Simulationen

Auf Basis dieser Ergebnisse können Vorgaben für Regelungsparameter der Heizungs- Kühlungs- und Lüftungsanlage festgelegt werden.

Für die thermisch-energetische Simulation wird das Programm GEBSIMU von Prof. Rouvel (TU-München) verwendet.

Wesentlicher Programmbestandteil ist die Kopplung zwischen Gebäudesimulation und Anlagensimulation in beiden Richtungen. Werden in der Anlagensimulation Randbedingungen geändert, die die Ergebnisse der Gebäudesimulation beeinflussen, so wird automatisch die Gebäudesimulation aufgerufen und die Ergebnisse richtig gestellt.

Bei den meisten Programmen findet diese Rückkopplung nicht statt. Nur Programme mit dieser Rückkopplung sind in der Lage, die Auswirkung einer zu geringen Anlagenleistung auf die Raumtemperaturen zu berechnen. Auch eine programmgesteuerte Veränderung eines variablen Sonnenschutzes zur Vermeidung von künstlicher Beleuchtung ist nur mit Rückkopplung möglich. Das Gleiche gilt für eine automatische Berechnung der Anlagenlaufzeit aufgrund der Anfahrbedingungen mit einer Vorverlegung der Anheizzeit oder Vorkühlzeit.

GEBSIMU ist ferner in der Lage, natürliche Lüftung, transparente Wärmedämmung, Bauteilkühlung, Kühldecken, variable Volumenströme, Beleuchtungsbedarf etc. zu berechnen. Außer der Raumlufttemperatur wird auch die empfundene Temperatur ausgewiesen. GEBSIMU hat eine komfortable graphische und alphanumerische Ausgabe, sowie Schnittstellen zu EXCEL und einer Vielzahl von Graphikformaten.

Fluiddynamische Simulationen (CFD, Computational Fluid Dynamics) werden von der Zimmermann und Becker GmbH seit 1995 Aufgabenstellungen in der technischen Gebäudeausrüstung durchgeführt. Da es noch keine Richtlinie für fluiddynamische Simulationen gab, wurden verschiedene Programme in unserem Hause verglichen.

PHOENICS wurde 1981 von CHAM in London unter der Leitung von Prof. Spalding entwickelt. PHOENICS ist damit eines der ältesten fluiddynamischen Simulationsprogramme. Zusammen mit dem Gridgenerator GEOGRID von CSI hat es einen sehr großen Anwendungsbereich. Durch eine große Zahl von verfügbaren Turbulenz- und Strahlungsmodellen, sowie leistungsfähigen Gittergeneratoren ist eine Anpassung an nahezu jede Aufgabenstellung möglich. Das Programm hat sich durch seine hohe Stabilität und Rechengenauigkeit bewährt

In Kombination mit der thermisch energetischen Simulation können mittels der fluiddynamischen Simulation belastbare Aussagen hinsichtlich der zu erwartenden Aufenthaltsqualität (Thermische Behaglichkeit) am Büroarbeitsplatz getroffen werden:

• Analyse der räumlichen Verteilung der Temperaturen, Strömungsgeschwindigkeiten und der Luftqualität (CO2-Konzentration) in der Aufenthaltszone.
• Analyse und Bewertung der thermischen Behaglichkeit mittels PMV (vorausgesagtes mittleres Votum, Kriterium der lokalen thermischen Behaglichkeit), sowie weiteren Kenngrößen nach DIN EN ISO 7730.

PHOENICS ist das Programm mit den vielseitigsten Einsatzmöglichkeiten wie z.B. die Berechnung von Verbrennungsvorgängen und Darstellung des Verhaltens von Multifluiden, zum Beispiel Schadstoffen in der Luft, Rauchentwicklung im Brandfall etc. Die Simulation von Wärmeleitvorgängen, Wärmeübergängen, Strahlungsaustausch, Stoffaustausch und von Strömungsvorgängen ist mit den bereitgestellten Modellen, entsprechend schnelle Rechner vorausgesetzt, mit guter Genauigkeit gewährleistet. Auch transzendente Berechnungen sind bei entsprechender Prozessorgeschwindigkeit möglich.

Die Berechnung des Tageslichtquotienten erfolgt nach DIN 5034. In der VDI 6020 wird ein Verfahren angegeben, mit dem es möglich ist, in der Gebäudesimulation die stündlichen Zeitpunkte für das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung zu berechnen und damit die Auswirkungen auf den Jahresenergiebedarf für Kunstlicht, auf Raumtemperaturen und Kühllast zu bestimmen. Programm GEBSIMU

Die Berechnungen erfolgen auf Basis der Tageslichtsimulation DIALux, was den Nachweis nach der Norm EN 12464-1 für Innenräume ermöglicht.

Für präzise Ergebnisse der Beleuchtungsstärken werden die Reflexionsgrade der Wände, Böden und Decken einbezogen. Die Berechnungen werden anhand vorhandener Pläne erstellt und dienen einer detailgetreuen Nachbildung der Realität. Daraus lässt sich die spätere Lichtverteilung bereits im frühen Planungsstand planen, um eine kosteneffiziente und effektive künstliche Beleuchtungsanlage zu gewährleisten.

Die regelungstechnische Simulation findet Einsatz bei schwierigen Regelaufgaben, z.B. RLT-Anlagen mit sehr hohen Anforderungen an die Regelgüte, Reaktionsgeschwindigkeit etc. (meist aus technologischen Gründen).