Gebäudesimulation & Anlagensimulation
Simulationen liefern realitätsnahe Informationen und Prognosen, um Gebäude energetisch und komforttechnisch zu optimieren sowie Nachhaltigkeitsziele bereits in frühen Planungsphasen messbar zu machen. Sie helfen somit die Auswirkungen und Zusammenhänge von Bauweise, Technik, Klima und Nutzung frühzeitig zu verstehen. Besonders in komplexen Projekten oder Bestandsanalysen sind energetische virtuelle Gebäudemodelle der Schlüssel für optimierte und wirtschaftliche Gesamtkonzepte.
Wir verfügen über langjährige Erfahrung in der Anwendung verschiedener Simulationsprogramme. Von der Gebäude- und Anlagensimulation bis hin zu PV-Ertragsprognosen, Tageslichtanalysen sowie Strömungs- und Mikroklimasimulationen für Innen- und Außenräume. Wir integrieren diese Werkzeuge direkt in den integralen Planungsprozess und schaffen so die Grundlage für datenbasierte und zielgerichtete Lösungen für nachhaltige und komfortable Gebäude sowie eine effiziente und klimaresiliente Gebäudetechnik.
Thermische Gebäudesimulation
Die thermische Gebäudesimulation ist ein zentrales Werkzeug zur Bewertung des Energie- und Leistungsbedarfs, des thermischen Komforts und der Klimawandelanpassungsfähigkeit von Gebäuden. Sie ermöglicht eine realitätsnahe Abbildung des dynamischen Verhaltens von Gebäuden über ein gesamtes Jahr hinweg – unter Berücksichtigung von Nutzung, Bauphysik, haustechnischen Anlagen und lokalen klimatischen Bedingungen. Folgende Leistungen bieten wir hierzu an:
- Erstellung eines energetischen virtuellen Gebäudemodells in Simulationsumgebung
- Early-Stage Design Building Optimization (z.B. Kubatur, Ausrichtung, Verglasungsanteil, Verschattung…)
- Analyse stündlicher Temperaturverläufe (raum- oder zonenweise) zur Optimierung des thermischen Komforts
- Heiz- und Kühllastermittlung zur optimierten und wirtschaftlichen Auslegung von Wärme- und Kälteerzeugung
- Energiebedarfsermittlung für Wärme, Kälte und Strom
- Komfortbewertung (z. B. Übertemperaturstunden, PMV/PPD)
- Variantenvergleich (z. B. Verschattung, Bauteile, Nutzerverhalten)
Anlagensimulation
Die dynamische Anlagensimulation ermöglicht eine realitätsnahe Abbildung des energetischen und regelungstechnischen Verhaltens technischer Systeme im Gebäude. Sie unterstützt die Auslegung, Optimierung und Bewertung von Heizungs-, Kühlungs- und Lüftungssystemen insbesondere in frühen Planungsphasen oder bei komplexen Bestandsgebäuden. Durch die Kombination mit Regelungsstrategien lassen sich Komfort, Energieeffizienz und Betriebssicherheit gezielt verbessern.
- Energieflüsse und Lastgänge (Heizen, Kühlen, Lüften)
- Betriebszeiten und Regelverhalten von Anlagenkomponenten
- Systemvergleiche (z. B. zentrale vs. dezentrale Systeme)
- Komfortauswertung (z. B. Lufttemperatur, Luftgeschwindigkeit, PMV/PPD)
- Variantenvergleich von Regelstrategien
- Auslegung und Dimensionierung von TGA Komponenten wie Wärmepumpen oder Eisspeicher
Tageslichtsimulation
Tageslicht beeinflusst nicht nur den visuellen Komfort und das Wohlbefinden, sondern ist auch ein zentrales Kriterium in zahlreichen Nachhaltigkeitszertifizierungen wie klimaaktiv, LEED, BREEAM oder DGNB. Eine fundierte Simulation ermöglicht die Optimierung der Tageslichtversorgung und dient als Nachweis einzelner Zertifizierungskriterien.
- Tageslichtquotient und Beleuchtungsstärke
- Spatial Daylight Autonomy (sDA) und Annual Sunlight Exposure (ASE)
- Visualisierung von Lichtverteilung und Blendrisiko
- Variantenvergleich zur Optimierung der Tageslichtausbeute
- Nachweisführung für Zertifizierungssysteme
- Unterstützung bei Audit und Einreichung
PV-Simulation
Die Simulation von Photovoltaikanlagen ermöglicht eine fundierte Bewertung von Stromerträgen, Eigenverbrauchsanteilen und der Wirtschaftlichkeit. Im Zuge einer Simulation lassen sich die Verschattung von Anlagen untersuchen und Gesamtsysteme (Module, Wechselrichter…) optimieren. Folgende Leistungen bieten wir hierzu an:
- Ertragsprognose unter Berücksichtigung von Ausrichtung, Neigung und Verschattung
- Ermittlung von Eigenverbrauchs- und Einspeiseanteilen, sowie Energieautarkie und Energieautonomie
- Wirtschaftlichkeitsbewertung (Amortisation, Stromgestehungskosten, Einspeisevergütung)
- CO₂-Einsparungspotenziale (z. B. im Rahmen von CRREM oder GEG)
- Variantenvergleich (z. B. Dach vs. Fassade, Modultechnologien)
- Integration in CO2-Audits, Sanierungsfahrpläne und ESG-Strategien
Strömungssimulation (CFD)
Die numerische Strömungssimulation (CFD) im Innenraum ermöglicht eine präzise Analyse von Luftbewegungen, Temperaturverteilungen und Komfortparametern. Sie ist besonders wertvoll bei komplexen Raumgeometrien, hohen Komfortanforderungen oder sicherheitsrelevanten Anwendungen wie etwa in Reinräumen, OP-Sälen, Atrien, Datencentern oder bei natürlicher Lüftung. Folgende Aspekte lassen sich hierbei u.a. untersuchen:
- Luftgeschwindigkeiten (Zugluft, Strömungsführung)
- Temperaturverteilungen (z. B. Kaltluftabfall)
- Luftalter und Frischluftverteilung
- Komfortbewertung (PMV/PPD, thermisches Unbehagen)
- Analyse von Fehlströmungen und Kurzschlüssen
Mikroklimasimulation
Die Gestaltung von Außenräumen beeinflusst maßgeblich den thermischen Komfort, die Aufenthaltsqualität und die Windverhältnisse im Nahbereich von Gebäuden. Unterschiedliche Bebauungsstrukturen, Begrünung, Materialwahl und Topografie wirken sich auf das Mikroklima aus. Durch CFD-gestützte Simulationen lassen sich diese Effekte sowohl zur Steigerung der Nutzerzufriedenheit als auch zur Erfüllung von Anforderungen aus Zertifizierungssystemen wie DGNB, LEED oder BREEAM quantifizieren und gezielt optimieren. Folgende Aspekte lassen sich hierzu untersuchen:
- Windkomfortanalyse im Fußgängerbereich (Pedestrian Wind Comfort)
- Frischluftzufuhr und natürliche Lüftungspotenziale
- thermischer Außenkomfort (z. B. gefühlte Temperatur, UTCI)
- Wirkung von Begrünung, Wasserflächen und Materialwahl
- Variantenvergleich (z. B. Gebäudeform, Vegetation, Oberflächengestaltung)
