Die Formierung der Montage zur Leitdisziplin im bundesdeutschen Stahlgroßbrückenbau der 1960er-Jahre wurde in Teil 4 dieser Aufsatzserie exemplarisch aufgezeigt. Mit dem schrittweisen Einzug der Automation in die Stahlbaufertigung seit den späten 1970er-Jahren, den neuen Möglichkeiten des Mobilkraneinsatzes bei der Montage von Stahlgroßbrücken seit den 1980er-Jahren, der zielbewussten Nutzung wissenschaftlicher Erkenntnisse der Logistik für den Stahlbau und der durch das Internet vorangetriebenen digitalen Transformation des technischen Schaffens nach der Jahrtausendwende ändern sich Struktur und Einbettung der Montage in den komplexen Zusammenhang des systemintegrierten Stahlbaus grundlegend.

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches:
Konrad Doblies 80 Jahre
Dr. Hetty Bigelow für SZS in Beirat der Stahlbau berufen

Tagungen & Veranstaltungen:
Münchener Kranbahntag am 21. September 2022

Rezension:
Design, Analysis and Construction of Space Structures.

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Zum Titelbild:
Unternehmenszentrale Schüco One in Bielefeld - Zertifiziert mit den drei Labels LEED, BREEM und DGNB ist die neue Unternehmenszentrale Schüco One ein markantes Beispiel für nachhaltige Planung, hochwertige Ästhetik und energiesparenden Betrieb. Zudem bietet das nach den Plänen des Architekturbüros 3XN realisierte dynamisch geformte Bürogebäude eine offene, ästhetisch gestaltete Arbeitsumgebung nach New-Work-Prinzipien. Eine durch das Schüco Engineering maßgeschneiderte Fassadenkonstruktion kombiniert stilistisches Design mit den technischen Eigenschaften der Schüco Systeme. So ist die Erdgeschoss-Hülle umlaufend transparent und wirkt wie ein gläserner Sockel, auf dem eine gefaltete Skulptur liegt. Die oberen sechs Geschosse umfassen transparente und opake Elemente in einem fließend arrangierten Wechselspiel, das sich im Inneren fortsetzt. (Foto: Schüco)

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Sustainable design requires holistic decision making already in the feasibility stage. One critical aspect of a buildings' sustainability is its operational energy consumption, but energy simulations typically are too time-consuming for early, fast-paced design phases. Data-based, Machine Learning models - so called surrogates - can replace time-consuming simulations with real-time estimates. This paper investigates the accuracy of different surrogate models for energy performance by comparing different types of models and numbers of samples. The paper also presents an integrated dashboard for holistic decision making as an application of the developed surrogate.

Surrogat-Modelle als Ersatz für Gebäudesimulationen während der Entwurfsraumerkundung
Bereits in frühen Leistungsphasen erfordert nachhaltiges Entwerfen eine ganzheitliche Entscheidungsfindung. Dabei bildet der Energiebedarf eines Gebäudes einen wichtigen Teil in dessen Nachhaltigkeit, jedoch sind Gebäudesimulationen meist zu zeitaufwändig für die frühe, dynamische Entwurfsphase. Auf Maschinellem Lernen beruhende, datenbasierte Ersatzmodelle, sogenannte Surrogat-Modelle, können in Echtzeit Schätzwerte liefern und somit langsame Simulationen ersetzen. Dieser Aufsatz untersucht die Genauigkeit verschiedener Surrogat-Modelle für Gebäudesimulationen durch Vergleich diverser Algorithmen und Anzahlen verwendeter Datenpunkte. Die Anwendung der entwickelten Surrogate wird durch die Integration in ein Visualisierungswerkzeug zur ganzheitlichen Entscheidungsfindung in frühen Leistungsphasen demonstriert.

The room-side heat transfer of a building is essential for calculating and simulating heat loss through radiation and convection in interior spaces, and also for preventing mould growth and condensation. By means of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, this study investigates the effect of floor heating, mixing ventilation, furniture, room geometry, and their combinations on the interior heat transfer coefficient (HTC) of a typical office room. The results show an inhomogeneous distribution of the HTC on the exterior walls. HTC values are generally below the German standardised value for thermal protection, which means an overestimation of the heat loss when the standardised value is applied. However, compared to the standardised value for preventing mould growth, the minimum surface-averaged HTC behind closets is 63 % lower, potentially leading to mould growth and condensation.

Lokaler raumseitiger Wärmeübergang eines Büroraums mit unterschiedlichen Heizstrategien
Der raumseitige Wärmeübergang eines Gebäudes ist nicht nur für die Berechnung und Simulation des Wärmeverlusts durch Strahlung und Konvektion in Innenräumen von wesentlicher Bedeutung, sondern auch zum Nachweis der Tauwasser- und Schimmelpilzfreiheit. Diese Studie untersucht anhand Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen die Auswirkungen von Fußbodenheizung, Mischlüftung, Möblierung, Raumgeometrie und deren Kombinationen auf den Wärmeübergangskoeffizienten (Heat Transfer Coefficient, HTC) eines typischen Büroraums. Die Ergebnisse zeigen eine inhomogene Verteilung des HTC an den Außenwänden. Die HTC-Werte liegen im Allgemeinen unter dem deutschen normativen Wert für den Wärmeschutz, was eine Überschätzung des Wärmeverlusts bei Anwendung des normativen Wertes bedeutet. Im Vergleich zum normativen Wert zur Verhinderung von Schimmelpilzbildung ist der minimale flächengemittelte HTC-Wert hinter einem Schrank um 63 % niedriger, was zu Schimmelpilzbildung und Tauwasserbildung führen kann.

Der breite Einsatz erneuerbarer Energien spielt eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Energieeffizienz des Gebäudebestands. Deutlich gesunkenen PV-Anlagenpreise und die hohe Flexibilität bei der Stromnutzung für alle Verbraucher in einem Gebäude, also Raumheizung (und -kühlung), Warmwasserbereitung in Kombination mit Wärmepumpe, Hilfsenergien, Haushaltsgeräten und zunehmend auch Mobilität führt zu einem breiten Einsatz von PV. Jedoch ist die Einbindung von PV ins Gebäude komplex und erfordert die Anwendung von elektrischer und/oder thermischer Energiespeicherung und entsprechenden Regelstrategien. Dementsprechend ist die Bewertung und Optimierung der Möglichkeit, den PV-Ertrag direkt im Gebäude zu nutzen oder zu speichern, eine anspruchsvolle Aufgabe. Für eine detaillierte technische Analyse von PV und Energiespeichern auf Gebäudeebene wurden daher umfangreiche Gebäude- und Anlagen-Simulationen anhand von Referenzgebäuden durchgeführt.

Simple and fast dynamic model for the prediction of PV self-consumption
The widespread use of renewable energy plays a crucial role in increasing the energy efficiency of the building stock. The significantly decreased PV system prices and the high flexibility in electricity use for all loads in a building, i.e., space heating (and cooling) and domestic hot water in combination with heat pumps, auxiliary energies, household appliances, and also increasingly electric mobility leads to a wide use of PV. However, the integration of PV into the building is complex and requires the use of electrical and/or thermal energy storage and appropriate control strategies.
Therefore, evaluating and optimizing the part of PV electricity that is used directly or stored in the building is a challenging task. Thus, for a detailed analysis of PV and energy storage at the building level, extensive building and system simulations were performed using reference buildings.

CO2 pricing enables building owners to benefit from reduced emissions. Changing power plant mix leads to dynamic CO2 factors and price signals that PV-battery systems can exploit. The system's size and CO2 prices influence profitability. So far, no study exists assessing CO2 pricing's influence on PV-battery systems' optimal sizing and operation. We, therefore, investigate the interaction of PV-battery sizing and operation with CO2 pricing and combine Design of Experiments with model predictive control. For a CO2 price of 100 /t, the cost-optimal design decreases emissions by 79.7 %. Furthermore, high CO2 prices yield large PV and medium battery sizing. The results prove that CO2 pricing is a valuable instrument to encourage CO2-reducing investments of building owners. We recommend future studies to include the effect of CO2 pricing on the power plant mix and thus the CO2 factor. We assume a change in the merit order due to a shift in marginal costs of the respective power plants.

Öko-ökonomische Auslegungs- und Betriebsoptimierung von PV-Batteriesystemen in Gebäuden - Der Einfluss von CO2-Preissignalen
Die Bepreisung von CO2 ermöglicht es Gebäudebesitzer:innen von reduzierten Emissionen zu profitieren. In diesem Zusammenhang führt eine stetig wechselnde Kraftwerkseinsatzplanung zu dynamischen CO2-Faktoren im Stromnetz, welche durch PV-Batteriesysteme ausgenutzt werden können. Die Auslegungsgröße der PV-Batteriesysteme sowie die Höhe des CO2-Preises beeinflussen hierbei deren Wirtschaftlichkeit. In der wissenschaftlichen Literatur wurde bislang noch nicht der Einfluss von CO2-Bepreisung auf die optimale Auslegung und den Betrieb von PV-Batteriesystemen untersucht. Wir gehen in der vorliegenden Studie daher der Frage nach, wie die optimale Auslegung und der Betrieb von PV-Batteriesystemen vom CO2-Preis beeinflusst wird und wenden dafür Methoden der statistischen Versuchsplanung sowie der modellprädiktiven Regelung an. Bei einem CO2-Preis von 100 /t führt die kostenoptimale Auslegung des Systems zu Emissionsreduktionen in Höhe von 79,7 %. Außerdem zeigt sich, dass hohe CO2-Preise große PV-Anlagen und mittlere Batteriespeicherkapazitäten begünstigen. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass CO2-Bepreisung ein sinnvolles Instrument ist, um einen Anreiz für CO2-freundliche Investitionen von Gebäudebesitzer:innen zu schaffen. Für zukünftige Studien wird empfohlen, den Einfluss einer CO2-Bepreisung auf den Kraftwerkseinsatzplan und damit den CO2-Faktor zu untersuchen. Dies wir damit begründet, dass eine Verschiebung der Merit Order der Kraftwerke aufgrund sich ändernder Grenzkosten zu erwarten ist.

The fourth and fifth generation of district heating (GDH) networks are among the key elements for the energy optimization of districts. Low heat losses in the distribution lines as well as bidirectional heat flow and the use of low-temperature waste heat can lead to new business models for energy suppliers. Despite the continuous development of heat networks, significant heat losses still occur in conventional networks, despite well insulated pipelines, with fluid temperatures at 60 °C to 100 °C. Therefore, a study was conducted to investigate heat losses and gains in hot water heating (3GDH), low temperature heating (4GDH) and district heating and cooling networks (5GDHC) based on numerous simulations. The main purpose of the investigations is to deter-mine the main factors influencing the heat transfer characteristics of underground heat networks. The derived results serve as a basis for the development of future planning tools to determine the heat losses and gains of local heating networks quickly and cost-efficiently.

Quantifizierung der Wärmeverluste bzw.-gewinne von Kalter Nahwärme gegenüber konventionellen Nahwärmenetzen
Die vierte und fünfte Generation der Wärmenetze zählen zu den Schlüsselelementen für die energetische Optimierung von Quartieren. Geringe Wärmeverluste in den Verteilleitungen sowie ein bidirektionaler Wärmefluss und die Nutzung von Niedertemperaturabwärme können zu neuen Geschäftsmodellen für Energieversorger führen. Trotz der stetigen Weiterentwicklung von Wärmenetzen treten bei konventionellen Netzen, trotz gut gedämmter Rohrleitungen, mit Fluidtemperaturen bei einem Temperaturniveau von 60 °C bis 100 °C, immer noch signifikante Wärmeverluste auf. Daher wurde eine Studie zur Untersuchung von Wärmeverlusten/-gewinnen in Heißwasser- (HWN), Niedertemperatur- (NWN) und Kalten Nahwärmenetzen (KNW) auf Basis zahlreicher Simulationen durchgeführt. Die Untersuchungen dienen vor allem der Ermittlung von Haupteinflussfaktoren auf die Wärmeübertragungseigenschaften von Wärmenetzen im Erdreich. Die daraus abgeleiteten Ergebnisse dienen als Basis für die Entwicklung zukünftiger Planungstools, um die Wärmeverluste/-gewinne von Nahwärmenetzen schnell und kosteneffizient bestimmen zu können.

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Diese Artikelserie stellt den Einsatz von Computerprogrammen in der Hochschullehre der Bauphysik und Gebäudetechnik für Architekten und Bauingenieure vor.
Der Artikel befasst sich mit der Integration von Gebäudesimulationstools in die Ausbildung von Architektinnen und Architekten an der Fakultät Architektur der TU Dresden. Im Gegensatz zur Ausbildung im Fachbereich Bauingenieurwesen, welche auf Nachweisrechnungen fokussiert ist, besteht für angehende Architektinnen und Architekten die Herausforderung darin, Erkenntnisse aus den Simulationsrechnungen in eine Optimierung des Entwurfs einfließen zu lassen. Datenaustauschformate und Building Information Modeling spielen vor diesem Hintergrund eine besondere Rolle. Diese Faktoren wurden an der Fakultät Architektur im Rahmen zweier Kurse eruiert, einem entwurfsbegleitenden Kurs und einem Vertiefungsseminar. In beiden Lehrformaten wurde der Einfluss von Entwurfsentscheidungen auf die Tageslichtversorgung, das Überhitzungsrisiko und das Versorgungskonzept (regenerative Energien) thematisiert. Dabei wurde mit den von den Studierenden erstellten CAD-Modellen aus unterschiedlichen Softwareanwendungen gearbeitet und eine Überführung in BIM-kompatible Austauschdatenformate erprobt (gbXML und IFC). Als Simulationstools kamen daher nur Softwareanwendungen in Frage, welche diese Datenformate einlesen können und die erforderlichen Simulationsrechnungen mit geringem Mehraufwand für die Modellüberprüfung und Modellkorrektur durchführen. Neben inhaltlichen Erkenntnissen zu den Entwurfsaufgaben konnten wertvolle Erfahrungen zur Datenüberführung gewonnen werden.

Building simulation and BIM in architect education at the TU Dresden - Series: Building simulation and calculation tools in teaching
This series of articles presents the use of computer programs in university teaching of building physics and building technology for architects and civil engineers.
This article addresses the integration of building simulation tools in the education of architects at the Faculty of Architecture at the TU Dresden. In contrast to the education of civil engineers, which focuses on verification calculations, the challenge for prospective architects is to incorporate findings from thermal simulation calculations into an optimization of the design. Data exchange formats and Building Information Modelling are particularly important in this context. These factors are investigated at the TUD in two courses, a course accompanying the design in the sixth semester and an advanced seminar in the eighth semester. In both teaching formats, the influence of design decisions on the supply of daylight, the risk of overheating and the supply concept (regenerative energies) was discussed. This involved using the CAD models created by the architecture students from various software applications and testing a transfer into BIM-compatible exchange data formats (gbXML and IFC).

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Diese Artikelserie stellt den Einsatz von Computerprogrammen in der Hochschullehre der Bauphysik und Gebäudetechnik für Architekten und Bauingenieure vor.
Seit 2013 wird an der RWTH Aachen University am Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen E3D das Fach “Energetische Gebäudesimulation” angeboten. Zielgruppe bilden die Kernstudiengänge “Bauingenieurwesen”, “Umweltingenieurwissenschaften” und “Wirtschaftsingenieurwesen, Fachrichtung Bau” im Masterstudium an der Fakultät für Bauingenieurwesen. Ziel der aktuellen Lehrveranstaltung ist es, den Studierenden die theoretischen und praktischen Grundzüge der energetischen Gebäudesimulation zu vermitteln. Hierzu werden die theoretischen Grundlagen modular aufbereitet und detailliert in der Vorlesung vorgestellt. In der Übung werden die Grundlagen der Programmierung vermittelt oder aufgefrischt. Anschließend werden modular Teilkomponenten für eine Simulation in der Sprache Modelica selbst implementiert und programmiert. Dies ermöglicht es den Studierenden in angemessener Art und Weise durch die komplexe Themensammlung zu schreiten und sich mit Themen tiefgehend zu beschäftigen, die bei einer rein anwendungsbezogenen Sicht auf ein existierendes Gebäudesimulationsprogramm sicherlich zu kurz kommen würden.

Building Performance Simulation at RWTH Aachen University - Series: Building simulation and calculation tools in teaching
This series of articles presents the use of computer programs in university teaching of building physics and building technology for architects and civil engineers.
Since 2013, the subject “Building Performance Simulation” has been offered at RWTH Aachen University at the Institute of Energy Efficiency and Sustainable Building E3D. The target group is the core courses “Civil Engineering”, “Environmental Engineering” and Business Administration and Engineering: Civil Engineering in the Master's program at the Faculty of Civil Engineering. The aim of the current course is to teach the students the theoretical and practical basics of building performance simulation. For this purpose, the theoretical basics are prepared in a modular way and presented in detail in the lecture. In the exercise, the basics of programming are taught or refreshed. Subsequently, modular subcomponents for a simulation are implemented in the Modelica language. This enables the students to progress through the complex collection of topics in an appropriate manner and to deal in depth with topics that would certainly be neglected in a purely application-oriented view of an existing building simulation program.

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Diese Artikelserie stellt den Einsatz von Computerprogrammen in der Hochschullehre der Bauphysik und Gebäudetechnik für Architekten und Bauingenieure vor.
Das Ziel der nachhaltigen Bereitstellung eines gesunden Innenraumklimas bestimmen Forschung und Lehre am Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik der RWTH Aachen University. Computergestützte Analyse- und Simulationstechniken sind wichtige Werkzeuge, um ein energieeffizientes und umweltfreundliches Bauen, Sanieren und Betreiben von Gebäuden und Quartieren mit allen seinen komplexen Wechselwirkungen im Gesamtsystem umzusetzen. Die Studierenden werden in die Grundlagen der Modellbildung und Simulation eingeführt. Dabei deckt das Lehrangebot die Betrachtung aller Lebenszyklusphasen des Gebäudes ab. Die Kenntnisse können in Abschlussarbeiten weitergehend vertieft werden. Die entwickelten Werkzeugketten und Open-source-Bibliotheken des Instituts garantieren eine gute Handhabbarkeit der Softwaretools ohne zu lange Einarbeitungszeiten für die Studierenden.

Use of software tools at the Chair of Building and Indoor Climate Technology at RWTH Aachen University - Series: Building simulation and calculation tools in teaching
This series of articles presents the use of computer programs in university teaching of building physics and building technology for architects and civil engineers.
The goal of sustainably providing a healthy indoor climate determines research and teaching at the Chair of Building and Indoor Climate Engineering at RWTH Aachen University. Computer-aided analysis and simulation techniques are important tools for implementing energy-efficient and environmentally friendly construction, retrofitting and operation of buildings and neighborhoods with all their complex interactions in the overall system. Students are introduced to the fundamentals of modeling and simulation. The course covers the consideration of all life cycle phases of the building. The knowledge can be further deepened in final theses. The developed tool chains and open source libraries of the institute guarantee a good manageability of the software tools without too long training periods for the students.

Persönliches:
Auszeichnung des Deutschen Stahlbaues für Peter Schaumann

Aktuell:
Deutscher Rohstoffeffizienz-Preis 2022 verliehen
BIM-Portal des Bundes gestartet
Zukunft braucht Herkunft - VDI lädt zum Conrad-Matschoß-Preis 2023 ein
Weltkongress Gebäudegrün 2023 in Berlin
26. Internationale Passivhaustagung 2023
BuGG-Fachkongress “Solar-Gründach” 2022
Deutscher Bautechnik-Tag 2023 “Heute nachhaltig für morgen bauen”

Technische Regelsetzung:
VDI 2552 Building Information Modeling (BIM)
Neuer Entwurf DIN 1946-6 Beiblatt 1 mit Beispielberechnungen für ausgewählte Lüftungssysteme
Neue Norm EN 15804 zu Umweltproduktdeklarationen

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Zum Titelbild:
Der von AMDL CIRCLE und Michele De Lucchi entworfene Novartis Pavillon wurde in Basel, Schweiz, eröffnet. Das neue Ausstellungs-, Begegnungs- und Veranstaltungszentrum befindet sich auf dem Novartis Campus und ist das erste öffentlich zugängliche Gebäude auf dem Gelände, das einen Dialog über Life Sciences fördern und zu einem Ort werden soll, der die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft des Gesundheitswesens darstellt (s. S. 491). Quelle: Laurits Jensen; Artwork: Esther Hunziker_1941

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Der Zustand eines Bauwerks ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich mit zunehmendem Alter immer schneller verschlechtert. Eine vorbeugende Maßnahme gegen die Alterung ist umso erfolgreicher, je früher sie ergriffen wird. Um die Nutzung komplexer Bauwerke zu verlängern, sind umfassende Informationen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt erforderlich. Auf dem Weg zu einer vorausschauenden Instandhaltung ist Grundlagenforschung zu den Methoden der Erfassung, Zusammenführung und Auswertung aller Geometrie-, Material-, Spannungs- und Alterungsdaten erforderlich. Die Digitalisierung im Sinne der Erzeugung eines Digitalen Zwillings erhält in diesem Zusammenhang eine völlig neue Bedeutung. Sie ermöglicht die Zusammenführung und Echtzeitauswertung aller für Betrieb und Instandhaltung erforderlichen Daten. Die Bauwirtschaft steht hier jedoch vor besonderen Herausforderungen. Bauwerke, insbesondere in der Verkehrsinfrastruktur, sind einzigartige Objekte. Sie zeichnen sich durch enorme Dimensionen aus und haben eine wesentlich längere Lebensdauer als andere technische Anlagen. Die Veränderungen im Sinne einer Zustandsverschlechterung sind sehr gering und daher kaum messbar. Die Basis eines umfassenden Zustandsmonitorings ist eine umfassende und komplette digitale Repräsentation des Bauwerks. Dies bedeutet eine Abbildung der kompletten äußeren und inneren Struktur in einer digitalen Form, inkl. Informationen zu Materialien, Schadstellen etc. Daraus lässt sich die Forschungsfrage ableiten, ob sich eine solche Abbildung effizient umsetzen lässt und in welcher Form und mit welchen Methoden dies möglich ist. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick, wie die Umsetzung auch für komplexe Objekte gelingt und wie das generierte Modell mit semantischer Information angereichert werden kann.

Digitisation of as-built structures with AI
The condition of a structure is characterised by the fact that it deteriorates faster with age. A preventive measure against ageing is even more successful the earlier it is taken. To prolong the use of complex structures, comprehensive information is required at the earliest possible stage. On the way to preventive maintenance, basic research is required into the methods of acquisition, consolidation and evaluation of all geometry, material, stress and ageing data. Digitisation in the sense of creating a digital twin takes on a completely new meaning in this context. It enables the consolidation and real-time evaluation of all data required for operation and maintenance. However, the construction industry is faced with special challenges here. Structures, especially in the transport infrastructure, are unique objects. They are characterised by enormous dimensions and have a much longer service life than other technical facilities. The changes in terms of degradation are very small and therefore hardly measurable. The basis of condition monitoring is a comprehensive and complete presentation of the structure. This means a digital representation of the complete external and internal structure, including information on materials, defects, etc. The research question can be derived from this, whether such a mapping can be efficiently realised, and in which form and with which methods this is possible. This article gives an overview of how such a mapping can succeed even for complex objects and how the generated model can be enhanced with semantic information.