Architektur & BauwesenNachhaltigkeit & EnergieeffizienzForm & Funktion in BalanceArchitektur gestaltet Funktion. Und sie soll ästhetischeQualität mit technologischen Ansprüchen verbinden. Dassdabei Nachhaltigkeit eine zunehmend zentrale Rollespielt, zeigen renommierte Architekturprojekte der jüngstenZeit, bei denen nicht nur der Entwurf für Aufmerksamkeitsorgt, sondern auch das bewusst ganzheitliche, nachhaltigökologische Konzept hervorsticht. Von Roland Bauer3D-Darstellung in Autodesk Ecotect Analysis: Sichtbarkeit von Gebäuden imGesamtkontext. Bild: AutodeskBauwerke verbrauchen Rohstoffe und Energieund tragen außerdem maßgeblichzum CO2-Ausstoß bei: Rund ein Drittel desPrimärenergieverbrauchs in Deutschland entfälltauf die Nutzung von Gebäuden. Auftraggeberfordern daher Bauten, die nicht nurgestalterisch anspruchsvoll, sondern in gleichemMaße auch nachhaltig sind. Bislang istder Umweltgedanke im Bauwesen allerdingsoft nur punktuell verankert und beschränktsich auf einige wenige Gesichtspunkte wieWärmedämmung oder solare Energie.Nachhaltigkeit im Sinne einer umweltgerechten,zukunftsfähigen und ressourcenschonendenArchitektur konzentriert sich aber nichtnur auf diese einzelnen Aspekte. Sie hat einBauwerk als Ganzes im Blick, um über diegesamte Lebensdauer hinweg unterm Strichdie ökologisch und ökonomisch beste Lösungzu erreichen. Das schafft nur eine ganzheitlicheProjektbearbeitung, die alle maßgeblichenFaktoren wie Energie- und Wasserverbrauchsowie CO2-Ausstoß mit einbezieht.Und zwar nicht am Ende der Planung, sonderngleich zu Beginn, wenn es um die Formfindungselber geht. Denn bereits im Vorentwurfund dann beim Entwerfen fällt der Architektdie wesentlichen Entscheidungen, die amEnde für die ökologische oder ökonomischeBilanz eines Gebäudes ausschlaggebend sind.Architekten benötigen daher innovative Planungswerkzeuge,die ihnen von Beginn andurch umfassende Simulationen und Analysenfundierte Entscheidungsgrundlagen liefern.Nur so werden sie den heutigen Nachhaltigkeitsanforderungenmit angemessenemAufwand gerecht, ohne diese Aufgabe an Spezialistenabgeben zumüssen.Bitte mit BIMDie ideale Basis hierfürsind so genannte BIM-Systeme. Der Architektarbeitet damit vonAnfang an am digitalen,3D-Modell, das sämtlicheGebäudeinformationenuntereinander koordiniertund aktualisiert. Dasbetrifft nicht nur die geometrischenDaten, sondernauch Merkmale wieMengen oder Kosten undauch sämtliche bauphysikalischenEigenschaften.So entsteht ein virtueller Prototyp, an demArchitekten und Planer schon in der EntwurfsphaseWechselbeziehungen zwischen einzelnenFaktoren erkennen und aufeinanderabstimmen können – natürlich auch solche,die für die Nachhaltigkeit ausschlaggebendsind.Ecotect Analysis von Autodesk etwa analysiertGebäudedaten direkt aus dem BIM-Modell und stellt dabei Umweltfaktoren imGebäude-Kontext als 3D-Grafik dar. Dabeigeht es aber nicht nur um das Gebäude allein,auch die Umgebung spielt eine zentrale Rolle.Das machen traditionelle Bauweisen schongut vor, wenn nicht gegen, sondern mit derNatur die beste Lösung entstehen kann. DieserAnsatz lässt sich mit einer entsprechendenLösung verfeinern, indem die klimatischenund topologischen Gegebenheiten schon inden Entwurf miteinbezogen werden.Bereits am Massenmodell werden etwastandortspezifische Faktoren wie Beschattungund Besonnung, Thermik und Belüftung sowieakustische Effekte simuliert. Während der Planerseinem Entwurfsgedanken im BIM-SystemGestalt gibt, macht das Analysetool paralleldazu diese Sachverhalte im Gebäudekontextsichtbar. In einem Wechselspiel zwischen Entwurfund Analyse und durch den Vergleichverschiedener Varianten lässt sich so anhandunterschiedlicher Analysen ein Entwurfskonzeptfinden, das dem Standort optimal Rechnungträgt.Anhand des Sonnenstandes kann man fürjede Tages- und Jahreszeit oder über beliebigePerioden hinweg exakt simulieren, welcheSchatten das geplante Gebäude wirft und wiees durch die umgebende Bebauung beschattetwird, um gleich zu Beginn der Planungsicherzustellen, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagenund Sonnenkollektoren optimal zuplatzieren sind und man das Tageslicht gezielteinsetzen kann. Und um schon vor BaubeginnLärm-entwicklungen auszuschließen, zeigenAnalysen am BIM-Modell, wo der geplanteBaukörper Geräusche besonders stark reflektierenwürde.Und weil die Planer schon im Entwurf Informationenüber Strömungswinde erhalten,können sie die Gebäude so formen und platzieren,dass sie größtenteils ohne kostenintensiveEnergie zu belüften sind. Nachdem derBaukörper auf diese Weise den natürlichenUmweltfaktoren entspricht, lässt sich der zuerwartende Energieverbrauch für das gesamteGebäude als Richtwert ermitteln. Das giltauch für den in diesem Zusammenhang entstehendenCO2-Ausstoß.Darüber hinaus kann der Planer anhandvon Gebäudetypus und künftiger Nutzerzahlschon im Entwurf den späteren Wasserverbraucheinschätzen. So wird eine integrierteBetrachtung möglich, mit deren Hilfe derArchitekt schon jetzt spätere Kostentreibererkennen und dem Auftraggeber verdeutlichenkann. (ra) 30<strong>AUTOCAD</strong> & <strong>Inventor</strong> <strong>Magazin</strong> 3/13
Siemens: Portfolio für die Niederspannungs-EnergieverteilungArchitektur & BauwesenSicher wirtschaftlichDass die Energieversorgung industriellerAnlagen sicher und wirtschaftlich verläuft,ist Voraussetzung für Produktion, Wachstumund Arbeitsplätze. Gerade auf Niederspannungsebenesind hohe Sicherheit,Flexibilität und Effizienz gefragt. Da sindStromunfälle bei Wartungsarbeiten an denMaschinen genauso zu vermeiden wiekostspielige Stillstandzeiten aufgrund vonAnlagenausfällen. Zudem wird die energieeffizienteProduktion mehr und mehr zueinem entscheidenden Wettbewerbsfaktor.Von Heiko JahrBild 1: Niederspannungsschaltanlage Sivacon S8 von Siemens.Die Basis für eine zuverlässige Energieversorgungbildet eine intelligente undspezifische Planung, gefolgt vom Einsatzdurchgängiger, modular aufgebauter Systemeinklusive Schaltanlagen, Verteilersystemensowie Schutz- und Schaltgeräten.Niederspannungsschaltanlagen SivaconS8 von Siemens (siehe Bild 1) etwa sorgenfür maximale Anlagenverfügbarkeit, hoheSicherheit und Wirtschaftlichkeit. Die bauartgeprüftenAnlagen garantieren einehohe Sicherheit für Personen und Anlagen.Die Bausteintechnik bietet zudem einegroße Flexibilität. Mit neuen, in den Schaltanlagenintegrierten thermischen Überwachungsfunktionenkönnen beispielsweiseStörungen frühzeitig erkannt und Stillstandzeitenvermieden werden. Über standardbasierteKommunikationssysteme lässtsich die Energieverteilung zudem in dasübergeordnete Steuerungssystem einbindenund auf Basis von WinCC OpenArchitecture zentral visualisieren und überwachen.Ein Initialisierungsmodul für SimocodePro V zur Motorsteuerung hinterlegtund lädt automatisch Geräteparameter undBus-Adressen und vereinfacht so denBetrieb der Schaltanlage.Die Schutz-, Schalt-, MessundÜberwachungsgeräte ausdem Sentron-Portfolio umfassendas gesamte Spektrum anKomponenten für die Absicherungder elektrischen Infrastrukturund einen effizientenEinsatz elektrischer Energie.Dabei bietet Siemens das amMarkt umfangreichste Portfolioan Schutzkomponenten fürdie Niederspannungsenergieverteilung,darunter Leistungsschalter,Leitungsschutzschalter,Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen,Sicherungssystemeund Überspannungsschutzgeräte.Neue FI-SchutzschalterTyp F beispielsweise erfassensowohl sinusförmige Wechselfehlerströmeund pulsierendeGleichfehlerströme als auch Fehlerströmeaus gemischten Frequenzen bis zu einemKilohertz (kHz), wie sie auf der Abgangsseitevon einphasigen Frequenzumrichternauftreten können. (Bild 2)Das Auslöseverhalten ist kurzzeitverzögert.Dies verhindert ungewollte Unterbrechungender elektrischen Versorgung, fallsbeispielsweise beim Einschalten von Filterkondensatorentemporär impulsförmigeAbleitströme bis zehn Millisekunden auftreten.Schaltgeräte und Lasttrennschalter,Messgeräte sowie Überwachungsgerätevervollständigen das Portfolio.Energiemonitoring = EnergiesparenEnergieintensive Unternehmen können seitJanuar 2009 im Rahmen des ErneuerbareEnergien Gesetzes (EEG) Härtefall- beziehungsweiseAusgleichsregelungen geltendBild 2: FI-Schutzschalter vom Typ F.Bild: Fotolia.com/zabanski3/13 <strong>AUTOCAD</strong> & <strong>Inventor</strong> <strong>Magazin</strong> 31
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