„nachhaltige technologien 04 | 2021"

Den im Modell enthaltenen Oberflächen werden un- terschiedliche Materialen zugeordnet. Im Vergleich zu anderen Verfahren werden die optischen Eigen- schaften der Materialen auf eine sehr detaillierte Weise abgebildet. Dies gestattet eine sehr akkurate Modellierung der physikalischen Prozesse, da das ge- samte solare Spektrum vom Ultravioletten, über das sichtbare Licht bis hin zum Infraroten berücksichtigt wird. Auf diese Weise werden wellenlängenabhängige Effekte der Transmission, Reflexion, Absorption und Brechung des Lichtes implizit exakt abgebildet. Auf Grund des gewählten Beschreibungsmodells werden hierbei auch Polarisationseffekte des Lichts mitbe- rücksichtigt. Polarisationseffekte spielen immer dann eine wichtige - und bisher kaum berücksichtigte - Rolle, wenn mehrere Reflexionen oder Transmissionen in Folge auftreten, wenn also z. B. ein Sonnenstrahl zuerst auf der Jalousienlamelle reflektiert wird und dann auf die Fensterscheibe trifft. Das entwickelte Raytracing-Verfahren ist außeror- dentlich rechenintensiv, da hierbei Milliarden von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen und Richtungen durchgerechnet werden müssen. Das „Scannen“ eines Objekts dauert folglich mehrere Stunden. Sind diese Berechnungen jedoch abgeschlos- sen, so kann die gesammelte Information in sehr verdichteter Form und auf einfache Weise an andere Berechnungsprogramme weitergegeben werden. Dadurch ist es anderen Anwendungen, wie z. B. Gebäudesimulationsplattformen, möglich, solare Einträge mit einer bisher nicht realisierbaren Genauigkeit abzubilden. Dies gestattet es, Heiz- und Kühlleistungen, und damit den Energiebedarf, viel genauer als bisher möglich zu berechnen. Um diese einfache und effiziente Weitergabe der optischen Eigenschaften zu ermöglichen, habe ich einen Co- dierungsalgorithmus entwickelt, der auf den - in der Modellierung mittels physikalisch basiertem Monte-Carlo Raytracing Zentraler Bestandteil des Verfahrens ist eine digitale, optische „Vermessung“ des zu beschreibenden Objekts auf Basis eines Monte-Carlo-Raytracing- Verfahrens. Ähnlich wie bei - aus der Computergrafik bekannten - hochwertigen „Renderings“ wird hierbei der Strahlengang des Lichts auf physikalisch möglichst korrekte Weise nachgebildet. Ausgangspunkt hierfür ist ein exaktes, dreidimensionales CAD-Modell des Prüflings, zum Beispiel ein beschattetes Fenster. Work-flow für die Berechnung und Anwendung der entwickelten Methode (MC-Raytracing … Monte-Carlo- Raytracing, SIOP … solar incidence operator) Quelle: AEE INTEC CAD-Modell Materialdaten MC-Raytracing „Simulations- Messdaten" SIOP (Strahlungs- modell) Anwendungen Gebäudesimulation Designtools Energieausweis ... RadiCal-Rendering zur Veranschaulichung der Detailgenauigkeit. Dreifachverglasung beschattet mit außenliegenden Jalousien Quelle: AEE INTEC 7 6 GEBÄUDESIMULATION