Die Leistungsfähigkeit des Menschen hängt stark von den raumklimatischen Verhältnissen und der Luftqualität seines Umfeldes ab. Gerade in Schulen, Hochschulen und Universitäten (speziell in Klassenräumen und Vorlesungssälen) spielt dies eine bedeutende Rolle.
Zahlreiche Studien belegen, dass bisher in Schulen zu wenig gelüftet wird und der CO2-Gehalt der Raumluft oft inakzeptabel hoch ist, was die geistige Konzentrationsfähigkeit beeinträchtigt. Auch steigende bauphysikalische Anforderungen (EnEV 2009/2014) an den Wärmeschutz können problematische Auswirkungen auf das Raumklima haben: hochwärmegedämmte Fassaden lassen weniger Wärme nach „draußen“ wodurch besonders im Sommer höhere Innentemperaturen zu erwarten sind. Diese Themen spielen sowohl bei Altbausanierungen als auch bei Neubauten gleichermaßen eine wichtige Rolle.
Durch Simulationsberechnungen können Konzepte erarbeitet und überprüft werden, um die jeweils optimale raumklimatische Lösung für das Bauvorhaben zu finden. Erforderliche Luftwechselraten, Raumheizung und -kühlung, der Nutzen einer Nachtauskühlung (freie Kühlung) und Prüfung von Nachrüstmöglichkeiten (z. B. dezentrale Fassadenlüftungsgeräte) unter Berücksichtigung baulicher Gegebenheiten (Altbausanierungen) sind nur eine Auswahl an Themen, die in diesem Zusammenhang genannt werden können.
Ausgewählte Referenzen
Bauherr und Auftraggeber
Vermögen und Bau Baden-Württemberg
Baumaßnahme
Neubau eines mehrgeschossigen Hochschulgebäudes der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Fakultät Technik in Stuttgart
Projektzeitraum
2014-2015
Leistung
Thermische Gebäudesimulation und Strömungssimulation des Atriums und diverser Musterräume zur Optimierung des Gebäudekonzepts und Beurteilung der thermischen Behaglichkeit
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Architekturvisiualisierung (3XN) -
Architekturvisiualisierung Atrium (3XN) -
Gebäudemodell für Strömungssimulation in 3D -
Strömungssimulation: operative Raumtemperatur im Sommer -
Strömungssimulation Kaltluftabfall im Atrium (Winter) -
Strömungssimulation: Temperaturen an der Aussenfassade -
Strömungssimulation: Zugluftrisiko in einem Vorlesungsraum -
Thermische Gebäudesimulation: Temperaturverlauf im Sommer
Das Zentrum des Neubaus, welches nach DGNB-Silber zertifiziert werden soll, bildet ein mit einem Glaskuppeldach überspanntes sechsgeschossiges Atrium. Um das Atrium sind Vorlesungs-, Praktikums-, Labor- und Werkstatträume, sowie Mitarbeiterbüros angeordnet. Mittels Simulationsberechnungen wurden u. a. die Fassade, das Glaskuppeldach sowie Lüftungs- und Heizungskonzept hinsichtlich des thermischen Komforts optimiert. Damit konnten schon in der frühen Planungsphase Problemstellungen wie winterlicher Kaltluftabfall im Atrium und an Fassaden und sommerliche Überhitzung gelöst werden. Weiterhin dienten diverse Teilergebnisse als Bewertungsgrundlage für Teilkriterien der DGNB-Bewertung.
Bauherr und Auftraggeber
Stadtsparkasse Augsburg
Baumaßnahme
Thermische Ertüchtigung des Schulgebäudes für den Sommerfall
Projektzeitraum
2012
Leistung
Konzeptentwicklung, Thermische Gebäude- und Anlagensimulation
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Haupteingang mit hohem Glasanteil -
Maximale Raumkühllast Klassenräume -
Variantenvergleich Temperaturverlauf Klassenraum -
Handskizze Heiz-/Kühlkonzept -
Grundwasserkarte
Der Nutzer des Gebäudes, die International School Augsburg, klagte über hohe sommerliche Temperaturen von über 40 °C im Atrium und in den Unterrichtsbereichen. Das zu entwickelnde Sanierungskonzept musste einen engen Kosten- und Terminrahmen (Schulferien) einhalten, eine deutliche Verbesserung der Temperatursituation garantieren und zugleich möglichst energieeffiziente Lösungen aufzeigen. Wir haben denkbare Lösungen auf ihre unter den gegebenen Rahmenbedingungen technische Machbarkeit untersucht und ihre Wirksamkeit durch Thermische Gebäude- und Anlagensimulation überprüft. Einige der bearbeiteten Themen waren: Ertüchtigung und Erweiterung des Sonnenschutzes, Nutzung der Fußbodenheizung des Atriums für die Kühlung im Sommer, Ertüchtigung der vorhandenen Lüftungsanlage Atrium, Überströmung von Luft aus dem (gekühlten) Atrium in die Unterrichtsräume, Umluftkühler in den Unterrichtsräumen, Grundwassernutzung für die Gebäudekühlung (Brunnen) und Nachrüstung einer maschinellen Kälteerzeugung.