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Gebäudesimulation

Erst simulieren und Fehler machen, dann bauen. Fehler bei Neubau oder Bestandssanierung einer Immobilie sind teuer, sehr teuer. Überhitzte Räume, jahrelange Inbetriebnahme, zu großer Energiebedarf für die nächsten 20 Jahre oder zu hohe Investitionskosten durch falsche Anlagenauslegung sind nur drei Beispiele von Fehlern, die sich durch dynamische Gebäudesimulation hätten vermeiden lassen. Wenn Sie ein wenig Schmunzeln wollen, dann lesen Sie einige Praxisberichte.

Gebäudesimulation Gymnasium Bochum

Die Gebäudesimulation deckt alle Mängel gnadenlos auf. Per dynamischer Gebäudesimulation werden unterschiedliche Varianten für die Bauphysik, die Technik und die Regelung durchgespielt, um allmählich im Spannungsfeld von Nutzerzufriedenheit, Energiekosten und Schadensvermeidung ein Optimum zu erarbeiten.

Auch die Inbetriebnahme wird vereinfacht. Dadurch dass das dynamische Verahlten des Gebäudes im Rechner bereits untersucht ist, sind die Regelungsparameter bekannt. Vorlauftemperaturen, Luftmengen, Regelgrößen es gibt eine Vielzahl von Parametern, die normalerweis mit der "trail and error" Methode aufwendig und mit viel Unzufriedenheit der Nutzer entwickelt werden.

Gebäudesimulation kann aber noch mehr. Das Zusammenspiel aus Bauphysik und Technik kann durch das Ausprobieren unterschiedlicher Regelungsstrategien den Energiebedarf deutlich senken. Der Laie mag hier vielleicht meinen, das wäre nur ein kleines Detail. In Wirklichkeit entscheidet bei energieeffizienten Gebäuden die Regelung maßgeblich über Effizienz und Funktion. Bei unserem eigenen Bürogebäude BOB haben wir eine eigenen Regelalgorithmus entwickelt und BOB wurde so zu einem der energieeffizientesten Bürogebäude Deutschlands, was offiziell gemessen wurde.

Mit Gebäudesimulation lassen sich folgende Simulationen durchführen:

  • Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes
  • thermische Gebäudesimulation zum Nachweis der ganzjährigen Behaglichkeit
  • Strömungssimulation für effiziente Luftströmungen
  • Tageslichtsimulation oder Kunstlichtsimulation
  • Simulation der Energiekosten

Aber Gebäudesimulation ist zunächst auch nur Theorie. Daher messen wir jedes (!) Gebäude mit Energiemonitoring nach. Nur so wird aus Theorie auch Praxis.

Warum Gebäude simuliert werden sollten, zeigt der folgende Erklärfilm:

Simulationen sind einzig und alleine Finite-Elemente-Verfahren, denn nur diese können die Details realitätsnah auflösen. Excel-Tools oder andere Energieberater-Software sind keine Simulationstools, sondern sind nur statische Verfahren mit Hilfsmodellen, die aber derb falsch rechnen, wie unser Monitoring in der Praxis nachweist.

Das wasserführende System also die Heizwärme-, Kälteenergie und Warmwasserversorgung bildet mit Pumpen, Ventilen, Abzweigungen, Abnehmern etc. ein hydraulisches System. Die Pumpe gibt den Druck vor, der benötigt wird, um auch den letzten Heizkörper und das letzte Kühlsegel richtig zu durchströmen. Wie immer kann dies mit viel Leistung oder besser mit Intelligenz und energieeffizientem Konzept erfolgen. Fachleute wissen, dass im Bereich der Hydraulik unfassbare Sparpotentiale verborgen sind. Das hängt mit der Komplexität des Themas und auch wieder mit der Dynamik im Betrieb zusammen.

Das hydraulische System wird heute in 99,99 % der Fälle statisch ausgelegt, dabei erfolgt der Betrieb später dynamisch. Abgesehen von klassischen Konzeptfehlern passieren so auch Falschauslegungen, die nicht nur Energiekosten sondern vor allem auch Investitionskosten verschlingen. Es ist bekannt, dass Umwälzpumpen im Bestand im Durchschnitt (!) um 300 % überdimensioniert sind.

Die dynamische Hydrauliksimulation ist hier die elegante Methode. Sie prüft zunächst Konzeptfehler und entdeckt Kurzschlüsse oder andere Fehler im meist komplexen hydraulischen Netz. Anschließend werden dann Echtzeitsimulationen durchgeführt, die die Efizienz des Systems bestätigen oder die Verbesserungsvorschläge aufdecken. Der Sinn der Simulation, schon im Vorfeld der Installation Fehler zu entdecken und zu beseitigen, ist die eindeutig günstigere Möglichkeit. Sie funktioniert auch für die Hydraulik bestens.

Grundlage für die Hydrauliksimulation ist der Heizwärme- oder Kühlenergiebedarf. Beide Daten werden aus der dynamischen Gebäudesimulation an die Hydrauliksimulation geliefert. So entsteht ein reales Abbild des Gebäudes und seiner Funktion.