Simulationen

Die Unterstützung der Planung von komplexen Gebäuden oder technisch anspruchsvollen Detaillösungen erfolgt oft mittels geeigneter Berechnungsverfahren in Simulationen. Die Modellierung über einen digitalen Zwilling stellt ein gewichtiges Werkzeug in der Prognose von Risiken oder für Variantenprüfungen dar. Die Anwendung der entsprechenden Tools erfolgt während dem gesamten Planungsprozess vom Wettbewerb über die Bauprojektphase bis in die Ausführungsplanung.

Unsere Kompetenzen

Themenbereiche in der Übersicht:

  • Lärmprognosen
  • Thermische Raum- und Gebäudesimulationen
  • Hygrothermische Simulationen
  • Isothermenberechnungen 2D und 3D
  • Kaltluftabfall, Draught Risk
  • Raumakustik inkl. Raummoden
  • Tageslicht
  • Strömungsmechanik
  • Umgebungseffekte an Gebäuden oder innerhalb von Arealen

 

Sonnenstand

Für die optimale Platzierung und Orientierung des Gebäudes sind Sonnenstandsdiagramme enorm hilfreich. Sie zeigen auf, zu welchem Zeitpunkt im Jahr und am Tag welche Bescheinung zu erwarten sein wird. Sehr häufig ist diese Anwendung bereits im Entwurfsstadium eines Projektes erwünscht, damit die optimale Energieeffizienz erreicht werden kann.

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Schattenwurf

Bei Neubauten ist es häufig entscheidend wie sie ausgerichtet sind, wie die Form und Höhe den Schattenwurf beeinflusst und ob die Nachbarn davon betroffen sind. Viele Abklärungen zum Thema Schattenwurf werden durch die bestehenden Nachbarn ausgelöst, da sie unsicher über die zukünftige Schattensituation sind.

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Potentielle Energie

In der Entwurfsphase sind Simulationen zur potentiellen Energiegewinnung über die Gebäudehülle wichtig, um sich für eine Form zu entscheiden.

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Tageslicht

Eine hohe Behaglichkeit setzt den ausreichenden und massvollen Eintrag von Sonnenlicht voraus. Mit Lichtsimulationen und Renderings mit speziellen Tools können Erkenntnisse direkt aus dem 3D Modell gewonnen und dargestellt werden.

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Thermische Gebäudesimulationen (IDA ICE)

Simulationen über die Gebäudeperformance in energetischer wie technischer Hinsicht geben bereits zu frühen Entwurfszeitpunkten eine gute Einschätzung über die zu erwartenden Projektwerte (z.B. operative Raumlufttemperaturen, CO2). Zu einem späteren Zeitpunkt im Projekt, spätestens bei der provisorischen Ausführungsplanung, können die Zielwerte dann relativ genau verifiziert werden. Ein begleitender und iterativer Prozess zwischen Architektur und Simulationsergebnissen bietet sich immer an, um möglichst zeitnah die Projekt- mit den Zielwerten zu vergleichen.

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Raumakustik

In einer ersten Phase werden raumakustische Konzepte erarbeitet, um der architektonischen Ästhetik ein erstes akustisches Feedback zu geben. Danach werden mittels einfachen Akustikmodellen die Machbarkeiten geprüft, um wiederum in iterativen Arbeitsschritten zusammen mit der Architektur und der Bauherrschaft, ein Schritt für Schritt verfeinertes Akustikmodell mittels intensiven Simulationen zu prüfen.

Bilder

Hyrothermische Simulationen

In der Konzeption oder Detailplanung von Bauteilkonstruktionen ist je nach Schichtaufbau der gekoppelte Wärme- und Feuchtetransport innerhalb der Konstruktion von bewitterten Bauteilen zu untersuchen. Diese Methodik wird insbesondere bei Innendämmsystemen oder für Holzkonstruktionen eingesetzt. Die Resultate dienen der Beurteilung eines Bauteils über dessen Trocknungsverhalten und allfällige Risiken einer unzureichend funktionierenden Dampfdiffusion.

FEM

Strömung um Gebäude

Ganz spezielle Häuserformen oder -lagen bedingen immer wieder die Überprüfung hinsichtlich Strömungsverhalten. Starke Winde oder spezifische Windrichtungen, zeitlich stark variierend, können den Entwurf beeinflussen. Mittels unseren Strömungssimulationen werden früh- und rechtzeitig wichtige Designparameter ausgewertet und beurteilt.

Schallbeugung um Gebäude, tieffrequent

Eine weitere sehr wichtige Aussage ist die Machbarkeit bezüglich Aussenlärm. Eine spezielle Form neben der herkömmlichen Lärmausbreitung ist die Beugung des Schalls um Hindernisse und die Gebäude selber. Häufig werden bereits Angaben dazu, wie auch grafische Auswertungen, von Lärmfachstellen gefordert.

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Visualisierung Lärmausbreitung im Aussenraum

Fluiddynamik, CFD (Kaltluftabfall, Lüftungen, Fassaden)

Das Strömungsverhalten von Bauteilen und auch von Räumen wird immer wichtiger und ist ein bedeutsamer Bestandteil die Behaglichkeit der zukünftigen Nutzer zu erfüllen. Unser Angebot reicht dabei von einfachen Kaltluftabfallnachweisen bis zu komplexen Fluiddynamiksimulationen mit mechanischen Lüftungen oder auch von hinterlüfteten Fassaden, wahlweise in 2D oder 3D, stationär oder instationär.

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3D Visualisierung Luftströmungen/Kaltluftabfall

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Auswertung und 2D Visualisierung Kaltluftabfall Fensterfront

Raummoden

Beim Auslegen von im Tiefton beanspruchten Räumen, ist die Simulation und Visualisierung von Raummoden mittels FEM Methoden eine sehr wichtige Stütze im Gesamtprozess der Raumakustik. Herkömmliche Berechnungen können nur für quaderförmige Räume erstellt werden. Mit den neuesten Simulationen können alle beliebigen Räume und Ausstattungen berücksichtigt und prognostiziert werden.

Absorber

Absorber sind aus der Auslegung der wichtigste Baustein zur Bedämpfung von Räumen. In den meisten Fällen sind die Absorptionswerte jedoch nicht bekannt, oder man möchte Absorber einsetzen, die ganz spezifische Kennwerte aufweisen. Wir können die digitalen Absorber bereits auf deren Wirkung testen, bevor sie gebaut werden. Dies können zum Beispiel spezielle Helmholtzresonatoren für den Einbau in Kinos sein, oder auch massgeschneiderte Absorber, für deren Ausmessung oder Prototyping kein Budget oder Zeit vorhanden sind.

3D-Isothermen

Die tägliche Arbeit mit der Norm SIA 180 bringt den intensiven Einsatz von 2D Isothermen mit sich, damit die Beurteilung von zukünftigen Feuchtigkeitsproblemen in oder an Bauteilen beurteilt werden kann. Mittels 3D Isothermen kann diese Fähigkeit auf viel komplexere Situationen ausgeweitet werden. Zudem sind alle Bauteile neu auch instationär simulierbar, nach Wunsch oder Situation auch inklusive Wärmestrahlung von Bauteilen oder der Sonne.

3D_Isotherme

3D Isotherme 2

Building Information Modeling (BIM)

Die Übernahme der geometrischen und parametrisierten Informationen aus Architekturmodellen ergeben einen einfacheren und weniger fehleranfälligen Datenaustausch. Desweiteren erlauben diese eine einfachere und bessere Visualisierung von Projekten sowie Projektinhalten. Die Bauphysik ist zwar als Spezialistendisziplin nicht federführend im Projektabwicklungsplan, aber Gebäudemodelle können für die Berechnungen und Simulationen sowie für Konzeptarbeiten genutzt werden.

Unsere Kompetenzen

Unsere Leistungen im Planungsprozess

  • Mitwirkung bei Erstellung von Projektabwicklungsplänen (BAP)
  • Issue-Management im Bereich Bauphysik
  • Mitwirkung bei ICE-Sessions
  • Erstellung von Konzepten auf Basis von Gebäudemodellen
  • Nutzung von Architekturmodellen für Raum- und Gebäudesimulationen
  • Rückführung von Berechnungsparametern in Architekturmodelle (z.B. Schallanforderungen von Bauteilen, U-Werte, Dämmstärken, etc.)

Referenzen im Bereich Simulationen und BIM