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Die Gebäudeenergiesimulation
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Überblick

NANDRAD ist eine moderne Gebäudesimulationsplattform für die dynamische Bewertung der Energieeffizienz eines Gebäudes. Es ist speziell dafür entwickelt worden, besonders komplexe und große Gebäude effizient berechnen zu können sowie die dafür notwendige Datenmenge verwalten zu können. Gleichzeitig weisen die integrierten physikalischen Modelle eine hohe Detailtreue auf, welche für die dynamische Beschreibung des Gebäudes zweckmäßig sind. Im Besonderen wird die schwere Bauweise im europäischen Raum berücksichtigt.

Die resultierenden physikalischen Modelle stellen sehr hohe Anforderungen an den verwendeten Rechenkern. Deshalb ist der NANDRAD Solver speziell für die Gebäudesimulation optimiert und hinsichtlich der verwendeten numerischen Methoden auf dem neuesten Stand der Technik.

Neben internen Anlagen- und Regelmodellen unterstützt NANDRAD zusätzlich die laufzeitgekoppelte Simulation auf Basis des dem Functional Mockup Interface (FMI) Standard 2.0. Dadurch kann die Simulation detaillierter Anlagensysteme und Komponenten im Erzeugerbereich von dafür spezialisierten Programmen (z.B. Modelica) mit der NANDRAD-Gebäudesimulation kombiniert werden.

Anwendung

Gebäudeplanungsprozess:

NANDRAD ist für die Integration in den Gebäudeplanungsprozess entwickelt. Folgende Aufgaben werden dabei durch NANDRAD und seiner zugehörigen Hilfstools abgedeckt:

  • Gebäudeerstellung: Anbindung an bereit etabilierte graphische Werkzeuge wie der Nutzeroberfläche von DesignBuilder oder BIM-HVAC Tool.
  • Energetische Gebäudesimulation: NANDRAD-Gebäudeenergiesimulation zur Jahrensenergiebedarfsberechnung.
  • Sommerlicher Wärmeschutz: Simulation des thermischen Verhaltens zum simulationsbasierten sommerlichen Wärmeschutznachweis.
  • Anlagenauslegung und -simulation: NANDRAD-Gebäudeenergiesimulation ist alleinstehend für Standard-Fälle ausreichend. Für komplexere Anlagen- und Regelkreise wird die FMI-Kopplung von NANDRAD zu externen Anlagen- und Regelprogrammen angeboten.

Anwendungsfälle:

  • Öffentlich rechtliche Nachweise: Bewertung des sommerlichen Wärmeschutzes, jährliche Energiebedarfssimulation.
  • Thermische Behaglichkeit: Identifizierung thermisch kritischer Gebäuderäume.
  • Anlagendimensionierung: raumbezogene Heizlast- und Kühllastberechnung, Dimensionierung interner Gebäudekomponenten.
  • Optimierung/Regelung von Anlagen.
  • Energieverbundsimulation.

 
 

Besonderheiten von NANDRAD

NANDRAD bedient zwei wesentliche Anforderungen an die moderne Gebäudesimulation: Zum einen wird das Gebäude nicht ausschließlich passiv, sondern auch als Energieerzeuger und Energiespeicher betrachtet. Andererseits wird die gesamtheitliche Energiesimulation, also das Zusammenspiel von Gebäudespeichermassen, Lastspitzen und energetischem Bedarf im Gebäude, sowie der zugehörigen Anlagen- und Regeltechnik unterstützt. Hierfür sind die folgenden Eigenschaften von NANDRAD entscheidend:

  • Berücksichtigung der Gebäudespeichermasse: Detailgetreue Abbildung der thermischen Speicher- und Transportprozesse in räumlich diskretisierten Wandkonstruktionen.
  • Simulation komplexer Gebäude: Effizientes Datenformat und optimierte Speicherstrukturen erlauben die Abbildung detailliert zonierter Gebäude.
  • Effiziente Solvertechnologie: Hohe Simulationsgenauigkeit durch den Einsatz fehlerkontrollierter Simulationsverfahren. Hohe Recheneffizienz durch Verwendung problemangepasster Lösungsverfahren (vorkonditionierte Krylow-Unterraumverfahren).
  • Modulare Erweiterungsfähigkeit: Über generische Schnittstellen können neue Anlagenmodelle oder Regelsysteme eingepflegt werden. Die Registrierung und Auswertung der Modelle erfolgt automatisch durch Graphenalgorithmen.
  • Vernetzungsfähigkeit: Unterstützung der FMI 2.0 Kopplungstechnologie für ModelExchange und CoSimulation zur laufzeitbasierten Anbindung externer Anlagen- und Regelsimulationsanwendungen.
  • Anwendbarkeit im Planungsprozess: Angebot an zusätzlichen Hilfs- und Konvertierungsprogrammen für den BIM-Datenimport, FMU-Export und Verwendung als Simulationskomponente innerhalb anderer Simulationsumgebungen (z.B. SimulationX).

 

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