Thermische Gebäude- und Anlagensimulation als Planungsinstrument Tobias Schrag dezentral GbR. Prinzessinnenstr Berlin

Übersicht dezentral Firmenvorstellung Simulationsarten in einem Bauprojekt Thermische Gebäudesimulation Anlagensimualtion Anwendungsfelder Kostenreduzierung Zusammenfassung

dezentral Optimierung von Gebäuden und Anlagen Beratung Simulationen Software

Architekten Bauherren Ingenieurbüros Produktentwickler Beratung

Kooperation mit der TU München ( Geometrieimport aus CAAD via IFC, Kopplung von thermischer Gebäudesimulation und CFD ) Software-Entwicklung Kooperation mit der FH Biberach ( Visualisierung von thermischer Gebäudesimulation )

Simulationstechniken in einem Bauprojekt (Tages-) Lichtsimulation Thermische Gebäude- und Anlagensimulation Strömungssimulation (CFD) © Foto TU München

Thermische Gebäudesimulation Grundlage: Thermodynamisches Modell des Gebäudes Randbedingungen: Jahreswetterdaten, Nutzung Ergebnisse: Energiebilanzen, Leistungen, Temperatur- und Feuchteverläufe, Dauerlinien

Wozu Thermische Gebäudesimulation ? Überprüfung eines Energiekonzepts Variantenvergleich Parameteroptimierung Regelungsentwurf Neue Bauteile Fehlervermeidung Gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation © Foto fpa, München

Überprüfen von Energiekonzepten Funktionieren die Ideen aus dem Wettbewerb ? Läßt sich aktive Kühlung vermeiden ? Zerstören Planänderungen das Energiekonzept ? Comfort, Costs & CO 2

Variantenvergleich Verschiedene Lösungen werden gegenübergestellt. Kosten und Comfort werden quantifiziert. Die Randbedingungen werden variiert. Beispiel: Vergleich verschiedener Lüftungsszenarien:

Variantenvergleich - Durchströmung nachts mit kühler Außenluft - Abkühlung der Speichermassen durch natürliche Lüftung oder mechanische Lüftungsanlage A: Nachtspülung B: Kühldecken - Grundwasser speist Kühldecken - Taupunktregler reduziert Kühlleistung

Parametervariationen Quantifizierung von Aufwand und Effekt Häufig untersuchte Parameter: g-Werte von Fenstern und Verschattungen U-Werte, Lüftungsvolumen, Solltemperaturen, Lüftungsquerschnitte

Parametervariationen Beispiel: Bestimmung der Lüftungsquerschnitte Notwendig: Bestimmung der Temperaturschichtung Grundlage: Abbildung der natürlichen Luftströmung neutrales Druckniveau über dem 4.OG freie (!) Querschnitte: - Zuluft: ca m² (in 1-2 m Höhe) - Abluft: ca m² (in ca m Höhe)

Regelungsentwurf Lüftungsklappen, Sonnenschutz, Anlagentechnik Regelung häufige Fehlerquelle Testen durch Simulation eines Gesamtmodells Vermeiden von Widersprüchen Klare Vorgaben

Neue Bauteile Abbildung des neuen Bauteils in einem Modell Verifikation des Modells durch Messdaten Kopplung des neuen Modells mit allgemeinen Gebäudemodell Simulation verschiedener Anwendungen und Randbedingungen Belastbare Ergebnisse für unterschiedliche Kunden © Foto W.Lang

Fehlervermeidung ERGEBNIS: einfacher Luftwechsel im Sommerfall trotz Verschattung nicht ausreichend ! Viele Probleme sind erst durch eine dynamische Betrachtung erkennbar. Manche Planungsfehler lassen sich durch simple Bilanzen erklären, fallen aber erst durch die Simulation auf. Unabhängiger Energiewächter im Planungsteam verhindert Fehlentwicklung

Anlagensimulation Stark dynamisches Verhalten Solare Komponenten Neue Komponenten © Foto TU Berlin © Foto V.Quaschning

Gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation Wechselwirkung von Gebäude- und Anlagenverhalten Regelung der Anlagentechnik Gemeinsame Parametervariation © Foto Solarhaus: AEE INTEC © Foto Solarhaus: AEE © Foto Solarhaus: AEE INTEC © Foto Solarhaus: AEE INTEC INTE © Foto Solarhaus: AEE INTEC C © Foto Solarhaus: AEE INTEC © Foto Solarhaus: AEE INTEC © Foto Solarhaus: AEE INTEC © Foto UFE Solar

Anwendungsfelder Verwaltungsbauten Wohnbauten Industriebauten Altbausanierung Sonderbauten © Foto U.Schmidt © Foto TU Berlin

Kostenreduzierung Energieplanung ermöglicht fast immer Betriebskostenreduzierung Funktionierende Energie- und Lüftungskonzepte sparen Krankenstandskosten Häufig kann die Investition in Klimaanlagen vermieden oder reduziert werden Weitere Kostensparpotentiale können erkannt werden: Beispiel eines Verwaltungsgebäudes: Integration der Atrien ins Lüftungskonzept ermöglichte eine Reduktion der RLT und damit ca Kosteneinsparung © Foto U.Schmidt

Zusammenfassung Dynamische Gebäudesimulation kann das Raumklima verläßlich vorhersagen Vorteile von Baumaßnahmen können quantifiziert werden Simulation hilft Probleme im Vorfeld erkennen Nicht nur Betriebskosten - auch Investitionskosten können gespart werden