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Gebäudesimulation mit Digital Twin

Energieeffizientes Bürogebäude der Zukunft

Für den Neubau einer Konzernzentrale in Düsseldorf sollte unsere Schwesterfirma BDKplan unter anderem ein regeneratives und förderfähiges Energiekonzept entwickeln. Den Unterauftrag zu dieser Machbarkeitsstudie erhielt goodmen energy.

Die Bauherren wünschten sich die Einhaltung der EU-Taxonomie-Richtlinien für Gebäude. Das bedeutet, der Primärenergiebedarf sollte die Anforderungen an ein Effizienzgebäude 55 um mindestens 10 Prozent unterschreiten bzw. an ein Effizienzgebäude 40 (EG 40) erfüllen. Zudem galt es, das Energiekonzept so auszulegen, dass eine Kosten-Nutzen-optimierte Einsparung von CO2 resultiert.

Zur Grundlagenermittlung im Vorfeld führte goodmen energy zunächst eine Standort-Analyse unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen sowie eine Geothermie-Eignungsprüfung durch. Als nächstes entwickelte das Team anhand der funktionalen Baubeschreibung einen Digital Twin – einen digitalen Gebäudezwilling. Dies ist ein virtuelles Abbild des späteren physischen Gebäudes, anhand dessen goodmen energy die erforderliche Gebäudetechnik für die Versorgung aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen simulieren konnte. Zudem hat das Planungsbüro unterstützende bauphysikalische Maßnahmen zur Erreichung der erwünschten Ziele integriert.

Der Digital Building Twin sorgt für neue Möglichkeiten im Gebäudemanagement – noch vor der Entwurfsphase können so Chancen entwickelt und aufgezeigt werden, die wiederum die Entwurfsplanung auf Architektenseite beeinflussen können. Das bedeutet für den Bauherren auch Planungssicherheit: Kosten für die Versorgung aus regenerativen Quellen werden von Anfang an berücksichtigt – explodierende Kosten aufgrund von nötigen Umplanungen entfallen.

Nach Berücksichtigung aller Faktoren hat goodmen energy die Empfehlung zu einer Kombination aus Wärmepumpen, einem Erdsondenfeld zum Heizen und Kühlen sowie einer PV-Anlage zur Generierung des Stroms für die Anlagentechnik ausgesprochen.

Unsere Leistungen:

Entwicklung eines Digital Twins basierend auf einer funktionalen Baubeschreibung vor Entwurfsplanung

Bedarfsanalyse & Energiekonzept

Machbarkeitsstudie

Handlungsempfehlung

Details

Die Erdwärmesonden nutzen die ganzjährig konstante Untergrundtemperatur von 10-12 Grad Celsius. Im Sommer liefern die Sonden niedrige Temperaturen für eine umweltfreundliche Kühlung, im Winter dienen sie als Wärmequelle, die mittels Wärmepumpe auf das erforderliche Niveau erhöht wird. Wegen der niedrigen Vorlauftemperaturen der Anlagentechnik arbeitet die Wärmepumpe hocheffizient. Zudem kann sie gleichzeitig Heiz- und Kühlenergie liefern.

Eine großzügige PV-Anlage auf dem Gebäudedach produziert den Großteil des von der Anlagentechnik benötigten Stroms, was die Strombezugskosten der Wärmepumpe und der Lüftungsanlage senkt. Überschüssige Strommengen können ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Durch eine Direktvermarktung ist für den Kunden auch ein weiteres Geschäftsmodell möglich.

Die Kombination der vorgestellten Technologien führt im Ergebnis zu einem sehr geringen Primärenergiebedarf. Mit der ausgesprochenen Empfehlung gelingt es, den anspruchsvollen Effizienzgebäude 40-Standard primärenergetisch um 46 % zu unterschreiten. Durch die Nutzung von Geothermie und Solarenergie wird ein hoher Autarkiegrad erreicht. Der verbleibende Energieverbrauch kann ebenfalls regenerativ vom Stromnetz bezogen werden. Damit dient das vorgeschlagene Konzept als Vorbild für energieeffiziente und umweltfreundliche Bürogebäude.

Mit einer DGNB-Zertifizierung ist dieser Neubau aktuell auch förderfähig.