Ein Blick in die Zukunft!


Gebäudesimulation ist tatsächlich ein Blick in die Zukunft. Welche Temperaturen werden im Büro, im Besprechungsraum, in der Kantine, im Süden, im Norden, morgens, abends, im Sommer, im Herbst, bei Voll- oder Teilbelegung erreicht. Jeder Fall kann mit der dynamischen Gebäudesimulation im Vorfeld durchgespielt werden. Das ist aber noch nicht alles. Der Energiebedarf kann präzise vorhergesagt werden. Heizung, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung jedes Verhalten wird in der Gebäudesimulation mit den Klimadaten des Standortes abgebildet.

Bevor ich jetzt die computergestützte Simulation zu sehr lobe, kommt aber vorab noch ein Warnhinweis. Die Simulationsprogramme können beinahe alles simulieren, auch vollkommenen Unfug. Wer also nicht sehr erfahren ist, und Bürogebäude auch exakt im Betrieb schon vermessen hat, der kann zwar die Software bedienen, aber der Blick in die Zukunft gelingt nicht. Erfahrung ist hier mehr wert, als die gute Software.

Aber zurück zu den Vorteilen. Tatsächlich kann im Rechner das Gebäudeverhalten so optimiert werden, das später tatsächlich ein effizientes Bürogebäude entsteht. Ohne großen Schaden – im Unterschied zu „wir bauen es mal und schauen später, ob es funktioniert“ – kann einmal eben die Fassade getauscht werden, kann die Dämmung erhöht oder vermindert (auch das macht Sinn) werden oder kann die Technik an die Bauphysik angepasst werden. Selbst die Regelung lässt sich im Rechner im voraus auf Herz und Nieren testen. Wer heute noch Neubauten oder größere Sanierungen ohne Gebäudesimulation durchführt, der weiß nicht, auf welches Effizienzpotential er verzichtet. Schließlich geht es schnell um etliche 10.000 € Investitions- oder Energiekosten, die durch sinnvolle Auslegung gespart werden können.

Um simulieren zu können, sind sehr sehr viele Eingabedaten notwendig. Der Standort mit seiner Höhenlage, seinen Klimadaten vom deutschen Wetteramt und der Umgebungsbebauung ist die erste Randbedingung. Dabei besteht das Klima aus der Lufttemperatur, der Windgeschwindigkeit, der Luftfeuchte, dem Bewölkungsgrad, der direkten Solarstrahlung und der diffusen Solarstrahlung.

Als nächstes wird die Gebäudegeometrie exakt nach den Plänen der Architekten abgebildet. Wände, Böden, Decken, Fenster werden bauphysikalisch beschrieben. Dabei kommen Werte zum Einsatz, die bei der herkömmlichen Gebäudeberechnung keine Rolle spielen. So werden die winkelabhängigen Reflexionseigenschaften von Glas zum Beispiel in der herkömmlichen Planung nicht berücksichtigt. Das ist ein grober Fehler. Wenn Sie senkrecht oder schräg auf ein Fenster sehen, dann können Sie durch Glas durchsehen oder es reflektiert. Dies geht der Sonne nicht anders. Um also wirklich den Einfluss der Sonne auf das Gebäude beurteilen zu können, müssen die Reflexionseigenschaften von Glas bekannt sein. Und diese sind bei weitem nicht von Hersteller zu Hersteller gleich.

Jetzt wird die Nutzung jeder Zone beschrieben. Wann kommen die Nutzer zur Arbeit, wann gehen sie in die Kantine, welche Geräte stehen in den Büros, welche Luftwechsel wünschen die Nutzer usw. usw.

Und schließlich wird die technische Gebäudeausrüstung dem Simulationsmodell zugefügt. Betonkernaktivierung, Lüftungstechnik, Kühltechnik alle Systeme werden kombiniert, so dass nachher das Zusammenspiel aus Technik und Bauphysik in Szenarien untersucht werden kann.

8760 ist die zentrale Zahl, die jeder Simulant – so heißen die armen Kollegen bei uns – auswendig kennt. 8760 Stunden gibt es pro Jahr und jeder Aspekt wird für 8760 Stunden simuliert. Es liegen als 8760 Kimadaten vor und es werden je Zone und Raum 8760 Temperaturen, Luftfeuchten, Luftgeschwindigkeiten, Luftwechsel, Energiebedarf für Heizung, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung erstellt. Millionen von Daten werden daher bei einer einzigen Simulation erzeugt. Nicht selten sind auch moderne Rechner einige Stunden mit einer Simulation beschäftigt.

Als Fazit bleibt: Jedes Bürogebäude der Zukunft muss und wird durch Gebäudesimulation entstehen. Da wir Bürogebäude aber auch nachmessen, soll noch schnell erwähnt werden, dass die Praxis dennoch durch ein Energiemonitoring beobachtet werden muss, um das Bürogebäude einzuregulieren. Theoretisch optimale Bürogebäude sind dies noch lange nicht in der Praxis. Die dynamische Gebäudesimulation legt aber die sichere Basis für ein hochenergieeffizientes Bürogebäude. Aber dazu in einem späteren Artikel mehr.

Ein Beispiel für eine Gebäudesimulation finden Sie im Youtube-Kanal von BOB.

Bernhard Frohn

"Mich begeistern nachhaltige Lösungen, die langfristig alle zu Gewinnern machen. Einseitiges Wirtschaften zum kurzfristigen Nutzen weniger wird uns auf die Füße fallen. Das ist kein politisches Statement von mir, sondern ich behaupte, dass nur mit konsequenter Nachhaltigkeit langfristig unsere sozialen und wirtschaftlichen Systeme stabil bleiben werden. Die zunehmende Instabilität unserer sozialen und wirtschaftlichen Systeme sind gerade gut zu beobachten. Kann mir jemand erklären, wie in einem der reichsten Länder der Welt, nämlich in Deutschland, die Kinderarmut steigen kann? Hier ist HANDELN angesagt, wie gesagt, zum Wohle Aller und mit dem Blick in die Zukunft!"

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