MODELLRECHNUNG

Wenn ein Gebäude klimatisiert werden soll, müssen vier grundlegende Aufgaben von der Gebäudetechnik erfüllt werden:

  1. Zufuhr frischer Luft für die Personen
  2. Abfuhr der verbrauchten Luft
  3. Heizung des Gebäudes
  4. Kühlung des Gebäudes

Nur dann wird ein akzeptables Raumklima für den Nutzer erreicht. Um diese Aufgaben für einen Raum zu lösen gibt es eine Fülle von Lösungen: natürliche Fensterlüftung oder mechanische (maschinelle) Lüftung, zentrale oder dezentrale Lüftungsgeräte. Die Systeme können wiederum mit einer Fülle von Produkten umgesetzt werden: Ventilatorkonvektoren, Induktionsgeräten, VVS-Anlagen mit Luftauslässen, Kühldecken, Heiz-/Kühlsegeln, Betonkernaktivierung, u.v.a.m. … und natürlich einer Kombination von alledem.

Aber welches System ist das günstigste, wenn neben Investitionskosten auch Energiekosten, Wartungskosten, Instandhaltungskosten berücksichtigt werden? … wenn zusätzlich auch die Systemkosten im Raum berücksichtigt werden, also der Verlust an Bürofläche, der Verlust an Raumhöhe, für die man ja auch bezahlt?

Die Beantwortung der Frage nach dem günstigsten System hängt stark von den Anforderungen an das System ab, d. h. welche Luftqualität gewünscht ist, welche Akustik im Raum gefordert wird, welche Kühl- und Heizleistung erforderlich ist.

Es hat sich gezeigt, dass mit sechs einfachen Fragen die wesentlichen Randparameter für einen Systemvergleich festgelegt werden können. Dies sind z. B. Fragen zur Gebäudequalität, die der Bauherr festlegen muss. Mit

  • plausiblen Annahmen, z. B. dem Achsmaß des Gebäudes von 1,35 m, der Raumtiefe von 6,0 m, gleitender Raumtemperatur zwischen 21 °C und 26 °C, etc.
  • normativen Vorgaben wie Mindestfläche pro Mitarbeiter vom 8 m², Mindestraumhöhe von 3 m, erforderlicher Nachhallzeit in Büroräumen von 0,5 s, etc.
  • veröffentlichten Preisstrukturen aus dem Baukostenindex wie z. B. dem Preis für einen Quadratmeter Bürofläche bei mittlerem Standard, und bekannten Planungszahlen wie z.B. Kosten von Kanälen, Durchschnittspreise von Zentralgeräten, Primärenergiefaktoren, u.v.a.m.
  • individueller automatisierter Auslegung realer Systemkomponenten im Nutzungsraum

lässt sich eine plausible erste Aussage zu Kosten und dem Primärenergiebedarf in einem frühen Planungsstadium treffen.

Um diese Kosten zu ermitteln, werden unterschiedliche Berechnungsszenarien zusammengeführt:

  • Berechnung der Raumbedingungen während der Nutzungszeit
  • Berechnung des Heiz- und Kühlbedarfs
  • Berechnung des Lüftungswärmebedarfs mit den tatsächlichen klimatischen Bedingungen des Standortes
  • akustische Berechnung des erwarteten Schalldruckpegels im Raum
  • geometrische Kontrolle der verwendeten Systemkomponenten
  • Berechnung der erforderlichen Systemkosten, z. B. Medienleitungen, Lüftungszentrale etc
  • Berücksichtigung möglicher Regelungsszenarien (VVS-Anlagen, natürliche Lüftung, etc.)

Die Zusammenführung all dieser Berechnungen in einer einzigen Simulation ist aus der Literatur bislang nicht bekannt.

Die neun Berechnungsmodelle des SystemFinders

Ausgehend von diesen Randbedingungen und den bekannten europäischen Normen kann nun jedes System für sich optimiert werden.
Hierzu werden reale Lüftungkomponenten so ausgelegt, dass die Anzahl der Komponenten, ihre Baugröße, ihre aktuelle Luftmenge, die Heiz- und Kühlleistung die oben vorgegebenen Werte im Raum erreichen und die Gesamtkosten, die Total Cost of Ownership (TCO) minimiert werden.