Numerische Simulation von Gebäuden und gebäudetechnischen Anlagen

Ein in vielen Projekten eingesetztes Werkzeug ist die thermische Anlagen- und Gebäudesimulation. Mit den verwendeten Simulationstools (dzt. IDA ICE oder TRNSYS) wird das instationäre thermische Verhalten von Gebäuden detailliert und geometriebasiert abgebildet und analysiert. Gebäudetechnische Anlagen werden entsprechend der tatsächlichen Verschaltung über Einzel-Komponentenmodelle (Kessel, Wärmepumpen, Sonnenkollektoren, Speicher, Rohrleitungen, Ventile etc.) abgebildet und inklusive der Regelung modelliert. Mithilfe der Modelle lassen sich unterschiedliche Aufgabenstellungen bearbeiten:

• Ermittlung des Wärme- und Kühlbedarfs
• Berechnung von Raumtemperaturen, Luftfeuchtigkeit, Beurteilung der Behaglichkeit
• Bewertung unterschiedlicher Konstruktionsvarianten und Gebäudeausformungen
• Entwicklung von Regelungsstrategien (Lüftung, Verschattung, Gebäudetechnik etc.)

Urbane Energiekonzepte und Netze

Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe besteht in der dynamischen Modellierung und Analyse von Energiesystemen für Quartiere von thermischen Versorgungssystemen. Hierzu wurden in den letzten Jahren Lösungsansätze erarbeitet, die es ermöglichen, alle relevanten Komponenten von Quartiers-Energieversorgungssystemen (Energieerzeugung, Verteilnetz, Abnehmer) in der Simulation in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu berücksichtigen.

Modellentwicklung

Bei Bedarf werden Komponentenmodelle, die in den verwendeten kommerziellen Softwarepaketen nicht oder in nicht ausreichender Detaillierung vorhanden sind, selbst erstellt. Für die Software TRNSYS wurden in den letzten Jahren z.B. ein semi-physikalisches Wärmepumpenmodell (Type 887), verschiedene Latentwärme-Speichermodelle (Type 840, Type 842 und das Eisspeichermodell Type 843) entwickelt.

Experimentelle Analysen im Labor und im Feld

Experimentelle Arbeiten umfassen den Aufbau von Funktionsmustern und die messtechnische Analyse von gebäudetechnischen Komponenten im Labor und Versuchsgebäuden sowie Langzeitmessungen/Monitorings an Feldanlagen.