Thermodynamische Gebäudesimulation
Im Rahmen von thermischen Simulation können die ganzjährige Temperaturentwicklung und thermische Behaglichkeit einzelner Räume oder ganzer Gebäudebereiche auf Grundlage von standortspezifischen Wetterdaten simuliert und bewertet werden. Thermische Simulationen ermöglichen parametrische Studien zur Bestimmung optimaler Steuerungs- und Betriebsstrategien. Speziell für das immer wichtiger werdende sommerliche Temperaturverhalten von Gebäuden und die Behaglichkeit können folgende Gebäudeparameter variiert und überprüft werden:
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Fensterflächenanteile & Gesamtenergiedurchlassgrade der Verglasungen
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Effizienz von Sonnenschutzsystemen und deren Anordnung & bauliche Verschattungsmaßnahmen
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(Freie) Nachtlüftungskonzepte
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Einfluss von Speichermassen & baulichem Wärmeschutz
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Einfluss von internen Lasten & Nutzerverhalten
Als Simulations-Software nutzen wir IDA ICE von equa solutions.
Vorteile & Möglichkeiten der Gebäudesimulation
Der sommerliche Wärmeschutz oder auch - Hitzschutz kann zum Einen als Normnachweis geführt werden.
Dieser Nachweis ist allerdings sehr eingeschränkt. Bauliche und umgebungsspezifische Auswirkungen, sowie insbesondere innovative Lösungen zur Vermeidung von Überhitzungen von Gebäuden können nicht ausreichend oder überhaupt nicht berücksichtigt werden.
Eine Alternative ist die Gebäudesimulation:
Durch eine Betrachtung des Gesamtgebäudes im stündlichen Jahresverlauf und die Berücksichtigung der Gebäudegeometrie, sowie der Umgebung und der geplanten Hitzeschutzmaßnahmen (Nachtauskühlung, energiespeichernde Masse, passive Kühlung, Eigenverschattung durch Gebäudegeometrie....) kann der sommerliche Hitzeschutz für jedes Gebäudekonzept nachgewiesen, sowie projektbezogen optimiert werden. Dies bietet in der Gebäudenutzung erhöhte Komfortbedingungen und kann im Bauprozess Kosten sparen.
- Nachweis des sommerlichen Hitzeschutzes nach RGD für den Bauantrag
- Nachweise für die Nachhaltigkeitszertifizierungen z.Bsp: DGNB: Operative Temperaturen in der Kühlperiode
Der Nachweis des winterlichen Wärmeschutzes, sowie die Berechnung der benötigten Energie zur Konditionierung des Gebäudes wird im Energiepass berechnet und dargestellt. Die statischen Grundlagen der Normberechnung des Energiepasses stellen das eigentliche Gebäude allerdings nur annähernd dar. In der Regel führt dies zu erhöhten Werten des berechneten Energiebedarfs, welche Grundlage für die Auslegung der Gebäudetechnik sind.
Die Auslegung der Gebäudetechnik, welche meist ebenfalls anhand normativer Berechnungen erfolgt, plus einem Sicherheitszuschlag, welcher oftmals gerade bei innovativen Systemen, oder einfach aus Gewohnheit Berücksichtigung findet, folgt eine enorme Überdimensionierung der gesamten Gebäudetechnik. Dies hat unnötig hohe Anschaffungs- aber auch Betriebskosten zur Folge, da das System nicht zum wirklichen, niedrigeren Energiebedarf des Gebäudes passt.
Durch eine thermodynamische Gebäudesimulation zur Bestimmung des Energiebedarfs, in Kombination mit der Simulation einer geeigneten Gebäudetechnik, kann eine solche Überdimensionierung verhindert werden. Dies spart Kosten und Ärger im Betrieb der Anlage.
Besonders bei innovativen Konzepten, sollten Simulationen immer die Grundlage bilden.
- Grundlage für die projektbezogene Auslegung der Heizungs- und Lüftungstechnik
- Nachweise für die Nachhaltigkeitszertifizierungen z.Bsp: DGNB: Operative Temperaturen in der Heizperiode
Eine ausreichende und störungsfreie Tageslichtversorgung von Räumen ist ein wichtiger Parameter, um Behaglichkeit in Gebäuden zu gewährleisten. Es ist aber nicht nur Grundlage für ein allgemeines Wohlbefinden, sondern spielt auch eine erhebliche Rolle für effizientes und leistungsförderndes Arbeiten in Büro- und Bildungsgebäuden. Um diese Kenngrößen umzusetzen und frühzeitig bei der Planung berücksichtigen zu können, dient eine Simulation als hilfreiches Werkzeug. Dadurch ist es möglich, nicht nur eine hinreichende natürliche Belichtung sicherzustellen, sondern es bietet durch eine abgestimmte Fensteranordnung auch ein hohes Energieeinsparpotential für die künstliche Beleuchtung, sowie für die Kühlung.
- Prüfung einer ausreichender Tageslichtversorgung und Optimierung der Fensteranordnung und Größe
- Nachweise für die Nachhaltigkeitszertifizierungen z.Bsp: DGNB: Tageslichtverfügbarkeit Gesamtgebäude/ ständige Arbeitsplätze
Von thermischer Behaglichkeit in einem Raum spricht man, wenn es weder zu kalt, noch zu warm, die Luft eine geeignete Luftfeuchtigkeit besitzt und keine Zugluft herrscht; die meisten Menschen sich in einem Raum also wohl fühlen.
Durch starrer Einhaltung festgelegter Parameter, kann dies allerdings nicht unbedingt gewährleistet werden. Behaglichkeit wird durch unterschiedlichste Faktoren beeinflust: der Aktivitätsgrad einer Person, der Wärmeleitwiderstand der Kleidung, die Luftgeschwindligkeit und Turbulenz in einem Raum...
Durch Simulation lassen sich diese Einflussfaktoren berücksichtigen. Die Parameter PMV und PPD werden als Bewertungswerte und Grundlage zur Bestimmung der Behaglichkeit in einem Raum herangezogen.
Der PMV-Wert (Predicted Mean Vote) sagt das durchschnittliche Temperaturempfinden einer größeren Personengruppe in einem bestimmten Raum voraus.
Der PPD-Wert (Predicted Percent Unsatisfied) liefert eine quantitative Aussage über das Wohlbefinden (d.h. thermische Behaglichkeit) einer Personengruppe in einer bestimmten thermischen Umgebung.
- Auswertung und Überprüfung der Behanglichkeit
- Nachweise für die Nachhaltigkeitszertifizierungen z.Bsp: DGNB: Strahlungstemperaturasymmetrie & Raumluftfeuchte
