Innerhalb eines Flughafenkomplexes wird ein neuer, großer Gastronomiebereich geplant. Hierfür soll zusammen mit Bauherr, Architekt und den Fachplanern ein bauklimatisches Gesamtkonzept erstellt werden. Dieses soll während der gesamten Projektlaufzeit aktualisiert werden, wobei bei Änderungen regelmäßig die Einhaltung der Zielwerte zu prüfen ist. Im Rahmen eines Workshops mit den Hauptbeteiligten werden diese Zielwerte definiert und das bauklimatische Pflichtenheft erstellt. Mit Hilfe einer Reihe von unterschiedlichen Simulationsmethoden zur thermischen Behaglichkeit, Zugluftrisiko, Lichteinfall, Akustik und Energiebedarf wird das aktuelle Gesamtkonzept bauklimatisch bewertet und optimiert. In Abstimmung mit den Projektpartnern muss eventuell das bauklimatische Pflichtenheft noch an der einen oder anderen Stelle angepasst oder erweitert werden.
Wichtig während des gesamten Projektablauf ist die regelmäßige Aktualisierung der Vorgaben und der entsprechenden Zielwerterreichung. Projektänderungen können somit zeitnah bewertet werden und ermöglichen den Projektverantwortlichen jederzeit die Kontrolle über eventuelle Auswirkungen von baulichen Veränderungen.
Vorgaben für die Simulation
Zur Beheizung und Kühlung des Gebäudes soll der Boden als thermoaktives Bauteilsystem ausgeführt werden und um den Kaltluftabfall an der Fassade zu reduzieren sollen Heizkonvektoren auf etwa 4,5 m Höhe umlaufend angebracht werden. Die Belüftung erfolgt über eine mechanische Belüftung mit Quelllufteinlässen und an der Decke angebrachten Drallauslässen. Bei entsprechenden Außenbedingungen können zur Kühlung durch freie Lüftung, motorisch öffenbare Lüftungsflügel an den Längsseiten aktiviert werden. Die Öffnungs- und Schließzeiten richten sich nach den aktuellen Außen- und Innentemperaturen sowie der mittleren Temperatur der letzten 48 h. Zusätzlich kann die Nordwestfassade bis zu einer Höhe von 4 m geöffnet werden, wenn komplett auf Heizung oder aktive Kühlung verzichtet werden kann.
Simulation
Mit Hilfe der dynamisch thermischen Gebäudesimulationssoftware EDSL TAS werden die gesamten Energieströme und die gefühlten Temperaturen in den unterschiedlichen Zonen während eines kompletten Jahres im Stundenzeitschritt berechnet. Unterschiedliche Regelungsstrategien für Verschattung, mechanische und freie Lüftung können somit ganzheitlich bewertet werden und die Einhaltung des bauklimatischen Pflichtenhefts geprüft werden.
Das Zugluftrisiko bei niedrigen Außentemperaturen in den Sitzplatzbereichen des Gebäudes wird durch hoch aufgelöste 3D CFD Simulation (hier: ANSYS CFX) des kompletten Gebäudekomplexes beschrieben. In die Bewertung gehen dabei Temperatur, Turbulenzgrad und Luftgeschwindigkeit ein.
Die genaue, lokale Temperaturverteilung im Sommerfall wird ebenso mit 3D CFD Simulation dargestellt. Aus den Ergebnissen können Rückschlüsse auf erforderliche Verbesserungsmaßnahmen speziell in Bereichen hoher Temperatur gezogen werden.
Ergebnisse / Empfehlungen
Durch den zielgerichteten Einsatz unterschiedlicher Simulationsmethoden wie CFD Strömungsanalyse und der dynamisch thermischen Gebäudesimulation konnten mehrere Gebäudegeometrie- und Technikvarianten durchgespielt werden, bis ein den Vorgaben des bauklimatischen Pflichtenhefts konformes Gebäudemodell entwickelt wurde. Dieses bauklimatische Gesamtkonzept dient nun als Grundlage für die nachfolgende Ausschreibungsphase.