Anlagensimulation
Softwaregestützte Simulation von TGA-Anlagen
Die Kosten für den Bau und Betrieb von Gebäuden wachsen ständig, nicht nur wegen der allgemeinen Preisentwicklung (Stichwort Heiz- und Stromkosten), sondern auch weil moderne technische Systeme zwar viele Vorteile haben, gleichzeitig aber auch teuer sind. Eine Anlagensimulation hilft dabei, Kosten zu sparen.
Was ist eine Anlagensimulation?
Die Anlagensimulation ist ein Teilbereich der Gebäudesimulation. Während die Gebäudesimulation ein virtuelles Modell des gesamten Gebäudes im Computer erstellt, beschäftigt sich eine Anlagensimulation mit einem technischen System und dem Zusammenspiel seiner Komponenten. Bei einer Anlagensimulation wird das System als Computermodell in Betrieb genommen und verschiedene Szenarien werden getestet.
Mit einer Anlagensimulation werden zum Beispiel Heizungsanlagen, Belüftungssysteme, Klimaanlagen oder Brandmeldeanlagen getestet. Anlagensimulation kann sowohl in Bürogebäuden als auch Produktionsstätten und Einfamilienhäusern angewendet werden.
Wie funktioniert die Anlagensimulation?
Im Computer wird mithilfe einer speziellen Software ein virtuelles Modell der Anlage erstellt. Das Programm basiert auf Modulen und kann so beinahe beliebig erweitert und den Bedingungen vor Ort genau angepasst werden. Das System, das im Computer nachgestellt wurde, wird virtuell in Betrieb genommen und auf Effizienz und Schwachstellen getestet.
Das ist möglich, weil alle technischen Parameter der Bauteile in das System einfließen und auch ihre Wechselwirkung aufeinander berücksichtigt wird. Dazu gehört zum Beispiel die maximale Drehzahl von Elektromotoren oder die maximale Druckbelastung von Rohrleitungen oder die Lebensdauer von Kugellagern und viele andere Faktoren.
Wie werden Anlagensimulationen eingesetzt?
Das Anwendungsspektrum ist sehr breit gefächert. Mithilfe der Anlagensimulation können zum Beispiel einfache Berechnungen der Last bzw. Kapazität erstellt werden. Damit ist gemeint, wie Heizung oder Belüftung dimensioniert sein müssen, um ein angenehmes Raumklima zu erzielen. Das ist aber nur der Ausgangspunkt. Die Anlagensimulation erlaubt das Überprüfen viel komplexerer Sachverhalte.
Sie kann zum Beispiel feststellen, welche Schwachstellen das technische System hat, indem es einen Dauerbetrieb simuliert, der in der Praxis nicht oder nur sehr selten vorkommt. In der Realität ließe sich so ein Test wahrscheinlich nicht durchführen, weil er zu teuer wäre und einen Ausfall der Anlage herbeiführen könnte. In der Anlagensimulation wird deutlich, wie leistungsfähig die Anlage im Dauerbetrieb ist und welche Komponenten zuerst ausfallen.
Andere Test lassen sich überhaupt nur in der Anlagensimulation durchführen. Dazu gehört unter anderem das Verhalten der Anlage unter extremen Bedingungen wie sehr hohen oder tiefen Temperaturen oder bei lang anhaltenden Regen und ähnliche Konditionen. Auch die Effekte der Alterung und Materialermüdung lassen sich in einer Anlagensimulation sehr gut nachstellen.
Besonders bei Anlagen aus dem Bereich der Sicherheitstechnik ist eine Anlagensimulation sehr wichtig, ist ein realer Test unter den Bedingungen in der Praxis kaum möglich.
Welchen Nutzen hat die Anlagensimulation?
Sie hilft dabei, Kosten zu sparen, weil mit ihrer Hilfe die Anlage ausreichend dimensioniert werden kann. Ohne Anlagensimulation müssen für besondere Fälle immer Kapazitätsreserven eingeplant werden, die aber in der Praxis fast nie benötigt werden. Sie kosten Geld, das eingespart werden kann, wenn mit einer Anlagensimulation die optimale Kapazität gewählt wird. Außerdem kann die Anlagensimulation die Schwachstellen des Systems aufzeigen und dadurch die Kosten für Wartung und Instandhaltung senken. Durch geringe Änderungen können beispielsweise die Störanfälligkeit verringert und die Lebensdauer des technischen Systems verbessert werden. Durch einen simulierten Betrieb unter extremen Bedingungen erhöht sich die Sicherheit, weil der TGA Ingenieur dadurch weiß, wie sich die Anlage unter solchen Bedingungen verhält.
Zusammenfassung
Die Anlagensimulation ist ein virtueller Betrieb eines technischen Systems, der als Computermodell nachgestellt wird. Sie bringt viele Vorteile und hilft, Störungen zu verringern und die Effizienz zu steigern. Leider wird die Anlagensimulation noch immer viel zu selten eingesetzt weil viele Verantwortliche im Bauwesen ihr Potential noch nicht erkannt haben.