Planen und simulieren mit moderner TGA-Software

Softwarelösungen für die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) sind aus modernen Projektierungsbüros nicht mehr wegzudenken. Das gilt insbesondere für die Planung und Berechnung von Versorgungssystemen, die zur Strom- und Wärmeerzeugung erneuerbare Energien nutzen. Im folgenden Beitrag wird eine Auswahl an Planungstools vorgestellt.
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Softwareprogramm Vitodesk 300 von Viessmann Bild: Viessmann
Softwareprogramm Vitodesk 300 von Viessmann Bild: Viessmann

Zuvor eine grundsätzliche Erfahrung: Wer als Laie seinen Geldbeutel schonen und trotzdem seine Solar-, KWK- oder Gasheizungsanlage ohne fremde Hilfe planen oder zumindest grob auslegen will, versucht es am besten mit einem der Auslegungsprogramme, die viele Hersteller kostenlos anbieten.

Diese Softwaretools haben allerdings oft nur eine Minimalausstattung und leiden unter der Einschränkung, dass Produkte anderer Hersteller nicht aufgelistet sind. Einige Programme sind recht anspruchsvoll und fordern vom Anwender ein gewisses Maß an Kenntnissen. Wer dagegen als Profi Planungssoftware sucht, greift am besten auf Angebote etablierter Softwarehäuser zu.

SHKL-Software für Laien und Profis

Das Angebot der Viessmann Werke GmbH & Co. KG an Softwarepaketen ist in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Da ist zunächst die kostenlose Version Vitodesk 100 zu nennen. Sie beinhaltet einen Gebäude-Energie-Spar-Check für die Energieberatung, Daten und Planungsunterlagen zu allen Viessmann-Produkten, Berechnungstools zur Produktauswahl, eine CAD-Bibliothek mit 2D- und 3D-Zeichnungen im DWG-, DXF- und Revit-Format, Anlagenschemata sowie Ausschreibungstexte im DATANORM-Format.

Ebenfalls kostenfrei sind die Versionen Vitodesk 100 Solstat für Photovoltaik bzw. Vitodesk 100 Solstat für Solarthermie. Beide Statikprogramme ermöglichen die einfache, schnelle und sichere Planung von Photovoltaik- und Solarthermieanlagen. Alle Komponenten werden grafisch dargestellt und in einer Material- und Bestellliste ausgegeben.

Die Version Vitodesk 200 beinhaltet Tools zur Berechnung von kleineren und mittleren Bauvorhaben. Dazu gehören u. a.: U-Wert-Berechnung, Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12831 und der Kühllast nach VDI 2078, Auslegungsprogramme für Wärmepumpen, thermische Solaranlagen sowie Wohnungslüftungen. Zum Programmpaket Vitodesk 200 SmartPlan gehören neben der Heizlastberechnung Tools zur Auslegung von Fußbodenheizungen und Heizkörpern sowie die Rohrnetzberechnung für Heizung, Gasrohre, Trinkwasser und Lüftung für bis zu 100 Verbraucher bzw. bis zu zehn Wohneinheiten.

Für größere Bauvorhaben empfiehlt Viessmann die Version Vitodesk 300. Sie eignet sich u. a. für 2D- oder 3D-Rohrnetzberechnung für Heizungs-, Trinkwasser-, Abwasser- und Gasanlagen. Außerdem lassen sich mit ihr Heizräume in 3D planen, Schlitze einzeichnen und Elektroschemata erstellen. Und nicht zuletzt, so verspricht Viessmann, kann Vitodesk 300 als Gebäudemanager dienen.

TGA- und Elektroplaner sehen sich immer öfter vor die Aufgabe gestellt, sich an BIM-Projekten (Building Information Modeling) zu beteiligen. Möglich wird das mit dem neuen Softwaretool Vitodesk 300 BIM planning suite. Die Optionen sind zahlreich: Zunächst importiert der Gebäudemanager des Programms alle erhältlichen Angaben zu Bauabschnitten, Geschossen, Räumen und Bauteilen sowie zu Raumtemperaturen. Daraus lassen sich dann automatisch Heiz- und Kühllast laut EnEV berechnen. Mit den Ergebnissen können Planer dann Wärmeerzeuger auslegen, Rohrnetze berechnen sowie Heizkörper und -flächen temperieren dimensionieren. Ferner generiert die Software 3D-Modelle und liefert Einstellwerte für den hydraulischen Abgleich und detaillierte Stücklisten. Nach erfolgter Auslegung können die Ergebnisse ausgegeben werden, um sie in das BIM-Gebäudemodell einzufügen.

Mit der Produktfamilie DDS-CAD entwickelt die Data Design System GmbH (DDS) aus Ascheberg im Münsterland modulare Softwarelösungen für die durchgängige Gewerke übergreifende Planung technischer Gebäudeausrüstung. Angeboten werden Lösungen für die Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Lüftungstechnik (SHKL), für die Elektroinstallation und Verteilerplanung sowie für Photovoltaik- und Blitzschutzanlagen.

Das SHKL-Modul umfasst zwei Anwendungen, eine für die Bereiche Sanitär und Heizung (mit Gasversorgung, Kühlung und Sprinkler), eine weitere für Klima und Lüftung. Beide Anwendungen beherrschen die üblichen Funktionen wie u. a. Planung und Dimensionierung von Rohr- und Kanalnetzen, Berechnung von U-Wert, Heizlast und Druckverlust, Volumen- und Flächenberechnung, Erstellung von Ausführungs- und Montagezeichnungen sowie Strang- und Anlagenschemata, und nicht zuletzt Hilfestellung bei der Durchführung des hydraulischen Abgleichs.

Das E-Modul beinhaltet ebenfalls zwei Anwendungen. Mit der Hauptfunktion „Elektroinstallation“ können Nutzer Pläne erstellen für Niederspannungs- und Datennetze, Gefahrenmelde- und Blitzschutzanlagen, Beleuchtungs- und Antennenanlagen sowie Anlagen weiterer Elektroteilbereiche. Integriert sind ferner Berechnungs- und Kontrollaufgaben, die bei DDS-CAD unter dem Begriff „gewerkespezifisches Know-how“ zusammengefasst sind. Die zweite Hauptfunktion, die Verteilerdokumentation, unterstützt Planer und Installateure bei der Aufgabe, u. a. Schalt-, Stromlauf- und Klemmenpläne zu erarbeiten und alle Schnittstellen sowie Schalt- und Überwachungselemente im Schaltschrank unterzubringen.

Dem Trend in der Projektierungsbranche folgend bietet DDS wie die Konkurrenz Lösungen an, die BIM unterstützen. Zwar werden nicht alle Planer und Installateure der Aussage von DDS, diese neue Methode sei alternativlos, bedingungslos folgen wollen: Doch auch kleinere Wettbewerber können sich mithilfe von Open-BIM-Software in diese Materie einarbeiten und sich so die Möglichkeit offen halten, an ganzheitlich organisierten Bauprojekten teilzunehmen. In DDS-CAD ist dafür das Kernmodul „Building“ integriert, das alle für BIM erforderlichen Anforderungen erfüllt.

Auslegung von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen

Als einer der führenden Wechselrichterhersteller hat die SMA Solar Technology AG selbstverständlich auch Auslegesoftware für Solaranlagen im Programm. Da wäre zunächst einmal das kostenlose Planungstool Sunny Design Web zu nennen, das sich nach einer obligatorischen Registrierung in der SMA-Website einfach über den Webbrowser bedienen lässt.

Für umfangreichere Planungen und Simulationen empfiehlt SMA sein Planungstool Sunny Design Pro. Es eignet sich für die Planung und Auslegung von PV-Anlagen und anderen elektrischen Stromerzeugern, Batteriespeichern sowie thermischen Systemen wie Blockheizkraftwerke oder Wärmepumpen.

Besonders zu erwähnen ist die Fähigkeit des Programms, zuverlässige Prognosen zur Wirtschaftlichkeit des gesamten Systems abzugeben. Die Funktionen im Überblick: Integriertes Energiemanagement, auch für thermische Systeme; Darstellung aller wichtigen energetischen und wirtschaftlichen Kennzahlen; detaillierte Verbrauchs- und Lastprofilanalyse; zahlreiche Vorlagen für gewerbliche Energiesysteme und Privathaushalte; flexible Verwaltung von Bezugs- und Einspeisetarifen; Batterie-Speicher-Simulation für Peak-Load-Shaving-Anwendungen.

Die Valentin Software GmbH, nach eigenen Angaben Deutschlands Marktführer im Bereich moderner Planungs- und Simulationssoftware, will mit ihren Produkten in erster Linie Ingenieure, Fachplaner, Architekten und Installateure – also Profis – aus dem Bereich der Elektro- und Heizungstechnik ansprechen. Im Portefolio befinden sich Tools wie PV*SOL, T*SOL und GeoT*SOL. Sie dienen zur dynamischen Simulation und Auslegung sowie Wirtschaftlichkeits- und Ertragsprognose von Photovoltaik-, Solarthermie- und Wärmepumpenanlagen.

Valentin hat seit neuestem eine verbesserte Version von PV*SOL premium im Programm. Eingeben lassen sich nun auch Daten von Elektro-Fahrzeugen, wie das Unternehmen auf der Intersolar 2019 demonstrierte. Für jede Fahrzeuggruppe können dabei der Fahrzeugtyp sowie die Anzahl und die zu erwartenden Fahrkilometer festgelegt werden. Die Zeiten an der Ladestation lassen sich dabei für jede Gruppe an allen sieben Wochentagen unterschiedlich einstellen. Diese und andere wichtige Eingabeparameter wie z. B. eine detaillierte Tarifnachbildung seien wichtig, um Antworten auf die Frage nach dem maximal möglichen Eigenverbrauch für Gewerbetriebe oder nach der maximalen PV-Leistung für den Fuhrpark für Elektroautos beantworten zu können.

Für die Auslegung, Optimierung und Ertragsberechnung solarthermischer Anlagen bietet Valentin die Simulationssoftware T*SOL an. Sie lässt sich bei allen gängigen Systemkonfigurationen anwenden, seien sie mit Warmwasser-, Puffer- oder Kombispeichern, mit Ladevorrichtungen, Durchlauferhitzern oder Heizstäben bestückt. Auch vorgefertigte Herstellersysteme und Systeme für Frei- und Hallenbäder lassen sich simulieren und berechnen. Interessant ist die kleine kostenlose Zugabe, die Valentin auf seiner Website anbietet: der T*SOL-Onlinerechner. Mit ihm können Interessenten nach Eingabe der erforderlichen Parameter umgehend die Einstrahlungsmenge, den Systemertrag, den Deckungsanteil und die CO2-Einsparung ablesen. Ein ähnliches Programm findet sich übrigens auch auf der Webseite von PV-SOL.

Planungstools für Wärmepumpen und Biomasseheizungen

Auch für diesen Haustechnikbereich können professionelle Planer, Solateure und Installateure auf ein Produkt der Valentin GmbH zurückgreifen: auf die überarbeitete Software GeoT*SOL. Mit dieser Version lassen sich jetzt neben Luft- und Erdsonden-Wärmepumpen auch Wärmepumpensysteme planen, die Grundwasser oder horizontal ins Erdreich verlegte Erdwärmekollektoren als Wärmequelle nutzen. Das Programm berechnet sowohl die Arbeitszahl als auch die Jahresenergieerträge und macht Aussagen zur Wirtschaftlichkeit und zur Schadstoffreduzierung im Vergleich zu konventionellen Systemen. Auf der Intersolar 2019 zeigte Valentin ferner die Möglichkeit, mit GeoT*SOL bivalente Wärmepumpenanlagen mit integrierten Solarkollektoren oder anderen Wärmeerzeugern zu planen und zu simulieren. Und nicht zuletzt: Das neue GeoT*SOL lässt sich mit PV*SOL kombinieren, um so die von der PV-Anlage direkt an die Wärmepumpe gelieferte Strommenge zu ermitteln.

Im Vergleich zu umfangreichen Softwarepaketen für Profi-Planer nicht übermäßig anspruchsvoll, aber dennoch für einen ersten Überblick geeignet, sind die Online-Anlagenplaner von Bosch Thermotechnik GmbH, zu finden in der Website ihrer Marke Junkers. Für den Anlagenplaner interessant sein könnten z. B. das Planungstool „Vent“ zur schnellen und einfachen Auslegung von Bosch Lüftungsgeräten oder das Konfigurationstool zur Inbetriebnahme und Bedienung des Lüftungsgeräts Vent 5000 C, ferner ein Jahresarbeitszahlen-Rechner (Link zum Bundesverband Wärmepumpe), eine Planungssoftware zur Auslegung einer Anlage zur Warmwasserbereitung und ein Bivalenz-Berechnungstool. Nützlich sind sicher auch die Berechnungstools (Excel-Dateien) zur Ermittlung von finanziellen Förderungsmöglichkeiten für Solar- und Wärmepumpenanlagen.

Ähnliches gilt für die Online-Planer- und -Berechnungshilfen in der Website des Wärmepumpenherstellers Glen Dimplex Deutschland GmbH. Das Unternehmen weist allerdings ausdrücklich darauf hin, dass es jedem Anwender obliege, die Ergebnisse sorgfältig zu überprüfen, denn für deren Richtigkeit werde man keine Gewähr übernehmen. Trotzdem dürfte es sich lohnen, die kleinen Helfer einmal zu testen. Noch besser ist es, man kombiniert sie mit der ebenfalls angebotenen Software ThermoQuick IV. Dabei handelt es sich um ein Programm, mit dem sich nach Unternehmensangaben u. a. Projekte verwalten, U-Werte nach DIN EN ISO 6946 berechnen und Heizlasten nach EN 12831, DIN EN 12831 Beiblatt 1 ermitteln lassen. Außerdem enthält die Software eine umfangreiche, beliebig erweiterbare Baustoff- und Bauteilebibliothek.

Bei der Suche nach einem Planungsprogramm für Biomasse-Heizkraftwerke landet man schnell bei der GASCAD 3D Technologie GmbH. Ihre Softwarelösungen für professionelle Produkt- und Anlagenkonfiguration werden nach Unternehmensangaben auch im Bereich der erneuerbaren Energien eingesetzt und ermöglichen es den Anwendern, komplexe Situationen realitätsgetreu und sortimentsgerecht darzustellen sowie auf Knopfdruck alle gewünschten kaufmännischen und technischen Unterlagen auszugeben – und zwar „ohne konstruktions-spezifisches Know-how und spezielle CAD Kenntnisse“, wie das Unternehmen wissen lässt.

Zu plan4heat, einer Software zur Planung von Biomasseheizungen, heißt es, sie liefere innerhalb kürzester Zeit fertige Angebote über eine komplette Heizzentrale und die grafische 2D/3D-Darstellung der geplanten Heizzentrale. Die Planungsarbeiten beginnen damit, Umgebungsbedingungen wie Raum- und Planungssituation sowie wichtige technische Parametern wie z. B. die benötigte Leistung in einen intelligenten Erfassungsbogen einzutragen, der seinerseits den passenden Kessel inklusive der notwendigen Austragungseinheit ermittelt oder eine Auswahl möglicher Kessel und Austragungseinheiten anzeigt. Nachdem der Anwender die gewünschten Artikel ausgewählt hat, ermittelt plan4heat automatisch alle benötigten Komponenten und aktualisiert alle Planungsunterlagen. Weitere Funktionen – zum Teil bereits seit langem in der Branche etabliert, zum Teil neu – machen plan4heat für Biomasse-Heizungsanlagen zu einem Werkzeug, das die Bedürfnisse von Solarteuren und Installateuren voll befriedigen kann. Für das Jahr 2020 kündigte GASCAD ein großes Release von plan4heat an.

Zum Schluss noch eine kostenlose Open-Source-Software. Sie heißt Sophena und kommt vom C.A.R.M.E.N. e.V. (Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Energie-Netzwerk). Zu finden ist sie in der Carmen-Website und kann dort heruntergeladen werden. Sophena ist seit April 2019 in der Version 2.0 verfügbar.

Wilhelm Wilming

Wilhelm Wilming
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Seite 43 bis 45
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