Die Metabuild-KI genauer erklärt.

Es handelt sich um einen dynamischen Optimierungsprozess mit  4.000 auto­matisierten Ganzjahres­simulationen für Ihr Gebäude. Metabuild generiert automatisch Planungs­varianten, die jeweils simuliert, ausgewertet und verbessert werden.

So werden im Rahmen eines Server-Laufs auf datenanalytischer Basis technisch-wirtschaftlich optimale Gebäudevarianten ermittelt.

Bei jeder Simulation berücksichtigt Metabuild das dynamische Zusammenspiel sämtlicher Parameter, u.a. Architektur, Materialien, Gebäudetechnik, Wetterdaten, Kosten, Komfort und Nachhaltigkeit.

Unsere Kooperationspartner:

TU und NTNU

  • Hintergrund

    Wer heute perfekte Immobilienprojekte entwickeln möchte, ist gerade in frühen Planungsphasen mit Entscheidungen erheblicher Tragweite konfrontiert. Geringe Investitionskosten sind ein wesentliches Kriterium, gleichzeitig sollen die Gebäude ein hohes Maß an Komfort bieten, die Umweltbelastungen minimieren und die Betriebskosten niedrig halten.

    Bei der Vielzahl der heute verfügbaren Planungsoptionen gibt es für jedes Bauprojekt Milliarden von Planungsvarianten. Mit den heute verfügbaren Tools ist es unmöglich, all diese Optionen zu untersuchen und optimale Planungsvarianten zu identifizieren. Deshalb verlassen sich Experten meist auf Erfahrung und Bauchgefühl bei der Anwendung einzelner, geläufiger Verfahren und Methoden, was nicht unbedingt zu optimalen Planungsergebnissen führt.

    Der Algorithmus von Metabuild wurde speziell dafür entwickelt, optimale Gebäudeentwürfe zu identifizieren. Für jedes Projekt untersucht die Technologie automatisiert Tausende von Planungsvarianten mittels detaillierter Gebäudesimulationen und gibt im Ergebnis optimale Planungsvarianten aus.

  • Evolutionärer Algorithmus

    Im Bereich der künstlichen Intelligenz sind evolutionäre Algorithmen ein Ansatz zur Lösung komplexer, multikriterieller Optimierungsprobleme. Evolutionäre Algorithmen verwenden Mechanismen, die von der biologischen Evolution inspiriert sind, wie beispielsweise Reproduktion, Mutation, Rekombination und Selektion.

    Der evolutionäre Algorithmus von Metabuild wurde speziell auf die Bedürfnisse von BIM und Gebäudesimulation zugeschnitten. Seine einzigartigen Funktionen ermöglichten es uns, die erste Plattform zu schaffen, die evolutionäre Optimierung mit der Leistungsfähigkeit von Gebäudesimulation und Cloud Computing verbindet.

  • Umfang der durchgeführten Gebäudesimulationen
    • Flächenberechnungen nach DIN 277 auf Basis von 3D-Modellen
    • Baukostenberechnungen nach DIN 276:2018-12 (Kostengruppen 300 + 400) auf Grundlage von BIM-Daten
    • Betriebs- und Lebenszykluskosten (einschließlich Reinvestitionen + Instandhaltung, Inflation, Energiepreissteigerungen usw.) nach DIN 18960
    • Energiesimulationen auf der Grundlage detaillierter bauphysikalischer Simulationsalgorithmen für Wärmeübertragung, Strahlung, Konvektion, Luft- und Feuchtigkeitstransport, Lichtverteilung und Wasserströme
    • Detaillierte Profile für Belegung und Beleuchtung für verschiedene Gebäudenutzungsarten
    • Zeitliche Auflösung der Energiesimulationen: 365 Tage im Jahr, 10-Minuten-Zeitschritte
    • Standortspezifische stündliche Wetterdaten (einschließlich Außenlufttemperatur, Außenluftfeuchtigkeit, Luftdruck, Bewölkungsgrad, Windrichtung und -geschwindigkeit, Niederschlag, kurzwellige Strahlung, atmosphärische und terrestrische langwellige Gegenstrahlung, usw.)
    • Tiefe Integration der leistungsstarken Simulationsengine EnergyPlus
    • Detaillierte ganzjährige Komfortsimulationen: Tageslicht, thermischer Komfort und Luftqualität
    • Zeitliche Auflösung der Komfortsimulationen: 365 Tage im Jahr, 60-Minuten-Zeitschritte
    • Tageslichtkomfortsimulationen nach WELL- und LEED-Standard auf Basis von Radiance (Raytracing-Engine).
    • Thermische Komfortanalysen gemäß ASHRAE 55:2010 und EN ISO 7730
    • Raumluftqualitätsanalysen nach Eurofins, WELL, LEED IEQ Credit 3.2 und BNB BN 3.1.3
  • Forschungshintergrund

    Unsere Software wurde von führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Gebäudesimulation und -optimierung entwickelt. Studien über die Leistungsfähigkeit unseres Algorithmus wurden in führenden peer-reviewed Journalen veröffentlicht. Im Rahmen von Partnerschaften mit der TU-Berlin und der NTNU Trondheim arbeiten wir permanent an der Verbesserung unserer Software.

Die untersuchten Planungsoptionen

Im folgenden werden alle Planungsoptionen aufgeführt, die im Optimierungsprozess untersucht werden. Optionen können vom Kunden flexibel eingeschränkt und/oder vorgegeben werden.

  • Architekturoptionen (optional)

    Variable Fensterflächenanteile (10 – 100%; Minimalwerte für Fensterhöhen und Fensterbreiten lassen sich fassadenspezifisch festlegen)

    Variable Gebäudeausrichtungen (Prüfung in 1°-Schritten möglich; Bereiche können vom Kunden vorgegeben werden.)

  • Tragwerk und Gebäudehülle

    Stahlbetonbauweise:

    Stahlbeton-Massivdecke mit metallgerahmter, verkleideter Fassade
    Stahlbeton-Massivdecke mit Holzrahmenfassade
    Stahlbeton-Massivdecke mit gemauerter Fassade/Mauerwerksfassade
    Stahlbeton-Massivdecke mit vorgefertigter Stahlbetonfassade
    Stahlbeton-Massivdecke mit Ortbetonfassade
    Stahlbeton-Hohlkörperdecke mit metallgerahmter, verkleideter Fassade
    Stahlbeton-Hohlkörperdecke mit Holzrahmenfassade
    Stahlbeton-Hohlkörperdecke mit Mauerwerksfassade
    Stahlbeton-Hohlkörperdecke mit vorgefertigter Stahlbetonfassade
    Stahlbeton-Hohlkörperdecke mit Ortbetonfassade
    Stahlbeton-Fertigteildecke mit Mauerwerksfassade
    Stahlbeton-Fertigteildecke mit Stahlbetonfassade
    Stahlbeton-Fertigteildecke mit Ortbetonfassade

    Stahlverbundbauweise:

    Stahl-/Stahlbeton-Verbunddecke mit metallgerahmter Paneelfassade
    Stahl-/Stahlbeton-Verbunddecke mit Holzrahmenfassade
    Stahl-/Stahlbeton-Verbunddecke mit Mauerwerksfassade
    Stahl-/Stahlbeton-Verbunddecke mit vorgefertigter Stahlbetonfassade
    Stahl-/Stahlbeton-Verbunddecke mit Ortbetonfassade

    Holz- und Holz-Hybridbauweise:

    Holzkonstruktion mit metallgerahmter Paneelfassade
    Holzkonstruktion mit Holzrahmenfassade
    Holz-Beton-Hybriddecken mit vorgefertigter Holz-Paneel-Fassade

    Dämmstoffe für Außenwand-, Dach- und Bodenkonstruktionen:

    Expandiertes Polystyrol (EPS); 0 bis 32 cm
    Polyurethanhartschaum (PUR); 0 bis 32 cm
    Extrudiertes Polystyrol (XPS); 0 bis 32 cm
    Zellulose; 0 bis 32 cm
    Glaswolle; 0 bis 32 cm
    Steinwolle; 0 bis 32 cm
    Holzfaser; 0 bis 32 cm
    Polyisocyanurat (PIR); 0 bis 32 cm

    Verglasung:

    Zweifachverglasung U = 1.1 klar, Argon
    Dreifachverglasung U = 0.7 klar, Argon
    Zweifachverglasung U = 1.1, emissionsarmer (LoE) Film Argon
    Zweifachverglasung U = 1.3, emissionsarmer (LoE) Film Air
    Vierfachverglasung U = 0.8, emissionsarmer (LoE) Film Krypton
    Zweifachverglasung U = 0.9, klar Argon

    Fensterrahmenmaterial:

    Holzrahmen
    Verbundwerkstoff
    Aluminium- oder Metallrahmen
    Vinyl-Rahmen

    Sonnenschutz:

    Innenliegende Verdunkelungsrollos
    Innen-Jalousien
    Vorhänge
    Plissees
    Markisen
    Markisoletten
    Außen-Jalousien

  • Heizung, Lüftung, Klimatisierung

    Wärme- und Brauchwassererzeuger:

    Fernwärme
    Kondensationskessel (Öl)
    Kondensationskessel (Gas)
    Erdwärmepumpe

    Wärmeverteilungssystem:

    Elektrische Heizkörper
    Warmwasser-Heizkörper
    Warmwasser-Fußbodenheizung
    Gebläsekonvektor (Fan-Coil)

    Kälteerzeuger:

    Wassergekühlter elektrischer Schraubenkühler
    Luftgekühlter elektrischer Schraubenkühler
    Wassergekühlte Kolbenkompressor-Kältemaschine
    Luftgekühlte Kolbenkompressor-Kältemaschine

    Mechanische Lüftung:

    Abluft (keine Wärmerückgewinnung)
    Zu- und Abluft (Wärmerückgewinnung möglich)
    Mit Warmwasser-Heizregister
    Mit elektrischem Heizregister
    Mit wassergekühltem Kühlregister
    Mit DX-Heizregister
    Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher
    Wärmerückgewinnung über Rotationswärmetauscher

  • Beleuchtung

    Halogen
    Leuchtstofflampe (T5/T8/T12)
    Natriumhochdruck
    LED

  • Energieerzeugung

    Vor-Ort-Primärenergiesysteme (KWK):

    Verbrennungsmotor auf Erdgasbasis

    Photovoltaikanlagen:

    PV-Module aus polykristallinem Silizium
    Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) PV-Module
    PV-Module aus amorphem Silizium
    Monokristalline Silizium-PV-Module

    Batterien:

    Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien
    Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterien

  • Wasserspar-Systeme

    Grauwasserrecycling naturnah
    Grauwasserrecycling Membran-Bioreaktor
    Regenwassersammlung und -wiederverwendung
    Wasserspararmaturen

Die Auswertungskriterien der künstlichen Intelligenz

Metabuild enthält alle wesentlichen Auswertungskriterien für die Gebäude-Performance. Nach jeder Iteration wird die Planungsvariante anhand dieser Kriterien analysiert und bewertet.

  • Auswertungskriterien zur Wirtschaftlichkeit
    • Investitionskosten (Kostengruppen 300 und 400 der DIN 276)
    • Energiekosten
    • Wartungs- und Wiederbeschaffungskosten
    • Lebenszykluskosten
  • Auswertungskriterien zum Komfort
    • Tageslichtkomfort: Kontinuierliche Tageslichtautonomie, Useful Daylight Illuminance, Jährliche Sonnenscheinbelichtung nach WELL Standard und LEED V3
    • Thermischer Komfort: PPD- und PMV-Index, Zugluftrisiko, Vertikaler Lufttemperaturunterschied, Fußbodentemperatur, Strahlungsasymmetrien nach nach ANSI/ASHRAE 55:2010 und EN ISO 7730
    • Luftqualität: Lüftungsrate, CO2-Konzentration, Relative Luftfeuchtigkeit, Flüchtige organische Verbindungen, CMR-Stoffe, Acetaldehyd, Formaldehyd nach Eurofins, WELL und LEED IEQ Credit 3.2
  • Auswertungskriterien zur Nachhaltigkeit
    • Gesamtenergieverbrauch
    • Primärenergieverbrauch
    • Stromverbrauch
    • CO2-Emissionen
    • Graue Energie
    • Wasserverbrauch

Lassen Sie sich kostenlos und unverbindlich beraten.

Sprechen Sie direkt mit Ihrem Metabuild-Berater per Telefon: +49 30 692 00 14 11.
Oder schreiben Sie uns eine E-Mail an hello@metabuild.io.