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Traditioneller Planungsprozess
Der in Deutschland seit vielen Dekaden mehr oder weniger unveränderte Planungsprozess unterteilt sich in viele unterschiedliche Fachdisziplinen, welche im Rahmen der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) bepreist - und damit manifestiert - werden. Dabei ist dieser traditionelle Planungsablauf durch eine stark hierarchische Struktur bzw. einen seriellen Ablauf gekennzeichnet.
Typischer Energieverbrauch von klimatisierten Bürogebäuden
Nachhaltige Klimakonzepte für Nichtwohngebäude, z.B. Büro- und Verwaltungsbauten, erfordern jedoch die Konzentration auf passive Maßnahmen zur intelligenten Nutzung des Umweltangebots bzw. Begrenzung des Energiebedarfs. Beispielhaft seien nachfolgend die Ergebnisse einer Schweizer Studie zum Energieverbrauch von Bürogebäuden aufgeführt, welche Ende der 1990er Jahre durchgeführt wurde. Neuere Studien in der Bundesrepublik Deutschland (z.B. von Techem) liefern ähnliche Ergebnisse.
Die Ergebnisse zeigen sehr deutlich, dass der überwiegende Anteil des Primärenergieverbrauchs bei klimatisierten Bürogebäuden nicht auf den Heizenergieverbrauch zurückzuführen ist, sondern das auch mechanische Lüftungsanlagen, Kühlungen und die künstliche Beleuchtungen einen großen Energieverbrauch bedingen.
Somit sind - neben dem typischen Ansatz reduzierter Wärmeverluste durch eine hochdämmende Gebäudehaut - vorrangig passive (d.h. nicht anlagentechnische, sondern bauliche) Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs zielführend.
Die passiven, baulichen Maßnahmen sind jedoch sehr eng mit der Architektur, der Gebäudestatik und der Bauphysik verbunden, so dass zur Planung und Optimierung eines energieeffizienten Gebäudekonzepts ein sehr viel kommunikationsintensiverer Planungsablauf erforderlich wird, welcher durch Kompromisse zwischen den einzelnen Fachdisziplinen gekennzeichnet ist.
Zukünftiger Planungsprozess - integrale Planung
Langsam setzt sich auch bei Bauherren, Projektentwicklern, Projektsteuerer - und Architekten (?) - die Einsicht durch, dass für eine derartige Planung der traditionelle Planungsablauf nicht zielführend ist. Für das Erreichen eines tatsächlich nachhaltigen Gebäudes ist demgegenüber eine neue Art von Planungsablauf - die sehr häufig als integrale Planung bezeichnet wird - unumgänglich.
Im Rahmen eines derartigen Planungsprozesses ist das Planungsteam häufig mit neuartigen Fragestellungen konfrontiert, welche durch die in der HOAI abgebildeten Leistungsbilder nicht abgedeckt sind, z.B.
- Wie groß müssen die Fenster sein, dass die Nutzer ausreichend Frischluft bekommen und die Räume ausreichend entwärmt werden ?
- Wie warm wird es im Sommer in den Büros ?
- Ist eine Kühlung erforderlich ?
- ....
Viele Planungsrunden negieren diese wichtigen Fragestellungen während der Planung (aus Unwissen oder Kostengründen ? Oder sind sogar andere Gründe vorstellbar ...?) und gehen dadurch ein recht hohes Planungsrisiko ein. Die Erfahrung zeigt, dass sich bei solchen Fragestellungen das Hinzuziehen entsprechender bauklimatischer Experten empfiehlt, die als zweitwichtigstes Arbeitsmittel die Simulationstechnik einsetzen (das wichtigste Arbeitsmittel bleibt nach wie vor das Hirn bzw. das Know-How). Denn nur die Simulationstechnik ist in der Lage, die zeitlich variablen und hochkomplexen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Komponenten eines Klimakonzepts (solarer Wärmeeintrag, Fensterlüftung, Speichermassen, etc.) ausreichend genau abzubilden und zu optimieren. Allerdings stellen diese Simulationen auch einen höheren Anspruch an die fachliche Kompetenz des ausführenden Experten als die Nutzung der standardmäßigen, simplen Tabellenverfahren (z.B. Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes in Form des Sonneneintragskennwerts nach dem Tabellenverfahren der DIN 4108-2).
Energieeffiziente Klimakonzepte erfordern Simulationstechnik
Nachhaltige, energieeffiziente Klimakonzepte zielen darauf ab, die für den Betrieb eines Gebäudes erforderliche Anlagentechnik (Heizung, Lüftung, Kühlung, Beleuchtung, etc.) und deren Energiebedarf so weit wie möglich zu reduzieren. Im besten Fall kann z.B. auf eine Kühlanlage und/oder eine mechanische Lüftungsanlage ganz verzichtet werden, ohne dass es in dem Gebäude zu warm wird und die Nutzer dennoch ausreichend Frischluft erhalten. Diese ökologisch und ökonomisch sinnvolle Zielstellung kann durch die verstärkte Nutzung des Umweltangebots (Licht, Luft, Sonne, ...) erreicht werden.
In Konsequenz aus dieser Zielstellung ist das Planungsteam mit der "Planung" von sehr dynamischen Größen wie Tageslicht, Fensterlüftung, Speichermassen, Nachtlüftung, solarer Wärmeeintrag, etc. konfrontiert. Aufgrund ihres hochdynamischen Charakters und der vielen Wechselwirkungen untereinander sind diese zeitvariablen Größen nicht mehr mit einfachen Tabellenverfahren der HOAI (wie z.B. der konstante Luftwechsel einer Lüftungsanlage) zu planen.
Um diese "weichen" Komponenten eines nachhaltigen Klimakonzepts dennoch einschätzen bzw. planen zu können, sind daher höherwertige Planungswerkzeuge - die Simulationstechnik - erforderlich. In diesem Zusammenhang ist jedoch von großer Bedeutung, dass nicht alle Fragestellungen eines nachhaltigen Gebäudekonzepts mit einer einzigen Simulation zu beantworten sind. Je nach Planungsthemen sind hierfür zum Teil recht unterschiedliche Simulationstypen zielführend.
