Simulationen

Dynamische Simulationen

Heutzutage ist die vermehrte Verwendung von Vorhersageinstrumenten in Gebäuden gefragt. Kopitsis Bauphysik AG ist auf solche rechnerische Modellierungstechniken seit 1986 spezialisiert und bietet thermische Gebäudesimulationen und Luftströmungssimulationen nach Wunsch.

Thermische Gebäudesimulationen

Im Rahmen der thermischen Gebäudesimulationen werden die Konzepte der Raumkonditionierung und der Fassade für ausgewählte Gebäudebereiche in ihrer Wechselwirkung mit der zu erwartenden Nutzung detailliert untersucht. Das Gebäude wird sozusagen auf den virtuellen Prüfstand mittels einer Computerberechnung gestellt. Als Ergebnis werden Aussagen zum thermischen Verhalten im Jahreszyklus in kurzen Zeitschritten geliefert, aus denen baupraktische Empfehlungen für die weitere Planung abgeleitet werden.

Die Simulationen werden mit den Programmen HTB2 und EnergyPlus/DesignBuilder durchgeführt. Es sind folgende Teilschritte enthalten:

  • Erstellung des Simulationsmodells (Mehrzonenmodell) mithilfe 3D-Modellierung
  • Nutzung stündlicher Wetterdaten nach Standort und Lastprofile nach Bauart und –nutzung
  • Detaillierter Entwurf von HLK-Systemen
  • Verwendung von verschiedenen HLK-Systemen (Bodenheizung, Umluftkühler, Kombination, usw.)
  • Nutzung natürlicher und/oder mechanischer Lüftung
  • Nutzung von verschiedenen Sonnen- und Blendschutzsystemen mit Solarsteuerung
  • Vorhersage von natürlichem Tageslicht Verteilung in Räumen mithilfe Radiance-Simulationen

Die Simulationsergebnisse werden nach folgenden Gesichtspunkten ausgewertet:

  • Berechnung des Energieverbrauchs von Gebäuden
  • Ermittlung von zu erwartenden Raumluft, Oberflächen- und empfundenen (operativen) Temperaturen
  • Behaglichkeitsauswertung nach PMV-Index (Predicted mean value) und PPD-Index (Predicted Percentage of Dissatisfied)
  • Ermittlung von relativen Raumluftfeuchten
  • Ermittlung von Simulationsangaben der HLK-Systeme (Vorlauf-, Zulufttemperaturen, Volumenstrom, usw.)
  • Berechnung von Verlusten/Gewinnen wegen internen Lasten, Fenster, HLK-Systeme, usw.

Luftströmungssimulationen

Luftstrommodelle auf der Basis numerischer Strömungsmechanik (CFD)  können die Luftströme und die resultierende Wärmeverteilung innerhalb des Gebäudes prognostiziert werden. Sie können ebenfalls dafür verwendet werden, die natürliche Belüftungsrate und die Bewegung der Schadstoffe oder Rauchverteilung in Räumen bei einem Feuer (Rauchsimulationen) zu prognostizieren.

Wesentliche Aspekte der Untersuchung mit Hilfe der Luftströmungssimulationen sind Luft- und Oberflächentemperaturen, Wärmestromdichten durch die Bauteile, Massenströme, usw.

Die Luftströmungssimulationen werden mit den Programmen WinAir und EnergyPlus/DesignBuilder und die Rauchsimulationen mit dem Programm Fire Dynamics Simulator (FDS) durchgeführt.