Simulationstechnik

Damit die betriebsbereite Bürofläche am Ende genauso perfekt funktioniert, wie das BOB-Produkt dies vorsieht, führen wir im Laufe des Planungs- und Entwicklungsprozesses zahlreiche Simulationsverfahren durch. Mit der Simulation verproben die BOB-Experten am Rechner ganz unterschiedliche Eigenschaften des Gebäudes. Simulationen dienen der Entscheidungsvorbereitung und führen am Ende zur Optimierung bei vielen Aspekten für ein perfektes Büro. Zunächst entsteht jeder BOB digital im Computer. Hier setzt die Simulation ihn Wind und Wetter aus bzw. konfrontiert das System mit allen denkbaren Einflussfaktoren. Per dynamischer Gebäudesimulation schaffen wir ein möglichst genaues Abbild der sich ständig verändernden Realität und überprüfen beispielsweise den tatsächlichen Energiebedarf oder das von vielen Faktoren abhängige Raumklima.

Gebäudesimulation

Folgende Daten fließen hier ein:

  • Geometrie des Gebäudes
  • Umgebungsbebauung des geplanten Gebäudes 
  • Klimadaten
  • bauphysikalische Eigenschaften für Decken, Böden, Wände, Fensterrahmen, Glas, Jalousie etc.
  • technische Eigenschaften für Heizung, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung
  • Regelungstechnik mit allen Parametern und Algorithmen der Steuerung
  • Nutzungsdaten mit Zeiten der Anwesenheit und Nutzung von technischen Geräten wie EDV
  • Vorgaben des Raumklimakomforts

Über das Gebäude spannen unsere Fachleute jetzt nach dem Modell der finiten Elemente ein Netz aus Knoten. Für jeden Knoten berechnen sie Ergebnisse durch eine Simulation über alle Stunden des Jahres (8760) hinweg. Üblicherweise besteht ein Raum aus einem Knoten teilweise werden die Modelle aber auch noch feiner angelegt.

Ergebnisse der Simulation 

  • 8760 Daten für die Lufttemperatur je Raum
  • 8760 Daten für die Empfindungstemperatur je Raum
  • 8760 Daten für den CO2 Gehalt je Raum
  • 8760 Daten für die Luftfeuchtigkeit je Raum
  • 8760 Daten für den Heizenergiebedarf je Raum
  • 8760 Daten für den Kühlenergiebedarf je Raum
  • 8760 Daten für den Kunstlichtenergiebedarf je Raum
  • 8760 Daten für den Lüftungsenergiebedarf je Raum
  • 8760 Daten für das Tageslichtangebot je Raum

In Summe sind dies bei zum Beispiel 300 Räumen 23 Mio. Daten. Und das für eine Variante! Die BOB-Entwickler und -Entwicklerinnen können jetzt durch mehrere Varianten das Gebäudeverhalten optimieren und auswerten. Das Verhalten über den Tag hinweg, für verschiedene Jahreszeiten und in unterschiedlichen Klimazonen können wir so vorhersagen und kann separat angesehen. So wie es bei einem PKW sinnvoll ist, ihn weit vorausschauend vor einer roten Ampel ausrollen zu lassen, um Energiebedarf und Bremsen zu schonen, so ist auch bei einem Gebäude die vorausschauende Optimierung wichtig. Da die Simulationsverfahren, die BOB anwendet, dynamisch sind, sind sie sehr realitätsnah. Schaltet das System zum Beispiel die Heizung vor dem Wochenende (rote Ampel) aus, dann muss der Zeitpunkt des Aus- und Wiedereinschaltens genau vorhergesagt werden, wenn man die hohe Energieeffizienz wie bei BOB erreichen möchte.

Die Daten, die wir mit der Gebäudesimulation erzeugen, messen wir im Gebäudebetrieb im Rahmen des Monitorings nach. Im Nachhinein erfolgt so ein Abgleich der theoretischen Simulation mit den praktischen Werten.

Durch diesen Abgleich ist BOB i der Lage, Ihnen eine Energiegarantie zu geben. Den wir können die enregtischen Eigenschaften des neuen Büros genau vorhersagen.

Klima- und Wetterdaten-Auswertung

Für jeden BOB-Standort kaufen wir bei Wetterdiensten Wetterdaten ein. Die Wetterdienste bieten Daten an, die über viele Jahre hinweg gemessen und gemittelt wurden. Die Aufbereitung der Wetterdaten erfolgt stündliche, so dass zu jedem Datenpunkt 8760 Daten pro Jahr vorliegen. Zu den Wetterdaten gehören:

  • Lufttemperatur
  • direkte Solarstrahlung
  • diffuse Solarstrahlung
  • Bewölkungsgrad
  • Luftfeuchtigkeit
  • Windgeschwindigkeit
  • Windrichtung.

Da mittlerweile gesichert bekannt ist, dass die Temperaturen aufgrund des Klimawandels steigen, bieten die Wetterdienste einen Extremwetterdatensatz an. In diesem Datensatz sind zum Beispiel die sehr warmen Sommer 2003, 2015 und 2018 komprimiert erfasst und geben so das Wetter wieder, das am jeweiligen Standort im Jahr 2050 voraussichtlich herrschen wird. Anhand diese Extremwetterdatensatzes unterziehen wir jeden neuen BOB einem Stresstest, damit das Gebäude auch unter extremer werdenden Wetterverhältnissen noch einwandfrei funktioniert.

Simulation sorgt für Zukunftsfähigkeit

Der Stresstest gibt Ihnen die Sicherheit, dass BOB langfristig und stabil funktioniert. So sorgt die Simulation mit dem Extremwetterdatensatz dafür, dass BOB auch im Jahr 2050 ohne Sanierungsmaßnahmen ein gutes Raumklima bietet und energieeffizient sein wird. Durch die Simulation extremer Winter und extremer Sommer können wir bereits in der Planungsphase auf diese Extremsituationen reagieren.

Da auch die Nutzerinnen und Nutzer einen großen Einfluss auf die Energetik ihres Bürogebäudes haben, simulieren wir auch den Nutzereinfluss einschließlich dessen "Fehlverhalten". So haben die BOB-Entwickler zum Beispiel untersucht, was passiert, wenn ein Nutzer im Winter bei -10 °C das Fenster öffnet und stundenlang offenlässt. Das BOB-System wurde daraufhin optimiert. Heute ist es bei BOB möglich, bei -10 °C Außenlufttemperatur das Fenster offen zu lassen, ohne dass der Energiebedarf stark ansteigt. Die Konsequenz ist lediglich, dass der Raum auskühlt, was den Nutzer aber nicht wundern dürfte. Um festzustellen, ob ein Fenster geöffnet ist, werten die BOB-Algorithmen die Gradienten (Steilheit) des Temperaturabfalls aus und können so den normalen Temperaturabfall von dem Temperaturabfall eines geöffneten Fensters unterscheiden. Diese Methode ist sicher und spart teure Sensoren, wie zum Beispiel Fensterkontakte.