Simulation dynamisch-thermischen Langzeitverhaltens in Gebäuden mittels CFD

Die Planung komplexer Gebäude erfordert immer häufiger den Einsatz von Simulationsprogrammen. Die hierfür derzeit verwendeten dynamischen Gebäudesimulationsprogramme sind jedoch nicht in der Lage, die Luftströmungen und die Temperaturverteilung innerhalb eines Raumes zu erfassen. Eine Lösung der Problematik besteht in der Verlagerung der Gebäudesimulation auf eine CFD‐Plattform, deren Berechnung derzeit allerdings noch mit extrem langen Rechenzeiten und großen Datenmengen verbunden ist. Um diese Rechenzeiten zu verringern, wurde für ANSYS CFX‐5 eine neue Freeze‐Flow‐Methode entwickelt, die auf der periodischen Einfrierung der hydrodynamischen Gleichungen basiert und so dynamische Langzeitsimulationen erlaubt. Zudem wurden die CFD‐Simulationen für die in Räumen vorherrschende freie Konvektion validiert. Im Ergebnis ergaben Freeze‐Flow‐Simulationen einfacher Testmodelle schließlich eine erhebliche Reduzierung der Simulationszeit ohne einhergehenden Verlust an Genauigkeit im Vergleich zur volldynamischen CFD‐Simulation. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim) Dynamic CFD simulation of thermal long‐term behaviour of buildings. The design of complex buildings increasingly demands the usage of simulation programmes. Actual dynamic thermal simulation programmes in use are incapable to determine the air flow and the temperature distribution in a room. One solution is to displace building simulations to a CFD platform which involves extremely long calculation times and large amounts of data. To reduce the calculation time a new freeze‐flow method was developed for ANSYS CFX‐5. It is based on the periodic freezing of the hydrodynamic equations enabling long term simulations. The CFD simulations were validated for free convection which is the dominating driving force of flow in rooms. Freeze‐flow simulations of simple test models confirmed a dramatic reduction in calculation time without any loss in accuracy compared to full dynamic CFD simulations.