„Simulieren heißt optimieren“

Wie ein digitaler Zwilling und moderne Simulationen am ZEISS Hightech-Standort für Sicherheit, Ruhe und eine nachhaltige Arbeitsatmosphäre sorgen.

Wie müssen Büroräume und Arbeitsflächen gestaltet sein, damit Kolleginnen und Kollegen beim fokussierten Arbeiten nicht gestört werden? Und welche Sicherheitsvorkehrungen braucht es, damit ein Feuer schnell eingedämmt und gelöscht werden kann? Die Antwort auf diese Fragen bieten Simulationen.

Als Grundlage für die Simulationen dient ein digitaler Zwilling des ZEISS Hightech-Standorts – also ein computer-animierter Nachbau, der alle Gebäudeeigenschaften realitätsgetreu wiedergibt. In diesem digitalen Zwilling werden unterschiedliche Szenarien unter verschiedenen Bedingungen simuliert. „Mit den Simulationen können wir testen, wie sich unter bestimmten Bedingungen Lärm ausbreitet, Luft verteilt oder Feuer und Rauch entwickeln. Diese Bedingungen können wir uns dann im Detail anschauen und entsprechend anpassen", erklärt Gesamtprojektleiter Marc Weimann. Bei den Simulationen wird somit ersichtlich, wo Risiken entstehen und mit welchen baulichen Anpassungen diese verhindert werden können. So können die Positionen von Luftschächten angepasst, Fenstern und Türen geändert, Materialien ausgetauscht und Absorptionsoberflächen wie beispielsweise Trennwände, eingezogen werden. Die Simulationen werden mit den angepassten Variablen so lange wiederholt, bis die Ergebnisse optimal sind: „Simulieren heißt optimieren," verdeutlicht Weimann.

Mehr Ruhe: Lärm und Raumakustik simulieren

Activity Based Working ist der zentrale Aspekt des erarbeiteten Konzepts für die modernen Arbeitswelten am ZEISS Hightech-Standort in Jena. Doch damit Mitarbeitende in der Quiet Zone konzentriert und ungestört arbeiten können, während sich die Kolleginnen und Kollegen bei einem Kaffee in der Home Base austauschen, muss die Raumakustik stimmen. Dafür werden für die Arbeits­flächen raumakustische Simulationen durch­geführt.

Diese verdeutlichen, wie und wohin sich der Sprachschall ausbreitet und durch welche Elemente er sich am besten eindämmen lässt. Basierend auf diesen Simulationen kann dann die Anordnung der einzelnen Arbeitsbereiche optimiert werden. „Aus den Simulationen können wir auch schließen, wo wir zusätzliche Schallschutzelemente wie beispielsweise Trennwände zwischen den einzelnen Arbeitsplätzen benötigen oder welcher Bodenbelag am besten geeignet ist", sagt Weimann.

Auch genügend Frischluft ist wichtig für konzentriertes Arbeiten. Insbesondere in den Büro- und Reinräumen aber auch in den Durchgangsbereichen wird die Frischluftzufuhr durch Belüftungsanlagen geregelt werden. Verschiedene Simulationen zeigen, wie lange die Luft im Reinraum bleibt und wie hoch die Luftwechselrate sein muss, um die geforderten Spezifikationen einzuhalten. Aufbauend auf diese Simulationen werden dann Belüftungskonzepte entwickelt und Deckenauslässe optimal angeordnet.

Bei der Simulation werden die entsprechenden Raumkomponenten solange angepasst, bis die geforderten Spezifikationen im Vergleich zur Ausgangssituation (links) erfüllt sind (rechts).

Mehr Sicherheit: Brand und Rauchentwicklung simulieren

„Die Simulationen helfen uns dabei, für alle Eventualitäten gewappnet zu sein und so ein sicheres Gebäude zu bauen", sagt Weimann. Eine detaillierte Simulation kann bereits im Vorfeld eines Brandes zeigen, wie sich das Feuer, die Hitze und vor allem der Rauch im Gebäude ausbreitet. „Durch die Simulation können wir genau sehen, wo zusätzliche Elemente eingesetzt werden müssen, damit diese die Ausbreitung des Rauches verhindern", erklärt Weimann und ergänzt: „Mit Hilfe der Simulation konnten wir herausfinden, dass Brandherde im Hightech-Standort am besten durch automatische Rauchschutzvorhänge eingedämmt werden können und dabei auch ihre Positionierung optimieren."

Die Simulationen zeigen den Ausbruch eines Feuers in der Teeküche und wie sich der Rauch ohne Rauchschutzvorhang (Video 1) und mit Rauchschutzvorhang (Video 2) ausbreitet.

Mehr Nachhaltigkeit: Licht- und Wärmequellen simulieren

Der ZEISS Hightech-Standort wird ein umweltfreundliches Gebäude, bei dem grüne Infrastruktur sowie Geothermie und Abwärmenutzung für eine grüne Energiebilanz sorgen. Die Simulationssoftware wird deshalb auch eingesetzt, um Nachhaltigkeitsaspekte des Gebäudes zu optimieren. Um Ressourcen sinnvoll und nachhaltig zu nutzen, wird die Wirkung von Licht- und Wärmequellen simuliert. Dabei wird getestet, an welchen Stellen Lampen angebracht werden müssen, damit alle Bereiche optimal ausgeleuchtet werden. Neben der Position der Lampe spielen dabei auch Form und Größe sowie die Art der LED-Beleuchtung eine Rolle. „All diese Faktoren testen wir in verschiedenen Simulationen, um herauszufinden, wo wir welche Lichtquellen installieren sollten, damit sie bei geringem Energieverbrauch ideal wirken", so Weimann.

„Mit den Simulationsmöglichkeiten können wir heute schon die Zukunft des neuen ZEISS Hightech-Standorts sehen, Prozesse testen und Gebäudeeigenschaften optimieren", sagt Weimann.