Energetische Variantenanalyse

Grundlage für die Untersuchungen bildet die Grundlagenermittlung sowie das zugehörige Bauwerksinformationsmodell des Projektpartners BPD für das im Projekt beispielhaft untersuchte Gebäude. In diesem Sachberichtszeitraum wurde dabei der Berechnungsansatz mithilfe des generischen Gebäudemodells näher untersucht. Die Input-Kennwerte konnten vom Projektpartner BPD an das Institut für Bauphysik übermittelt werden. Der Standort, die Gebäudeabmessungen sowie die Gebäudenutzung sind als Rahmenvorgabe fest (also unveränderlich) definiert. Gemäß fiktiver Vorgabe des Bauherrn (in Abstimmung mit den Fachplanern) erfolgte die Bildung einer Variantenmatrix (siehe Tabelle) mittels folgender Unterscheidungen:

• Konstruktion außen: Die Außenwand wurde zwischen einer schweren Variante (Kalksandstein mit Wärmedämmverbundsystem) und einer leichten Holzständerkonstruktion variiert.
• Konstruktion innen: Die Innenwände werden ebenfalls variiert zwischen einer schweren Vollziegel-Wand und einer leichten Trennwand.
• Fensterflächenanteil: Der Fensterflächenanteil variiert zwischen 25 % und 50 %.
• Kühlung: Es werden Varianten mit und ohne Kühlung betrachtet.

Variantenbildung von detaillierten Gebäudemodellen

Für die folgenden Varianten werden die gleichen Umgebungsverschattungen angenommen, wie für die generische Gebäudevariante.

Das Variantenspektrum umfasst einerseits die drei Geometrieausführungen. Andererseits werden die Konstruktionen und Fensterflächenanteile wie im generischen Modell variiert.

• Konstruktion außen: Die Außenwand wurde zwischen einer schweren Variante (Kalksandstein mit Wärmedämmverbundsystem) und einer leichten Holzständerkonstruktion variiert. Die Abkürzung „BS“ steht für Bauwerksmasse schwer, die Abkürzung BM steht für Bauwerksmasse mittel.
• Konstruktion innen: Die Innenwände werden ebenfalls variiert zwischen einer schweren Vollziegelwand und einer leichten Trennwand.
• Fensterflächenanteil: Der Fensterflächenanteil variiert zwischen 75 % (Abkürzung F75) und 100 % (Abkürzung F100) der Ausgangsfensterfläche nach IFC-Modellvorgaben.
• Kühlung: Es werden Varianten mit und ohne Kühlung betrachtet. Abkürzung „HK“ steht für Heizung und Kühlung, Abkürzung „H“ steht für nur Heizung.

Variante 1

Die erste Variante des detaillierten Gebäudemodells beschreibt ein Wohngebäude mit Doppel-Parker und unbewohnten Dachraum. Auf Erdgeschossniveau ist ein Gewerbe zur Straße hin enthalten.

Auf der Hofseite ist das Erdgeschoss als Doppel-Parker genutzt und an allen Wohneinheiten befinden sich Balkone.

Die thermische Simulation des Gebäudes ordnet die einzelnen Bauteilinnenflächen in Kategorien ein. Diese Kategorien sind relevant für die weitere Simulation der Gebäude. Beispielsweise benötigen nur Außenflächen einen zeit- und standortabhängigen Verschattungsbeiwert. Unterteilt werden Außenflächen, die an Luft angrenzen, erdreichberührende Flächen, innenliegende Flächen mit den Orientierungen Boden, Decke sowie Wand. Weiterhin gibt es adiabate Flächen, die nur als Speichermassen interpretiert werden, da Wärmebrücken nicht abgebildet wurden. 

Variante 2

In der zweiten Variante ist jetzt das Erdgeschoss bewohnt. Der Doppel-Parker wird durch eine Tiefgarage ersetzt. Das Vorgehen zur Simulation ist identisch zu dem aus Variante 1.

Variante 3

Vorläufige Ergebnisse

Im Ergebnis der Variantenuntersuchung ist eine vergleichende Gegenüberstellung der acht gebildeten Szenarien aus der Variantenmatrix entstanden. Die Erläuterung der Varianten ist in Tabelle 1 aufgeführt. Die Ergebnisvisualisierung für die ermittelten Kennwerte (Heiz- und Kühllast sowie Heiz- und Kühlenergiebedarf) sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.

Erläuterung der Variantenmatrix

Variante	Konstruktion		Fensterflächenanteil	Kühlung
	außen	innen
01	schwer	schwer	25 %	ja
02	leicht	schwer	25 %	ja
03	schwer	leicht	25 %	ja
04	leicht	leicht	25 %	ja
05	schwer	schwer	50 %	ja
06	schwer	leicht	50 %	ja
07	schwer	schwer	25 %	nein
08	schwer	schwer	50 %	nein