Software und Modellierung

Das Institut für Bauklimatik erforscht die theoretische Grundlagen des Wärme-, Feuchte-, Luft- und Salztransportes in Materialien, Bauteilen und Gebäuden, sowie anderer Gebiete der Bauphysik. Die Arbeitsgruppe "Modellierungs, Simulation und Software" beschäftigt sich mit der Umsetzung der theoretischen Modelle in Simulationsprogramme und benutzerfreundliche Anwendungsprogramme.

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Softwareüberblick

Simulationsdetail Stahltraeger aus Johns Diss.

Software für Forschung, Lehre und Ingenieurspraxis

Am Institut für Bauklimatik entwickeln wir unsere eigene bauphysikalische Software, welche in der Forschung, der Lehre und für Dienstleistungen (z.B. Gutachten) eingesetzt wird. Grundlage dafür ist die ständige Weiterentwicklung unserer Modelle und Berechnungsalgorithmen, unterstützt durch unser bauphysikalisches Forschungs- und Testlabor. Die physikalischen Berechnungsalgorithmen und Modelle werden von uns in benutzerfreundliche Programme umgesetzt, um so den Wissenstransfer in die Praxis zu unterstützen.

Unsere Simulationsprogramme erlauben die Prüfung, Parametrisierung und Erweiterung der physikalischen Modelle. Weiterhin helfen diese Programme Forschungseinrichtungen bei ihrer Arbeit, unterstützen Studenten beim Erlernen der bauphysikalischen Zusammenhänge und erleichtern die Arbeit der in der Bauphysik/Bauklimatik tätigen Bauingenieure und Architekten. Gerade im Bereich der hygrothermischen Bauteilsimulation gehört unsere Software zu den weltweit besten, physikalisch genauen und zudem nutzerfreundlichen Simulationsprogrammen. Mittels der Simulation kann z.B. in der Planungsphase eine Konstruktion auf eine mögliche Kondenswasserbildung oder Wärmebrücken hin überprüft werden, es können die Ursachen von Schadensfällen ermittelt werden oder es kann ein neues Material auf mögliche Einsatzfelder und -grenzen hin untersucht und optimiert werden.

Seit einigen Jahren ist auch die Simulation von thermischer Behaglichkeit in Räumen, und die Gebäudeenergiesimulation ein Schwerpunkt an unserem Institut.

Schwerpunkte bei der Entwicklung unserer Software sind:

  • korrekte Beschreibung physikalischer Zusammenhänge auf dem neuesten Stand der Forschung
  • intuitive und benutzerfreundliche Programme, die durch einfache Bedienung ein effizientes Arbeiten erleichtern und den Einstieg in die Themengebiete der Bauphysik unterstützen (z.B. Studenten in der Lehre)
  • Verwendung moderner Technologien (z.B. Wiki-Seiten, Aufgabenliste, Versionskontrollsoftware, etc), welche eine effektive Gruppenarbeit erlaubt und zu hoch-performanten Simulationswerkzeugen führt
  • nationale und internationale Zusammenarbeit bei der Entwicklung von Modulen und Programmteilen, die zur Vergrößerung der angebotenen Softwarevielfalt beitragen.

Als Ergebnis sind in den letzten Jahren eine Reihe von Programmen entstanden, die sich in vielen Gesichtspunkten auszeichnen.

  • COND - praxisnahes Bemessungswerkzeug für Konstruktionsaufbauten nach DIN 4108-3
  • DELPHIN - fortschrittliches hygrothermisches Simulationswerkzeug für Konstruktionen und Konstruktionsdetails und viele andere Aufgabenstellungen aus dem Bereich der hygrothermischen Simulation bzw. Wärme- und Stofftransport in porösen Medien,
  • THERAKLES - thermisches Raummodell/Einzonen-Simulationsprogramm zur Bewertung der Behaglichkeit im Sommer- und Winterfall, Energieberechnung und Variantenanalyse
  • NANDRAD - Rechenkern für die Gebäudeenergiesimulation von mehrzonigen Gebäuden und Gebäudekomplexen
  • MASTERSIM - FMI Simulationsmaster für die verknüpfte Simulation gekoppelter Simulationsprogramme
  • POSTPROC - Institutseigenes gemeinschaftliches Postprozessing für alle unsere Simulationsprogramme mit Schwerpunkt auf effizientem Analyseworkflow und Diagramm/Ergebnisdarstellung
  • verschiedene Tools und kleinere Werkzeuge runden unsere Softwarepalette ab, z.B. Klimadateneditoren, Datenkonvertierer, Python-basierte Automatisierungstools etc.

Im Bereich der Forschung werden neben Simulationsprogrammen auch Berechnungsbibliotheken und Softwareplattformen entwickelt (z.B. das IntegratorFramework). Fokus unserer Entwicklungsarbeit ist stets auch die Effizienz unserer Simulationsprogramme, da wir auch jenseits von universitären Anwendungen eine praxistaugliche Simulation auf Ingenieursrechnern ermöglichen wollen. Moderne Technologien wie Krylow-Unterraummethoden und Parallelisierung, sowie low-level Algorithmenoptimierung  sind Teil unserer numerischen Entwicklungsarbeit.

Weiterführende Informationen zu unserer Software, zum Support und zu Schulungen  entnehmen Sie bitte der Software-Webseite.