ESP-r

 

Einleitung

Solar Residences, Glasgow

Bei der Planung von energieeffizienten Gebäuden, die gleichzeitig hohen Anforderungen an Wohnkomfort Rechnung tragen sollen, stoßen Ingenieure durch die Komplexität der Zusammenhänge an Grenzen, die sie mit herkömmlichen Planungshilfen nicht überwinden können. So handelt es sich bei der Ermittlung des Heizwärmebedarfs nach der Wärmeschutzverordnung nur um einen ungefähren Richtwert, und bei der Festlegung von benötigten Heizanlagenkapazitäten werden Werte für interne und solare Wärmegewinne oft mit hohen Sicherheitsbeiwerten berechnet, was zu einer Überdimensionierung führt.

Das dynamische Gebäudesimulationsprogramm ESP-r bietet hier wesentlich detailliertere Untersuchungsmöglichkeiten. Es strebt an, die realen Bedingungen so exakt wie möglich wiederzugeben. Dabei wird kein Aspekt gesondert betrachtet, sondern alle zu berücksichtigenden Gesichtspunkte wie Heizung, Kühlung, Anlagenkapazität sowie thermische und optische Komfortbedingungen werden in die Analyse mit einbezogen.

Einige Anwendungsgebiete von ESP-r

Neben grundlegenden Fragestellungen wie der Dimensionierung von Anlagen der Haustechnik, der exakten Abstimmung von deren Kontrollfunktionen oder der Ermittlung des Heiz- und Kühlenergieverbrauchs eines Gebäudes lassen sich mit ESP-r auch komplexere Sachverhalte untersuchen:

Grundstruktur beim Aufstellen einer Gebäudesimulation

Der erste Schritt beim Aufstellen eines Computermodells ist das Anfertigen von für die Simulation notwendigen Datenbanken. Diese enthalten unter anderem Information über:

CAD to ESP-r

Der zweite Schritt ist die Eingabe der Geometrie des untersuchten Gebäudes, wobei man hier auf CAD-Programme zurückgreifen kann. Als nächstes ordnet man den Oberflächen die entsprechenden Wand- und Deckenaufbauten zu und den Räumen ihre Benutzerprofile. Optional bietet sich die Möglichkeit des Aufstellens verschiedener Netzwerke:

ESP-r plant network

  Des weiteren können zur Überwachung unterschiedlicher Gebäudekomponenten Kontrollfunktionen in das Modell integriert werden:

Die Steuerung wird beeinflußt durch externe oder interne Faktoren wie Lufttemperatur, Bauteiloberflächentemperatur oder Sonneneinstrahlung.

ESP-r bietet zudem die Möglichkeit, das aufgestellte Computermodell mit Hilfe des Lichtsimulationsprogrammes RADIANCE auf optische Gesichtspunkte wie Raumausleuchtung oder Blendungsprobleme hin zu untersuchen.

ESP-r CFD output

Zudem können für die Analyse von Luftbewegungen in einzelnen Räumen CFD-Computermodelle in die ESP-r Simulation integriert werden.

ESP-r Radiance output

Simulation

Das Modell - von einem einzelnen Raum bis zu einem ganzen Gebäude mit neuartigen Baustoffen und komplexen Kontrollfunktionen - wird vom ESP-r Simulator nach dem Prinzip von finiten Volumina berechnet, wobei die Anzahl der Rechenschritte pro Stunde und Simulationsperiode frei gewählt werden können.

Ergebnisanalyse

ESP-r liefert umfassende Ergebnisse auf den verschiedensten Gebieten:

Dadurch werden die Auswirkungen von baulichen Veränderungen auf jeden Aspekt einer Gebäudeplanung berücksichtigt. Dies soll unterstützt werden durch die Darstellung der wichtigsten Ergebnisse in Form von sogenannten IPVs (Integrated Performance View). Detailuntersuchungen einzelner Aspekte (Wärmebrücken, Wärmeströme im Gebäude, Bauteilfeuchte) sind aber auch möglich.

An ESP-r IPV

 

Generelle Information

ESP-r wurde vor über 20 Jahren an der University of Strathclyde entwickelt und wird seitdem fortwährend weiterentwickelt. Es wird ständig für unterschiedliche, oft europaweite Forschungsprojekte verwendet, zur Zeit z.B. für das IMAGE Projekt, das sich mit neuartigen Glassystemen befaßt. Das Programm ist für Forschungszwecke und für kommerzielle Anwender kostenfrei in Form eines installierbaren Programms und im Quellcode verfügbar. ESRU bietet zudem regelmäßig mehrtägige Trainingskurse an.