Gebäude-Simulation – Grenzen von Normen überwinden
Eine Vielzahl von Verordnungen rund um das Thema Energieeffizienz gestaltet Gebäudeplanungen oder -optimierungen immer komplexer. Wird zum Beispiel die Gebäudehülle kontinuierlich besser gedämmt und damit luftdichter gebaut, vereinfacht sich zunehmend die Deckung der Heizlast. Gleichzeitig häufen sich Probleme bezüglich Übertemperaturstunden und dem individuellen Behaglichkeitsempfinden der Nutzer. Um in Räumen die gewünschten bzw. erforderlichen Temperaturen zu erreichen und zu halten, dürfen Wärmegewinne (z.B. durch Personen und Geräte oder solare Strahlung) sowie Wärmeverluste (Transmission und Lüftung) nicht außer Acht gelassen werden. Nur wer das Zusammenspiel von Heizlast und Kühllast berücksichtigt, kann das energieeffiziente Gebäude auf die Bedürfnisse der Nutzer ausrichten.
Bei der realistischen Planung eines Gebäudes sollten somit nicht nur statische Regelwerke zurate gezogen werden. Die Norm DIN EN 12831 befasst sich zwar mit der normkonformen Berechnung von Heizlasten, berücksichtigt aber kaum die Bedürfnisse der Kunden. Eine effiziente Optimierung bzw. Planung ist somit nur bedingt möglich. Die Simulationsberechnung dient nicht nur zur passgenauen Auslegung der Anlagentechnik, welche die Ansprüche der Nutzer erfüllen soll, sondern ebenso zur automatischen Generierung von notwendigen Nachweisen.
Die seit Mai 2014 gültige neue EnEV 2014 im Bereich des sommerlichen Wärmeschutzes beinhaltet wesentliche Änderungen, die es einerseits zu beachten als auch zu nutzen gilt. Erstmals wird darin explizit das Simulationsverfahren zur Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes genannt und als zulässig erklärt. Bezug genommen wird hier auf die DIN 4108-2 / Punkt 8.4 (Februar 2013). Die Besonderheit der Simulation – im Vergleich zum „herkömmlichen“ Nachweis – liegt in der Ermittlung von Übertemperaturgradstunden für alle Räume des Gebäudes. Dieser Berechnungsalgorithmus wird im Programm „Gebäude-Simulation“ ermöglicht und bietet so die Möglichkeit, das neue Verfahren zu nutzen.
Mit der EnEV 2014 hat der Planer jetzt zum Beispiel die Auswahl zwischen der statischen Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes über die „Sonneneintragskennwerte“ (DIN 4108-2 Kapitel 8.3) und dem dynamischen Verfahren über die „Übertemperaturgradstunden“ (DIN 4108-2 Kapitel 8.4).
Spätestens an diesem Punkt gilt es projektspezifisch abzuschätzen, welche Betrachtungsweisen sich in der Planungsphase rentieren und gewünscht sind. Umso wichtiger ist es, normübergreifende Planungswerkzeuge zu nutzen. Diese gewährleisten eine zeitsparende Arbeitsweise und können „auf Knopfdruck“ Modell-Daten in die gewünschte Norm- oder Simulationsberechnung übergeben.
Wir haben uns dieser Problematik gestellt und zu Gunsten von Planern bzw. Ausführenden umgesetzt.
Mit einer intelligenten 3D-Erfassung („HottCAD“) werden Gebäude bequem und doch exakt erstellt. Als Grundlage sind z.B. gängige Austauschformate wie dwg/dxf/ifc/gbxml oder altbewährte PDF- und Bilddokumente. Die HottCAD-Erfassung dient dabei als globale, normunabhängige Erfassung des Gebäudes und speichert alle Daten in ein zentrales Datenmodell. Mit diesem Modell ist der Planer in der Lage, spezifische Berechnungen auf Knopfdruck in die jeweilige Anwendung zu übergeben. Die Anwendung setzt dabei automatisch die eingegebenen Daten in den entsprechenden Berechnungsnormen um (z.B. Heizlast nach 12831, Kühllast nach VDI 2078, Energieausweise etc.). Eine Mehrfacheingabe derselben Gebäudedaten wird verhindert und damit nicht nur das eigentliche Gebäude optimiert, sondern vor allem der Arbeitsaufwand des Planenden. Alle Module, die den Namenszusatz „3D PLUS“ führen, können frei zusammengestellt und kombiniert werden.
Das Verfahren der Erfassung des Gebäudes ändert sich also kaum; es obliegt dem Planer mit dem Kunden die Betrachtungsweisen zu verabreden.
Auf diesem Weg können auch komplexe Simulationen nach VDI 6007 durchgeführt werden ohne dabei auf Normnachweise zu verzichten. So ist in der Software „Gebäude-Simulation“ auf Wunsch direkt die Kühllast nach VDI 2078 integriert, oder der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes möglich. Weitere Programme ermöglichen die Ausgabe von Heizlasten/Auslegungen oder auch Energieausweisen.
Die Zukunft von Berechnungen für die Gebäudeplanung liegt somit in der übergreifenden Betrachtung verschiedenster Kenn- bzw. Normwerte. Das gewährleistet sowohl die rechtliche Absicherung des Planenden durch Normen, aber auch die gezielte Beratung des Kunden durch Simulationen. Ein Mehrwert, den es zu nutzen gilt.