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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.

Bei der Tageslichtsimulation wird die Tageslichtqualität eines Gebäudes eingeschätzt und optimiert. Der Tageslichtquotient beschreibt dabei den Anteil des Tageslichtes, der in einer gewissen Tiefe, zum Beispiel in 3 m, ankommt. Die Tageslichtsimulation berechnet für jede Stunde sowie jeden Tag des Jahres und für jeden Raum den Tageslichtquotienten. So lassen sich tageszeitliche und jahreszeitliche Optimierungen für das gesamte Gebäude oder einzelne Räume durch die Tageslichtsimulation realisieren.

Tageslichtsimulation

Die Tageslichtsimulation sorgt so zum einen für einen geringen Kunstlichtanteil und spart damit Energie. Da auch die Abwärme des Lichtes nicht weggekühlt werden muss, spart die Tageslichtsimulation gleich an zwei Stellen Energie und Anlagendimensionen. Zum anderen werden die Behaglichkeit und der visuelle Komfort für den Menschen verbessert. Jeder weiß, wie wichtig das Tageslichtspektrum für den Menschen ist. Die richtige Lichtfarbe beeinflußt sogar unseren Hormonhaushalt und damit wesentliche Funktionen unseres Körpers.

Die Tageslichtsimulation kann somit folgende Analysen und Optimierungen liefern:

  • Ermittlung des Tageslichtquotienten bzw. des Tageslichtversorgungsfaktors nach DIN 18599-4 je Raum oder auch als ein Gesamtwert für ein Gebäude
  • Ermittlung der Beleuchtungsstärken bei definierten Wetterlagen sowie Jahres- und Tageszeiten
  • Ermittlung des Kunstlichtbedarfs als Differenz zwischen der Anforderung und dem Tageslichtangebot
  • Vermeidung von Blendung
  • Bestimmung von Besonnungsdauern
  • DGNB Nachweis nach Steckbrief "Visueller Komfort"