P&K 3783 (VDI 3783 Blatt 1+2)

Programmbeschreibung

Ausbreitung von störfallbedingten Freisetzungen schwerer Gase
nach den Richtlinien VDI 3783 Blatt 1 und Blatt 2

Programmbeschreibung


Inhaltsverzeichnis

1. Übersicht
2. Einführung

2.1 Installation
2.2 Dateien
2.3 Integrierte Hilfe und Handbuch

3. Eingabedaten

3.1 Liste der Schadstoffe
3.2 Emissionsverlauf
3.3 Parameter Blatt 2
3.4 Parameter Blatt 1
3.5 Liste der Aufpunkte
3.6 Kopplung der Modelle

4. Rechnung und Ergebnisse

4.1 Berechnung der Immissionen
4.2 Protokoll der Rechnung
4.3 Report ausgeben
4.4 Immissionsverlaufsgrafik ausgeben

5. Bedienung

5.1 Innerhalb der Formulare
5.2 Innerhalb der Tabellen
5.3 Innerhalb der Grafiken

6. Bekannte Probleme/Kompatibilität
7. Begriffserklärungen

Anhang

Ausbreitungsgebiete I - XXV

Siehe Dokumentenliste


1. Übersicht

P&K_3783 ist eine integrierte Realisierung der beiden Richtlinien VDI 3783 Blatt 2 - Ausbreitung schwerer Gase in Quellnähe - und VDI 3783 Blatt 1 - Ausbreitung leichter Gase sowie Ausbreitung schwerer Gase in größerem Abstand von der Quelle.

Somit können auf einfache Weise Immissionskonzentration (einschließlich der zeitlichen Verläufe) auch bei schweren Gasen für Aufpunkte mit beliebiger Entfernung zur Quelle berechnet werden. Im quellnahen Bereich vor dem Koppelpunkt der beiden Modelle wird entsprechend der Richtlinie VDI 3783 Blatt 2, im Bereich jenseits der minimal zulässigen Aufpunktsentfernung nach VDI 3782 Blatt 1 gerechnet. Für den oft interessanten Abschnitt zwischen Koppelpunkt und minimaler Aufpunktsentfernung wird logarithmisch interpoliert (Blatt 2, Kapitel 3.7).

Rechnungen für zahlreiche Stoffe und Aufpunkte sind in einem Rechengang möglich.

Die Ergebnisse der Berechnung können als Berichtstext gedruckt oder in anderen Programmen weiterverarbeitet werden.

Eine Grafik mit Kurvenscharen der Immissionsverläufe kann gedruckt sowie an andere Programme übergeben werden.

Die Rechenergebnisse werden gelöscht, wenn im zugehörigen Eingabeformular Änderungen vorgenommen werden.

Die Demo ist durch einige gesperrte Eingabefelder für die Quelldaten geschützt .


2. Einführung

2.1 Installation

Starten Sie das Installationsprogramm und folgen Sie den Anweisungen.
Nach der Installation kann die Sprache unter dem Menü Optionen geändert werden.

Das Programm wird mit dem Aufruf pk_3783.exe gestartet. Zur Vereinfachung wurde bei der Installation eine Verknüpfung in einer benutzerdefinierten Programmgruppe erzeugt.


2.2 Dateien

Zur Speicherung aller Parametereinstellungen einer Anwendung werden in einer Projekt-Dateien gespeichert.

Der Dateienverwalter stellt Funktionen für alle notwendigen Handhabungen der Dateien zur Verfügung:

Neu Erzeugt ein neues Projekt mit dem Namen NONAME in das neue Daten eingegeben werden können. Dieses kann später als neues Projekt gesichert werden (Datei / Sichern Als)
Öffnen In diesem Formular können Projekte geöffnet werden.
Sichern Sichert alle Dateien eines Projektes ohne vor dem Überschreiben zu warnen.
Sichern als Sichert alle Dateien eines Projektes, wobei der Name des Zielprojektes gewählt oder eingegeben werden kann. Wenn eine dieser Dateien existiert, wird gefragt, ob diese überschrieben werden soll.

Ab Version 6 benutzt das Programm eine einzige Projektdatei mit der Endung 3783. Nachstehende ältere Dateien können noch eingelesen werden.

Zu jedem Projekt werden mit dem Dateienverwalter Dateien gleichen Namens (dem Projekt) und mit folgenden Extensionen im aktuellen Datenpfad angelegt und verwaltet:

*.STI Eingabedaten
*.STO Rechenprotokoll
*.STS Liste der Schadstoffe
*.STA Liste der Aufpunkte
*.STE Emissionsverlauf
*.STP Einige Ergebnisse

Diese Dateien (ausser *.STP) sind einfache Textdateien im ASCII-Format.

Die Beispiele des Anhangs B der Richtlinie VDI 3783 Blatt 2 sind unter den Anwendungsnamen BSP_1_1 bis BSP_3 mitgeliefert und ein weiteres Beispiel mit mehreren Stoffen und Aufpunkten unter dem Namen BEISPIEL.


2.3 Integrierte Hilfe und Handbuch

Im Programm ist eine kontextbezogene Hilfe integriert, die aus jedem Punkt des Formulares heraus mit der Funktionstaste <F1> aufrufbar ist. In den Hilfetext sind gegebenenfalls - farblich abgehoben - Querverweise eingestreut, die mit Mausklick abgerufen werden können.

In der App-Config kann eine Zeile wie Browser=c:\......\firefox.exe eingetragen werden, die den zu benutzenden Browser definiert. Diese kann z.B. für Wine unter Linux nützlich sein.


3. Eingabedaten

3.1 Liste der Schadstoffe

In den Fällen, in denen Volumenstrom und die Stoffkonzentration in diesem Strom bekannt sind, kann in einem Rechengang eine komplette Liste von maximal 30 Stoffen abgearbeitet werden. Die Massenströme werden dann für jeden Stoff aus Volumenstrom und Konzentration ermittelt.

Sind jedoch nur die Massenströme (und die Wärmetönung) bekannt, macht es in der Regel keinen Sinn, die Rechnung für mehrere Stoffe durchzuführen, da diese Parameter im Rahmen des Emissionsverlaufs definiert werden und in der Regel nur für einen Stoff gültig sind.

In der Tabelle können mit Hilfe der Funktionstasten des Tabelleneditors Zeilen freigemacht oder gelöscht werden.

In die Spalten der Stofftabelle sind folgende Einträge vorzunehmen:

Darüber hinaus werden folgende abgeleitete Größen angezeigt:

Die Liste der Schadstoffe ist als ASCII-Datei mit der Extension .STS gespeichert.

Für Stoffe, die aus der Auswahlliste übernommen werden, werden die ersten drei Parameter vorbelegt.

Die Auswahlliste muss eine ASCII-Tabelle mit maximal 50 Zeilen und folgendem zeilenweisen Aufbau sein:

Stoffname alphanum. Zeichen
Normdichte in kg/m3 numerisch
Siedepunkt in °C numerisch
Untere Zündgrenze in Vol.% numerisch

Die numerischen Eintragungen sind formatfrei, müssen jedoch als Dezimalzeichen den Punkt verwenden und dürfen nur die Zeichen '0'-'9' und '-' enthalten und müssen durch Leerzeichen voneinander getrennt sein.

Die Datei STOFFE.utf8.DAT wird mit dem Programm ausgeliefert und enthält die Stoffliste aus der Richtlinie VDI 3783 Blatt 2.

Siehe auch Formular Liste der Schadstoffe


3.2 Emissionsverlauf

Der Emissionsverlauf umfaßt eine Liste von maximal 20 Emissionsabschnitten mit den Parametern Dauer, Volumenstrom, Temperatur, Wärmeemission und gegebenenfalls Massenstrom.

In der Tabelle können mit Hilfe der Funktionstasten des Tabelleneditors Zeilen freigemacht oder gelöscht werden.

Folgende Spalten definieren den Emissionsverlauf:

Für Rechnungen nach VDI 3783 Blatt 1 bestimmt die Wärmetönung den Auftrieb der Gasfahne. Für leichte Gase wird für jeden Emissionsabschnitt zunächst geprüft, ob das aus der Dichte abgeleitete Temperaturäquivalent (VDI 3783 Blatt 1 Gleichungen 18a und 18b) eine höhere Wärmeemission ergibt. Der wesentliche Auftriebseffekt wird zur Berechnung der Fahnenhöhe herangezogen.

Der Emissionsverlauf ist als ASCII-Datei mit der Extension STE gespeichert.

Siehe auch Formular Emissionsverlauf


3.3 Parameter Blatt 2

Folgende Daten sind zur Definition einer Rechnung nach Blatt 2 in ein Formular einzutragen:

Siehe auch Formular Parameter der Berechnung nach Blatt 2 und Ausbreitungsgebiete.


3.4 Parameter Blatt 1

Folgende Daten sind zur Definition einer Rechnung nach Blatt 1 in ein Formular einzutragen:

Für Ausbreitungsrechnungen mit vorgeschalteter Schwergasrechnung sind Quellhöhe und Ausdehnung ohne Bedeutung (am Koppelpunkt immer 0 m).

Siehe auch Formular Parameter der Berechnung nach Blatt 1


3.5 Liste der Aufpunkte

In einer Tabelle können die Koordinaten von maximal 20 Aufpunkten abgelegt werden.

In der Tabelle können mit Hilfe der Funktionstasten des Tabelleneditors Zeilen freigemacht oder gelöscht werden.

Die Aufpunktdaten sind als ASCII-Datei mit der Extension STA gespeichert.

Siehe auch Formular Liste der Aufpunkte


3.6 Kopplung der Modelle

Die Kopplung der beiden Modelle (Blatt 2 für schwere und Blatt 1 für leichte Gase) ist in der Richtlinie Blatt 2 beschrieben.

Insbesondere wird im Bereich zwischen dem Koppelpunkt und dem dichtesten zulässigen Aufpunkt für die Leichtgasausbreitung entsprechend den Vorgaben aus Kapitel 3.7 Blatt 2 logarithmisch interpoliert.

Zur Ermittlung der Maximalkonzentrationen für einen Aufpunkt im Koppelbereich wird zwischen den Maxima an Koppelpunkt und dichtestem Aufpunkt interpoliert.

Die Interpolation des Immissionsverlaufs ist in den Richtlinien nicht explizit geregelt. Realisiert ist eine lineare zeitliche Interpolation zwischen dem Immissionsintervall am Koppelpunkt (entspricht zeitversetzt der Emissionsdauer) und der Beaufschlagungszeit (gemäß Blatt 1 Kapitel 1) am dichtesten Aufpunkt. Beide Zeitintervalle werden mit der (im Formular gesetzten) Anzahl äquidistanter Stützstellen belegt, zwischen denen die Immissionskonzentrationen logarithmisch interpoliert werden.

Der Emissionsverlauf am Koppelpunkt entspricht zeitlich versetzt dem an der Quelle. Dies sieht die Richtlinie für kontinuierliche und zeitlich variable Emissionen vor (Blatt 2 Kapitel 3.7).


4. Rechnung und Ergebnisse

4.1 Berechnung der Immissionen

Für die Liste der Schadstoffe und Aufpunkte werden Immissionskonzentrationen berechnet. Zeitkritisch ist dabei in erster Linie die nötige Anzahl von Immissionsberechnungen.

Die mittlere Ausbreitungssituation erfordert einen Rechengang (wird immer durchgeführt).

Die Ermittlung der ungünstigsten Ausbreitungssituation erfordert ohne Überhöhung drei (für alle Ausbreitungsklassen bei 1 m/s Windgeschwindigkeit) und mit Überhöhung 23 (die Winde 1 m/s bis 6 m/s bei stabiler, 1 m/s bis 10 m/s bei indifferenter und 1 m/s bis 7 m/s bei labiler Ausbreitung) Rechengänge.

Die Zahl der Stützstellen der Immissionsberechnung beeinflusst die Rechenzeit nicht erheblich.


4.2 Protokoll der Rechnung

Das Protokoll der Immissionsberechnung ist eine Textdatei mit der Extension STO kann unter dem Menüpunkt Protokoll auf dem Display dargestellt wird.

Zu jeder berechneten Ausbreitungssituation werden die relevanten Eingangsdaten, sowie Dosis und maximale Konzentration dargestellt. Im parametrierten Umfang sind darüber hinaus die Immissionsverläufe tabelliert.


4.3 Report ausgeben

Eine aufbereitete Form der Eingabedaten und der Rechenergebnisse kann unter den Menüpunkten Report - "Quelldaten" und Report - "Ergebnis" auf einen Drucker ausgegeben werden.

Form und Umfang der Reportausgabe werden über die Einträge im Formular Report - "Parameter" (Parameter der Ausgabe) gesteuert.

So kann aus den Listen der Aufpunkte und/oder Quellen ein Element ausgewählt werden und folgende Angaben können im Ergebnisreport zugeschaltet werden:

Die Ergebnisse können entweder zu Blöcken mit jeweils einem Aufpunkt oder jeweils einem Stoff zusammengefasst werden.

Die Reports werden im HTML-Format erzeugt und im Temporär-Datenverzeichnis gespeichert. Die Reportdateien haben dann den Namen des Projektes mit der Extension HTML. Um die datei an einer anderen Ort zu Speichern kann man das Browser datei-Menü verwenden. Selbstverständlich können diese Dokumente mit fast jedem Textverarbeitungsprogramm modifiziert werden, wobei man gewahr sein muss, dass diese Dokumente leicht versehentlich vom Programm überschrieben werden können. Der Aufbau der Reports kann im Formular Optionen/Präferenzen bestimmt werden.

Siehe auch Formular Parameter der Ausgabe


4.4 Immissionsverlaufsgrafik ausgeben

Unter dem Menüpunkt Ergebnisse / Grafik und unter Ergebnisse / Report- "Grafik" (alte Version) können Immissionsverläufe, soweit sie berechnet und im Protokoll abgelegt wurden auf dem Display in Form von Kurvenscharen grafisch dargestellt werden.

Für Ergebnisse / Report- "Grafik" wird die Auswahl von Aufpunkten und Stoffen über das Formular Report / Parameter gesteuert.

Folgende charakteristischen Verläufe sind wahlweise darstellbar:

In Ergebnisse / Grafik können auch Darstellungen über die Entfernung erzeugt werden.

Siehe auch: Grafischer Verlauf und Grafische Darstellung des Verlaufes


5.0 Bedienung

5.1 Innerhalb der Formulare

In den Bildschirmformularen erfolgen die Eingaben in Formularfeldern. Mit den Tasten Cursor rauf, Cursor runter, Tab und Shift Tab oder mit der Maus kann der Cursor über die Felder bewegt werden. Cursor links und Cursor rechts bewegen den Cursor zeichenweise innerhalb eines Feldes.

Reelle Zahlen können mit Punkt oder Komma oder auch als 1e-6 für 10-6 eingegeben werden. Der Fehlerton kann bei der Eingabe ignoriert werden, er wird nur als Warnung ausgelöst, weil 1e oder 1e- keine gültige Zahl ist.

Gegebenenfalls (wenn im Formular gekennzeichnet) kann eine Auswahlliste von diskreten Eingabewerten geöffnet werden.

Mit F1 wird zu einem Formularfeld oder zum ganzen Formular eine kontextbezogene Hilfe angeboten und das integrierte Handbuch zugreifbar.

Mit OK oder ABBRECHEN wird das aktuelle Formular verlassen.

Siehe auch: Calculator


5.2 Innerhalb der Tabellen

Die Reihenfolge und Weite der Spalten kann durch Klick in den Spaltentitel oder zwischen Spaltentiteln und Ziehen angepasst werden. Dieses ist insbesondere dann sinnvoll, wenn man eine vorgegebene Reihenfolge der Werte bei der Eingabe hat, weil man nur einmal TAB drücken muss, um in die nächste Spalte zu gelangen.

Wenn die Daten in den Spalten zu weit sind, werden im Spaltentitel die Symbole in Klammern (z.B. Temperatur (T0) ) verdeckt, sie können aber durch verbreitern der Spalte sichtbar gemacht werden.

Die Tasten "+" und "-" sind zum Löschen und Einfügen von Datensätzen. Die Taste "Dup" dient zum duplizieren des aktuellen Datensatzes, welches nützlich ist, wenn man einen Datensatz eingeben muss, der fast genauso aussieht wie der Aktuelle. Der neue Datensatz wird an die Tabelle angehängt. Wenn eine Reihe angefügt werden soll, muss die untere graue Reihe selektiert werden bevor die Plustaste gedrückt wird.

Einzelne Felder, in denen eine Auswahl möglich ist, sind (blass) gelb gekennzeichnet. Zum Aktivieren der Auswahl klickt man einmal in die Zelle, um diese auszuwählen und ein zweites Mal, um die Auswahl zu aktivieren (kein Doppelklick).

Zwischen den einzelnen Feldern kann mit den Cursor- oder Tab-Tasten gewechselt werden.

Die Bewegung des Cursors über den oberen oder unteren Rand des Tabellenformulars hinaus lässt den dargestellten Ausschnitt um eine Zeile nach oben oder unten rollen.

Einige Tabellen können sortiert werden. Mit einem Klick der rechten Maustaste in die maßgebliche Spalte wird ein Pull-Down Menü geöffnet und es kann Sortiere aufsteigend oder Sortiere absteigend gewählt werden.

In einigen Tabellen kann ein Reihen-Editor aufgerufen werden. Der Reihen-Editor stellt nur einen Datensatz zur Eingabe bereit und kann mehr oder weniger Funktionen bieten als der Tabellendialog.

Einzelne Spalten können evtl. über das Popup-Menü importiert werden. Aus der zu wählenden Datei werden die Werte gelesen und ab der Position, von der aus der Dialog aufgerufen wurde, überschrieben. Es wird ein Wert pro Zeile pro Zeile aus einer ASCII-Datei (auch CSV) gelesen.

In einigen Tabellen kann gesucht werden. Siehe Suchen in Tabelle.

Siehe auch: Calculator und Spaltenwerte modifizieren.

Filterung

In vielen Tabellen kann die Ansicht gefiltert werden. Man kann die Ansicht z.B. auf eine Kategorie einschränken und damit übersichtlicher gestalten. Die gefilterte Spalte wird nicht im Datengitter gezeigt. Das Filter kann auf alle Spalten angewendet werden, es sei denn die Spalte ist als eindeutig deklariert. Neu eingegebene Reihen werden dann auf den gefilterten Kategorie-Wert gesetzt. Es wird auf Textbasis gefiltert, d.h. 1.0 ist nicht gleich 1. Die Filterung kann durch Wechsel der Spalte oder verlassen des Formulars ausgeschaltet werden.

Die Filterung verändert die Reihenfolge der Zeilen. Es können nur Spalten gewählt werden, die nicht als eindeutig deklariert sind.. Einige Tabellen können sortiert werden (Klick der rechten Maustaste in die betreffende Spalte).

Filter können z.T. beim Import / Export aktiv sein.

Tabellenimport und Export

In den meisten Tabellen können Daten importiert oder exportiert werden. In der Werkzeugleiste sind Schalter für die hierfür notwendigen Funktionen enthalten. Die Reihenfolge der Spalten und welche Spalten benutzt werden, ist von der aktuellen Spaltenreihenfolge und der aktuellen Filtereinstellung abhängig. Über einen Schalter in der Werkzeugleiste kann ein Formular aufgerufen werden, welches über die aktuellen Einstellungen Auskunft gibt.

Einzelne Spalten können über das Popup-Menü importiert werden. Aus der zu wählenden Datei werden die Werte gelesen und ab der Position, von der aus der Dialog aufgerufen wurde, überschrieben. Es wird ein Wert pro Zeile pro Zeile aus einer ASCII-Datei (auch CSV) gelesen.

Für Import und Export zur Verfügung stehende Formate

CSV Spalten sind durch Komma getrennt (Comma Separated Values). Wenn ein Text Komma enthält. muss er in " " geschrieben werden. Dezimalzeichen ist der Punkt. Zahlenwerte können optional den Exponenten enthalten (z.B.: 6.3E-9), jedoch kein Tausendertrennzeichen.
TXT Spalten sind durch Leerzeichen getrennt. Wenn ein Text Leerzeichen enthält. muss er in ' ' geschrieben werden. Dezimalzeichen ist der Punkt. Zahlenwerte können optional den Exponenten enthalten (z.B.: 6.3E-9), jedoch kein Tausendertrennzeichen.
Aktuelle Projekt Erweiterung Aus Projektdateien können einzelne Tabellen geladen werden. Die geladene Tabelle muss logisch mit dem Projekt zusammen passen.
Beim Export wird eine neue Projektdatei angelegt, die aber nur die exportierte Tabelle enthält.

Die Formate können in den entsprechenden Dialogen unter dem Dateityp gewählt werden. Die Filterfunktion wird für andere Formate als CSV, TXT und * abgeschaltet!

Vorschau

Die Tabellen können mit der Vorschaufunktion ansprechend als HTML-Datei eingesehen werden. Siehe hier zu Reportfunktion.

Siehe auch: Calculator

5.3 Innerhalb der Grafiken

Die meisten Grafiken können gezoomt werden; dazu muss ein Rechteck von der linken oberen Ecke zur rechten unteren Ecke mit der Maus aufgespannt werden. Um den Zoom rückgängig zu machen, muss ein Rechteck von der rechten unteren zur linken oberen Ecke mit der Maus aufgespannt werden. Außerdem kann die Grafik verschoben werden; dazu zieht man die Grafik, mit der rechten Maustaste gedrückt.

Dialoge können z.T. auch über ein Klick auf die Achsen, die Legende, den Titel oder Doppelklick auf die Darstellung geöffnet werden.

Der Schalter HOME muss für alle Funktionen, die durch Klicken in die Darstellung ausgelöst werden, gedrückt sein.

Grafische Abbildungen vom Bildschirm können mit Datei/Drucken oder dem Schalter Print auf einen Drucker ausgegeben werden.

Der Export von Grafiken kann mit SAVE ausgeführt werden. Grafiken können auch mit Copy To Clipboard in die Zwischenablage kopiert werden.

Edit Setup (Layout, Export und Formate)

Mit dem Edit-Schalter l&sst sich ein Formular öffnen, in dem die Grafik parametriert werden kann. Funktionen zum Export oder zum kopieren sind ebenfalls in diesem Dialog enthalten.

Die in Edit gemachten Änderungen werden nicht automatisch gespeichert. In einigen Grafiken ist es trotzdem möglich Konfigurationen unter dem Datei-Menü zu speichern und zu laden. Diese Funktion kann zu ungewollten Ergebnissen führen, weil die Konfigurationsdatei nicht unbedingt zu den aktuellen Daten passt. In der aktuellen Darstellung nicht benutzte Serien, die nicht automatisch gelöscht werden, können abgeschaltet werden. Die Daten werden in sogenannten Serien verwaltet. Die Konfiguration kann mit und ohne Daten gesichert werden. Meist werden die Daten vom Programm durch die aktuellen ersetzt, dennoch kann es auch mal wichtig sein die Daten mit zu sichern.

Änderungen oder Einstellungen in anderen Formularen und der Daten können Modifikationen in Setup überschreiben!

Es wird empfohlen, den Grafiktyp auf die zu ladende Konfiguration voreinzustellen.

MAX MAX

Mit dem Schalter MAX in der Werkzeugleiste können die Skaleneinstellungen auf die Maximalwerte gesetzt werden.

ISO ISO

Der Schalter ISO stellt die Grafik isometrisch dar. Dieses muss nach Größenveränderung der Grafik wiederholt werden.


6.0 Bekannte Probleme/Kompatibilität

Kompatibilität zur Vorgängerversion
Das Programm kann die Dateien von Vorgängerversionen lesen; letztere können mit diesem Programm erzeugte Dateien nur teilweise verarbeiten.


7.0 Begriffserklärungen

UZG Untere Zündgrenze
VDI Verein Deutscher Ingenieure
TA Luft Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft