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Gebäudesimulation

Technische Bauherrenberatung

Gebäudesimulation im Rahmen der technischen Bauherrenberatung

Gebäudesimulation

Modelle als Bewertungsbasis

Die Gebäudesimulation erstellt ein realitätsnahes Modell eines Neu- oder Bestandsbau. Dabei werden dynamische Daten wie Sonneneinstrahlung, Anzahl Personen oder Beleuchtung ebenso in die Berechnung einbezogen wie die Klimadaten des Standorts. Kombiniert man dies mit dem zu erwartenden Komfortbedarf, kann man den künftigen Wärme- und Kältebedarf für jede Stunde des Jahres präzis bestimmen. Natürlich können auch bauliche Massnahmen zur Verbesserung der energetischen Gebäudeeigenschaften simuliert sowie bewertet werden.

 

Gebäudesimulation reduziert den Performance Gap

Statische Berechnungsmethoden vernachlässigen den wechselnden Einfluss der Jahreszeiten und sie vereinfachen wichtige Zusammenhänge zu stark. Aus Sicherheitsüberlegungen werden Anlagen deshalb oftmals überdimensioniert. Die Folge: Der reale Energieverbrauch ist tiefer als der berechnete. Dieser «Performance Gap» verursacht hohe Investitions- und Betriebskosten. Um ihn zu minimieren, erfasst sem solutions ag das Gebäude als Gesamtsystem im zeitlichen Verlauf und berücksichtigt alle physikalischen Grössen. Die Ergebnisse werden mittels Gebäudesimulation in Diagrammen oder Animationen dargestellt. So entstehen ganz neue Konzepte für einen emissionsarmen und nachhaltigen Betrieb. Sie dienen Bauherren, Architekten und Fachplanern schon in einer frühen Planungsphase als Diskussionsbasis dafür, wieviel Technik ein Gebäude benötigt.

Unsere Leistungen

Komfortbewertung

Simulation von Heiz- und Kühllasten

Verschattungs- und Solarertrags-Simulation

Tageslicht-Simulation

Erdsonden-Simulation

Anlagen-Simulation

Parameterstudien und Optimierungen

Simulation von Raumluftströmungen

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Leistungen Gebäudesimulation

Komfortbewertung

Komfortbewertung im Rahmen der Gebäudesimulation

Das Wohlbefinden des Menschen in einem Raum wird massgeblich vom Raumklima beeinflusst. sem solutions ag untersucht die Behaglichkeit eines Raums mittels dynamischer Gebäudesimulation. Sie berücksichtigt Wärmestrahlung, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Aktivitätsgrad und Bekleidung. So kann der Komfort schon bei der Planung bewertet und allfällige Optimierungsmassnahmen können initiiert werden.

Unsere Leistungen:

  • Analyse und Darstellung der mittleren Raumluft- und operativen Raumtemperatur
  • Analyse von absoluter und relativer Raumluftfeuchte
  • Untersuchung der CO2-Konzentration in der Raumluft (Lüftungseffektivität)
  • Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes (SIA 180)
  • Untersuchung der Notwendigkeit einer Kühlung (SIA 382/1)
  • Entwicklung von Lüftungsstrategien für natürliche und mechanische Lüftung
  • Berechnung von Oberflächen- und Strahlungstemperatur von Bauteilen

Leistungen Gebäudesimulation

Simulation von Heiz- und Kühllasten

Simulation von Heiz- und Kühllasten im Rahmen der Gebäudesimulation

Die Berechnung der Heiz- und Kühllast eines Gebäudes ist die Grundlage für die Dimensionierung von Gebäudetechnikanlagen. Mit der richtigen Software kann die Heizlast relativ einfach und schnell im statischen Verfahren berechnet werden. Die Ermittlung der Kühllast ist komplexer, weil viele Rahmenbedingungen einbezogen werden müssen. sem solutions ag nutzt IDA ICE Simulations-Workflows um Heiz- und Kühllast in kurzer Zeit dynamisch zu simulieren. Anhand des entstehenden Modells können weitere Berechnungen und Nachweise erstellt und auch unterschiedliche Heiz- und Kühlsysteme analysiert werden.

Unsere Leistungen:

  • Heizlast für Einzelräume, Gebäude oder Areal
  • Kühllast für Einzelräume, Gebäude oder Areal
  • Untersuchung von Heiz- und Kühlvarianten
Heiz- und Kühllast-Simulation – damit die Gebäudetechnikanlagen korrekt dimensioniert werden
Damit die Gebäudetechnikanlagen korrekt dimensioniert werden: IDA-ICE-Simulations-Workflows

Leistungen Gebäudesimulation

Verschattungs- und Solarertrags-Simulation

Verschattungs- und Solarertrags-Simulation im Rahmen der Gebäudesimulation

Verschattungs-Simulation

Mit einer Verschattungs-Simulation zeigt sem solutions ag den stündlichen Schattenwurf auf. So kann das Solarpotenzial von Dächern und Fassaden zur thermischen und strombasierten Energiegewinnung ermittelt werden.

 

Solarertrags-Simulation

Die Solarertrags-Simulation stellt die stündlichen bzw. jährlichen Einstrahlungen auf Gebäudeflächen dar. Damit lässt sich der Ertrag und die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen – Photovoltaik sowie thermische Solaranlagen – berechnen. Zudem eruiert die Simulation die Notwendigkeit von Sonnenschutz-Systemen.

Leistungen Gebäudesimulation

Tageslicht-Simulation

Tageslicht-Simulation im Rahmen der Gebäudesimulation

Tageslicht ist verantwortlich für den visuellen Komfort sowie für Energieeinsparungen – weil weniger Kunstlicht und Kühlung benötigt werden. sem solutions ag setzt Tageslicht-Analysen bei der architektonischen und gebäudetechnischen Planung ein um die optimale Nutzung des natürlichen Lichts sicherzustellen. So wird das Risiko der sommerlichen Überhitzung ebenso wie der Energieverbrauch reduziert. Ausserdem werden Spiegelungen und Blendungen verhindert. Das steigert die Arbeitsplatz-Qualität markant – vor allem in Büros mit vielen Bildschirmarbeitsplätzen.

Unsere Leistungen:

  • Berechnung und Visualisierung von Tageslichtfaktoren
  • Ermittlung des Potenzials für natürliche Beleuchtung
  • Analyse des Energieeinsparungs- Potenzials durch lichtlenkende Sonnenschutzsysteme
  • Bedarfsorientierte Regelung des Kunstlichts in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärken
  • Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Glaseigenschaften auf die Nutzung des Tageslichts
  • Untersuchung von Spiegelung und Blendung am Arbeitsplatz

Leistungen Gebäudesimulation

Erdsonden-Simulation

Erdsonden-Simulation im Rahmen der Gebäudesimulation

Erdwärmesonden (EWS) eignen sich bestens als Wärmequelle für Wärmepumpen. Der Wärmebedarf kleinerer Objekte wie Einfamilienhäuser kann meist mit nur einer Sonde gedeckt werden. Für die Versorgung grösserer Objekte mit Erdwärme sind mehrere EWS erforderlich.

Die aktuelle Norm SIA 384/6 ermöglicht das Berechnen einer Anlage mit bis zu vier EWS mithilfe einfacher Handrechenverfahren. Bei komplexen Anlagen mit mehr als vier EWS empfiehlt sich der Einsatz einer Simulation, weil sich die EWS gegenseitig thermisch beeinflussen können. Um diese Beeinflussung über mehr als 50 Jahre möglichst gering zu halten, werden mit einer Erdsonden-Simulation die EWS Anordnung und die Bohrtiefe optimiert. Eine sommerliche Regeneration und Wiederaufladung des Erdreichs hebt die Temperatur der Erdsonden an – auch das kann simuliert werden. Die mittels Erdsonden-Simulation möglichen Optimierungsmassnahmen sparen bis zu 20% an Bohrtiefe ein, das wiederum senkt die Investitionskosten.

Unsere Leistungen:

  • Auslegung von Erdwärmesonden nach SIA 384/6
  • Darstellung von Sonden, Temperaturen, Erdreichtemperaturen, Entzugsleistung über eine Zeitdauer von bis zu 50 Jahren
  • Optimierung der Bohrtiefe und Sondenanordnung
  • Variantenvergleich in Bezug auf die Regeneration von EWS

Leistungen Gebäudesimulation

Anlagen-Simulation

Anlagen-Simulation im Rahmen der Gebäudesimulation

Aufbauend auf einem Modell der Gebäudesimulation lässt sich die Anlagentechnik analysieren. Der Schwerpunkt der Betrachtung liegt auf den Bereichen der Energieerzeugung, Energiespeicherung und Energieverteilung.

Es empfiehlt sich, früh im Planungsprozess eine Anlagen-Simulation vorzunehmen. Mit ihr lassen sich die Anlagen korrekt dimensionieren und die zu erwartenden Verbrauchskosten exakt kalkulieren – so liefert sem solutions ag fundierte Entscheidungsgrundlagen für den Bauherrn.

Unsere Leistungen:

  • Variantenuntersuchung von unterschiedlichen Anlagen- und Gebäudekonzepten
  • Gekoppelte Gebäude- und Anlagen-Simulation
  • Vergleich der Konzepte bezüglich Energiebedarf, Komfort und Wirtschaftlichkeit
  • Empfehlung von Optimierungsmassnahmen

Leistungen Gebäudesimulation

Parameterstudien und Optimierungen

Parameterstudien und Optimierungen im Rahmen der Gebäudesimulation

Eine Variantenstudie mittels Gebäudesimulation ermöglicht die Bewertung unterschiedlicher Planungsansätze während der Konzeptentwicklung. Generative Algorithmen und moderne Rechenleistung ermitteln beispielsweise die ideale Fenstergrösse indem Parameter wie Lichteintrag, Energiebilanz oder Lüftungsverhalten simuliert und einander gegenübergestellt werden. Diese Variantenuntersuchung unterstützt beim architektonischen Entwurf ebenso wie bei der Konzeption der Gebäudetechnikanlagen.

 

Die Simulationen erbringen sehr genaue Ergebnisse auf denen sich der Bauherr für die Entscheidungsfindung abstützen kann – gerade bei kritischen Entscheidungen während der Planung. Kostenaufwändige Anpassungen in der Ausführung oder im Betrieb eines Gebäudes oder einer Anlage werden damit verhindert.

Leistungen Gebäudesimulation

Simulation von Raumluftströmungen

Simulation von Raumluftströmungen im Rahmen der Gebäudesimulation

Die Planung behaglicher und energieeffizienter Gebäude wird zunehmend komplexer, sodass die Anforderungen an Bauherren, Architekten und Fachplaner stetig steigen. sem solutions ag setzt die Simulation von Raumluftströmungen in frühen Planungsphasen ein, um komplexe klimatische Situationen zu analysieren, Auswirkungen auf das Raumklima aufzuzeigen sowie die Behaglichkeit von Personen abzubilden und zu bewerten.

Mit mathematischen und numerischen Methoden werden physikalische Phänomene abgebildet und mittels CFD-Simulation können die Verteilung der Raumlufttemperatur, die Luftgeschwindigkeit, die Luftdruckverteilung sowie die lokale Behaglichkeit berechnet und bewertet werden.

 

Unsere Leistungen:

  • Bewertung von Zuglufterscheinungen
  • Abbildung des Kaltluftabfalls in Atrien und an Fassaden
  • Beurteilung von Strahlungstemperatur und-asymmetrie
  • Optimierung von Position und Leistung der Heiz- und Kühlelemente
  • Optimierung von Position und Volumenströmen bei Luftdurchlässen
  • Untersuchung von Quellluftsystemen und Kaltluftseen
Berechnung der Verteilung von Raumluft, Luftgeschwindigkeit, Luftdruckverteilung sowie der lokalen Behaglichkeit.