Difference between revisions of "Orca: handleiding"

From BK Wiki
Jump to: navigation, search
(Koeling (optie voor stap 4))
Line 115: Line 115:
 
*''Vink ‘roken in vertrek toegestaan’ niet aan.''   
 
*''Vink ‘roken in vertrek toegestaan’ niet aan.''   
  
[[Image:ORCA_7.jpg|thumb|660px|:Figuur 7: voorbeeldinstellingen tabblad ‘natuurlijke ventilatie’]]
+
[[Image:ORCA_7.jpg|thumb|660px|Figuur 7: voorbeeldinstellingen tabblad ‘natuurlijke ventilatie’]]
  
 
===Installaties===
 
===Installaties===
Line 147: Line 147:
 
*''Zet de setpoint voor koeling op 24<sup>o</sup>C, dit is de temperatuur waarboven de koeling aanslaat. Indien nodig kan dit getal later verlaagd worden.''  
 
*''Zet de setpoint voor koeling op 24<sup>o</sup>C, dit is de temperatuur waarboven de koeling aanslaat. Indien nodig kan dit getal later verlaagd worden.''  
 
*''Laat het vermogen staan op onbeperkt''
 
*''Laat het vermogen staan op onbeperkt''
 +
 +
==Stap 3: Analyse uitvoergegevens==
 +
 +
===Comfort===
 +
 +
*''Ga naar het tabblad ‘comfort’ ( zie figuur 9).
 +
 +
[[Image:ORCA_9.jpg|thumb|660px|Figuur 9: Voorbeelddiagram tabblad ‘Comfort’]]
 +
Orca berekent de statistieken van het binnenklimaat, deze worden weergegeven in een staafdiagram 
 +
Langs de horizontale as staan de vertrektemperaturen, langs de verticale as het aantal uren dat deze temperaturen optreden in de gebruikstijd tijdens de zomermaanden.
 +
 +
*''Sla het orca bestand op als ‘Variant 0'''
 +
 +
===Statistiek temperatuur===
 +
 +
*''Klik rechtsonder op ‘uitgebreide uitvoer’ -Ga naar het tabblad ‘Statistiek temperatuur’ (zie figuur 10).''
 +
 +
[[Image:ORCA_10.jpg|thumb|660px|Figuur 10: Voorbeeld uitvoergegevens tabblad ‘Statistiek temperatuur’]]
 +
 +
Van belang is het onderste kader, de statistieken van de ‘Gebruiksperiode’. (#1) Rechtsboven staat het totale aantal gebruiksuren gedurende de zomermaanden (#2)
 +
Linksboven staat het aantal uren dat de temperatuur boven de 25<sup>o</sup>C en 28<sup>o</sup>C komt.(#3) We kijken hierbij naar de comforttemperatuur, dit is het gemiddelde van de luchttemperatuur en de stralingstemperatuur van oppervlakken in de ruimte.
 +
 +
In het voorbeeld is de temperatuur 666 van de 1540 uur boven de 25<sup>0</sup>C, na de toevoeging van mechanische ventilatie en koeling is het wenselijk dat dit niet meer dan 100 uur bedraagt. 
 +
 +
===ATG grafiek===
 +
 +
*''Ga naar het tabblad ‘ATG grafiek’ (zie figuur 11)''
 +
De ATG grafiek (acceptabele temperatuur grafiek) laat zien in hoeverre de gebruikers het binnenklimaat acceptabel vinden. Langs de horizontale as staat de buitentemperatuur, langs de verticale de binnentemperatuur. De ‘wolk’ van zwarte punten zijn de uren waarop de combinaties van deze temperaturen zijn voorgekomen.
 +
De blauwe lijnen zijn de acceptatiegrenzen. De punten die tussen de binnenste twee lijnen liggen zijn de uren dat 90 % van de gebruikers het binnenklimaat acceptabel vond. de twee lijnen daarbuiten is de grens voor 80 % acceptatie en weer daarbuiten 65 %.
 +
Rechtsonder staat het aantal uren dat de verschillende grenzen overschreden worden.
 +
'''Voor meer informatie zie paragraaf 5.3 van het boek 'Bouwfysica'''' 
 +
 +
[[Image:ORCA_11.jpg|thumb|660px|Figuur 11: voorbeeld ATG grafiek ]]
 +
 +
*''Kies 'plaatje opslaan'''
 +
*''Vul onder ‘koptekst’ 'ATG variant 0' in en sla het bestand onder die naam op.''
 +
 +
Het opgeslagen plaatje ,(zie figuur 12), bevat de ATG grafiek, met rechtsonder de percentuele urenverdelingen over de verschillende gebieden. Door te kijken naar deze verdeling kunnen straks verschillende installatievarianten worden vergeleken.
 +
 +
[[Image:ORCA_12.jpg|thumb|300px|Figuur 12: voorbeeld ‘plaatje opslaan’ ATG grafiek]]
 +
 +
===Energiegebruik===
 +
 +
*''Ga naar het tabblad ‘energieverbruik’ in het hoofdscherm''
 +
 +
Drie staafdiagrammen laten het vermogen zien voor verwarming, koeling en het totaal hiervan. Bij iedere nieuwe berekening komt de vorige diagram in het kader ‘vorige berekening’ te staan zodat deze vergeleken kunnen worden. 
 +
 +
==Stap 4: Varianten vergelijken (opgave)==
 +
 +
===Werkwijze varianten===
 +
 +
Nu de eerste variant, ‘variant 0’ opgeslagen is kunnen er meer varianten gemaakt worden waartussen vergeleken kan worden.
 +
*''Sla voor iedere variant het Orca bestand op met een eigen variant nummer'''
 +
*''Schrijf voor iedere variant op wat je hebt veranderd in het ontwerp of de installaties.''
 +
*''Maak per variant print-screen’s van de verschillende grafieken en tabellen zodat je deze aan het einde goed kunt vergelijken.''
 +
 +
===Opgave 1: varianten vergelijken===
 +
 +
Onderzoek achtereenvolgens welke invloeden de volgende variabelen hebben op het binnenklimaat. Maak ook combinaties (bijvoorbeeld een zware betonconstructie samen met nachtventilatie) om efficiënte oplossingen te vinden voor een gunstig binnenklimaat. 
 +
 +
A : Warmte accumulatie:  Kies verschillende materialen en diktes voor de gevelconstructie en met name voor binnenwanden en vloeren.
 +
 +
B: Zontoetreding  Neem verschillende glassoorten, raamoppervlaktes, typen zonwering en eventueel luifels. Het gaat om de mate waarin zon kan binnenkomen.
 +
 +
C: Ventilatie Wat is het effect van natuurlijke of mechanische ventilatie en het ventilatievoud op het binnenklimaat? Welk voordeel heeft nachtventilatie? Welk effect heeft het verschuiven van de bedrijfstijd t.o.v. de gebruikstijd? 
 +
 +
D: Koeling Is koeling vereist of is een sterke mechanische ventilatie voldoende? Wat is het effect van de verschillende soorten koelsystemen (luchtkoeling of oppervlaktekoeling)? 
 +
 +
Bereken voldoende varianten om met enige zekerheid uitspraken te kunnen doen.
 +
 +
===Opgave 2: Integratie in het ontwerp en conclusie===
 +
 +
Bepaal welke uitkomsten uit opgave 1 bruikbaar zijn voor je ontwerp en maak daarmee de optimale variant.
 +
 +
Beargumenteer per bevinding waarom je deze wel of niet meeneemt. Bespreek daarbij de voor- of nadelen voor het binnenklimaat, het energieverbruik, de inpassing in het ontwerp (denk bijvoorbeeld aan grote luchtkanalen die niet passen, geluidshinder), de esthetiek (bijvoorbeeld zonwering in het gevelbeeld). Wat zou je de volgende keer anders doen / waar ga je volgende keer meer rekening mee houden tijdens het ontwerpproces?
 +
  
 
[[Category:Klimaatontwerp]]
 
[[Category:Klimaatontwerp]]

Revision as of 17:25, 28 April 2010

ORCA
Introductie

Deze handleiding biedt een beknopte uitleg en opgave voor het gebruik van het programma “Orca” in het ontwerponderwijs van BSc 2. Orca is een simulatieprogramma waarmee het binnenklimaat van een ontwerp benaderd kan worden. Na het invoeren van vorm en gevelopbouw kunnen de invloeden van bezonning, buitentemperatuur en gebruikers op de ruimtetemperatuur worden weergegeven. Aan de hand van deze gegevens kunnen verschillende klimaatinstallaties worden ingevoerd om op de meest duurzame en effectieve wijze het binnenklimaat comfortabel te houden.

Meer informatie

Voor uitgebreide achtergrondinformatie kan in het programma op de button ‘meer info’ geklikt worden of van de helpfunctie gebruikt gemaakt worden. Verder refereert hoofdstuk 20 van het boek ‘klimaatinstallaties’ naar het programma. Voor vragen en/of opmerkingen: climatedesign-bk@tudelft.nl.

Orca opstarten

Pc’s faculteit: Door een licentiekwestie werkt Orca tijdelijk niet op de pc’s van de faculteit. Zodra het programma weer werkt op de PC’s van de faculteit: Ga naar start, Programma’s -Simulation and calculation – Orca - Orca

Installeren op eigen PC: Het programma is te downloaden op Blackboard onder BK2000 - Course documents. Het programma werkt onder Windows XP. Het is ook te installeren onder Window Vista, maar dan moet het installatieprogramma in Windows XP compatibiliteitsmodus uitgevoerd worden (deze optie is alleen toegankelijk met Administrator bevoegdheid).

Instellingen

Stap 1: Ontwerp invoeren

Context

  • Ga naar het tabblad ‘context’ (zie figuur 1)
  • Kies onder ‘soort gebouw’ de optie ‘kantoorgebouw’
  • Kies onder ‘Periode’ de optie ‘Zomerperiode’ '

In eerste instantie bepalen we de installatie aan de hand van de zomerperiode, aangezien koeling de meeste invloed heeft op de installatieomvang en energieverbruik. Na het bepalen van de installatie voor de zomerperiode kan deze nog eens getest worden voor gebruik in de winterperiode, dit is echter niet vereist.

Figuur 1: instellingen tabblad context

Ruimte

:Figuur 2: Versimpel het ontwerp (grijs) tot een rekenmodel (zwart), principeplattegronden
*Ga naar het tabblad ‘ruimte’, (zie figuur 2)

Onder dit tabblad dient een simpel volume gemaakt te worden dat zoveel mogelijk met het ontwerp overeenkomt. Neem bijvoorbeeld voor een rond ontwerp een rechthoekige vorm met ongeveer hetzelfde gevel-en vloeroppervlak. Reduceer uitsteeksels tot een basisvorm (figuur 2).

  • Kies onder ‘vorm’ een van de drie basisvormen die het beste bij het ontwerp past(figuur 3).
:Figuur 3: Voorbeeldinstellingen tabblad ‘Ruimte’
  • Stel de afmetingen en vorm van het model bij zodat deze overeenkomen met het ontwerp
  • Draai het gebouw door onder ‘ Oriëntatie’ een windrichting te kiezen. Controleer dat de blauwe noordpijl in de juiste richting wijst.

Wanden

  • Ga naar het tabblad ‘wanden’, ( zie figuur 4).
:Figuur 4: Voorbeeldinstellingen tabblad ‘wanden’
  • Kies voor wand 1 voor binnen-of buitenwand
  • Vink ‘gebruik eigen constructie’ aan

Een pop-up scherm verschijnt (figuur 5) waarin het gevel- of binnenwandpakket kan worden ingevoerd. Dit scherm kan later teruggevonden worden onder de button ‘aanpassen’

  • Voer verschillende lagen materiaal en/of spouw in en stel hun diktes in (figuur 4)
:Figuur 5: voorbeeld invoeren wandopbouw
  • Sluit het pop-up venster.
  • Voer ramen en/of deuren in door ‘raam’ of ‘deur’ aan te vinken. Voeg meerdere losse ramen in het model samen tot een groot raam.
  • Stel de hoogte en breedte van het raam in. Met de schuifjes X en Z kan de positie op de wand ingesteld worden. (fig. 4)
  • Kies onder ‘glassoort’ voor ‘Dubbel glas Hr++’
  • Herhaal deze stappen voor alle wanden, de vloer en het dak.
  • Kies onder zonwering voor ‘op’ bij geen zonwering, ‘neer’ bij een vaste zonwering of ‘schakelend’ bij een instelbare zonwering.

Dakramen

NB Op het invoerblad Plafond kan wel een raam ingevoerd worden, maar de huidige versie van Orca (versie 2.23) rekent daar helaas niet mee. De zontoetreding door dakramen wordt dus niet meegerekend.

Als in het ontwerp dakramen aanwezig zijn kan het effect daarvan worden benaderd door een hogere interne warmtelast in te voeren, bijvoorbeeld door het aantal personen in het vertrek te verhogen (meer dan werkelijk aanwezig zijn).

De extra interne warmtelast tijdens gebruikstijd is in het zomerseizoen circa:

Qextra;dakraam = Adakraam * ZTA * 150 * 24/Lgebruikstijd [W]

waarbij

Qextra;dakraam = extra warmtelast door zontoetreding via dakramen in W

Adakraam = oppervlakte dakramen in m2

ZTA = zontoetredingsfactor dakramen

Lgebruikstijd = lengte gebruiksperiode in uur per dag (zie stap 2)

Deze extra warmtelast kan worden ingevoerd door een fictief aantal extra aanwezige personen in te vullen in het tabblad ‘Gebruik’.

Het aantal extra personen dat moet worden ingevuld is Qextra;dakraam /80 . 1 m2 dakraam met een ZTA van 0,7 komt overeen met circa 3 extra aanwezige (fictieve) personen.

Op deze manier wordt de in het vertrek vrijkomende warmte verhoogd met een waarde die overeenkomt met de over een dag gemiddelde zontoetreding gedurende een gemiddelde zomerdag.

Luifel

  • Ga naar het tabblad ‘luifel’
  • Op iedere wand met een raam kan een luifel aangebracht worden door ‘luifel’ aan te vinken en de lengte en hoogte boven het raam in te stellen

Stap 2: Instellen gebruik en installaties

Gebruik

  • Ga naar het tabblad ‘gebruik’, ( zie figuur 6)
  • Vink onder ‘personen en apparaten’ ‘specifiek opgeven’ aan en stel in het venster links alle warmtebronnen in het gebouw in. -Vink onder verlichting de ‘standaardverlichting’ aan.
  • Vink onder ‘gebruikstijden’ ‘zelf opgeven’ aan, geef in de balk ernaast aan op welke tijden er mensen in het gebouw aanwezig zijn (groen)
  • Indien het gebouw ook in het weekend gebruikt wordt, zoals bij woningen, geef dit dan aan bij ‘weekend ook in gebruik’ Als er dakramen aanwezig zijn vul dan extra personen in om het effect daarvan te benaderen. Zie onderdeel Dakramen onder stap 1.


:Figuur 6: Voorbeeldinstellingen tabblad ‘gebruik’

Natuurlijke ventilatie

  • Ga naar het tabblad ‘Nat.Vent.’, ( zie figuur 7)
  • Vink onder’ ventilatie en roosters’ ‘zelf opgeven aan’

In de onderste balk, ‘verse lucht’, staat rechts de totale hoeveelheid verse lucht die het gebouw binnenkomt. De ‘minimale verse lucht behoefte’ voor het gebouw is bedoeld voor kantoren en kan dus niet gebruikt worden!

  • Bepaal uit een eigen berekening de vereiste hoeveelheid verse lucht voor het gebouw. Stel aan de hand daarvan de schuifbalk rechts in.
  • Kies onder ‘te openen ramen’ voor ‘ramen kunnen open’. Stel in de schuifbalk de extra ventilatie in voor het moment dat de ramen geopend worden, een ventilatievoud van minimaal 3 tot 5 h..1 is gebruikelijk. Stel de vertrektemperatuur voor het openen van de ramen op 23 tot 25 oC in.

De te openen ramen gaan alleen open als het binnen te warm wordt en worden daarom niet meegerekend in de verse lucht behoefte.

  • Vink ‘roken in vertrek toegestaan’ niet aan.
Figuur 7: voorbeeldinstellingen tabblad ‘natuurlijke ventilatie’

Installaties

In eerste instantie testen we de meest simpele variant met alleen natuurlijke ventilatie en radiatoren als verwarming. Na het berekenen van deze variant kunnen optioneel mechanische ventilatie en koeling worden toegevoegd. Sla deze nu nog over.

  • Ga naar het tabblad ‘installaties’, (zie figuur 8)
  • Kies onder ‘mechanische ventilatie’ voor ‘nee’
  • Kies onder ‘verwarming’ voor ‘ja’
  • Vink rechts ‘d.m.v. oppervlak’ aan, klik op ‘vermogen instellen’
  • Zet de setpoint voor verwarming op 18oC, dit is de temperatuur waaronder de verwarming aanslaat.
  • Kies onder ‘koeling’ voor ‘nee’
:Figuur 8: voorbeeldinstellingen tabblad ‘installaties’
  • Kies onder ‘bedrijfstijd’ voor ‘zelf opgeven’

De bedrijfstijd is de tijd dat de installaties aanstaan. Vooral grote gebouwen hebben veel tijd nodig om op te warmen en beginnen daarom vroeg in de ochtend al met verwarmen.

  • Geef in de rechter balk aan op welke uren de installaties in bedrijf zijn door vakjes op groen te klikken.

Mechanische ventilatie (optie voor stap 4)

  • Vink onder ‘mechanische ventilatie’ ‘ja’ aan.
  • In de rechterbalk kan het ventilatievoud ingesteld worden voor dag- en nachtventilatie
  • Ga naar het tabblad ‘Natuurlijke ventilatie’
  • Vink onder ‘infiltratie en roosters’ de optie ‘standaard’ aan!

Koeling (optie voor stap 4)

  • Vink onder koeling de optie ‘ja ‘ aan
  • Kies voor een systeem, ‘d.m.v. inblaaslucht’ (ventilatie) of ‘d.m.v. water’ (koelplafond)'
  • Klik op ‘vermogen instellen’
  • Zet de setpoint voor koeling op 24oC, dit is de temperatuur waarboven de koeling aanslaat. Indien nodig kan dit getal later verlaagd worden.
  • Laat het vermogen staan op onbeperkt

Stap 3: Analyse uitvoergegevens

Comfort

  • Ga naar het tabblad ‘comfort’ ( zie figuur 9).
Figuur 9: Voorbeelddiagram tabblad ‘Comfort’

Orca berekent de statistieken van het binnenklimaat, deze worden weergegeven in een staafdiagram Langs de horizontale as staan de vertrektemperaturen, langs de verticale as het aantal uren dat deze temperaturen optreden in de gebruikstijd tijdens de zomermaanden.

  • Sla het orca bestand op als ‘Variant 0'

Statistiek temperatuur

  • Klik rechtsonder op ‘uitgebreide uitvoer’ -Ga naar het tabblad ‘Statistiek temperatuur’ (zie figuur 10).
Figuur 10: Voorbeeld uitvoergegevens tabblad ‘Statistiek temperatuur’

Van belang is het onderste kader, de statistieken van de ‘Gebruiksperiode’. (#1) Rechtsboven staat het totale aantal gebruiksuren gedurende de zomermaanden (#2) Linksboven staat het aantal uren dat de temperatuur boven de 25oC en 28oC komt.(#3) We kijken hierbij naar de comforttemperatuur, dit is het gemiddelde van de luchttemperatuur en de stralingstemperatuur van oppervlakken in de ruimte.

In het voorbeeld is de temperatuur 666 van de 1540 uur boven de 250C, na de toevoeging van mechanische ventilatie en koeling is het wenselijk dat dit niet meer dan 100 uur bedraagt.

ATG grafiek

  • Ga naar het tabblad ‘ATG grafiek’ (zie figuur 11)

De ATG grafiek (acceptabele temperatuur grafiek) laat zien in hoeverre de gebruikers het binnenklimaat acceptabel vinden. Langs de horizontale as staat de buitentemperatuur, langs de verticale de binnentemperatuur. De ‘wolk’ van zwarte punten zijn de uren waarop de combinaties van deze temperaturen zijn voorgekomen. De blauwe lijnen zijn de acceptatiegrenzen. De punten die tussen de binnenste twee lijnen liggen zijn de uren dat 90 % van de gebruikers het binnenklimaat acceptabel vond. de twee lijnen daarbuiten is de grens voor 80 % acceptatie en weer daarbuiten 65 %. Rechtsonder staat het aantal uren dat de verschillende grenzen overschreden worden. Voor meer informatie zie paragraaf 5.3 van het boek 'Bouwfysica'

Figuur 11: voorbeeld ATG grafiek
  • Kies 'plaatje opslaan'
  • Vul onder ‘koptekst’ 'ATG variant 0' in en sla het bestand onder die naam op.

Het opgeslagen plaatje ,(zie figuur 12), bevat de ATG grafiek, met rechtsonder de percentuele urenverdelingen over de verschillende gebieden. Door te kijken naar deze verdeling kunnen straks verschillende installatievarianten worden vergeleken.

Figuur 12: voorbeeld ‘plaatje opslaan’ ATG grafiek

Energiegebruik

  • Ga naar het tabblad ‘energieverbruik’ in het hoofdscherm

Drie staafdiagrammen laten het vermogen zien voor verwarming, koeling en het totaal hiervan. Bij iedere nieuwe berekening komt de vorige diagram in het kader ‘vorige berekening’ te staan zodat deze vergeleken kunnen worden.

Stap 4: Varianten vergelijken (opgave)

Werkwijze varianten

Nu de eerste variant, ‘variant 0’ opgeslagen is kunnen er meer varianten gemaakt worden waartussen vergeleken kan worden.

  • Sla voor iedere variant het Orca bestand op met een eigen variant nummer'
  • Schrijf voor iedere variant op wat je hebt veranderd in het ontwerp of de installaties.
  • Maak per variant print-screen’s van de verschillende grafieken en tabellen zodat je deze aan het einde goed kunt vergelijken.

Opgave 1: varianten vergelijken

Onderzoek achtereenvolgens welke invloeden de volgende variabelen hebben op het binnenklimaat. Maak ook combinaties (bijvoorbeeld een zware betonconstructie samen met nachtventilatie) om efficiënte oplossingen te vinden voor een gunstig binnenklimaat.

A : Warmte accumulatie: Kies verschillende materialen en diktes voor de gevelconstructie en met name voor binnenwanden en vloeren.

B: Zontoetreding Neem verschillende glassoorten, raamoppervlaktes, typen zonwering en eventueel luifels. Het gaat om de mate waarin zon kan binnenkomen.

C: Ventilatie Wat is het effect van natuurlijke of mechanische ventilatie en het ventilatievoud op het binnenklimaat? Welk voordeel heeft nachtventilatie? Welk effect heeft het verschuiven van de bedrijfstijd t.o.v. de gebruikstijd?

D: Koeling Is koeling vereist of is een sterke mechanische ventilatie voldoende? Wat is het effect van de verschillende soorten koelsystemen (luchtkoeling of oppervlaktekoeling)?

Bereken voldoende varianten om met enige zekerheid uitspraken te kunnen doen.

Opgave 2: Integratie in het ontwerp en conclusie

Bepaal welke uitkomsten uit opgave 1 bruikbaar zijn voor je ontwerp en maak daarmee de optimale variant.

Beargumenteer per bevinding waarom je deze wel of niet meeneemt. Bespreek daarbij de voor- of nadelen voor het binnenklimaat, het energieverbruik, de inpassing in het ontwerp (denk bijvoorbeeld aan grote luchtkanalen die niet passen, geluidshinder), de esthetiek (bijvoorbeeld zonwering in het gevelbeeld). Wat zou je de volgende keer anders doen / waar ga je volgende keer meer rekening mee houden tijdens het ontwerpproces?