Simulation

Simulationen sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Planung moderner und effizienter Gebäude. Sie ermöglichen die Vorab-Bewertung von Konzepten und Systemen im jeweiligen Nutzungskontext und helfen so schon im Vorfeld dem Bauherrn, die richtigen Entscheidungen bezüglich Gebäude und Gebäudehülle sowie Energieversorgung und Komfortanforderungen zu treffen.

Hier spielen neben der Untersuchung der Tageslichtsituation im Rahmen von Verschattungsuntersuchungen und der Tagesbelichtung in den Nutzflächen die Untersuchung der thermischen Komforts über thermische Simulationen und die Analyse der Energieerzeugungskonzepte durch Anlagensimulationen die wesentlichen Rollen.

Simulationen können dabei in allen Planungsphasen in verschiedenen Betrachtungstiefen unterstützend eingesetzt werden.

Lichtsimulation allgemein

Lichtsimulation

Licht ist ein wesentliches Kriterium bei der Beurteilung von menschlichem Wohlbefinden in Räumen. Tageslicht und Bezug zum Außenraum sind dabei die wichtigsten Kriterien. Darüber hinaus ist energetischer Sicht die Vermeidung von Tageslicht als Eintrag von Wärme in die Räume ein gegenläufiges Interesse, um den energetischen Aufwand für behagliche Raumkonditionen zu minimieren. Über Tageslichtsimulationen und Verschattungssimulationen können diese beiden Einflussfaktoren aufeinander abgestimmt und optimiert werden.

 

Tageslichtsimulation

Die Tageslichtsimulation dient zur Analyse und Optimierung der Tageslichtverhältnisse in Räumen unter Berücksichtigung von Fassadengeometrie, Gebäudegeometrie, Verglasungs- und Sonnenschutzart sowie Lichtlenkmaßnahmen. Es werden die Verteilung des Tageslichtquotienten und der Beleuchtungsstärke im Raum untersucht und bewertet. Ziel ist eine möglichst weitgehende Tagesbelichtung im Tagesverlauf zu erreichen und gleichzeitig durch eine gleichmäßige Tagesbelichtung die solaren Einträge und die daraus resultierende externe Kühllast zu minimieren.

 

Verschattungssimulation

Anhand von Verschattungssimulationen kann der Einfluss des Baukörpers sowie der umgebenden Bebauung auf das auf die Fassade des Gebäudes einfallende Sonnenlicht untersucht und verdeutlicht werden.
Die Verschattungssimulation ist für die Optimierung des baulichen Sonnenschutzes (Eigenverschattung) und die Berücksichtigung der Umgebungsbebauung (Fremdverschattung) bei der Entwicklung und Bewertung der Sonnenschutzstrategie eines Gebäudes unabdingbar. Des weiteren ist sie Grundlage für die korrekte Beurteilung der thermischen Situation im Gebäude im Rahmen einer Thermischen Gebäudesimulation.

Thermische Simulation

Im Gebäudemodell werden für den jeweiligen Standort im Rahmen der Thermischen Simulation die Gebäudegeometrie, die bauphysikalischen Daten der Gebäudehülle und des Baukörpers und die detaillierte Nutzung des Gebäudes abgebildet.Durch den Einsatz der Gebäudesimulation können folgende Einflussgrößen auf Raumklima und Energiebedarf detailliert untersucht und bewertet werden:

  • speichernden Bauteilen
  • Sonnenschutzmaßnahmen
  • Fassadengestaltungen
  • Energetische Konzepte, wie Nachtlüftung oder Bauteilaktivierung
  • Nutzungszeiten und Nutzungsbedingungen

Diese Einflussgrößen werden hinsichtlich folgender Parameter des Raumklimas bewertet:

  • Raumtemperatur und empfundene Raumtemperatur
  • Überschreitungshäufigkeiten
  • thermische Behaglichkeit, Hüllflächentemperaturen

Dies ermöglicht eine Ermittlung des zu erwartenden Energiebedarfes für Heizung und Kühlung unter realistischen Bedingungen.

Anlagensimulation

Im Gebäudemodell werden für den jeweiligen Standort im Rahmen der Thermischen Simulation die Gebäudegeometrie, die bauphysikalischen Daten der Gebäudehülle und des Baukörpers und die detaillierte Nutzung des Gebäudes abgebildet.Durch den Einsatz der Gebäudesimulation können folgende Einflussgrößen auf Raumklima und Energiebedarf detailliert untersucht und bewertet werden:

  • speichernden Bauteilen
  • Sonnenschutzmaßnahmen
  • Fassadengestaltungen
  • Energetische Konzepte, wie Nachtlüftung oder Bauteilaktivierung
  • Nutzungszeiten und Nutzungsbedingungen

Diese Einflussgrößen werden hinsichtlich folgender Parameter des Raumklimas bewertet:

  • Raumtemperatur und empfundene Raumtemperatur
  • Überschreitungshäufigkeiten
  • thermische Behaglichkeit, Hüllflächentemperaturen

Dies ermöglicht eine Ermittlung des zu erwartenden Energiebedarfes für Heizung und Kühlung unter realistischen Bedingungen.