Nachhaltige Gebäudeplanung mit Hilfe numerischer Simulationen Verbindung Bauphysik und Haustechnik

Transkript

1 Nachhaltige Gebäudeplanung mit Hilfe numerischer Simulationen Verbindung Bauphysik und Haustechnik Thomas Kirmayr Auf Wissen bauen

2 Herausforderungen an den Bausektor? Globale Trends Mega-Trends Bevölkerungswachstum Ca. 9 Milliarden Menschen 2050 Sozialer Wandel Neue Anforderungen an Gebäude/Städte Verstädterung Die Zukunft liegt in der Stadt Mobilität Steigende Bürde weltweit Energie Hunger nach Energie wird immer größer Gebäude Erheblicher Anteil an den Ressourcen Umwelt und Klima Konsequenzen schon heute sichtbar Fragen an die Herausforderungen der Zukunft Welche Auswirkungen haben die Mega-Trends für das Bauwesen der Zukunft? Welche Innovationen werden im Baubereich wesentlich sein? Welche neue Möglichkeiten sind wegbereitend (neue Materialien, Technologien, Prozesse)? Welche Maßnahmen ergreifen wir heute?

3 TRENDS und FORSCHUNGSFRAGEN

4 TREND AIR PURIFICATION Was ist Frischluft? AIR PURIFICATION

5 LUFT EIN SENSIBLES MEDIUM CO 2, C m H n, etc. 17%O 2, 4%CO 2 C m H n, CH 2 O CO 2 O 2

6 TREND SOUND INSULATION NOISE REDUCTION Quelle: Umzüge Göres

7 TREND VERÄNDERUNGEN DER ARBEITSWELT Wann brauchen wir welche Art von Komfort? Instationärer Gebäudebetrieb

8 BESTEHENDE SYSTEMLÖSUNGEN ARBEITSPLATZ 4.0 WAS BEDEUTET KAMPF 1% MEHR UM TALENTE PRODUKTIVITÄT! bzw. 1% WENIGER KRANKHEITSTAGE? Quelle: Art Aqua

9 BESTEHENDE SYSTEMLÖSUNGEN GREEN WALLS - PLANTS Quelle: Art Aqua

10 TREND-LOKALISIERUNG LOKALE FABRIKKLIMATISIERUNG Neue Lösungen für strahlungs- und konvektionsbasierte Klimatisierung Klimabrunnen in Fahrzeugproduktion

11 TREND - WIRKKOMBINATIONEN WIRKOPTIMIERTE SYSTEME - THERMOMANAGEMENT

12 TREND LOKALE UND INSTATIONÄRE LÖSUNGEN LOKALE BÜROKLIMATISIERUNG

13 WAS KANN NUMERISCHE SIMULATION LEISTEN?

14 TREND-DIGITALISIERUNG BUILDING INFORMATION MODELING Quelle: Autodesk

15 BUILDING INFORMATION MODELING BIMiD

16 Generell Bessere Planung in frühen Phasen BUILDING INFORMATION MODELING

17 BIMiIBP PHYSICAL FOLLOWS VIRTUAL ANALOGIE IM FLUGZEUGBAU THE FIRST ONE TO BUILT IS THE FIRST ONE TO FLY Quelle: Dassault Systems PLM Fraunhofer

18 BIMiIBP PHYSICAL FOLLOWS VIRTUAL UMSETZUNG IM BAUWESEN VOM VIRTUELLEN GEBÄUDE ZUM REALEN BAU Quelle: Posco Effekte: Digitale Nachweisführung in Echtzeit Vollständige Planung und Ausführungssimulation vor Baustart -> Minimale Restrisiken FMEA-Option Optimale Zeitplanung und Planung der Materialbereitstellung Kontinuierlicher Verbesserungsprozess Gesicherte Termine und Baukosten Fraunhofer

19 BIMiIBP EINRICHTUNG EINER VIRTUELLEN ENTWICKLUNGSPLATTFORM ANALOGIE ISO-CONTAINER Fraunhofer

20 BUILDING INFORMATION MODELING CHANCEN DURCH BIM

21 BIMiIBP AUTOMATISCHE REGELPRÜFUNG MIT MODEL-CHECKER Automatische Prüfung nach festen Regeln Liste der Abweichungen Fraunhofer

22 BIMiIBP NACHWEISE AUF KNOPFDRUCK AUS DEM GEBÄUDEMODELL IN DIE RAUMKLIMASIMULATION Fraunhofer

23 Werkzeuge numerischer Simulation Systemlandschaft Fraunhofer IBP Air Model Principle Computational Cost Single-Zone Low No Local Resolution Multizone Low Low Zonal Medium Medium CFD High High

24 TREND-DIGITALISIERUNG VIRTUELLE SYSTEMLANDSCHAFT FRAUNHOFER IBP HYGROTHERMIK - WUFI GANZHEITLICHE BILANZIERUNG RAUMKLIMA-VEPZO AKUSTIK LICHT/EnEV CHEMIE/BIOLOGIE

25 NUMERISCHE SIMULATION COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS - CFD

26 NUMERISCHE SIMULATION Zonales Modell - VEPZO Rechner rechts 1. und 6. Fenster gekippt Zuluft: 0.1 kg/s

27 HYGROTHERMISCHE SIMULATION WUFI

28 BEISPIEL VIRTUAL PLANNING SYSTEMABSCHÄTZUNG NUR QUELLÜFTUNG Decke Fenster Höhe 0,5 bis 1 m

29 BEISPIEL VIRTUAL PLANNING LÜFTUNG + VOLLSTÄNDIGE KÜHLDECKE Decke Fenster Höhe 0,5 bis 1 m

30 BEISPIEL VIRTUAL PLANNING LÜFTUNG + 43% KÜHLDECKE Decke Fenster Höhe 0,5 bis 1 m

31 BEISPIEL VIRTUAL PLANNING LÜFTUNG + VOLLFLÄCHIGER KLIMABRUNNEN (25m²) Decke Klimabrunnen Fenster Höhe 0,5 bis 1 m

32 Verknüpfung Simulation und Realität

33 VERBINDUNG SIMULATION - REALITÄT INDOOR AIR TEST CENTER (IATC) Untersuchungen zu Innenräumen unter definierten Randbedingungen Validierung von Simulationsmodellen Biologische, Chemische, Organische Infiltration der Luft Untersuchung von aktiven/passiven Luftreinigungssystemen Analyse der Lüftungseffektivität Untersuchungen an schnell reaktiven Heiz- /Kühlflächen Strömungsanalyse KFZ-Tests

34 TESTPLATTFORM INDOOR AIR TEST CENTER (IATC)

35 MEGA Modulplattform Energieefiziente Gebäudeausrüstung Fraunhofer

36 MEGA Modulplattform Energieefiziente Gebäudeausrüstung Fraunhofer

37 FORSCHUNGSFELD SYSTEMEFFIZIENZ VON DER PRODUKTBEURTEILUNG ZUR SYSTEM- UND WIRKBEURTEILUNG Ziel 1 Systemoptimierte Verbundanlagen Ziel 3 Nutzerintegriertes Gesamtsystem Ziel 2 Selbstregelnde Systeme

38 Vielen Dank