Gebäudesimulation für energieeffiziente und komfortable Gebäude
Energie, Komfort und Technik ganzheitlich analysieren – mit thermischer Simulation, CFD, Tageslicht- und akustischer Simulation
Gebäudesimulation ermöglicht es, Gebäude bereits in frühen Planungsphasen digital zu analysieren und gezielt zu optimieren. Architektur, Bauphysik und technische Gebäudeausrüstung werden dabei integrativ betrachtet, um Energieeffizienz, Komfort und Funktionalität ganzheitlich zu bewerten.
Zum Einsatz kommen verschiedene Methoden wie thermische Simulation, Strömungssimulation (CFD), Anlagensimulation, Tageslichtsimulation und akustische Simulation. Sie liefern belastbare Daten zu Energiebedarf, Raumklima, Luftströmungen, Lichtverhältnissen und Sprachverständlichkeit.
Darüber hinaus lassen sich Fassaden hinsichtlich solarer Gewinne und energetischer Verluste optimieren, hydraulische Systeme bewerten sowie das Potenzial von Low-Tech-Strategien – etwa natürlicher Lüftung – gezielt gegenüber technischen Lösungen analysieren.
So entstehen fundierte Entscheidungsgrundlagen für eine integrale Planung – mit dem Ziel, Gebäude wirtschaftlich, nachhaltig und nutzerorientiert zu entwickeln.
Simulationen im Einsatz: von Energie bis Akustik
Anwendungsfelder der Gebäudesimulation im Überblick:
- energetische Gebäudesimulation zur Analyse von Heiz- und Kühlbedarf sowie zur Optimierung der Energieeffizienz
- thermische Simulation von Gebäuden zur Bewertung von Raumklima und sommerlichem Wärmeschutz
- Strömungssimulation (CFD) zur Analyse von Luftströmungen, Lüftungskonzepten und Raumluftverteilung
- Anlagensimulation zur Optimierung von Energieerzeugungs- und Versorgungssystemen
- Tageslichtsimulation zur Bewertung von Tageslichtverfügbarkeit, Blendung und visueller Behaglichkeit
- akustische Simulation zur Analyse von Sprachverständlichkeit (STI), Raumakustik und Beschallungskonzepten
- Lebenszyklus- und Systemanalysen zur Bewertung von Investitions-, Betriebskosten und Lebenszykluskosten
Je nach Fragestellung setzen wir unterschiedliche Simulationsansätze ein – von gezielten Einzelanalysen bis zu komplexen, iterativen Prozessen mit mehreren Softwaretools.
Thermische Gebäudesimulation zur Bewertung von Energiebedarf und Raumkomfort
Die thermische Simulation ermöglicht eine detaillierte Analyse des energetischen Verhaltens von Gebäuden über das gesamte Jahr hinweg. Dabei werden stündliche Verläufe von Raumluft- und Oberflächentemperaturen unter Berücksichtigung innerer und äußerer Lasten berechnet.
Mit der thermischen Simulation lassen sich unter anderem folgende Fragestellungen untersuchen:
- operative Raumtemperaturen und thermischer Komfort
- Überschreitungshäufigkeiten von Temperaturgrenzen (sommerlicher Wärmeschutz nach DIN 4108-2)
- Energiebedarf für Heizen und Kühlen unter realen und zukünftigen Bedingungen
- Einfluss von Speichermassen auf das Raumklima
- Auswirkungen von Fassaden- und Sonnenschutzkonzepten
- Bewertung von Maßnahmen wie Nachtlüftung oder Bauteilaktivierung
Die Ergebnisse unterstützen Planungsentscheidungen im Hinblick auf Normen und Standards wie DIN 4108-2, DIN EN 15251, DIN EN ISO 7730 sowie Zertifizierungssysteme wie DGNB, BNB oder LEED.
Luftströmungen, Temperaturverteilungen und Druckverhältnisse präzise analysieren
Mit der Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) lassen sich Luftbewegungen und Temperaturverteilungen auch in komplexen Raumgeometrien realitätsnah abbilden.
Dabei wird das untersuchte Raumvolumen in eine Gitterstruktur überführt, für die physikalische Gleichungen zu Strömung, Druck, Temperatur und Geschwindigkeit analysiert und visualisiert werden.
Typische Anwendungsbereiche sind:
- Luftströmungen in Innenräumen
- Optimierung von Lüftungskonzepten
- Analyse von Atrien und Innenhöfen
- Untersuchung von Rezirkulationseffekten
- Windströmungen um Gebäude und Quartiere
Die Strömungssimulation liefert eine fundierte Grundlage für komfortable und energieeffiziente Gebäudekonzepte.
Energiesysteme und Versorgungssysteme ganzheitlich verstehen und optimieren
Moderne Energieversorgungssysteme werden zunehmend komplexer. Wärmepumpen, Photovoltaik, Speicherlösungen und intelligente Steuerungen müssen optimal zusammenspielen.
Mit der Anlagensimulation analysieren wir das dynamische Verhalten dieser Systeme unter realen Bedingungen. Dabei werden zeitliche Schwankungen von Umweltenergiequellen ebenso berücksichtigt wie das Zusammenspiel einzelner Komponenten.
So lassen sich unter anderem untersuchen:
- Interaktion von Wärmepumpen mit Umweltenergiequellen
- Einbindung von Photovoltaik und Stromspeichern
- Optimierung von Wärme- und Kältespeichern
- Entwicklung effizienter Betriebsstrategien
- wirtschaftliche Dimensionierung von Energieanlagen
Ziel ist es, das ökologische und wirtschaftliche Optimum für Energieerzeugung und -nutzung zu erreichen.
Visuelle Behaglichkeit und Tageslichtnutzung gezielt optimieren
Die Tageslichtsimulation analysiert die Lichtverhältnisse in Innenräumen und bewertet deren Einfluss auf Komfort und Energieverbrauch.
Dabei werden unter anderem folgende Aspekte untersucht:
- Tageslichtquotienten und Beleuchtungsstärken,
- Blendungsbewertung, insbesondere an Arbeitsplätzen,
- Tageslichtautonomie und -verfügbarkeit,
- Auswirkungen von Fassaden- und Lichtlenksystemen,
- Sichtverbindungen nach außen,
- Farbwiedergabe sowie
- fotorealistische Visualisierung der Lichtverhältnisse.
Eine optimierte Tageslichtplanung verbessert nicht nur die Aufenthaltsqualität, sondern reduziert auch den Bedarf an künstlicher Beleuchtung
Sprachverständlichkeit und Raumakustik frühzeitig sicherstellen
Die akustische Simulation ergänzt die Gebäudesimulation um den Faktor Schall und trägt wesentlich zur Nutzungsqualität von Gebäuden bei.
Insbesondere in großen oder komplexen Räumen wie Foyers, Atrien oder Versammlungsstätten lassen sich akustische Eigenschaften nicht zuverlässig ohne Simulation bewerten. Mithilfe digitaler Modelle analysieren wir die Schallausbreitung und Sprachverständlichkeit bereits in der Planungsphase.
Dabei untersuchen wir unter anderem:
- Sprachverständlichkeit (Speech Transmission Index, STI)
- Nachhallzeiten und Raumakustik
- Schallverteilung und Pegelverhältnisse
- Einfluss von Materialien und Oberflächen
- Wirksamkeit von Beschallungskonzepten
Die Ergebnisse unterstützen sowohl die Planung von Beschallungsanlagen als auch den normgerechten Nachweis, beispielsweise nach DIN VDE 0833-4.
Gebäude frühzeitig optimieren – sprechen Sie uns an
Nutzen Sie die Möglichkeiten der Gebäudesimulation, um fundierte Entscheidungen zu treffen und Ihr Projekt ganzheitlich zu optimieren. Wir analysieren Energieeffizienz, Raumkomfort, Gebäudetechnik und Akustik bereits in der Planungsphase – individuell und praxisnah.