Hoher Betriebskomfort mit niedrigen Bau- und Betriebskosten

Der Einsatz von Simulationsberechnungsprogrammen gehört noch zu den Ausnahmen im täglichen Planungsprozess. Doch steigende Anforderungen rund um Regelwerke und Verordnungen zeigen die Vorteile von Simulationsanwendungen in frühen Planungsstadien zunehmend auf. Die IKZ-Redaktion sprach mit Björn Wolff, Entwicklungsexperte für Simulationssoftware bei Hottgenroth/ETU, über die Vorteile und Einsatzkriterien eines solchen Berechnungsprogramms.

IKZ-FACHPLANER: Herr Wolff, warum kommen Ihrer Meinung nach bisher nur wenig Simulationsanwendungen zum Einsatz?
Björn Wolff: Mit dem Begriff „Simulation“ werden zumeist negative Assoziationen verknüpft wie „aufwendig“ und „kompliziert“. Dazu kommt der Umstand, dass viele Simulationsprogramme auch tatsächlich sehr viel können, fast schon zu viel, was in der täglichen Praxis kaum benötigt wird. Aus dieser Tatsache wird oftmals abgeleitet, dass solche Programme nur etwas für sehr anspruchsvolle und spezielle Projekte oder Planer mit spezifischem Know-how sind. Das stimmt allerdings so nicht.

IKZ-FACHPLANER: Welche entscheidenden Vorteile sehen Sie für den Einsatz einer Simulationssoftware in Bezug auf die Umsetzung bzw. Erfüllung von Auftraggeber- und Energieeinsparverordnungs-(EnEV)-Anforderungen?
Björn Wolff: Durch die ständige Weiterentwicklung dieser Programme hat sich mittlerweile ein Kernvorteil für die Anwendungen herauskristallisiert: Mehr Informationen bei fast gleichbleibendem Zeitaufwand. Um diese Aussage zu verdeutlichen, muss man den Planungs- bzw. Optimierungsprozess von Gebäuden näher betrachten. Fast immer gelten dabei bestimmte gesetzliche Rahmenvorgaben, z. B. die der EnEV. Diese einzuhalten ist Pflicht. Nicht zuletzt auch aufgrund von Fördergeldern, die der Auftraggeber ggf. in Anspruch nehmen möchte. Die Planer benötigen dabei zahlreiche Daten für die Nachweisführung bzw. Berechnung. Gleichzeitig müssen auch Kundenwünsche und das damit verbundene Budget berücksichtigt werden. Und diese Vorgaben des Bauherrn sind mit den Rahmenbedingungen gesetzlicher Verordnungen, die im Kern dafür stehen, Energie einzusparen und bestimmte Gebäudetypen untereinander vergleichen zu können, nicht immer leicht in Einklang zu bringen. Doch genau hier können Simulationsprogramme ansetzen und Lösungen aufzeigen. Viele wissen nämlich nicht, dass die notwendigen Eingabedaten größtenteils bereits vorliegen, wie z. B. aus der EnEV- oder Heizlastberechnung. Das heißt, hier entsteht kein zusätzlicher Aufwand bei der Eingabe, aber potenzielle Mehrwerte mit dem Ergebnis.

IKZ-FACHPLANER: Nicht selten benötigen Kunden bereits in frühen Stadien der Planung Aussagen über Auswirkungen von Veränderungen und den damit verbundenen Kosten. Sind diese Anforderungen auch eine „Stärke“ von Simulationsanwendungen?
Björn Wolff: Bauherrn bzw. Investoren von neuen oder zu sanierenden Gebäuden haben in der Regel sehr viele Entscheidungen in zumeist kurzer Zeit zu treffen. Derjenige Planer oder Architekt, der gezielt und fundiert die „Was passiert wenn…“-Fragen beantworten kann, hat dabei die besseren Karten. Zur Umsetzung ein Beispiel: Unser Programm „ETU-Simulation“ rechnet z. B. für jeden Raum des Gebäudes und für viele verschiedene Anlagentechniken das Verhalten für jede Stunde des Jahres aus. Das hat u. a. die Vorteile, dass wir dessen Auswirkungen besser erkennen, aber auch Rückkopplungen sehen und moderne Steuerungstechniken darstellen können. Dies erlaubt dem Planer nicht nur, konkrete Kundenwünsche darzustellen und die Auswirkungen dieser Wünsche zu kommunizieren, sondern es erlaubt mit Blick auf das verfügbare Budget Optionen zu geben oder auszuschließen, und zwar schnell, einfach und übersichtlich. Durch die gezielte Aufschlüsselung von energetischen Gewinnen und Verlusten und die damit verbundenen Betriebs- und Investitionskosten können wir Projekte kundenspezifischer und auch energieeffizienter planen. Mit einzelnen Gesamtaussagen, wie z. B. dem zu erwartenden Endenergiebedarf aus der EnEV, können wir nur bedingt einzelne Situationen widerspiegeln, geschweige denn realitätsnahe Werte erwarten. Dies ist dann die Stärke von Simulationsprogrammen.

IKZ-FACHPLANER: Kann der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) die Umsetzung eines Simulationsprozesses im Arbeitsablauf unterstützen?
Björn Wolff: Definitiv. BIM sorgt in diesem Fall genau für das, wofür es steht: Prozesse zu optimieren. Das bedeutet, Informationen so zu digitalisieren, dass sie für viele Prozesse bereits vor- und aufbereitet sind. Wenn der Planer seine Gebäudedaten in einem einheitlichen (zumeist 3D) Modell sammelt, können darauf mit weniger Aufwand Rechenkerne nach DIN V 18599, VDI 6007 (Simulation/Kühllast), DIN EN 12831 (Heizlast) u.v.m. angewendet werden. Das Gebäude mit seinen Flächen, Volumina, Räumen, Baustoffen ist ja im Grund immer gleich. Unterschiedliche Normen verlangen nur eine unterschiedliche Auswertung dieser Informationen. Und dies setzen wir mit unserer Anwendung so auch um: Neben eigenen 3D-Erfassungen übernehmen wir z. B. Modelle via IFC- und Revit-Schnittstellen und können diese anreichern und/oder auswerten.
Aus dem Nähkästchen geplaudert sollte man sich ab und zu folgende Frage beim Arbeiten mit Software stellen: „Habe ich diese Information so nicht schon einmal vorhin eingegeben, auch wenn sie dort anders hieß?“ Wenn das der Fall ist, kann man seinen Prozess noch optimieren. Diese Frage stelle ich auch den eigenen Entwicklern häufig.

IKZ-FACHPLANER: Sind Simulationsanwendungen damit nur für größere Objekte interessant? Und wie steht es in diesem Zusammenhang um die Software aus Ihrem Hause?
Björn Wolff: Hottgenroth hat dieses Jahr die Software „ETU-Simulation“ auf den Markt gebracht, welche die einfache und schnelle Simulation von vielen Gebäudetypen ermöglicht und direkt mit allen weiteren Normberechnungen von Hottgenroth verknüpft werden kann. Mit 59 Euro monatlich inkl. aller Updates ist dieses Produkt auch für viele kleinere Projekte interessant.

IKZ-FACHPLANER: Während Energieberaterprogramme nach festen Regeln der EnEV agieren, handeln Simulationsanwendungen in einem freien System, deren Randbedingungen die VDI-Richtlinie 6007 beschreibt. Worin liegen die Unterschiede in der Datenerfassung und letztlich im Ergebnis?
Björn Wolff: In der Simulation werden in der Regel sinnvolle Gruppierungen via Zonen gebildet, mit den gleichen physikalischen Nutzungsbedingungen (Zone). Die Simulation kann durch die stundenweise Betrachtung Wärmespeicherkapazitäten von Baustoffen berücksichtigen. Daher wird meist nicht nur ein U-Wert benutzt, sondern der konkrete Schichtaufbau des jeweiligen Bauteils. Als Konsequenz dieser detaillierten Betrachtungsweise kann der Planer jeder Zone, jedem Raum Vorgaben z. B. für die Temperaturen, Lüftung, Sonnenschutz, interne Lasten etc. übergeben. Die Werte, die im Anschluss ermittelt werden, beschreiben zumeist Lastgänge bzw. Lastverläufe und zeigen das Optimierungspotenzial deutlich auf. Es kann hierbei z. B. im Detail geprüft werden: Woher kommt welche Last? Wie ist das Verhältnis der einzelnen Systembedingungen? – angelehnt an die Frage: Wo macht es Sinn, zuerst optimierend tätig zu werden? Und schließlich: Wie werden sich Änderungen bemerkbar machen und zu welchem Preis? Diese Daten, die so detailliert kaum aus einer anderen Betrachtung (z. B. DIN V 18599) kommen, helfen dem Kunden, die optimale Lösung für das Projekt zu finden. Das heißt, der Investor kann zusammen mit dem Berater agieren.

IKZ-FACHPLANER: Regelwerke und Verordnungen unterliegen einem ständigen Wandel. Was kommt auf die Branche zu? Oder anders gefragt: Welche zukünftigen Anforderungen sehen Sie hier für energieeffizientes und termingerechtes Bauen?
Björn Wolff: Alle Branchen stehen vor dem großen Thema Digitalisierung. BIM ist vor diesem Hintergrund ein großes Thema. Aus den täglichen Gesprächen mit Ener­gieberatern, Architekten und TGA-Planern weiß ich, dass im Ablauf der Projekte noch jede Menge Optimierungspotenzial steckt. Allerdings ist es in Zeiten einer sehr guten Auftragslage schwierig, sich mit diesem Thema zu beschäftigen. Wer dies allerdings tut, wird in Zeiten einer nicht so guten Auftragslage definitiv Vorteile gegenüber seiner Konkurrenz feststellen.
In den Regelwerken selbst ist ein Trend zur dynamischen Betrachtung zu erkennen. Schauen wir dabei z. B. auf die Verordnung des sommerlichen Wärmeschutzes und die DIN 4108-2 sowie die VDI-Richtlinie 2078, dann tauchen hier bereits Verweise zu Simulationsberechnungen auf. In diesem Zusammenhang ist es zunehmend einfacher, auch große bzw. detaillierte Informationen mit den steigenden Rechnerleistungen auszuwerten, ohne dabei Stunden auf ein Ergebnis warten zu müssen. Daher sehe ich es nur als eine Frage der Zeit, dass Verordnungen, die aus Gründen des Rechenaufwandes die zeitliche und dynamische Komponente bislang ausgeklammert hatten, das früher oder später nachholen. Wenn das eintreten sollte, wird der „Normalfall“ eben die Simulation sein.

Bilder: Hottgenroth Software

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