Innenraumkomfort: Hallen & Büros.

Den thermischen Komfort der Büros durch CFD-Simulation optimieren

EOLIOS führt Studien der CFD-Simulation der Büros, Besprechungs- und Konferenzräume durch, um die thermischen Bedingungen komplexer Räume zu analysieren und vorherzusagen — tertiär, residenziell, gewerblich oder industriell. Unsere Ingenieure, Experten der Thermo-Aeraulik des Gebäudes, konzipieren komfortable, gesunde und energiesparende Arbeitsräume.

Der thermische Komfort ist ein entscheidender Faktor der Nutzungsqualität und der Energieleistung eines Gebäudes. In den Arbeitsräumen sind die kalten Luftzüge, die lokale Überhitzung oder die Temperaturunterschiede von einer Zone zur anderen ebenso viele Quellen des Unbehagens, die das Wohlbefinden der Nutzer und die Sparsamkeit der Anlagen beeinträchtigen.

In den Büros und Großraumbüros konzentriert sich das Unbehagen oft nahe den verglasten Fassaden — kalte Wände im Winter, sonnenbedingte Überhitzung im Sommer — und unter den schlecht ausgerichteten Einblasauslässen. Die Besprechungsräume und Konferenzräume, stark und stoßweise belegt, kumulieren rasche Temperaturerhöhung, Anstieg des CO₂ und unzureichende Luftdurchmischung. Die CFD-Simulation bildet diese Situationen Platz für Platz nach und erlaubt es, die Luftverteilung vor den Arbeiten anzupassen.

Die CFD-Modellierung erlaubt es, die Luftbewegung im Volumen eines Raumes explizit und präzise nachzubilden. Sie bietet so einen universellen Ansatz zur Bestimmung der Mikroklima-Parameter, für jede Raumkonfiguration, alle Parameter von Heizung, Belüftung und Klimatisierung, und alle saisonalen Einflüsse.

Warum die CFD zur Verbesserung des thermischen Komforts nutzen

Für die Büros, Besprechungsräume und Konferenzräume bildet die CFD-Simulation die Wechselwirkungen zwischen Luft, Oberflächen, Wärme und Strahlung nach. Sie hebt die Wirkung der Luftzüge, der Sonnenexposition und der Verteilsysteme auf das reale Empfinden der Nutzer hervor, dort wo die statischen regulatorischen Ansätze ihre Grenzen zeigen.

Die Hebel zur Verbesserung des Komforts

• Wärmedämmung: die Verluste und die kalten Wände begrenzen, Quellen radianten Unbehagens;
• Sonnenschutzkontrolle: die Einträge durch die Verglasungen je nach Ausrichtung und Jahreszeit beherrschen;
• Wirksame Belüftung: eine homogene Lufterneuerung und Durchmischung gewährleisten;
• Optimierung der HLK-Systeme: die Verteilung möglichst genau positionieren und dimensionieren;
• Feuchtigkeitsmanagement: Kondensation und hygrometrisches Unbehagen vermeiden.

Die empfindlichen Räume untersuchen

Die CFD ist besonders geeignet für die Räume, in denen der Komfort schwer zu gewährleisten ist: Theater, Auditorien, Hallen, Atrien, Museen und Veranstaltungssäle. Sie erlaubt es, die Unbehaglichkeitszonen vorwegzunehmen und die Korrekturlösungen vor jeder Verpflichtung zu Arbeiten zu testen.

Die berücksichtigten Parameter

Um das Mikroklima eines Raumes originalgetreu nachzubilden, integriert EOLIOS die Gesamtheit der beteiligten physikalischen Phänomene: die vollständige 3D-Geometrie des Volumens, die Wärmeaustausche an Wänden, Fenstern, Böden und Heizkörpern, die Sonnenstrahlung, die äußeren Wetterbedingungen, die Eigenschaften der Materialien und die internen Einträge durch die Nutzer und die Geräte.

Konzeption von Systemen für hochkontrollierte Atmosphären

Unsere Expertise erstreckt sich auf die hochkontrollierten Atmosphären — Reinraum, Kühlraum, Rechenzentrum, Museum —, wo die geringste Abweichung von Temperatur, Feuchtigkeit oder Luftreinheit erhebliche Folgen haben kann. Die CFD wird dort zu einem Werkzeug der Konzeption, der Überprüfung und der Dimensionierungshilfe.

Was unsere Simulationen unterscheidet

Wir modellieren die Luftverteilsysteme mit einem hohen Detailgrad: ein Einblasgitter, ein Diffusor oder ein Abluftauslass wird in seiner realen Geometrie nachgebildet und nicht durch eine einfache Einblasfläche angenähert. Dieser Realismus ist entscheidend, um die Luftstrahlen, ihre Reichweite und die effektive Durchmischung des Raumes originalgetreu vorherzusagen.

Unsere Studien legen keine festen Randbedingungen außerhalb des Modells auf: die Oberflächentemperaturen hängen von den realen konvektiven Austauschen ab, was es erlaubt, sich den realen Bedingungen der Temperaturverteilung an jedem Punkt anzunähern. Wenn die Modellierung eine Abweichung von den geforderten Werten zeigt, werden die Lösungen korrigiert und die Simulation wiederholt, bis zufriedenstellende Ergebnisse erzielt sind.

Kompetenz: Optimierung des thermo-aeraulischen Komforts

Die bewerteten Indikatoren des thermischen Komforts

Über die bloße Lufttemperatur hinaus misst sich der thermische Komfort der Büros an mehreren genormten Indikatoren (ISO 7730). Die CFD-Simulation gibt sie an jedem Punkt des belegten Volumens wieder, Arbeitsplatz für Arbeitsplatz.

• Operative Temperatur: Kombination aus Luft und Strahlung der Wände, repräsentativer für das reale Empfinden als die bloße Lufttemperatur;
• Lokale Luftgeschwindigkeit: Erkennung störender Luftzüge an den Arbeitsplätzen und Sitzplätzen;
• Vertikaler Temperaturgradient: Unterschied Füße / Kopf, häufige Quelle des Unbehagens im Großraumbüro;
• Strahlungsasymmetrie: Wirkung der kalten Wände (Verglasungen) oder warmen (Dächer, Beleuchtung) auf das Empfinden;
• Relative Feuchtigkeit & CO₂: wahrgenommene Luftqualität, entscheidend in den über­belegten Besprechungs- und Konferenzräumen.

Die Lieferobjekte einer Studie

Jede Studie schließt mit Kartografien von Temperatur und Luftgeschwindigkeit, Karten der Komfortindizes (PMV/PPD) je Zone und konkreten Empfehlungen ab: Platzierung und Durchsatz der Einblasauslässe, Sonnenschutzstrategie, Einstellungen der HLK-Systeme. Die Lösungen werden in der Simulation getestet, bis die Komfortziele erreicht sind.