Gebäudesimulation

Gebäudesimulation

Klima- und Energiedesign mittels thermisch-dynamischer Gebäudesimulation: Die Brücke zwischen Objekt- und Fachplanung

Energetische Frühberatung für Bauherren und Architekten

Der Klimaingenieur als moderne und fortschrittliche Fachingenieurdisziplin versteht sich als Hilfestellung für den Architekten schon in der Grundlagenermittlung und im Vorentwurf hat er indirekten Einfluss auf die Bereiche Tragwerk, Heizung/ Lüftung, Bauphysik und Fassadenausbildung. Energie- und Lüftungskonzept sind nachträglich nur schwer in einen architektonischen Entwurf zu integrieren. Deshalb muss die Integration der Gebäudeklimaplanung schon sehr früh erfolgen, um das Ziel eines aus sich heraus funktionierenden Gebäudes zu erreichen.

Damit werden die oft unterschiedlichen Interessen vom Bauherrn (Investitionskosten), vom Architekten (gestalterischer Entwurf) und vom Gebäudenutzer (Komfort, Wärmeschutz) ganzheitlich bewertet und berücksichtigt.

Natürliche Lüftungskonzepte arbeiten z.B. mit Orientierung, Pufferräumen und beziehen Bauteile zur Wärme- und Kältespeicherung sowie zur Luftführung mit ein. Damit haben sie einen starken Einfluss auf die Architektur des Gebäudes und dessen Gesamtkonzept; dabei muss berücksichtigt werden, dass sich teilweise Kosten von der Anlagentechnik zum Rohbau hin verschieben.

Ziele der beratenden Tätigkeit des Klimaingenieurs sind:

  • Gebäude mit optimiertem, thermischem und visuellem Komfort
  • Minimierter Energieverbrauch, womöglich mit reduzierten Anlagenkosten

Die Planungsinstrumente des Klimaingenieurs: thermisch-dynamische Gebäudesimulation

Wichtigstes Instrument ist die thermisch-dynamische Gebäudesimulation. Bei der dynamischen Simulation wird ein Modell des zu untersuchenden Objektes abgebildet. Dies erlaubt die Energie- und Lüftungskonzepte in ihrer Funktion (stunden- bis minutenweise) zu prüfen und zu optimieren. Damit lassen sich Konsequenzen von Planungsentscheidungen aufzeigen und Sicherheits- und Risikozuschläge reduzieren.

Dynamische Simulationen geben Antwort auf Fragen zur Sicherstellung der Behaglichkeit für die Gebäudenutzer unter Berücksichtigung der größtmöglichen Energieeinsparung; z.B. ermöglichen höhere Oberflächentemperaturen (bessere Dämmwerte, Betonkernaktivierung, etc.) eine Absenkung der Lufttemperatur ohne dass es zu Komforteinbußen kommt.

Nutzerverhalten, Regelung von Verschattungskomponenten, Tageslichtnutzung, Teillastverhalten von Energieerzeugern: all diese und weitere Parameter werden in einer ganzjährigen dynamischen Simulation analysiert und bewertet.

Bei Räumen mit Kühlbedarf in den Sommermonaten kann mit Simulationen die zu erwartende Überhitzungshäufigkeit untersucht werden. Dazu werden passive und hybride Strategien untersucht, wie z.B. Nachtlüftung simuliert und ihr Potential bewertet. Im besten Fall kann ein vollständiger Verzicht auf aktive Kühlsysteme in Erwägung gezogen werden. Das Resultat sind beträchtliche Investitions- und Betriebskosteneinsparungen.