Simulation schaut in die Zukunft


Büros zu mieten, zu bauen oder zu kaufen, ist eine recht teure Anschaffung. Man trifft dabei eine Entscheidung, die schnell für zehn Jahre und mehr Gültigkeit haben soll. Fehlentscheidungen sind sehr teuer. Bei einem Büro geht es ja nicht nur um Kaltmiete und Nebenkosten, sondern es geht um ein Produktionsmittel, wie es in der Industrie heißen würde. Kreative und innovative Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sollen in dem Büro arbeiten und Neues schaffen sowie Geld für das Unternehmen verdienen. Was ist, wenn das nicht perfekt funktioniert?

Die Digitalisierung beschert uns die preiswerte Möglichkeit, per Simulation in die Zukunft zu schauen. Was ist eigentlich eine Simulation? Eine Simulation ist ein rechnerbasiertes Modell, in das möglichst realistische Annahmen eingegeben werden, so dass wir zum Zeitpunkt der Planung die Eigenschaften unseres Büros voraussehen können. Mit Simulationen können nichtlineare, dynamische Prozesse abgebildet werden, was mit einfachen Softwareprogrammen wie zum Beispiel Excel, nicht möglich ist. Da die Welt voller Nichtlinearitäten ist, ist nur per Simulation eine Voraussage möglich, die später auch etwas mit der Praxis zu tun hat.

Eine Simulation kostet zwar Geld, aber etwas Fehlerhaftes zu bauen oder zu mieten, kostet natürlich deutlich mehr. In der Industrie sind Simulationen Standard geworden, da hier jeder weiß, dass sie Geld sparen. In der Baubranche stecken sie immer noch in den Kinderschuhen, was sich aber in den nächsten Jahren dramatisch ändern wird.

Simulationen haben aber nicht nur Vorteile für den Kunden. Wenn Sie zum Beispiel wissen wollen, wie die Architektur Ihres neues Bürogebäudes wirkt, dann lässt sich der tolle Entwurf mit einer grafischen Simulation von schräg oben aus der Vogelperspektive in beliebig gutes Licht rücken. Wenn Sie und Ihre Kunden demnächst mit dem Hubschrauber zu Ihrem Bürogebäude fliegen, werden Sie also exakt diese Ansicht haben und sich wieder daran erfreuen. Sollten Sie allerdings in der Regel mit dem Auto oder zu Fuß Ihr Bürogebäude erreichen, dann werden Sie sich wundern, dass es anders aussieht. Simulationen und Digitalisierung sind eben leider auch Marketinginstrumente und wie alles im Leben werden diese sinnvollen Tools mitunter auch falsch zum Nachteil des Kunden eingesetzt. Kritisch zu sein, ist daher auch bei Simulationen angesagt. Wie schon oben geschrieben, eine Simulation ist ein Modell und die Annahmen müssen eben realistisch sein.

Die visuelle Simulation von Bürogebäuden geht aber deutlich weiter. Neben der Außendarstellung, die es schon lange gibt, kann der Kunde heute durch sein Bürogebäude optisch hindurchwandern. Wie erkläre ich einem Kunden, wie eine lichte Raumhöhe von 2,80 m bei einer Büroetage von 200 m² oder von 1.000 m² wirkt? Offen gestanden, weiß ich nicht, wie ich dies erklären kann. Eine optische Simulation hingegen ist die Lösung. Auch der Laie bekommt schon bei einer groben Animation des Innenraums ein Raumgefühl und kann jetzt eine Entscheidung treffen.

Neben den Simulationen der Architektur lassen sich auch die Gebäudefunktionen simulieren. Der Einfall von Tageslicht, die Raumtemperatur, die Raumakustik oder die Luftqualität lassen sich simulieren. Das tolle dabei ist, dass diese Simulationen ein ganzes Jahr betrachten. Es macht ja keinen Sinn nur die Empfindungstemperatur am 15. Mai anzugeben. Spannender ist eine Statistik über das Jahr zu erzeugen. Dabei wird jede Stunde des Jahres betrachtet und für jeden Raum werden folgende Daten erzeugt:

  • Lufttemperatur
  • Strahlungstemperatur
  • Empfindungstemperatur
  • Luftfeuchte
  • CO2 Gehalt der Luft
  • Tageslichtquotient
  • Raumakustik
  • Energiebedarf für Heizung
  • Energiebedarf für Kühlung
  • Energiebedarf für Kunstlicht
  • Energiebedarf für Lüftung

Um diese Daten bestimmen zu können, werden die örtlichen Klimadaten zum Beispiel vom Deutschen Wetteramt als Stundenwerte eingekauft. Das Wetteramt liefert also 8760 Werte für die mittlere Außenlufttemperatur (20 Jahresmittel), für die Windgeschwindigkeit, für den Bewölkungsgrad, für die Luftfeuchte und für die Sonnenscheindauer. Danach wird dann das Bürogebäude exakt mit allen bautechnischen Details, der Nutzung und der technischen Gebäudeausrüstung als Modell im Rechner abgebildet und jetzt können Auswertungen durchgeführt werden.

Wie bei einem Computerspiel können jetzt unterschiedliche Varianten durchgespielt werden, bis das Optimum erreicht ist. So kommt man zu einem Bürogebäude, das später exakt funktioniert und auch hinsichtlich der Lebenszykluskosten effizient ist. Und ähnlich wie bei PKWs, deren Crashversuch aus Kostengründen heute zunächst im Computer stattfindet, kann auch das Bürogebäudekonzept getestet werden. Die Auswirkungen von Fehlnutzungen, wie das Öffnen der Fenster bei -10 °C, lassen sich dabei ebenso testen, wie unterschiedliche Dämmdicken, der Einfluss des Klimawandels, der Glasanteil, die Glaseigenschaften oder die technischen Systeme.

Für Bürogebäude, die pro Stück mehrere Millionen Euro kosten, ist die Simulation von Architektur und Funktion ein echtes Schlaraffenland. Die Amortisationszeit des finanziellen Aufwands für Simulationstechniken beträgt null Jahre. Da immer wieder erhebliche Einsparungen an Investitionskosten erreicht werden, die den finanziellen Aufwand der Simulation übersteigen, sind die Einsparungen der Energie- und Betriebskosten sogar geschenkt. Wer in der Baubranche tätig ist, der weiß, dass die Gebäudetechnik fast immer überdimensioniert ist. Und auch die Fassade enthält für den sommerlichen Wärmeschutz Sicherheitszuschläge, die nicht notwendig wären. Daran sind nicht die Planer schuld, sondern das Problem sind die Rechenmethoden. Statische Rechenverfahren bilden das Gebäudeverhalten nur unzureichend ab und um den Planer vor Planungsfehlern zu schützen, werden eben der Heizkessel, die Kältemaschine, die Umwälzpumpen, der Ventilator, die Lüftungskanäle – ja eigentlich wird alles ein Stück größer dimensioniert. Teilweise sehen wir in Gebäuden Überdimensionierungen von mehreren hundert Prozent. Das ist kein Schreibfehler. Leichter als mit Simulation können also Bauherr und Mieter kein Geld verdienen.

Apropos Mieter: Lassen Sie sich die Gebäudesimulation Ihres Mietobjektes zeigen, damit Sie vor Einzug wissen, ob das Objekt auch wirklich funktioniert und effizient ist. Wurde keine Simulation durchgeführt, dann haben die Beteiligten, entschuldigen Sie das harte Urteil, kein Interesse an Effizienz, sondern folgen nur dem Lockruf der vermeintlichen Einsparung von Geld bei der Investition. Die Zeche zahlt am Ende aber der Nutzer.

 

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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