Gebäudesimulationen tragen wesentlich dazu bei, dass ein Bauprojekt das gewünschte Nachhaltigkeitslevel auch tatsächlich erreicht.

Wer den Bau oder die Sanierung eines Gebäudes in Auftrag gibt, stellt sich viele Fragen – gerade auch in puncto Nachhaltigkeit. Wie lässt sich der Energiebedarf reduzieren? Welche Art der Wärmeversorgung passt zu meinem Projekt? Wie stelle ich sicher, dass die Nutzenden bei einem angenehmen Raumklima wohnen oder arbeiten können? Diese Fragen lassen sich durch thermische Gebäudesimulationen schon früh in einem Bauprojekt beantworten. So bleibt Nachhaltigkeit keine abstrakte Phrase, sondern wird konkret fassbar.

Anforderungen aufnehmen

Die mit Hauptsitz in Zürich ansässige Firma AFC Air Flow Consulting AG führt seit mehr als 25 Jahren Simulationen für verschiedene Bauprojekte durch. In der Zusammenarbeit mit Bauherren, Architekturbüros und anderen Fachleuten geht es aber nicht nur um technische Aspekte – AFC unterstützt die Verantwortlichen auch aktiv bei der Koordination. «Wir sorgen dafür, dass die Anforderungen der Auftraggeberschaft aufgenommen und in messbare Zielwerte übertragen werden», erklärt AFC-Simulationsexperte Stefan Barp. Diese Zielwerte bilden die Grundlage für ein Gesamtkonzept für Nachhaltigkeit, Energie und Komfort. Es umfasst in der Regel verschiedene Varianten, die AFC durch thermische Simulationen überprüft und bewertet. So lassen sich auch innovative Lösungen durchspielen, anstatt lediglich vordefinierte Massnahmen umzusetzen.

Das grosse Ganze im Auge behalten

Das bei AFC übliche Denken in Varianten fördert nicht nur die Innovation, sondern erlaubt auch eine optimal auf das individuelle Gebäude zugeschnittene Planung. Alle Gewerke sind aufeinander abgestimmt: Die Fachplaner erhalten klare Angaben, an denen sie sich orientieren können. Während der Detailplanung bleibt AFC präsent, unterstützt die Projektleitung und sorgt dafür, dass das Gesamtkonzept jederzeit im Auge behalten wird. Wenn in einem Gewerk Anpassungen nötig sind, kann durch eine Simulation geprüft werden, ob dies Auswirkungen auf andere Gewerke hat.

Überdimensionierungen vermeiden

Im herkömmlichen Bauprozess halten sich die einzelnen Gewerke typischerweise an Standardvorgaben, die aber gewisse Reserven beinhalten. Leider führt das oft zu massiven Überdimensionierungen und damit zu ineffizienten Systemen sowie Mehrkosten. AFC verfolgt einen anderen Ansatz. «Wir planen so, dass eine Immobilie mit möglichst wenig Gebäudetechnik funktioniert und überprüfen dies durch Simulationen», erläutert Stefan Barp. So muss keine unnötige Technik geplant, gebaut, bezahlt, einreguliert, gewartet und entsorgt werden. Bei der Planung nachhaltiger Gebäude ist das ein zentrales Element (Low-Tech).

Die Simulation zeigt, wie hoch das Solarpotenzial verschiedener Fassadenflächen ist. Auf Basis dieser Informationen konnte die Bauherrschaft entscheiden, wo sie eine PV-Fassade realisieren will. (Grafik: AFC)

Lösungen überprüfen

Wie die Zusammenarbeit mit AFC funktioniert und welche Vorteile Simulationen bringen, zeigt sich beispielhaft am Projekt «Tödi» im zürcherischen Horgen. Die Baugenossenschaft Zurlinden realisiert dort in den nächsten Jahren eine Wohnüberbauung mit 180 Wohneinheiten und einem Pflegezentrum mit 60 Plätzen. Die Siedlung fördert das generationenübergreifende Wohnen, richtet sich also an Paare und junge Familien ebenso wie an Singles und ältere Menschen.
Ausgangspunkt der Zusammenarbeit war, dass die BG Zurlinden als Bauherrschaft Offerten erhielt, die sich stark unterschieden. Sie gab daher AFC den Auftrag, ein Gesamtkonzept für Energie und Komfort zu erstellen, um das Projekt gezielt ausschreiben zu können. Zudem unterstützte AFC die Architekten bei der Entwicklung des funktionalen Gesamtkonzepts. Dazu wurden die Vorstellungen und Anforderungen der Bauherrschaft erfasst, in konkrete Zielwerte übersetzt und gemeinsam Lösungen entwickelt. AFC prüfte anschliessend durch Simulationen, ob diese Lösungen die Zielwerte tatsächlich erreichen.

Photovoltaik und Heizung

Aus diesem Vorgehen ergaben sich mehrere Vorteile für die BG Zurlinden. So konnte anhand der Simulationen zum Beispiel geprüft werden, ob der solare Eintrag eine Photovoltaikfassade rechtfertigt (siehe Grafik). «Bei einem Bauprojekt dieser Grösse ist dieser Entscheid mit Kosten von mehreren Millionen Franken verbunden», erklärt Stefan Barp. Bei anderen Bauprojekten hätten keine genauen Zahlen zum Solarpotenzial vorgelegen, weshalb die Verantwortlichen Bauchentscheide treffen mussten. «Das war diesmal anders: Die Bauherrschaft wusste vor dem Entscheid genau, mit welchen Erträgen sie rechnen konnte.»

Auch beim Planen der Heizung brachten die thermischen Simulationen einen konkreten Nutzen. Die Analyse von AFC zeigte, dass einige Räume eine zu hohe Vorlauftemperatur benötigten. Im Betrieb hätte dies dazu geführt, dass die Wärmepumpen bei einem schlechten Wirkungsgrad gelaufen wären, was sich negativ auf die Betriebskosten ausgewirkt hätte. Durch den rechtzeitigen Einsatz der Simulationen konnten die entsprechenden Räume aber schon in der Planung identifiziert und angepasst werden. Das Raumprogramm und die Heizung sind nun optimal aufeinander abgestimmt, wodurch im Betrieb keine unnötigen Kosten anfallen.

Langfristig Geld sparen

Die Zusammenarbeit mit AFC bringt zahlreiche Vorteile. Primär ermöglicht sie, dass ein funktionierendes Gebäude nach den Anforderungen der Bauherrschaft und des Architekten entsteht. Davon profitieren die Nutzenden, die sich über tiefere Nebenkosten und ein angenehmes Raumklima freuen dürfen. Davon profitiert dank des optimierten Energiebedarfs aber auch die Umwelt und nicht zuletzt die Auftraggeberschaft selbst. Sie muss keine überdimensionierten Installationen bezahlen, spart also je nach Projekt massiv bei den Baukosten. Die Erfahrungen von AFC zeigen, dass die Einsparungen durch den Einsatz von Gebäudesimulationen gut 5- bis 7-mal höher sind als deren Kosten. Auch nach der Fertigstellung funktioniert die Immobilie effizient, was tiefe Betriebskosten ermöglicht. Damit entsteht ein langfristig nachhaltiges Gebäude.

 

Facts

Die Firma AFC Air Flow Consulting AG mit Hauptsitz in Zürich berät als inhabergeführtes Ingenieurbüro Bauherrschaften, Architekten/Architektinnen und Planende bei komplexen Bauprojekten. Dabei setzt AFC auf die funktionale Koordination, eine unabhängige Beratungsmethode für Bauprojekte. Zuerst werden die Anforderungen der Bauherrschaft aufgenommen und in klare Zielwerte überführt. Darauf aufbauend ermittelt AFC durch Simulationen die einfachste, wirtschaftlichste und effektivste Lösung. So lässt sich vermeiden, dass überdimensionierte und unnötig teure Systeme realisiert werden.

Stefan Barp, Mitglied der Geschäftsleitung
Bereichsleiter Nachhaltiges Bauen und Simulation
E-Mail: stefan.barp@afc.ch

AFC Air Flow Consulting AG
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