Heizen, Kühlen, Lüften und die Auswirkungen auf das Gebäude
In verschiedenen vorausgegangenen Artikeln haben wir be-
schrieben, wie Funktionen und Ergebnisse einer Gebäude-
simulation in der modernen Planung von Gebäuden und Anlagen sinnvoll genutzt werden können.
Bei der genauen Planung eines Gebäudes sollten somit nicht nur statische Regelwerke zurate gezogen werden. Die Norm DIN EN 12831 befasst sich zwar mit normkonformen Berech-
nung der Heizlasten, diese werden aber oft zu hoch bestimmt, da die Heizlastberechnung interne Lasten nicht mit einbezieht. Auf Basis der DIN V 18599 werden Wärme- und Kältebedarf des Gebäudes unter Berücksichtigung von Nutzungsprofilen, Transmissions- und Lüftungswärmeverlusten berechnet.
Sie stößt im praktischen Einsatz aber an ihre Grenzen, da die klimatischen Bedingungen nur vereinfacht mit 12 Monatswerten in die Berechnung einfließen. Die Richtlinie VDI 2078 beinhaltet die dynamische Berechnung der Kühllast, ist in ihrem Einsatz wegen fester Klimafaktoren („Cooling Design Periode“) allerdings begrenzt. Eine detaillierte dynamische Simulation bietet hier die Lösung.
Wie aber wirken sich die geplanten Anlagen zum Heizen, Kühlen und Lüften auf das thermische Verhalten des Gebäudes auf? Diese Frage kann die neue Version der ETU/Hottgenroth Gebäude-Simulation beantworten. Wenn bis dato lediglich die Aussagen über Tempera-
turen (Über- und Untertemperaturen), dem thermischen Verhalten und die Auswirkungen wie Sonnenschutz, Dämmungen und das Nutzer-
verhalten im Fokus standen, können jetzt die Auswirkungen der TGA-Komponenten simuliert werden.
Wenn Beispielsweise in einer Zone und die damit verbundenen Räume eine Kühllast von 3 kW simuliert wird, aber die in der Zone geplante Anlage zur Kühlung nur eine Leistung von 2kW hat, werden die Auswirkung dieser Minderleistung in der Software ermittelt und ausgewertet.
Auch die Vorteile einer Lüftungsanlage (für Wohn- und Nichtwohngebäude) können sichtbar gemacht werden. Die Frage wie sich die „Gewinne“ aus der Wärmerückgewinnung und der damit vorgewärmten Zuluft auf die Heizlasten auswirken oder auch im umgekehrten Fall, wie im Sommer der Luftvolumenstrom einer Lüftungs-
anlage sich auf die Raumtemperatur auswirkt, kann mit der ETU/Hottgenroth Gebäude-Simulation berechnet und dargestellt werden.
Mit der von ETU/Hottgenroth entwickelten Gebäude-Simulation kann der Planer und Anlagenhersteller das Verhalten eines Gebäudes mit praxisnahen Nutzungsprofilen und Klimafaktoren simulieren. Welche Kühllasten und Heizlasten treten in den verschiedenen „Nutzungszonen“ auf? Welches Tagesverlaufs-
profil haben die einzelnen Zonen? Wie wirken sich Personen und deren Tätigkeiten aus? Welche unterschiedlichen Baustoffe, Fenster oder Glasarten (z.B. g-Werte) können die Kühllasten mindern?
Im Fokus stehen auch immer mehr die Behaglichkeitskriterien, die sich anhand der Anzahl der Übertemperaturstunden bzw.
der Übertemperaturgradstunden auswerten lassen. Das bedeu-
tet konkret: Wie viele Stunden im Jahr wird eine, in den Profilen festgelegte, Temperatur in „kritischen Räumen“ überschritten?
Eine Gebäude-Simulation ermöglicht dem Planer folglich die Berech-
nung der Kühl- und Heizlasten (inkl. der internen und solaren Gewinne) von Gebäuden, Zonen oder Räumen als Stundensimulation. Die Berechnungen erfolgen nach den VDI-Richtlinien 2078 und 6007. Während bei der VDI 2078 der ermittelte Höchstwert als maximale Raumkühllast bezeichnet und entsprechend ausgewertet wird, bildet die Richtlinie VDI 6007 das grundsätzliche Verfahren (Modellbildung und Algorithmen) ab.
Zusätzlich untersucht und bewertet die Software Räume und Gebäude bauphysikalisch auf instationäres thermisches Verhalten. Die Simulation eignet sich neben der Erstellung von Nachweisen bei der Planung von Neubauten auch für die Optimierung von Anlagen im Gebäudebestand.
Das Programm Gebäude-Simulation der Firma ETU/Hottgenroth Software bietet folgende Programm-
bestandteile:
- Berechnung der Raumkühllasten bzw. „freischwingenden“ Raumlufttemperaturen in Abwesenheit von Kühl-/Heizanlagen.
- Berücksichtigung von Anlagen zum Heizen, Kühlen und Lüften (Zonenweise)
- Gebäudeerfassung mittels umfangreicher tabellarischer Eingabe des Projektes oder grafische Eingabe (CAD) des Gebäudes, auch mit Übernahme von Gebäudezonierung und Nutzungsprofilarten
- Zusätzliche grafische Darstellung der Lasten und anderer Ergebnisse mittels selbstgestaltbarer Diagrammtypen.
- Übernahme der Gebäudedaten mittels Datenmodell (3D PLUS-Versionen) aus anderen Berechnungs-
arten wie z.B. die normgerechte Heizlast nach DIN 12831. - Übernahme von Gebäudedaten aus IFC und gbXML Formaten
- Mögliche Erweiterung von weltweiten Klimadaten (gegen Aufpreis)
Wer sich bereits in der Entwurfsphase der Planung auf praktische Ergebnisse verlassen möchte, kommt jetzt und in Zukunft nicht an einer detaillierten Gebäude-Simulation vorbei.