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Raumluft-, Licht- und thermische Simulationen

Neben der Gebäudesimulation können auch eine Reihe von anderen Simulationen in den verschiedenen Planungsprozessen eine entscheidende Rolle spielen. So werden mithilfe von Computerprogrammen Strömungen, Tageslicht oder thermische Simulationen erstellt. Je nach Gebäudegröße, -nutzung oder -technik können einzelne oder auch mehrere dieser Aspekte Planungsentscheidungen beeinflussen.

Tageslichtsimulation: Eine Lichtlenkjalousie im Oberlicht sorgt für die nötige Beleuchtung in der Raumtiefe

Thermische Simulation: Häufigkeit der Außenlufttemperatur (2 °C) beim Testreferenzjahr in Würzburg.

Strömungsimulationen
Es werden zwei verschiedene Strömungen unterschieden, die Raum- und die Druchströmungssimulation. Die Raumströmungssimulation ermöglicht die Berechnung der räumlichen Temperaturverteilung und der Luftgeschwindigkeiten im Raum. Sie kann bei großen Räumen wie Atrien, Sälen und Hallen für Behaglichkeitsuntersuchungen oder zur Rauchausbreitung im Brandfall notwendig sein.
Bei der Gebäudedurchströmungssimulation wird der Luftaustausch der einzelnen Räume oder die Durchströmungsvorgänge des Gebäudes abgebildet. Ergebnis sind die Druckunterschiede und Volumenströme der miteinander verbundenen Räume. Gerade bei natürlichen Lüftungskonzepten sind Durchströmungssimulationen ein wichtiges Instrument, um die Funktionsweise des Konzepts nachweisen zu können.

Tageslichtsimulation
Durch eine Tageslichtsimulation kann das Gebäude optimiert und der Stromverbrauch von Kunstlicht erheblich reduziert werden. Ergebnis dieser Simulation ist die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Raum. Sie kann u.a. die Tageslichtverteilung untersuchen, die Leuchtdichte, die Effizienz von Verschattungs- und Lichtlenksystemen und das optimale Zusammenwirken von Kunst- und Tageslicht. Durch die genaue Berechnung der Lichtstrahlen können Sonnenschutzsysteme- und Lichtlenkelemente modelliert werden.

Thermische Simulation
Die thermische Gebäudesimulation liefert Aussagen zu der Kühl-, bzw. Heizleistung und den sich einstellenden Raumtemperaturen. Dazu wird der Raum bzw. das Gebäude in der eingesetzten Software modelliert. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, muss das Rechenmodell möglichst genau dem späteren Gebäude entsprechen.
Die Klimadaten für den Standort sind sowohl für die Außentemperatur, als auch für die diffuse und direkte Sonneneinstrahlung notwendig. Die Nutzung des Gebäudes spezifiziert die notwendigen Raumtemperaturen und die internen Wärmelasten. Die Gebäudegeometrie und die Bauteileigenschaften werden zur Dimensionierung der Wärmeverluste und -speicherung benötigt. Für die einzelnen Räume werden Wärmebilanzen für den Betrachtungszeitraum erstellt, in der alle zu- und abgeführten Wärmeströme eingehen und für die eine mittlere Lufttemperatur berechnet wird. Als Ergebnis liefert die thermische Gebäudesimulation Temperaturverläufe, zeitliche Verläufe des Heiz- und Kühlleistungsbedarfs und der Wärmespeichervorgänge.