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Mit Gebäudesimulationen zu energieeffizientem Design

Bild 1 Das neues Gebäude auf dem Firmencampus des Softwareentwicklers Dr. Thomas + Partner.

Vollack Gruppe

Bild 1 Das neues Gebäude auf dem Firmencampus des Softwareentwicklers Dr. Thomas + Partner.

Der Vergleich der Planung von zwei bewusst sehr ähnlichen Gebäuden zeigt, welche Potenziale durchdachte Software zur energetischen Planung, Optimierung und Abstimmung mit allen Beteiligten einschließlich des Bauherren leisten kann.

Kompakt zusammengefasst
■ Die Vollack Gruppe hat als Generalplaner zu unterschiedlichen Zeiten zwei nahezu identische Gebäude auf einem Firmencampus geplant.
■ Dabei wurden die energetischen Betrachtungen in beiden Fällen mit sehr hoher Qualität aber mit unterschiedlichen Werkezeugen und dadurch auch mit anderen Abläufen und Arbeitsweisen vorgenommen.
■ Für die Planer steht fest: Durch die neue Arbeitsweise mit den Möglichkeiten der TGA-Software „Gebäudeenergiebedarf VDI 2067 Blatt 10“ kann ein Gebäude energieeffizient(er) geplant und so auch dem Bauherrn ein deutlicher Mehrwert geboten werden.
 

Im Nordosten von Karlsruhe entsteht ein neues Gebäude auf dem Firmencampus der Experten für Intralogistiksoftware und -planung Dr. Thomas und Partner (Bild 1). Das Bürogebäude wird im Passivhaus-Standard errichtet. Sein geringer Energiebedarf wird über eine Wärmepumpe mit einer regenerativen Energiequelle bereitgestellt.

Auf 3300 m2 sollen 85 Arbeitsplätze geboten werden. Ein nahezu identisches Gebäude ist bereits auf dem Areal vorhanden. Dem Bauherrn ist es wichtig, dass beide Gebäude nahezu gleich aufgebaut sind, um den Mitarbeitern Arbeitsplätze identischer Qualität zu bieten.

Die Generalplanung für das „alte“ wie auch das für das neue Gebäude verantwortet die Vollack Gruppe. Das Unternehmen mit bundesweit 300 Mitarbeitenden hat den Anspruch, Gebäude von Anfang an nachhaltig zu denken.

Projektplanung ohne Lücke

Bei der „klassischen“ Projektplanung entsteht oft eine Lücke, durch die energetisches Einsparpotenzial ungenutzt bleibt: Gebäudetechniker kommen häufig erst ins Spiel, wenn wichtige Eckpfeiler des Projekts bereits gesetzt sind, z. B. die Ausrichtung oder das grundsätzliche Design des Gebäudes. Im späteren Projektverlauf ist es für den hinzugezogenen TGA-Spezialisten dann nur noch schwer möglich, Einfluss darauf zu nehmen.

Bild 2 Grundriss-Einfärbung nach der spezifischen Heizlast im Modell.

mh-software

Bild 2 Grundriss-Einfärbung nach der spezifischen Heizlast im Modell.

Bei Vollack besteht keine Lücke, da schon zum Projektstart Architekten und TGA-Ingenieure Teil des Teams sind. Das Team steht dem Bauherrn bis zum Ende der Leistungsphase 4 und darüber hinaus, bis zum Ende des Projekts, als Sparringspartner zur Verfügung. So ist es von der ersten Idee an möglich, das Konzept des Gebäudes energieeffizient zu gestalten.

Die energetische Betrachtung des Gebäudes ist die Grundlage weitere Planungsentscheidungen. Diese wird dynamisch über ein ganzes Jahr (test reference year –TRY) unter Berücksichtigung der vorgesehenen Nutzung durchgeführt. Bisher hat Vollack diese Betrachtungen entweder über externe Partner erstellen lassen oder mit Simulationswerkzeugen selbst durchgeführt.

Die Ergebnisse waren von hoher Qualität und Aussagekraft, jedoch aufgrund der aufwendigen Bedienung der Werkzeuge oder des erhöhten Abstimmungsbedarfs mit externen Partnern nur mit großem Zeitaufwand zu erreichen. Das hatte zur Konsequenz, dass in der Konzeptphase weniger Varianten simuliert werden konnten und erschwerte es, Aussagen zu den Einflüssen architektonischer Anpassungen zu treffen.

Neue Software verringert den Aufwand

Mit dem Einsatz einer neuen Software hat Vollack den Zeitaufwand reduziert. „Gebäudeenergiebedarf VDI 2067 Blatt 10“ von mh-software ermöglicht die schnelle Erfassung eines Gebäudes, mit einem zum Stand der Planung angemessenen Detaillierungsgrad.

Durch die neue Arbeitsweise kann ein Gebäude energieeffizient(er) geplant und so auch dem Bauherrn ein deutlicher Mehrwert geboten werden. Im Falle des oben beschriebenen Bauvorhabens wurden beispielsweise ermittelt, dass ein einziges Wärmeübergabesystem ausreichend ist. Die verwendete Fußbodenheizung mit integrierter Zuluftführung mit einer Leistungsabgabe von 60…70 W/m2 hat sich in den Vorermittlungen als ausreichend erwiesen.

Auf ein zweites, die Baukosten erhöhendes Wärmeübergabesystem konnte verzichtet werden. Beim ersten Bauvorhaben wurde diese Erkenntnis nach der „alten“ Methode mit deutlich höherem Aufwand gewonnen.

Änderungswünsche live umsetzen

Des Weiteren ist es möglich, Grundrisse nach Leistungsbedarf (Bild 2) und Temperaturverlaufskurven einzufärben, um so Unterschiede zu visualisieren. Dies wiederum ist als Entscheidungsgrundlage für den Bauherrn dienlich. Entscheidungen werden dadurch soweit vereinfacht, dass bei einigen Projektabsprachen live, während des Meetings, Änderungswünsche und Vorschläge direkt am Modell umgesetzt werden. Dies wurde erst durch die Einführung der neuen Planungswerkzeuge ermöglicht: Durch ihre einfache Anwendung sind die Auswirkungen sofort für alle ersichtlich.

Bild 3 Einfärbung der Bauteile nach ihrem spezifischen Transmissionswärmeverlust.

mh-software   

Bild 3 Einfärbung der Bauteile nach ihrem spezifischen Transmissionswärmeverlust.

Ein großes Ziel der energetischen Optimierung ist das „Peakshaving“: Durch ein intelligentes Gebäudedesign sollen Lastspitzen vermieden werden. Die Dimensionierung der Wärme- und Kälteerzeuger wird über die Heiz- und Kühllastberechnung nach DIN EN 12 831 und VDI 2078 aus dem gleichen Modell wie die Energiebedarfsermittlung durchgeführt. Die Auswirkung einer Optimierung können so direkt geprüft und beispielsweise über die farbige Differenzierung des spezifischen Transmissionswärmeverlusts über die Bauteile anschaulich visualisiert werden (Bild 3).

Durch die grafischen Ausgaben und Analysen sind Absprachen leichter geworden, da die Wirksamkeit vorgeschlagener Maßnahmen direkt ersichtlich ist. So trägt eine energetische Bewertung in der frühen Planungsphase zum klimaverträglichen Bauen und damit zum Klimaschutz bei. Für den Bauherrn und die Entscheider wird eine höhere Transparenz geschaffen und die Prozesse werden verbessert. Auch dadurch erfährt klimaverträgliches und damit nachhaltiges Bauen eine hohe Aufwertung.

Fachberichte mit ähnlichen Themen bündelt das TGAdossier TGA-Software

Benjamin Ströbele
ist Projektmanager TGA & Energie bei Vollack, 76227 Karlsruhe, www.vollack.de

David Stonawski
ist Projektmanager TGA & Energie bei Vollack, 76227 Karlsruhe, www.vollack.de

Marc Holzschuh
ist Produktmanager bei mh-software, 76229 Karlsruhe, www.mh-software.de

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