Dynamische Gebäudesimulation

Mit geeigneter Software können Gebäude und deren thermisches Verhalten in einem komplexen dynamischen Rechenmodell (Gebäudesimulation) abgebildet werden. Dabei werden Gebäudehülle, Wärmegewinne, Wärmeverteilung, Lüftung unter äußeren (Witterung) und inneren Einflüssen (Nutzerverhalten, interne Lasten) betrachtet. Als Ergebnis erhält man wichtige Werte hinsichtlich der Behaglichkeit wie Lufttemperatur, Strahlungstemperatur und Luftqualität. Bilanzierungsmethoden errechnen den Nutzenergiebedarf für Heizen, Kühlen und mechanische Lüftung.

Die Anlagensimulation berechnet anlagentechnische Elemente wie Wärmeerzeuger, Wärmeübertrager, Energieverteilung, Ventilation und Regelungskreise. Als Ergebnis erhält man unter anderem den End- und Primärenergieverbrauch des Gebäudes – als Lastgang, als Monats- und Jahresbilanz.

Die Simulationsberechnung erlaubt eine wesentlich zuverlässigere Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden als durch einfache Bilanzierungsmethoden (DIN V 18599, DIN 4108-6, EnEV). Zusätzlich werden detaillierte Aussagen hinsichtlich Behaglichkeit, Anlagendimensionierung (Heizen, Kühlen, Lüften) und Deckungsgrad verschiedener Energieerzeuger ermöglicht.

Die von uns eingesetzte Software IDA ICE (Indoor Climate an Energy) der Firma EQUA Simulation AB vereint Gebäudesimulation und Anlagensimulation und bietet umfangreiche Auswertungsmethoden. Das Gebäude kann in eine Anzahl von Zonen mit spezifischen Eigenschaften (Nutzung, technische Ausstattung, Exposition) aufgeteilt werden. Die Zeitschrittweite der internen Berechnung wird automatisch der aktuellen Dynamik der Einflüsse angepasst.

TRNSYS: Temperaturverläufe über ein Jahr
Dreidimensionale Darstellung des Gebäudekörpers zur Visualisierung der Eigenverschattung
TRNSYS: Temperaturverläufe während einer Hitzeperiode
Dreidimensionale Darstellung der Zonierung, Türen und Fensteröffnungen
Temperaturentwicklung in einem ungekühlten, vollverglasten Treppenhaus
Monatsbilanzen der Wärmeein- und -austräge einer Zone in einem Bürogebäude

  

Gebäudesimulation:

Das Gebäude, Nachbargebäude und andere verschattende Objekte werden auf Basis von 3d-CAD-Daten importiert. Die weitgehend dreidimensionale Modellierung erlaubt genaue Verschattungsberechnungen und im Ansatz auch Tageslichtsimulation. Ein Standardmodell des Gebäudes liefert schnell bereits gute Ergebnisse, z.B. in der Entwurfsphase. Die Gebäudesimulation leistet insbesondere die folgenden Punkte:

  • Berechnung von Luftttemperatur und -feuchte, Oberflächentemperatur, Strahlungstemperatur, Luftqualität (CO2-Gehalt)
  • Berechnung der Wärmeströme und der thermischen Speichereffekte der Bauteile zzgl. Inventar
  • Detaillierte dreidimensionale Strahlungsberechnung; Eigenverschattung, externe Verschattung, aufwendige Fensterverglasungsberechnung, Strahlendurchtritt bei mehrseitig hohem Verglasungsanteil. Differenzierung nach diffusen und direkten Strahlungsanteilen
  • Modellierung des Betriebs- und Nutzerverhaltens anhand Uhrzeit- und Wochenturnus und Tageslichtberechnung
  • Bilanzierung von Wärmebrückeneffekten

 

Anlagensimulation:

Die Anlagensimulation ist direkt mit der Gebäudesimulation gekoppelt und erlaubt die Modellierung von

  • Lüftungsanlagen mit steuerbarer Wärmerückgewinnung, Nachheizung, freier Kühlung; aus Einzelkomponenten frei kombinierbar
  • Variabler Volumenstrom, Feuchte- oder CO2-gesteuert
  • Beweglicher Sonnenschutz
  • Solare Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung
  • Kältemaschinen/Wärmepumpen
  • Flächenheiz-/Kühlsysteme
  • Intelligente Regelstrategien für Sonnenschutz, Lüftung, Heizung und Kühlung

Die genannten Funktionen lassen sich standardmäßig nutzen. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Standardmodule zu modifizieren oder spezifische eigene Module zu entwickeln. Das Modell lässt sich so je nach Anspruch an die Genauigkeit und nach Stand des Planungsvorgangs präzisieren und in verschiedene Varianten entwickeln.



Gerne sind wir bereit, durch einen festangestellten Physiker aus Forschung und Entwicklung eine dynamische Simulation für Sie durchzuführen!

Energieausweise für Wohn- und Nichtwohngebäude

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