Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, eine Simulations-Engine „Made in Germany“, vergleichbar zu EnergyPlus vom Department of Energy (USA), zu entwickeln, die auf die Bedürfnisse des deutschen Marktes zugeschnitten ist. Im Rahmen des bewilligten Projektes wurde eine bereits entwickelte Gebäudesimulations-Bibliothek NANDRAD um praxisrelevante Anlagenkomponenten erweitert. Mit dem Bibliotheks-Erweiterungsansatz wurden folgende Problemlösungen angestrebt: Berechnung der Kühllast nach der neuen VDI 2078 (Ausgabe Juni 2015), Integration der Steuerungsalgorithmen nach Planervorgaben und VDI 2078, Heizlastberechnung nach DIN 12831, Bewertung der Behaglichkeit, Jahressimulation zur Ermittlung des Energiebedarfs, Integration von wassergeführten Anlagensystemen z.B. Kreislauf mit Pumpen, Wärme-/Kälteerzeugern (Kessel, BHKW, Solarthermie, Kühlaggregate), Leitungen/Rohren, Wärmeübertragern (Heizkörper, Flächenheizung/kühlung).
Innerhalb des Forschungsfeldes identifizierten die Autoren wesentliche Anforderungen an praxistaugliche Simulationsprogramme: Die Simulation sollte dynamisch durchgeführt werden und thermische Speichereffekte des Gebäudes genügend genau abbilden. Das Gebäude sollte dabei durch eine dreidimensionale graphische Oberfläche modelliert werden können. Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung sollten in die Gebäudesimulation integriert sein. Zusätzlich sollte die thermische Behaglichkeit Berücksichtigung finden. Diese Anforderungen wurden prototypisch in den Programmen NANDRAD und BIM HVACTool umgesetzt. Das wissenschaftliche Simulationsprogramm NANDRAD wurde um hydraulische Netzwerke und Anlagenkomponentenmodelle erweitert mit Schwerpunkt auf detailgetreuer Wärmeübertragung, thermische Verzögerung von Heiz-/Speicherkomponenten und Leitungsverluste durch die Rohre. Dieser Ansatz erzeugt eine hochgradig detailgetreue Gebäudeantwort auf die technische Gebäudeausrüstung. Das kommerzielle Programm BIM HVACTool enthält eine dreidimensionale graphische Modellierungsoberfläche für Gebäude. Es wurde um die Unterstützung des NANDRAD Simulationslösers erweitert. Zusätzlich wurde die detaillierte Modellierung von Heizkörpern und die Modellierung von Rohrnetzwerken mit dreidimensionaler Darstellung umgesetzt. Besonders hervorzuheben ist eine automatische Prozedur zur Erzeugung der Rohrverlegung innerhalb der dreidimensionalen Gebäudesicht.
Die Autoren demonstrierten erfolgreich den Arbeitsprozess für die integrale Gebäudesimulation mit BIM HVACTool und NANDRAD. Die Vorgehensweise ist verallgemeinerbar für andere Kombinationen kommerzieller graphischer Oberflächen und wissenschaftlicher Simulationsprogramme.
Programmierung der Webseite durch FIZ soft