Für die Planung von Gebäuden und Anlagen zur technischen Gebäudeausrüstung (TGA) lassen sich CFD-Simulationen bzw. Strömungssimulationen für eine Vielzahl von Fragestellungen erfolgreich einsetzen.

Bild 1 Strömungssimulation des Business-Clubs 3 des 1. FC Heidenheim.

Innenraum

Im Innenraum lassen sich die  Strömungsverhältnisse,  Wärmeverteilung,  Stofftransportvorgängen wie z.B. die Ausbreitung von Schadstoffen bzw. die CO2-Konzentration in der Luft berechnen.

Die Berechnungen können, je nach Anforderungen entweder stationär oder instationär (zeitlich veränderlich) erfolgen.

Bewertet werden können der thermische Komfort, die Luftqualität, die Konzentration von Schadstoffen, die Luftfeuchtigkeit und das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten zur Konditionierung des Raumes.

Insbesondere lassen sich Heiz- und Kühlungskonzepte, Mischluftkonzepte, Frischluftkonzepte, aber auch das Verhalten im Falle eines Brandes (Entrauchung) betrachten.

Die Modelle bestehen aus dem 3D-Modell des Raumes, den Zu- und Abluftkanälen, Luftschlitzen, bis hin zur Möbellierung bzw. zu Personen im Raum. Als Randbedingungen werden Volumenströme, Wärmequellen (Heizung) und Wärmesenken (Kühlplatten) angesetzt. Auch die Wärmeabgabe eines Menschen oder mehrerer Menschen mit ca. 100 W pro Person lässt sich beschreiben. Der Einfluss der Sonneneinstrahlung durch die Scheiben kann als Wärmequelle berücksichtig werden, wobei sogar die Schattenbildung durch Säulen beschrieben werden kann. Transmission, Absorption und Reflexion der Scheiben lassen sich im Modell ebenso erfassen, wie der transiente Verlauf des Sonnenstandes.

Mit etwas anderen Ansätzen lässt sich auch das akustische Verhalten von Ventilatoren und Gebläsen im Raum über Simulationen bewerten.

Bild 2 Optimierung eines Ventilators

Außenraum (Gebäudeumströmung)

Durch Außenumströmungen lassen sich die Drücke an Gebäudeöffnungen wie Türen und Fenster bei Wind bestimmen. Die Ausbreitung bzw. die Verdünnung von Emissionen z.B. von Schornsteinanlagen ist ebenso möglich wie die Bestimmung der Windlasten auf das Gebäude selbst bzw. auf An- und Aufbauten wie Fassaden, Solarzellen, Antennen, Wärmetauscher, Kondensatoren, Filter usw.

Komponenten

Ebenso lassen sich Detailkomponenten wie Wärmetauscher, Wärmespeicher, Eisspeicher, Brenner berechnen und optimieren.

Raumluftqualität und Hygiene

Über die Simulation lässt sich die Verbreitung von Bakterien und Viren sowie Gefahrstoffe, Kohlendioxid, Stäube über die Raumluft bestimmen.

Anhand der Konzentration kann abgeschätzt werden, ob eine gesundheitliche Gefährdung besteht.


Weitere Informationen hierzu finden Sie auch unter dem Kapitel Luftreinigung auf unserer Homepage.

Weitere Beispiele

Bild 3 Strömungssimulation Brandfall in einer Tiefgarage

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Stefan Merkle
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