*.WAC Wetterdateien erstellen
Die für die Rechnung benötigten „Randbedingungen“ beschreiben die thermischen und hygrischen Einflüsse, welche die Umgebung auf das Bauteil ausübt. Sie werden üblicherweise durch meteorologische Größen wie Lufttemperatur, Luftfeuchte etc. ausgedrückt. WUFI liest diese Werte in der Regel aus Wetterdateien mit stündlichen Wetterdaten, die an einem bestimmten geographischen Ort gemessen oder für einen Ort simuliert wurden. Es existieren zahlreiche verschiedene Wetterdateiformate, welche teilweise unterschiedliche physikalische Größen zur Beschreibung derselben Randbedingungen benutzen (z.B. relative Feuchte oder Wasserdampfpartialdruck oder Feuchtkugeltemperatur u.ä. zur Beschreibung des Feuchtegehaltes der Luft).
Außerdem sind die Wärmestrahlung (wie sie von der Sonne und den Oberflächen der Umgebung abgestrahlt wird) und der Regen (insbesondere der Schlagregen) gerichtete Größen. Ihr Einfluss auf die betrachtete Oberfläche hängt daher von der Neigung und Orientierung der Fläche ab. Manchmal stehen Messungen dieser gerichteten Größen zur Verfügung, die direkt auf der zu untersuchenden Fläche erhalten wurden und dann unmittelbar von WUFI verwendet werden können. In der Regel jedoch existieren keine direkten Messungen, und der Strahlungs- bzw. Regeneintrag auf die Oberfläche muss aus anderen Messungen abgeleitet werden, meist aus Messungen auf einer horizontalen Empfangsfläche.
WUFIs *.WAC-Format für Wetterdateien erlaubt Flexibilität in der Auswahl und Zusammenstellung unterschiedlicher physikalischer oder meteorologischer Daten und im Umgang mit gerichteten Größen. WUFI selbst nimmt, wo notwendig, die physikalischen oder geometrischen Umrechnungen vor.
Um die auf eine beliebige Oberfläche einfallende Sonnenstrahlung aus den auf einer horizontalen Empfangsfläche gemessenen Werten zu berechnen, braucht WUFI die diffuse sowie die direkte oder die globale auf die horizontale Fläche fallende Strahlung, die geographischen Koordinaten und die Zeitzone.
Um den auf eine beliebige Fläche auftreffenden Schlagregen zu berechnen, braucht WUFI den Normalregen (d.h. den auf eine horizontale Fläche auftreffenden Regen), die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung.
Um die Erstellung einer *.WAC-Datei zu vereinfachen, wird das Excel-Arbeitsblatt CreateClimateFile.xls mit WUFI geliefert (im Verzeichnis Tools). Der Benutzer braucht nur die stündlichen Daten in die Spalten des Arbeitsblattes zu kopieren und die zutreffende Spaltenbeschreibung auszuwählen. Durch einen Knopfdruck wird die Erstellung einer *.WAC-Datei mit den eingegebenen Daten gestartet.
Die folgenden Demofilme zeigen einige mögliche Zusammenstellungen von Eingabedaten für eine *.WAC-Datei. Dabei wird angenommen, dass der Benutzer sich die benötigten Daten bereits beschafft hat und per Copy & Paste in das Arbeitsblatt kopiert. Die Reihenfolge der Datenspalten ist beliebig.
Erstellung einer Innenklima-Datei (englisch)
Für eine Innenklima-Datei werden nur Innenlufttemperatur und -feuchte benötigt. In diesem Beispiel sind wir sogar damit zufrieden, konstante Klimawerte anzusetzen. Es genügt daher, die Spalten des Arbeitsblattes zu füllen, indem derselbe Wert mittels Copy & Paste oder mit der AutoAusfüllen-Funktion von Excel in alle Zeilen kopiert wird.
Erstellung einer Wetterdatei mit gerichteten Größen
Erstellung einer Außenklima-Datei (1)
Es wird eine Außenklima-Datei für eine westorientierte senkrechte Oberfläche erstellt, unter Verwendung von Sonnenstrahlungs- und Schlagregendaten, welche direkt auf der betreffenden Oberfläche gemessen wurden.
In diesem Fall werden keine Standarddaten für Strahlung und Regen (d.h. gemessen auf einer horizontalen Fläche) benötigt und WUFI braucht keine Richtungsumrechnungen vorzunehmen. WUFIs Rechenergebnisse werden nicht durch eventuelle Unzulänglichkeiten der Umrechnungsmodelle beeinflusst, aber die Wetterdatei kann nur für Oberflächen der gegebenen Neigung und Orientierung verwendet werden.
Erstellung einer Außenklimadatei (2)
Eine für beliebig orientierte und geneigte Oberflächen benutzbare Außenklima-Datei wird erstellt. Sie enthält die auf einer horizontalen Fläche gemessene globale und diffuse Sonnenstrahlung, aus der WUFI die Einstrahlung auf eine beliebige Oberfläche berechnet. In diesem Beispiel spielt Regen keine Rolle, und es werden keine Regendaten benötigt. Wenn stündliche Daten für den Luftdruck vorhanden sind, muss die Standorthöhe nicht angegeben werden.
Erstellung einer Außenklima-Datei (3)
Eine für beliebig orientierte und geneigte Oberflächen benutzbare Außenklima-Datei wird erstellt. WUFI berechnet die Einstrahlung und den Schlagregeneintrag auf eine beliebig geneigte und orientierte Oberfläche aus den Standarddaten in der Datei.
Erstellung einer zur Auswertung der ‚Expliziten Strahlungsbilanz‘ geeigneten Außenklima-Datei
In der Bauphysik wird der langwellige Strahlungsaustausch zwischen der Fassade und der Umgebung üblicherweise nicht explizit betrachtet, sondern lediglich durch einen geeigneten Zuschlag zum Wärmeübergangskoeffizienten berücksichtigt.
Für eine genauere Berechnung der Oberflächentemperaturen kann in WUFI der Rechenmodus ‚Explizite Strahlungsbilanz‘ aktiviert werden, in dem alle auftretenden kurz- und langwelligen Strahlungsanteile explizit in Rechnung gestellt werden.
Natürlich muss der Benutzer dann auch hinreichende Daten über all diese Strahlungsanteile bereitstellen. Wenn nötig, kann WUFI die auf einer horizontalen Fläche gemessene kurz- oder langwellige Einstrahlung auf die untersuchte Fläche umrechnen, und es kann langwellige Strahlungsdaten aus anderen Wetterdaten abschätzen.
Erstellung einer Außenklimadatei (4)
In diesem Beispiel verfügt der Benutzer über Global- und Diffusstrahlung, gemessen auf einer horizontalen Fläche (WUFI rechnet automatisch um auf die Neigung und Orientierung der zu untersuchenden Oberfläche), sowie über die langwellige Einstrahlung, direkt auf der zu untersuchenden Oberfläche gemessen (so dass WUFI die langwelligen Strahlungsdaten nicht umzurechnen braucht).
Erstellung einer Außenklimadatei (5)
Hier verfügt der Benutzer über keine direkt an der betreffenden Oberfläche gemessenen langwelligen Strahlungsdaten. WUFI muss daher die auf die zu untersuchende Fläche fallende langwellige Strahlung aus Standarddaten (d.h. auf einer horizontalen Fläche gemessen) umrechnen. Für diese Umrechnung benötigt WUFI separat die atmospärische und die terrestrische langwellige Gegenstrahlung auf eine horizontale Fläche.
Erstellung einer Außenklimadatei (6)
In diesem Beispiel soll WUFI im Modus ‚Explizite Strahlungsbilanz‘ arbeiten, aber es stehen keinerlei Daten zur atmosphärischen und terrestrischen langwelligen Gegenstrahlung zur Verfügung. WUFI kann in diesem Fall versuchen, die langwellige Strahlung aus der Lufttemperatur und -feuchte sowie dem Bewölkungsgrad abzuschätzen.
Die atmosphärische Gegenstrahlung wird aus der Lufttemperatur und -feuchte sowie dem Bewölkungsgrad abgeschätzt. Die terrestrische Gegenstrahlung wird abgeschätzt unter der Annahme, dass die gesamte terrestrische Umgebung sich auf Lufttemperatur befindet und den vom Benutzer in WUFIs Dialog „Explizite Strahlungsbilanz“ eingegebenen terrestrischen Emissionsgrad besitzt. In Abhängigkeit von der Neigung der betrachteten Oberfläche werden die jeweiligen Anteile der atmosphärischen und der terrestrischen Gegenstrahlung addiert und ergeben die gesamte auf die Oberfläche einfallende langwellige Gegenstrahlung.