAuenluftzustandes, wiedergegeben durch das Wertepaar Lufttemperatur Luftfeuchte. Darber hinauswerden weitere wichtige Einflussgren angegeben, welche die thermischen Raum- und Gebudelasten zuberechnen gestatten. Das sind die direkte und diffu
17、se Sonnenstrahlungsenergie, die Sonnenscheindauer,die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung sowie die Erdbodentemperaturen in unterschiedlicher Tiefe.Diese Daten sind sowohl fr raumlufttechnische (RLT) als auch fr heiztechnische Anlagen mageblich.Bestehende und zuknftig zu entwickelnde Berechnung
18、sverfahren sollen die statistischen Daten dieserNorm als meteorologische Randbedingungen verwenden. Denn erst durch diese einheitlicheDatengrundlage knnen Berechnungsergebnisse verschiedener Verfahren zuverlssig verglichen werden.Neben dieser Norm bestehen Zusammenstellungen meteorologischer Daten z
19、ur Anlagendimensionierungim Winter (siehe DIN 4701 (alle Teile) bzw. EN 13831) und im Sommer (siehe VDI 2078), fr die extremeVerhltnisse vorausgesetzt sind. Die Daten, die im Rahmen dieser Norm als Stundenwerte fr extremeSommer und extreme Winter vorgestellt werden, sollen zunchst nur fr Simulations
20、rechnungen empfohlenwerden, ohne bestehende Normen zu verndern.Zum Studium der generellen Betriebsverhltnisse, insbesondere des Jahresenergieverbrauchs, werden diestatistischen meteorologischen Daten nach folgenden Kriterien festgelegt:1. Die Daten sollen die Verhltnisse fr jeden Monat ausreichend a
21、ufgeschlsselt zeigen, z. B. dieHufigkeit des Auftretens bestimmter Temperaturtagesgnge in Abhngigkeit von der Bewlkung(heiter, bewlkt, bedeckt).2. Der klimatologische Ablauf des ganzen Jahres soll mglichst detailliert beschrieben werden.Daraus folgt, dass Monatsmittelwerte als Berechnungsgrundlage n
22、icht ausreichen. Die zweite Forderungwird am genauesten durch die Angabe der Einflussfaktoren fr jede einzelne Stunde des Jahres erfllt wiez. B. vorgelegt in den Datenstzen von Testreferenzjahren (TRY). Die Einsatzmglichkeiten und Grenzender neu entwickelten Testreferenzjahre fr Deutschland werden i
23、n Kapitel 1 und 11 erlutert.Das Datenmaterial wurde vom Deutschen Wetterdienst und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen(Institut fr Meteorologie der Freien Universitt Berlin, Institut fr Elektronik und Lichttechnik derTechnischen Universitt Berlin) fr die allgemeine Verwendung in DIN 4710 zur Ve
24、rfgung gestellt und gilt,der einfachen datentechnischen Anwendung wegen, auch als CD-ROM zur Norm gehrend.In Ergnzung zu dieser Norm enthlt das Beiblatt 1 zu DIN 4710 die Korrelation zwischen der Luft-temperatur und dem Wasserdampfgehalt entsprechend den Jahrestabellen fr die einzelnen Monate.1 Anwe
25、ndungsbereichDiese Norm gilt vornehmlich fr die Berechnung des Energieverbrauchs und zur Untersttzung vonSimulationsrechnungen fr heiz- und raumlufttechnische Anlagen, wobei die Unterlagen der Gradtags-verfahren hier nicht wiederholt werden. Das in dieser Norm enthaltene Tabellenwerk und die Erluter
26、ungenber Klimadaten stellen die Grundlage dar fr Einzelbetrachtungen, Nherungsberechnungen und auch frdetaillierte ganzjhrige thermische Simulationen.DIN 4710:2003-014Insbesondere fr Simulationsrechnungen in stndlicher Auflsung hat sich die Verwendung von Test-referenzjahren1)bewhrt. Da es bisher ke
27、ine ausreichend przise Festlegung der Anwendungsgebiete und-grenzen gibt, erhebt diese Norm den Anspruch, hierzu entsprechende Vorgaben zu machen (sieheAbschnitt 11). Die klassischen Testreferenzjahre sind im Wesentlichen zur Ermittlung von Ganzjahres-energieverbruchen entwickelt worden. Sie sind be
28、zogen auf die meteorologischen Jahreszeitenmittelwerttreu, enthalten aber nicht die gesamte Spanne der meteorologischen Schwankungen. Insofernsind die Extremsituationen, wie sie fr Auslegungsrechnungen bentigt werden, nicht notwendig in demDatensatz des TRY enthalten.ANMERKUNG Meteorologische Jahres
29、zeiten sind:Frhling: Mrz, April, MaiSommer: Juni, Juli, AugustHerbst: September, Oktober, NovemberWinter: Dezember, Januar, FebruarDie praktische Arbeit mit den bisher verfgbaren Testreferenzjahren hat gezeigt, dass die gngigenSimulationsprogramme auch Extremwertaussagen auf der Basis dieser mittelw
30、erttreuen Wetterdatenstzezu errechnen suchen, und hier sind in den letzten Jahren immer wieder Fehlinterpretationen entstanden.Fr diese Zwecke soll es zuknftig einen die Testreferenzjahre ergnzenden Datensatz geben, der sowohlfr die Sommerextreme als auch fr die Winterextreme die bisher in dieser Da
31、rstellungsart fehlenden Datenliefert3).Diese Zusatzdaten werden fr jeden Bezugsort der Norm nicht wie bei den Testreferenzjahren selbst alssynthetische Datenstze angegeben, sondern es werden reale Witterungsabschnitte eines besonderswarmen Sommers (Juni bis August 1983) und eines besonders kalten Wi
32、nters (Dezember 1984 bis Februar1985) festgelegt und in gleicher Form wie bei den Testreferenzjahren bereitgestellt.In dieser Norm werden keine Rechenverfahren zur Weiterbearbeitung der Daten angegeben. Diese werdenin einschlgigen Normen und Richtlinien (z. B. VDI 2076, VDI 2071, VDI 2078, VDI 3789
33、Blatt 2, DIN 4108-6,E DIN 4701-1 und E DIN 4701-2, DIN 5034-2, DIN EN 832, DIN EN 12831) gesondert behandelt.In dieser Norm werden einheitliche Statistiken meteorologischer Daten reprsentativer deutscher Orte frdie Berechnung von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen festgelegt. Diese Grundlagendate
34、n knnenaber auch hilfreich sein fr vielfltige andere bauphysikalische und sonstige Berechnungen(Tageslichttechnik, Solartechnik, bauphysikalische Simulationen).2 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normative
35、n Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungennur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatiertenVerweisungen gilt die
36、 letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielich nderungen).DIN V 4108-6, Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden Teil 6: Berechnung des Jahresheiz-wrme- und des Jahresheizenergiebedarfs von Gebuden.E DIN 4701-1, Regeln fr die Berechnung der Heizlast von Gebuden Teil 1: Grundl
37、agen der Berechnung.E DIN 4701-2, Regeln fr die Berechnung der Heizlast von Gebuden Teil 2: Tabellen, Bilder, Algorithmen.1) siehe Funote auf Seite 22) siehe Funote auf Seite 23) Nach Fertigstellung zu beziehen durch: Deutscher Wetterdienst (DWD), Zentrales Gutachtenbro, Postfach 10 04 65,63004 Offe
38、nbach bzw. Deutsches Institut fr Normung e. V. (DIN), 10772 Berlin, (siehe auch Funoten 1) und 2)DIN 4710:2003-015DIN 5034-2, Tageslicht in Innenrumen; Grundlagen.DIN EN 832 Wrmetechnisches Verhalten von Gebuden Berechnung des Heizenergiebedarfs;Wohngebude; Deutsche Fassung EN 832:1998.DIN EN 12831,
39、 Heizungssysteme in Gebuden Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast; DeutscheFassung prEN 12831:1997.ISO 9060, Solar-Energie Bestimmungen und Einteilung von Solarstrahlungsmessgerten frhemisphrische und direkte Solarstrahlung.VDI 2071, Wrmerckgewinnung in raumlufttechnischen Anlagen.VDI 2076, Lei
40、stungsnachweis fr Wrmeaustauscher mit zwei Massenstrmen.VDI 2078, Berechnung der Khllast klimatisierter Rume (VDI-Khllastregeln).VDI 3789 Blatt 2, Umweltmeteorologie Wechselwirkungen zwischen Atmosphre und Oberflchen Berechnung der kurz- und der langwelligen Strahlung.3 Formelzeichen und EinheitenFr
41、 energetische Berechnungen an heiz- und raumlufttechnischen Anlagen sind folgende Formelzeichenvon Bedeutung:t Lufttemperatur4)C; K (fr Temperaturdifferenzen)tEErdbodentemperatur C; K (fr Temperaturdifferenzen)xWasserdampfgehalt(met.: Mischungsverhltnis)g Wasserdampf je kg trockener Luftkurz: g WD/k
42、g tr. L.p mittlerer Luftdruck in Stationshhe hPaEN5)Direkte Sonnenbestrahlungsstrke(normale Empfangsebene)W/mEH5)Direkte Sonnenbestrahlungsstrke(horizontale Empfangsebene)W/mHN5)Direkte Sonnenbestrahlung(normale Empfangsebene)kWh/m2z. B. je Tag oder MonatHH5)Direkte Sonnenbestrahlung(horizontale Emp
43、fangsebene)kWh/m2z. B. je Tag oder MonatEDDiffuse Sonnenbestrahlungsstrke6)W/m2HDDiffuse Sonnenbestrahlung6)kWh/m2z. B. je Tag oder MonatEGGlobalbestrahlungsstrke6)W/mHGGlobalbestrahlung6)kWh/m2z. B. je Tag oder Monat4) Auenlufttemperatur5) Die Indizes N (fr normale) und H (fr horizontale) wurden fr
44、 diese Anwendungsnorm gewhlt, da es bereitsandere Anwenderrichtlinien mit diesen sinnflligen Symbolen gibt (z. B. VDI 2078). (In der Strahlungsmeteorologiebenutzt man die Indizes I und B fr den Strahlungsempfang auf die normale bzw. horizontale Empfangsflche, wennman die lichttechnische Symbolik von
45、 E und H fr Bestrahlungsstrke bzw. Bestrahlung anwendet.)6) Per Definition: halbrumiger Empfang auf der horizontalen EbeneDIN 4710:2003-016ERreflektierte Globalbestrahlungsstrke6)W/mHRreflektierte Globalbestrahlung6)kWh/m2z. B. je Tag oder MonatEGSGesamt-Sonnenbestrahlungsstrke7)W/m2HGSGesamtsonnenb
46、estrahlung7)kWh/m2z. B. je Tag oder MonatWTBestrahlungsstrke der terrestrischenWrmestrahlungW/mS Sonnenscheindauer h je Zeitintervallz. B. je Tag oder MonatN mittlerer Wolken-Bedeckungsgrad Achtel des Himmels (Okta) je Tagw Windgeschwindigkeit m/s4 Auswahl und Anwendung meteorologischer Daten4.1 Dat
47、enumfangNach der Karte in Bild 1 ist Deutschland fr energetische Berechnungen der Heiz- und Raumlufttechnik in15 Zonen eingeteilt. Die statistischen meteorologischen Daten der zugehrigen Reprsentanzstationen(Tabellen 1.1 und 1.2) geben einen groben berblick ber die Variationsbreite der meteorologisc
48、hen Datenin Deutschland fr die Heiz- und Raumlufttechnik. Fr diese Stationen und fr die Jahre von 1961 bis 1990(oder fr Teilzeitrume, z. B. 1980 bis 1994 fr Strahlungsdaten) wurde das beim Deutschen Wetterdienstvorliegende Datenmaterial ausgewertet und aufbereitet.Die Angaben der meteorologischen Da
49、ten in dieser Norm lassen sich in vier Gruppen gliedern:a) Spezielle Statistiken ausgewhlter Messdaten;b) Rechenmodellwerte;c) Testreferenzjahre1);d) zeitgetreue Daten fr extreme Witterungsabschnitte2).Gruppe a) enthltg190 Korrelationen Lufttemperatur Wasserdampfgehalt (Tabellen 3);g190 Tagesgnge der Lufttemperatur bei unterschiedlichem Be
