Strömungssimulation

Eine thermische Simulation liefert Angaben zur mittleren Raumlufttemperatur und zu den mittleren Temperaturen der Raumumschließungsflächen. Angaben über die Temperaturschichtung und die lokalen Luftgeschwindigkeiten und Durchlüftungsverhältnisse sind hieraus nicht zu gewinnen. Ebenfalls keine detaillierten Angaben zum thermischen Komfort.

Mithilfe der Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics –CFD) können Luftströmungen und Temperaturverhältnisse in einer komplexen Raumgeometrie für bestimmte Randbedingungen detailliert untersucht werden. Dabei wird das untersuchte Raumvolumen im Modell in eine Gitterstruktur aufgelöst und für jede dieser Gitterzellen werden die Elementargleichungen für Druck, Temperatur und Geschwindigkeit berechnet und miteinander in Wechselwirkung gesetzt. Im Idealfall wird in der Berechnung über einen iterativen Prozess eine stabile Lösung für alle Raumzellen gefunden.

Aufgrund des Rechen- und Modellierungsaufwandes können mit der CFD-Simulation sinnvollerweise nur stationäre Zustände untersucht werden, d.h. jede Simulation liefert das Ergebnis für einen konkreten Satz von vorgegebenen Randbedingungen.

Hierbei ist eine Skalierung in der Dimension von einem Raum (Raumluftströmung) über ein komplettes Gebäude (Gebäudedurchströmung Raum zu Raum oder Raum zu Fassade) bis hin zur Gebäudeumströmung (Innenhofbewertung, Liegenschaften, Quartier) möglich.

Eine strömungstechnische Simulation kann besonders für folgende Fragestellungen genutzt werden:

  • Komfort- und Temperaturanalysen für die Be- und Entlüftung von Räumen mittels einer mechanischen, natürlichen oder gekoppelten Lüftung
  • Durchströmung von Doppelfassaden
  • Belüftung innenliegender Räume über Atrien oder Wintergärten
  • Partikelausbreitung/Schadstoffausbreitung in Laborräumen oder im Außenraum
  • Belüftung von Rechenzentren
  • Dreidimensionale Wärmebrückenberechnung

Strömungssimulationen

Beispiele anhand eines Studios des Senders RTL (Rheinpark Metropole, Köln)

Auswertung nach der Komforttemperatur

Auswertung nach der Lufttemperatur

Auswertung nach der Luftgeschwindigkeit