Mit dem Simulationsprogramm "Thesim 3D" soll bereits in der Gebäudeplanung einer Überhitzung von Räumen während Hitzeperioden vorgebeugt werden können. © Thesim 3D

Mit dem Computer der Hitze vorbeugen

Der Sommer geht zu Ende, doch der nächste kommt bestimmt. Und damit die Hitze, auch in Gebäuden. Ein neues Tool verspricht Linderung für die Zukunft: Mit einem Raumsimulationsprogramm soll schon in der Gebäudeplanung Überhitzung vorgebeugt werden können.

Hitzewellen und tropische Nächte haben die Wienerinnen und Wiener in den vergangenen Jahren ausgiebig erleben dürfen. Und wie es aussieht, wird sich daran in Zukunft nichts ändern. Dabei heizen sich auch Gebäude auf. Ist die Hitze einmal in den eigenen vier Wänden gespeichert, ist sie auch nicht mehr so einfach aus Häusern und Wohnungen zu bekommen. Um das im Vorfeld zu verhindern, gilt es, bereits in der Planungsphase eines Gebäudes zu berücksichtigen, wie sich die Temperatur in den Räumen entwickeln könnte. Doch bis dato konnten lediglich Fachleute auf kostenpflichtige Spezialprogramme zugreifen, mit denen sich entsprechende Prognosen treffen ließen.

Unterschiedlich große Fenster

Forscher an der Technischen Universität (TU) Wien haben mit "Thesim 3D" nun ein kostenloses Simulationstool vorgestellt. "Vereinfacht gesagt, kann damit der Tagesverlauf der vom Menschen gefühlten Temperatur, die sich in einem Innenraum an einem heißen Sommertag einstellt, simuliert werden", erklärt Joachim Nackler, der das Programm im Rahmen seiner Dissertation an der TU mit Unterstützung seines Doktorvaters Klaus Kreč entwickelt hat. Kernstück von "Thesim 3D" ist dabei eine einfach zu bedienende Benutzeroberfläche. Im Hintergrund arbeitet ein vollständiges thermisch-dynamisches Raumsimulationsprogramm. Thermisch-dynamisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Temperaturentwicklung eben über einen gewissen Zeitraum beobachtet wird.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Programms sind vielfältig, wie Nackler erläutert: "Angenommen, Sie planen einen Dachgeschoßausbau in Wien. Sie fürchten aber bereits im Planungsstadium, dass es zum Beispiel aufgrund vieler Fensterflächen in den Räumen im Sommer so richtig heiß werden könnte. 'Thesim 3D' hilft, genau das zu verhindern. Sie können spielerisch ausprobieren, wie groß die Fenster werden dürfen, in welche Himmelsrichtung sie am besten orientiert sind."

Ursache und Wirkung auf einen Blick

Auch welche Glasart, welche Baumaterialien, welche Maßnahmen, um Schatten zu schaffen, sich am besten eignen, kann das Programm simulieren. Wie am besten gelüftet werden sollte, sodass die Raumtemperatur im Sommer möglichst gering gehalten werden kann, lässt sich ebenfalls prognostizieren. Das alles gelingt alleine mit sogenannten "passiven Planungsmaßnahmen", also ohne stromfressende und damit umweltschädliche Klimageräte, wie Nackler erklärt. Er ergänzt: "Der große Vorteil des verwendeten Berechnungsmodells besteht darin, dass der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung auf einen Blick erfasst werden kann. Jede Änderung zeigt in Sekundenschnelle die Auswirkung auf den Temperaturverlauf. So ist 'Thesim 3D' sehr hilfreich für Planerinnen und Planer. Aber auch mit dem Internet vertraute Häuslbauerinnen und Häuslbauer können es für den Hausbau oder die Optimierung des sommerlichen Wärmeschutzes nützen."

Temperaturentwicklung und mögliche Hitzeentwicklung im Vorfeld zu simulieren und tunlichst zu vermeiden, ist laut Nackler ungemein wichtig. Vorbeugen ist auch bei der Gebäudeplanung besser als "heilen": "In der Regel kann nachträglich nur mit erhöhtem Aufwand und höheren Kosten eine bauliche Verbesserung herbeigeführt werden."

Wärme durch TV-Apparat, Computer und Co

Ganz aussichtslos ist der Kampf gegen die Hitze aber auch im Nachhinein nicht, lässt sich doch durchaus auch in bereits bestehenden Bauten nachjustieren. "Mit dem Nutzungsverhalten lässt sich viel bewirken: Wenn an heißen Tagen die Fenster tagsüber geschlossen bleiben und nur nachts, wenn die Außentemperatur geringer als die Innentemperatur ist, geöffnet werden." Gut gegen unerwünschte Hitze ist auch, auf möglichst viele elektrische Geräte zu verzichten oder auf stromsparende Modelle zu setzen. Immerhin geben ja auch TV-Apparat, Computer und Co Wärme ab.

Überwältigendes Echo

Das Echo, das "Thesim 3D" bis jetzt hervorgerufen hat, ist laut Nackler mehr als zufriedenstellend. Im Zuge seiner Dissertation ließ er es von 50 Architektinnen und Architekten, Bauingenieurinnen und Bauingenieuren sowie Bauphysikerinnen und Bauphysikern in Österreich, Deutschland und der Schweiz auf seine Benutzerinnen- und Benutzerfreundlichkeit testen. Die Bewertung der Probandinnen und Probanden: "Ausgezeichnet". Auch die Reaktionen darüber hinaus waren überwältigend: "Nach der ersten Pressemeldung gab es binnen 48 Stunden bereits über 1.700 Zugriffe."

Schon für den Herbst ist die erste Erweiterung von "Thesim 3D" geplant. Damit sollen beispielsweise kühlende Bauteile nachgebildet werden können. Die Simulation von Schatten durch Nachbarschaftsgebäude soll in einem weiteren Entwicklungsschritt möglich sein. Im Vorfeld der Planung kann also nicht genug ausprobiert werden. Denn der nächste Sommer kommt bestimmt. Dann soll es in neu gebauten Häusern auch angenehm kühl sein.