CFD BEHAGLICHKEIT UND STRÖMUNGSSIMULATIONEN

Computational Fluid Dynamics (CFD) beschäftigt sich mit der numerischen Untersuchung von Strömungen. CFD-Simulationen stellen eine schnelle und kostengünstige Alternative zu experimentellen Versuchen, wie beispielsweise Windkanaltests dar. Deshalb werden CFD-Modelle heute in vielen Bereichen der Natur- und Ingenieurwissenschaften eingesetzt. Strömungssimulationen ermöglichen Untersuchungen von Umströmungen, Innenströmungen von Gebäuden, Armaturen und Wärmeströmungen.

Strömungen werden durch die Erhaltungssätze für Masse, Impuls und Energie (Navier-Stokes-Gleichungen) beschrieben, die in mathematischer Form durch partielle, nichtlineare Differentialgleichungen darstellbar sind. Eine analytische Problemlösung ist nur in Spezialfällen möglich. CFD-Programme hingegen ermöglichen eine numerische Näherungslösung, indem sie die Differentialgleichungen mit einem System aus algebraischen Gleichungen approximieren. Als Diskretisierungsmethoden werden Finite-Differenzen-, Finite-Elemente- und Finite-Volumen-Verfahren angewendet.

Die Simulation wird mit einem anerkannten Software-Programm in unserem Haus durchgeführt, siehe auch www.autodesk.de

Ergebnisse unserer Strömungssimulationen:

• Minimierung des Risikos von Zugluft
• Verbesserung des thermischen Komforts
• Prüfung der Wirksamkeit von Lüftungskonzepten
• Optimierung von Beheizungs- und Kühlungssystemen
• Berechnung von Strömungsgeschwindigkeiten
• Bestimmung der Gebäudeaerodynamik

LÄRMSIMULATION

Untersuchungen im Rahmen der Planung von Verkehrswegen, Lärmsanierung, Bauleitplanung (ÖNORM B8115, OIB 5 Richtlinie), Genehmigung von Industrie- und Sportanlagen (ÖAL Richtlinien), Lärmkarten, Lärmaktionspläne.

Die Simulation wird mit einem anerkannten Software-Programm in unserem Haus durchgeführt, siehe auch www.soundplan.eu

Siehe auch: Lärmschutz

THERMODYNAMISCHE SIMULATION / CLIMA DESIGN

Mit einer thermodynamischen Simulationen können die Faktoren eines Energiekonzeptes detailliert quantifiziert werden. Alle wichtigen thermodynamischen Effekte werden durch Berechnungsmodelle mithilfe einer Simulationssoftware (TRNSYS) nachgebildet. So ist es möglich, in hoher zeitlicher Auflösung Temperaturen, Behaglichkeitsgrenzwerte und Energieströme verlässlich vorherzusagen. Thermische Speichereffekte und der Einfluss passiver Maßnahmen am Baukörper, wie Verglasungsqualität, Verschattungsqualität, etc. werden damit detailliert erfasst und gegebenenfalls optimiert. Mit der Simulationen können verschiedene Varianten des Raumes in Bezug auf die Behaglichkeit je nach Jahreszeit bewertet werden. In der Simulation können auch die haustechnischen Anlagenteile, wie z.B. Kühldecken (TAB), Lüftung, Be - und Entfeuchtung, Radiatoren, berücksichtigt werden. So werden Schwachstellen ausfindig gemacht und das Gesamtsystem (Gebäudehülle, haustechnische Anlagenteile, etc.) im Voraus bewertet und optimiert.

Bei diesem Bauvorhaben soll die Wirksamkeit der Sommernachtslüftung optimiert werden, dazu werden die Speichermassen sowie die Lüftungsquerschnitte berücksichtigt und Regestrategie entwickelt.

Als Grundlage für die Simulation dienen die Teilleistungen der Bauphysik und der Haustechnik.

Folgende Varianten werden in der Simulation ausgearbeitet:

• unterschiedlicher Glasqualitäten
• mit Verschattungsvarianten
• Nachtlüftungskonzepte zur Vermeidung sommerlicher Überwärmung mit Hilfe des Überströmelementes

Es werden unterschiedliche Verschattungsvarianten nach Orientierung und je nach Geschoß als Grundlage zur Entscheidungsfindung (wo welche Verschattung) untersucht. Simuliert werden 3-4 Zonen, welche zur Projektierung entscheidend sind.

Die Simulation wird mit dem anerkannten Software-Programm in unserem Haus durchgeführt, siehe auch www.trnsys.com

WÄRMEBRÜCKEN SIMULATION

Simulationsarten:

Isothermen- und Oberflächentemperaturberechnungen je nach Bedarf zwei- und dreidimensional.

Auswirkung:

• Erhöhter Heizwärmebedarf: Wärmebrücken führen zu höherem Transmissionswärmeverlust und damit zu höherem Heizwärmebedarf und höheren Heizkosten.
• Tauwasserausfall: Im Bereich von Wärmebrücken sinkt bei niedrigen Außentemperaturen die raumseitige Oberflächentemperatur von Bauteilen stärker ab als in den ungestörten Bereichen. Bei Unterschreiten der Taupunkttemperatur fällt Tauwasser (Kondenswasser) an der Oberfläche aus.
• Schimmelpilz: Tritt nicht erst bei Tauwasserausfall, sondern bereits bei einer (durch die Oberflächentemperatur bedingten) relativen Luftfeuchte von 80 % an der Bauteiloberfläche auf (div. Schimmelpilze bereits bei 70 %).

Formen:

Man unterscheidet materialbedingte und geometrische Wärmebrücken.

• Materialbedingte Wärmebrücken entstehen durch die verwendeten Materialien. Da jedes Material unterschiedlich gut Wärme leitet sind besonders Baustoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit für die Entstehung von Wärmebrücken verantwortlich. Dies sind insbesondere Metalle, die allgemein sehr gut Wärme leiten.
• Geometrische Wärmebrücken ergeben sich, wenn die Innenoberfläche ungleich der Außenoberfläche ist. Allgemein gilt, je kompakter ein Gebäude gebaut ist, also je kleiner das Verhältnis Außenoberfläche zu Innenoberfläche ist, umso geringer sind die Energieverluste. Ursache ist der Kühlrippeneffekt, der beispielsweise bei Hausaußenecken, Dachgauben und Erkern auftritt.

www.buildingphysics.com

WIND - LASTSIMULATION

Computational Fluid Dynamics (CFD) beschäftigt sich mit der numerischen Untersuchung von Strömungen. CFD-Simulationen stellen eine schnelle und kostengünstige Alternative zu experimentellen Versuchen, wie beispielsweise Windkanaltests, dar. Deshalb werden CFD-Modelle heute in vielen Bereichen der Natur- und Ingenieurwissenschaften eingesetzt.

Umströmungen werden durch die Erhaltungssätze für Masse, Impuls und Energie (Navier-Stokes-Gleichungen) beschrieben, die in mathematischer Form durch partielle, nichtlineare Differentialgleichungen darstellbar sind. Eine analytische Problemlösung ist nur in Spezialfällen möglich. CFD-Programme hingegen ermöglichen eine numerische Näherungslösung, indem sie die Differentialgleichungen mit einem System aus algebraischen Gleichungen approximieren. Als Diskretisierungsmethoden werden Finite-Differenzen-, Finite-Elemente- und Finite-Volumen-Verfahren angewendet.

Mit einer numerischen Strömungssimulation können Hüllflächen, zum Beispiel für Hallen mit unterschiedlichen Variantenstudien, für Windbelastungen untersucht werden.

Mit Hilfe dieser numerischen Strömungssimulation können umfassende Informationen für die Statik auf die Hüllfläche ermittelt und optimiert werden. Eine Besonderheit sind auch die Untersuchungen von Böen und Turbulenzen, welche sich dadurch entwickeln können.

Die Ergebnisse der Simulation sind einerseits Aussagen zu den Luftgeschwindigkeiten (m/s) sowie andererseits, zu den Druckverteilungen auf die Hüllfläche.

Die Simulation wird mit einem anerkannten Software-Programm in unserem Haus durchgeführt, siehe auch www.autodesk.de