Im Zuge der integralen Gebäudeplanung werden heutzutage vermehrt Anstrengungen unternommen, um ohne viel Aufwand ein möglichst optimales Innenraumklima für Benutzer zu erzeugen. Vor allem in den frühen Planungsphasen ist diese Art der Optimierung sehr wichtig, da dort noch ohne wesentliche Kostensteigerungen in das Design eingegriffen werden kann. Sollen beispielsweise während eines fortgeschrittenen Bauzustands technische Details geändert werden, so kann sich dies in späteren Phasen als sehr kostspielig erweisen. Für die objektive Bewertung der Qualität des Innenraumklimas stehen in nationalen und internationalen Normen diverse Verfahren zur Verfügung. Das am weitesten verbreitete Modell von Fanger betrachtet die stationäre Energiebilanz des Körpers als Gesamtsystem und liefert ein „predicted mean vote“ (PMV) zurück, welcher in einen „predicted percent dissatisfied“ Index (PPD) umgerechnet werden kann, der besagt, wie viele Personen sich aus einer größeren Gruppe bei den gegebenen Bedingungen unwohl fühlen. Dieses Modell kann allerdings nur bei homogenen, uniformen und stationären Umgebungen nahe der thermischen Neutralität eingesetzt werden. Das Verfahren eignet sich gut, um die Behaglichkeit im Rahmen einer Ganzjahresbetrachtung zu analysieren. Bei der Auslegung von raumlufttechnischen Anlagen und Raumkonditionierungssystemen spielt jedoch auch der Aspekt der lokalen thermischen Behaglichkeit eine wichtige Rolle. Beispielsweise führen Strahlungsasymmetrien oder Zugeffekte zu nicht-uniformen und transienten Zuständen, bei denen der Körper nicht mehr nur "als Ganzes" bewertet werden kann. Um den Einfluss des Raumklimas auf eine menschliche Testperson im Detail zu untersuchen, wurde eine „Virtual Climate Chamber“ entwickelt. Es handelt sich hierbei um eine interaktive Simulationsumgebung, in der ein Benutzer Randbedingungen während einer laufenden Simulation interaktiv beeinflussen und Ergebnisse der veränderten Simulation sofort betrachten kann. Es können Oberflächentemperaturen auf der Bekleidung, sowie Hauttemperaturen oder Äquivalenttemperaturen dargestellt werden. Diese können wiederum als Eingangswerte für ein Bewertungsschema hinsichtlich einer lokalen thermischen Behaglichkeitsanalyse verwendet werden. Zusätzlich können auch integrale Werte für den gesamten Körper bestimmt und ausgegeben werden. Zur Simulation des menschlichen Blutkreislaufes und Stoffwechsels wird das Thermoregulationsmodell von Fiala verwendet. Dieses numerische Modell basiert zum einen auf einem sogenannten passiven System, das für die physikalische Beschreibung des Körpers zuständig ist, die Wärmeübertragung im Gewebe und zwischen einzelnen Elementen berechnet, und den Wärmeaustausch mit der Umgebung modelliert. Zum anderen beschreibt das sogenannte aktive System welche Regulationsmechanismen einsetzen für den Fall, dass der Körper sich nicht mehr im thermischen Gleichgewicht befindet. Schwitzen, Zittern, Gefäßverengung und ?erweiterung werden dabei nach Fiala in Abhängigkeit von der Haut- und Körperkerntemperatur ein- bzw. ausgeschaltet. Zur Berechnung wird die Softwarekomponente FIALA-FE benutzt, die als Teilpaket von THESEUS-FE über eine Textschnittstelle gesteuert wird. Ein Thermoregulationsinterface steuert die Anbindung des externen Produktes THESEUS-FE an diverse andere Programme. Im Beitrag wird die Kopplung mit der „Virtual Climate Chamber“ im Detail erläutert. Beispielsweise kann das Interface mit einer zonalen Simulationsumgebung gekoppelt werden, mit der die instationäre Temperaturverteilung in einem Gebäude über ein ganzes Jahr berechnet werden kann. Mit der Schnittstelle kann auch die Verbindung zu einem CFD-Solver hergestellt werden, der beispielsweise am Lehrstuhl für Computation in Engineering der TU München entwickelt wurde. In diesem Paper wird der Aufbau des Thermoregulationsinterfaces sowie der „Virtual Climate Chamber“ detailliert erläutert. Die „Virtual Climate Chamber“ ist, wie auch das Thermoregulationsinterface, in C++ geschrieben und baut auf der freien Bibliothek „wxWidgets“ auf. Das Softwarekonzept der „Virtual Climate Chamber“ besteht aus zwei Hauptthreads. Der erste Thread beinhaltet die Benutzeroberfläche und die Interaktion. Der zweite Thread führt in einer Schleife die Hauptberechnung aus, bei der dem Kopplungsinterface die jeweils gültigen Randbedingungen übermittelt werden. Anschließend lässt das Interface THESEUS-FE sämtliche Temperaturwerte berechnen und liefert diese zurück. Dann werden die Ergebnisse vom Berechnungsthread an die Benutzeroberfläche zurückgegeben. Bei dem Betrieb einer solchen interaktiven Simulation bedarf es einiger Synchronisationstechniken, die für dieses Problem dargelegt und diskutiert werden. Zudem wird ein Referenzbeispiel aus der Literatur berechnet, um die Anwendbarkeit der „Virtual Climtate Chamber“ zu zeigen.     «

Im Zuge der integralen Gebäudeplanung werden heutzutage vermehrt Anstrengungen unternommen, um ohne viel Aufwand ein möglichst optimales Innenraumklima für Benutzer zu erzeugen. Vor allem in den frühen Planungsphasen ist diese Art der Optimierung sehr wichtig, da dort noch ohne wesentliche Kostensteigerungen in das Design eingegriffen werden kann. Sollen beispielsweise während eines fortgeschrittenen Bauzustands technische Details geändert werden, so kann sich dies in späteren Phasen als sehr ko...     »