Simulationen
Optimierung durch Simulation
FUCHS ist durch eine spezialisierte Fachabteilung in der Lage, verschiedene Simulationen durchzuführen und Ihr Bauprojekt zu optimieren. Wir ermöglichen durch thermische Gebäude-, Strömungs-, Licht- und Anlagensimulationen das perfekte Zusammenspiel zwischen Architektur und technischer Gebäudeausrüstung. Neben integralen Planungsteams ist der Einsatz entsprechender Simulationssoftware eine gute Möglichkeit um im Zusammenspiel aller Gewerke Ihr Bauprojekt energetisch zu optimieren.
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. Die Klimadaten für den Standort sind dabei notwendig für die Außentemperatur, aber auch für die direkte und diffuse Sonneneinstrahlung. Die Art der Nutzung des Gebäudes spezifiziert sowohl die notwendigen Raumtemperaturen, als auch die internen Wärmelasten. Die Gebäudegeometrie und die Bauteileigenschaften werden ebenfalls 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.
Strömungssimulation
Wir unterscheiden hier zwei verschiedene Strömungen, die Raum- und die Druchströmungssimulation. Die Raumströmungssimulation ermöglicht die Berechnung der räumlichen Temperaturverteilung und der Luftgeschwindigkeiten im Raum. Sie kann bei großen Räumen wie 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 sichtbar zu machen.
Tageslichtsimulation
Durch eine Tageslichtsimulation optimiert man das Gebäude bereits in der Planungsphase, da der Stromverbrauch von Kunstlicht erheblich reduziert werden kann. Das 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 wir ideale Sonnenschutzsysteme- und Lichtlenkelemente modellieren.
Anlagensimulation
In der Anlagensimulation ist das Anwendungsspektrum sehr breit gefächert. So werden z.B. einfache Berechnungen der Last bzw. Kapazität erstellt. Dadurch lassen sich die Dimensionen von Heizung oder Belüftung berechnen, die in dem jeweiligen Bauprojekt ein angenehmes Raumklima erzielen können. Darüber hinaus erlaubt die Anlagensimulation aber auch das Überprüfen viel komplexerer Sachverhalte. Sie kann u.a. feststellen, welche Schwachstellen ein technische System aufweist, indem es einen Dauerbetrieb simuliert, der in der Praxis aufgrund der hohen Kosten und der Gefahr, einen Ausfall der Anlage herbeizuführen, nicht zu empfehlen ist. In der Simulation wird deutlich, wie leistungsfähig die Anlage im Dauerbetrieb ist und welche Komponenten zuerst ausfallen. Auch andere Test lassen sich überhaupt nur in der Anlagensimulation durchführen. Dazu gehört unter anderem das Verhalten der Anlage unter extremen Bedingungen wie sehr hohen oder tiefen Temperaturen oder bei lang anhaltenden Regen und ähnliche Konditionen. Auch die Effekte der Alterung und Materialermüdung lassen sich in einer Anlagensimulation sehr gut nachstellen.
Leistungsspektrum - simulation
Bewertung von Fassaden hinsichtlich solarer Gewinne und energetischer Verluste
Minimierung des Energiebedarfs der Kühlung bzw. Heizung
Bewertung von Verteilnetzen hinsichtlich Hydraulik und Akustik
Optimierung der Energieerzeugung (Leistungsklasse [kW], Laufzeit [h] und Systemwirkungsgrade [%])
Systemanalysen über Investitions-, Betriebs-, und Lebenszykluskosten
Untersuchung des Wohlbefindens (thermischer und visueller Komfort) von Personen im Gebäude
Ausloten des Potentials einer natürlich geführten Raumbelüftung (kybernetisches System)
gegenüber einem mechanischen System
Bewertung von Fassaden hinsichtlich solarer Gewinne und energetischer Verluste
Minimierung des Energiebedarfs der Kühlung bzw. Heizung
Bewertung von Verteilnetzen hinsichtlich Hydraulik und Akustik
Optimierung der Energieerzeugung (Leistungsklasse [kW], Laufzeit [h] und Systemwirkungsgrade [%])
Systemanalysen über Investitions-, Betriebs-, und Lebenszykluskosten
Untersuchung des Wohlbefindens (thermischer und visueller Komfort) von Personen im Gebäude
Ausloten des Potentials einer natürlich geführten Raumbelüftung (kybernetisches System) gegenüber einem mechanischen System
Die Vielzahl der Fragestellungen macht eine Reihe ganz unterschiedlicher Simulationsansätze notwendig. Für manche Fragestellungen ist ein iterativer Softwareeinsatz erforderlich, andere Fragestellungen können mit einer einzigen Software bearbeitet werden.