Hier kommt Simulation zum Zug

Gebäude können Krankmacher sein.
Ein schlechtes Raumklima belastet die Gesundheit. Es kann Erkältungskrankheiten, Bindehautentzündungen, trockene Schleimhäute und Übelkeit verursachen. Auch Kopfschmerzen, Konzentrationsstörungen und Ermüdungserscheinungen hängen oftmals mit den klimatischen Bedingungen in Räumen zusammen. Zugluft oder kalte Luftströmungen können wiederum Nacken- und Rückenschmerzen nach sich ziehen. Häufen sich die Symptome/ Beschwerden nach einem längeren Aufenthalt im Gebäude, spricht man heute bereits von einem eigenen Krankheitsbild, dem sogenannten „Sick-Building-Syndrom“ (SBS). Seit zehn Jahren litten immer mehr Büroangestellte darunter, wobei das Krankheitsrisiko durch ungünstig gebaute oder ausgestattete Gebäude laut Medizinern weiter steige. Laut der ProKlima Studie von 5000 Büroangestellten in Deutschland wurden die meisten SBS-Beschwerden nach Aufenthalt in Büroräumen mit Klimaanlagen geäußert.

Auch in der Kommandozentrale des Heizkraftwerks Wallisellen waren teilweise starke Zugerscheinungen aufgetreten, die für ein insgesamt unangenehmes Raumklima sorgten und von den Mitarbeitern als Verursacher häufiger Krankheiten angesehen wurden. Ein besseres Klima musste also dringend her. Für den angestrebten Klimawandel wurden die Strömungsexperten der HTCO GmbH aus Freiburg zu Rate gezogen.

Dank Strömungssimulation: Klima wieder bestens unter Kontrolle.
Wer „Heizkraftwerk“ hört, denkt vermutlich eher an eine warme und behagliche Raumatmosphäre. Dass die in Wallisellen Beschäftigten dennoch mit massiver Beeinträchtigung durch Zugluft zu kämpfen hatten, lag an der dortigen Klima-Anlage. Um diese Zugerscheinungen unter Kontrolle zu bekommen, wurde in einer detaillierten Strömungsanalyse die Luft- und Temperaturverteilung im Raum mittels computergestützter Simulation genauer ins Visier genommen. „Durch unsere Simulationen haben wir sofort erkannt, dass die Lüftungsanlage mit den Nutzungsanforderungen in diesem Raum nicht kompatibel war.“ erinnert sich der Simulationsexperte Dr. Axel Müller. „In diesem Fall ließen sich die Zugerscheinungen durch Optimierung und Koordinierung der Volumenströme der verschiedenen Lüftungsauslässe relativ einfach stoppen. Außerdem wurde durch eine geringere Luftmenge die Ventilatorleistung reduziert. Die Betreiber profitierten davon durch erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen.“ 

Selbstverständlich ist Zugluft nur eine Komponente eines guten Raumklimas. Darüber hinaus lassen sich auch weitere relevante Parameter, wie Temperatur, Luftgeschwindigkeit und Wärmestrahlung mittels CFD-Strömungssimulation berechnen, visualisieren und somit bereits vor der finalen Planung und Einbau der Klimatechnik optimieren.

Nicht nur modern, sondern auch behaglich.
Damit sich architektonische und gesundheitliche Aspekte in einem ganzheitlichen Raumkonzept vereinen, ist jede Menge bauplanerisches Vorausdenken gefragt – insbesondere bei mehrgeschossigen Empfangsbereichen, Atrien, Großräumen mit Glasfassaden oder öffentlichen Gebäuden mit vielfältigen Raumnutzungsanforderungen. Hier sind die standardisierten Methoden und Normen eine unzureichende Basis für die Auslegung der Gebäudeklimatisierung, da diese die Raumströmungen und Temperaturverteilungen nicht abbilden können. Nicht selten klagen die Menschen bereits kurz nach der Einweihung eines innovativen, prestigereichen Bauprojekts über schlechtes Raumklima durch Zugluft oder Überhitzung. Das Ergebnis: Die Bauherren sind unzufrieden, Lüftungs- und Klimaplaner müssen nachrüsten und auch das Image des Architekten leidet. „Wenn ein Lüftungskanal mal betoniert ist, dann ist nichts mehr zu machen,“ weiß Dr. Müller aus langjähriger Praxis. „Manche raumklimatische Probleme können zwar auch nach Inbetriebnahme gelöst werden, aber dann nur mit immensen Nachrüstkosten und energetisch höchst suboptimal.“ Aus langjähriger Erfahrung weiß der Strömungsfachmann, dass leistungsstarke und oft auch teurere Technik die erwünschte Leistung gar nicht erbringen kann, weil sie durch ungünstige Positionierung oder durch Wechselwirkung mit anderen Klimakomponenten gestört wird und an Effizienz verliert. Daher rät der Experte, Raumströmung und Temperaturverhalten bereits in der Planungsphase zu untersuchen. Die TGA-Planer hätten durch die Strömungsanalyse die nötigen Informationen an der Hand, um die Funktion der Klimatechnik zu sichern und eine noch genauere und effizientere Auslegung zu ermöglichen.

Laut Müller habe sich gezeigt: Je früher Strömungsspezialisten wie die HTCO GmbH bei Bauvorhaben einbezogen würden, umso sicherer stehe eine qualitative und energieoptimierte Gebäudeklimatisierung. Nur so können bereits während der Planungsphase exakte Aussagen getroffen werden, wie die Luftströmung im Raum das Belüftungskonzept beeinflusst und welche Maßnahmen vorteilhaft sind. Dabei kann die „Aerophysik“ im gesamten Gebäude im Zusammenhang mit den individuellen Wechselwirkungen der architektonischen Form, der TGA-Komponenten und der Umwelteinflüsse im Detail berücksichtigt werden.

Ein Präzedenzfall ist die Lüftungsplanung für den Neubau der Frankfurt School of Finance & Management: Hier wurde bereits in der Planungsphase Wert darauf gelegt, die Wirksamkeit der geplanten Lüftung hinsichtlich einer optimalen Klimatisierung des gesamten Gebäudes sowie des vollbesetzten Audimax abzusichern. Das neunstöckige Gebäude mit 35‘000 m² Grundfläche und vielen verglasten Atrien wurde mittels Strömungssimulation untersucht und bietet nun für eine Vielzahl von Menschen höchsten Raumkomfort und bestes Lernklima.

Heilsames Raumklima durch optimierte Lüftung
Auf ein freundliches und gesundes Klima können sich auch die Patienten und Besucher der neuen Kinder- und Jugendklinik in Freiburg freuen: Denn hier wurden die Belüftungs- und Klimatisierungsplanungen des vollverglasten zweigeschossigen Empfangsbereichs im Neubau mittels Simulation auf Behaglichkeit überprüft. Durch den Beitrag der Experten von HTCO, kann das einzigartige neue Gebäudekonzept für eine ‚heilende und unterstützende Umgebung‘ auch klimatechnisch realisiert werden. Denn eine sanfte aber leistungsstarke Belüftung garantiert neben Luftreinheit und Infektionsschutz auch eine hohe Atemqualität und Behaglichkeit. Wenn das keine gesunde Einstellung ist.