Wann ist die Gebäudesimulation sinnvoll?
Im Gegensatz zur klassisch analytischen Heiz- und Kühllastberechnung ist die Gebäudesimulation aufgrund der zu berücksichtigenden Detailtiefe zumeist deutlich aufwendiger. Ihr Einsatz rentiert sich daher vor allem bei größeren Objekten oder bei Gebäuden der Serienproduktion. Ein wesentlicher Nutzen ist die Reduzierung des planerischen Risikos, gerade bei neuen oder innovativen Gebäudekonzepten.
o Reduzierung des planerischen Risikos
Eine verhältnismäßig häufig auftretende Fehlplanung moderner gering opaker Gebäude ist die Unterschätzung der Kühllast in warmen sonnenreichen Sommermonaten. Die qualitativ hochwertige Simulation liefert je Zeitschritt eine Vielzahl physikalischer Ergebnisse wie beispielsweise die Raumluft- und gefühlte Temperatur. Die Berechnung der Raumtemperatur zeigt frühzeitig auf, inwieweit Heiz- und Kühllastspitzen zu erwarten sind.
Über die Analyse der Häufigkeit der auftretenden Kühl- und Heizlasten können nicht nur die Größen der Wärme- und Kälteerzeuger abgestimmt, sondern vielmehr deren Größe zueinander in Abhängigkeit einer möglichst hohen Grund- und kleinen Spitzenlastdeckung dimensioniert werden. Diese Vorgehensweise gestattet die Investitionen in den Erzeugerpark und/ oder die Effizienz der Erzeuger in Abhängigkeit deren zu erwartender Auslastung zu gestalten.
o Ökonomische und ökologische Optimierung des Kälte- und Wärmeerzeugerparks
Dämmen gehört heute zum Standard im Neubau. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die zunehmende Dämmstärke keine gleiche proportionale Zunahme der Energieeinsparungen zur Folge hat. Die nachfolgende Abbildung zeigt exemplarisch den degressiven Verlauf der Transmissionseinsparungen über die Zunahme der Dämmstärke auf.
Beispiel für den Einfluss der Dämmstärke
Die Stärke der Dämmung und ihr Einfluss auf die Energiekosten kann im Rahmen verordnungsrechtlicher Anforderungen mit dem Anteil erneuerbarer Energiebereitstellung variiert und optimiert werden.
o Ökonomische und ökologische Optimierung der Wärmedämmung
Häufige Schwachstelle moderner Gebäude ist eine unzureichende Lüftung in Bezug auf erreichte Luftdichtigkeiten im Neubau. In vielen Fällen wird die verordnungsrechtlich geforderte Luftdichtigkeit überschritten. Die Folge ist eine verminderte Luftqualität in der Wohnungseinheit.
Die Gebäudesimulation erlaubt die Variation und Optimierung des freien wie auch ventilatorgestützten Luftwechsels und der dazu notwendigen Maßnahmen zur Kompensation der Luftwechselenthalpieverluste. Luftqualitäten unter Berücksichtigung der Belegung, bedarfsgeführte Lüftungsstrategien und der Einfluss der Wärmerückgewinnungseffizienzen können quantifiziert und bewertet werden.
o Bewertung zu erwartender Raumluftqualitäten unter ökonomischen Gesichtspunkten
Die Effizienz einzelner Wärme- und Kälteerzeuger ist je nach Art und Einsatz deutlich unterschiedlich. Deren Bewertung im klimarechtlichen Sinne über die Höhe der zugehörigen Primärenergiefaktoren verkompliziert dies noch. So ist die Luft/ Wasserwärmepumpe im Vergleich zu einer Wasser/ Wasserwärmepumpe in den Gesamtinvestitionskosten bis zur Inbetriebnahme deutlich günstiger, anderseits je nach Außentemperaturen und Art des Heizungssystems zum Wärmeeintrag deutlich weniger effizient. Die Gebäudesimulation kann solche Korrelationen, wie den Bedarf, die betriebsabhängige Effizienz und damit die Betriebskosten zu den Investitionskosten ins Verhältnis setzen und hilft damit zur Entscheidungsfindung im Planungsprozess.