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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Lauster, Moritz; Müller, DirkMethoden der Zeitreihenanalyse für die Bewertung von urbanen GebäudesimulationenBauphysik6/2018420-426Fachthemen

Kurzfassung

Bei der Bewertung von energetischen Gebäudesimulationen, im Speziellen auf urbaner Ebene, können Methoden der Zeitreihenanalyse einen wichtigen Beitrag leisten. Besonders hinsichtlich des Vergleichs von Messungen und Simulationen zur Modellvalidierung bieten solche Methoden eine gute Hilfestellung, um Abweichungen sowohl zu bewerten als auch ihren Ursprung zu finden.
Dieser Beitrag bewertet auf Basis relativer und absoluter Kennzahlen in Kombination mit Prognose-Realisations-Diagrammen die thermische Gebäudesimulation einer Forschungsliegenschaft. Auch wenn die Kennzahlen eine gute Übereinstimmung von Simulation und Messung belegen, lässt sich mithilfe des Prognose-Realisations-Diagramms sowie eines Chi2-Tests und eines Korrelogramms weiteres Optimierungspotenzial identifizieren. Dieses betrifft vornehmlich die dynamische Berücksichtigung von Wärmenetzen und die detaillierte Abbildung der Nutzerinteraktion, im Speziellen hinsichtlich nutzerinduzierter Lüftung.

Methods of time series analysis for simulation-based urban scale evaluations.
Methods of time series analysis can support evaluating building performance simulations such as urban-scale simulations. In particular, for model verification, methods of time series analysis are crucial to evaluate deviations to measurement data and identify the deviation's origins.
Based on performance indicators in combination with forecast-realization diagrams, this paper evaluates the thermal simulation of a research campus. While all indicators proved the good accordance of hourly simulations and measurements, the forecast-realization diagram together with a Chi2-test and autocorrelation plots revealed further optimization potential in dynamic heating grid simulations and detailed consideration of occupancy and user-induced ventilation.

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Internationales Forschungsprojekt zum Zusammenhang von Nutzerverhalten und energetischer Performance von Gebäuden am K.I.T.Bauphysik6/2018426Aktuell

Kurzfassung

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Carbonare, Nicolás; Pflug, Thibault; Wagner, AndreasClustering the occupant behavior in residential buildings: a method comparisonBauphysik6/2018427-433Fachthemen

Kurzfassung

The aim of this paper is to investigate possible patterns of the occupant behavior in residential buildings. Measurements were taken in multi-family buildings where several occupant-related variables were recorded. We chose and compared two different clustering methods: whole time series and features clustering (k-means algorithm). The mentioned methods were performed selecting two variables (window opening and indoor temperature) and tested with supervised learning methods. Results suggest that features clustering can perform better than whole time series. The representation of the occupant behavior through features is meant to be applied in future work regarding the optimization of control strategies in ventilation systems.

Eingruppierung des Nutzerverhaltens in Wohngebäuden: ein Methodenvergleich.
Ziel dieser Arbeit ist es, mögliche Muster des Nutzerverhaltens in Wohngebäuden zu erkennen. Von einem Mehrfamiliengebäude wurden zunächst Daten, die auf das Nutzerverhalten schließen lassen, über einen Zeitraum von zwei Jahren erfasst. Zur Auswertung wurden zwei Clustering-Methoden verglichen: das Clustering von Zeitreihen und die Features Clustering-Methode (mittels k-Means-Algorithmus). Die genannten Methoden wurden hauptsächlich mit zwei Variablen (Fensteröffnung und Innentemperatur) durchgeführt, und mit Machine Learning-Methoden getestet. Die Ergebnisse weisen auf eine bessere Performance der Features Clustering-Methode gegenüber dem Clustering von Zeitreihen hin. Die Darstellung des Nutzerverhaltens durch Feature Clustering wird in einer zukünftigen Arbeit als Teil einer Optimierung der Regelungsstrategien von Lüftungsanlagen genutzt.

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Taheri, Mahnameh; Mahdavi, ArdeshirStructured representation of monitored occupancy dataBauphysik6/2018434-440Fachthemen

Kurzfassung

Researchers in building science require detailed high-quality detailed data to systematically support building design and operation applications. Such data are required, amongst other things, to develop and verify models of people's presence and behavior in buildings that can be deployed in building performance simulation. Toward this end, open access data is of essential importance. An important prerequisite of pervasive data sharing is the availability of a systematic ontology and standardized data formats. To address this need, we previously introduced an ontology for the representation and incorporation of multiple layers of occupancy-related data obtained via building monitoring. In the present contribution, we use this ontology as a starting point toward identification and illustration of a hierarchical data format, suitable for managing data collections of different sizes and complexity.

Strukturierte Darstellung von nutzerbezogenen Gebäudedaten.
Ingenieure und Bauphysiker benötigen qualitativ hochwertige und detaillierte Daten für die systematische Unterstützung von Gebäudeentwurf und -betrieb. Derartige Daten werden unter anderem benötigt, um die für die Gebäudesimulation notwendigen Modelle der Nutzerpräsenz und des Nutzerverhaltens entwickeln und validieren zu können. Dabei ist eine wichtige Voraussetzung für den Datenaustausch das Vorhandensein geeigneter Ontologien und standardisierter Datenformate. Der vorliegende Beitrag präsentiert eine Ontologie sowie ein hierarchisches Datenformat zur Darstellung multipler nutzerbezogener Gebäudedaten beliebiger Größe und Komplexität.

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BIM Center Aachen am RWTH Aachen Campus gegründetBauphysik6/2018440Aktuell

Kurzfassung

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Kirnats, Lev; Joost, Jan-Niklas; Berg, Sebastian; Frisch, Jérôme; van Treeck, ChristophStatus Quo bei digitalen Werkzeugen und softwarebasierten Lösungsansätzen - Einordnung von Entwicklungen und Anwendungen der Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUENBauphysik6/2018441-448Fachthemen

Kurzfassung

Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitforschung zu Forschungsvorhaben, die seitens des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Bereich “Energie in Gebäuden und Quartieren” zur korrespondierenden Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUEN gefördert werden, sind mehr als 900 Projekte hinsichtlich ausgewählter Themen ausgewertet worden. Bei der wissenschaftlichen Querschnittsforschung handelt es sich um eine Methodik zur Analyse von Forschungsvorhaben auf der übergeordneten Ebene. Die resultierende Analyse liefert einen verbesserten Einblick in das nationale Forschungsgeschehen. Den Schwerpunkt der hier betrachteten Querauswertung bilden digitale Werkzeuge, und softwarebasierte Lösungsansätze im Kontext “Energie in Gebäude und Quartieren”. Neben einer eindeutigen terminologischen Abgrenzung werden die querschnittsübergreifende Relevanz von Tool- und Softwareentwicklungen im Rahmen von Forschungsprojekten, eine Typologie von softwarebasierten Lösungsansätzen, eine Tendenz zur Multiskalen-Modellierung, die programmiertechnische Umsetzung, Lizenzierungsmodelle und das digitale Ökosystem der Anwendung im Rahmen dieser Querschnittsanalyse betrachtet.

Status quo of digital tools and software-based solutions - Classification of developments and applications of the research initiative ENERGIEWENDEBAUEN.
As part of the accompanying research to the corresponding research initiative ENERGIEWENDEBAUEN, more than 900 research projects are analyzed with respect to various topics. The so-called scientific cross-sectional research is a methodology for the evaluation of research projects on superordinate level. The results provide insights into national research priorities. The initiative focusses on research projects around the topic of energy in buildings and city quarters. The research projects should enable the development of software-based solutions and the application of digital tools in this case. In addition to a clear terminological distinction, the cross-cutting relevance of software development in the context of research projects, a typology of software-based approaches, a trend towards multiscale modeling, the programming implementation, licensing models and the digital ecosystem of applications are discussed within this work.

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Planungshilfe FlachdachBauphysik6/2018449Aktuell

Kurzfassung

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Neues zur Berechnung von wärmetechnischen Profileigenschaften mit DIN EN ISO 10077-2Bauphysik6/2018449Technische Regelsetzung

Kurzfassung

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Veranstaltungen: Bauphysik 6/2018Bauphysik6/2018450Veranstaltungen

Kurzfassung

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Inhalt: Bauphysik 5/2018Bauphysik5/2018Inhalt

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Titelbild: Bauphysik 5/2018Bauphysik5/2018Titelbild

Kurzfassung

Höchste Ansprüche an Energieeffizienz und Ökologie erfüllen die technischen Gebäudestandards der neuen DAW-Firmenzentrale. Verwendet wurden raumklimatisch unbedenkliche Materialien, die zumeist aus dem eigenen Portfolio des Familienbetriebs stammen. Foto: Constantin Meyer, Köln/ Brückner & Brückner Architekten, Tirschenreuth Würzburg (Bericht siehe S. 404)

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Leistner, Philip; Sedlbauer, Klaus PeterKarl Gertis 80 JahreBauphysik5/2018239-240Editorial

Kurzfassung

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Späh, Moritz; Koehler, Mark; Leistner, PhilipElemente zur akustischen Gestaltung von SporthallenBauphysik5/2018241-249Fachthemen

Kurzfassung

In Sporthallen lässt die Akustik in vielen Fällen zu wünschen übrig. Oft beschweren sich die Betroffenen berechtigt über eine schlechte Akustik, geringe Sprachverständlichkeit und viel zu hohe Pegel. Dieser Beitrag behandelt Aspekte und Ansätze, mit denen sich die Anforderungen an die akustische Gestaltung von Sporthallen insgesamt besser erfüllen lassen. Raumakustisch ist eine schallabsorbierende Decke zwar gut, aber nicht ausreichend. Deutlich besser sind schallabsorbierende Flächen möglichst in allen drei Raumrichtungen, z. B. durch die Kombination von Decken und Prallwänden. Die analog zu Prallwänden gestalteten, aber akustisch doch etwas anders funktionierenden Geräteraumtore stellen dabei wirksame Tiefenabsorber dar. Die schallabsorbierende Eigenschaft von Trennvorhängen ist in Mehrfeld-Sporthallen eine sinnvolle Option. Sie sind großflächig und müssen keine Absorptionsrekorde brechen, um Pegel zu mindern und Flatterechos zu vermeiden. Der Schallschutz zwischen Teilhallen bleibt ein akustischer Dauerbrenner. Die untersuchten Maßnahmen sind unter realen Bedingungen umsetzbar und können bei guter Planung zu einer deutlichen Erhöhung der Schalldämmung zwischen den Teilhallen einer Sporthalle führen. Neben einer angemessenen Schallabsorption sollten die Elemente wie Sportböden und Prallwände, die bei der Nutzung selbst Lärm verursachen, möglichst leise sein. Hierzu liegen jetzt konkrete Messungen und erste Vorschläge zur akustischen Behandlung vor.

Elements and approaches for the acoustical design of sports halls
In sports halls, the acoustics often leave much to be desired. Those affected repeatedly express legitimate grievances about poor acoustics, low speech intelligibility and far too high noise levels. This paper will address a number of aspects and approaches which are effective to meet the overall acoustic requirements of sports halls more efficiently. In terms of room acoustics, the exclusive use of a highly sound-absorbing ceiling is beneficial, but still not sufficient. It is significantly more efficient to install the sound-absorbing surfaces if possible in all three directions, for example by combining their installation on ceilings and baffle walls. The doors of the equipment room, which are designed like baffle walls, yet are performing acoustically in a slightly different way, serve as low-frequency absorbers. The sound-absorbing property of partition curtains is a useful option in multi-field sports halls. They are large in area and do not need to break any absorption records to reduce noise levels and avoid flutter echoes. The sound insulation between separable parts of sports halls remains a long-running subject in the field of sports halls design. Therefore, measures were examined and presented which can be implemented in practice and, when planned carefully, significantly improve the sound insulation between the separable parts of sports halls. In addition to adequate sound absorption, elements such as sports floors and baffle walls, which cause noise during use, should be as quiet as possible. For this purpose, actual measurements and first suggestions for skilled acoustic treatment are now available.

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Herget, Wolfgang; Brandstätt, PeterStrömungsgeräusche an FassadenBauphysik5/2018250-255Fachthemen

Kurzfassung

Akustische Untersuchungen an Fassadenelementen in einem Windkanal können wichtige Erkenntnisse zu potentiellen Strömungsgeräuschen bei deren Überströmung liefern. Die Quellen für Strömungsgeräusche sind vielfältig und werden oft durch Löcher, Öffnungen, Kanten sowie vibrierende Teile verursacht. Sie können unter Umständen sehr vom Anströmwinkel und einer bestimmten Windgeschwindigkeit abhängig sein. Messungen an verschiedenen Fassadenelementen im Windkanal am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP zeigten auch, dass nicht zwangsläufig nur hohe Windgeschwindigkeiten zu Problemen führen. Gerade niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten, die zu bestimmten geometrischen Abmessungen passen, können ausgeprägte Lärmquellen bilden. Laut Beaufortskala entspricht eine Windstärke von 10 - 20 m/s schon einem starken bis stürmischen Wind. Bei solch hohen Windgeschwindigkeiten ist das allgemeine Hintergrundgeräusch bereits deutlich angehoben und Geräusche an Fassadenelementen können von diesem maskiert werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die meist sehr große Fläche von Fassaden. Wenn bereits an einem Fassadenausschnitt im Windkanal markante Strömungsgeräusche entstehen, ist eine weit höhere Schallabstrahlung am Gebäude zu erwarten. Ziel der akustischen Untersuchungen und Optimierungen an einer windüberströmten Fassade sollte dabei immer sein, sie in Einklang mit dem Design und der Konstruktion der Fassade zu bringen.

Noise sources at façades created by flow
Acoustic investigations at façade elements in a wind tunnel may come up with important findings concerning potential noise sources created by the flow. The sources of noise are manifold and are often caused by holes, openings, edges and vibrating parts. They are possibly very dependent on the angel of flow incidence and a certain flow velocity. Measurements at different façade elements in the wind tunnel of the Fraunhofer-Institute for Building Physics IBP showed also that not necessarily high flow velocities cause the problems. In contrast, low flow velocities that match to certain geometrical dimensions may cause decent sources of noise. A flow velocity of 10 - 20 m/s is already a strong or stormy wind when compared with the Beaufort scale. At such high wind velocities, the general noise level is already raised considerably and able to mask the additional noise of façade elements. A further and important aspect is the very big area of real façades. When already a distinctive flow noise occurs on a façade cutout in the wind tunnel, a much higher noise emission at the building can be expected. Finally, aim of the acoustic tests and optimizations on a wind exposed façade should always be to bring them in line with the design and construction of the façade.

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Karl Gertis 80 JahreBauphysik5/2018255Persönliches

Kurzfassung

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Schmohl, Andreas; Brandstätt, Peter; Bay, KarlheinzReinigbare und chemisch beständige SchallabsorberBauphysik5/2018256-261Fachthemen

Kurzfassung

In modernen energieeffizienten Heizungsanlagen mit geringer Abgastemperatur kondensiert der beim Verbrennungsvorgang entstandene Wasserdampf im Abgasstrang und bildet in Verbindung mit den Abgasen korrosives Kondensat. Das Absorbermaterial für Abgasschalldämpfer muss somit akustische Eigenschaften mit chemischer Beständigkeit verbinden. Gemeinsam mit einem Hersteller von Abgasschalldämpfern und einem Hersteller von PTFE-Produkten wurde ein Schallabsorber entwickelt, der über die integralen Eigenschaften Kondensatbeständigkeit, Schallabsorption mittlerer und hoher Frequenzen, Reinigbarkeit und Wiederverwendbarkeit verfügt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des hierzu durchgeführten Forschungsvorhabens [1, 2] vor. Ausgehend von der Materialauswahl wird der Ansatz für eine nachhaltige Lösung des akustischen, ökologischen und letztlich auch ökonomischen Problems dargestellt. Im Labormaßstab wurden Muster von Absorbern erstellt und chemische sowie akustische Eigenschaften ermittelt. Anhand eines Materialmodells werden die Eingangsdaten für ein Absorbermodell abgeleitet. Modellrechnungen werden Messungen gegenübergestellt und diskutiert. Möglichkeiten zur Reinigbarkeit und Wiederverwertung des Schallabsorbers zeigt das Beispiel eines Schalldämpfers für Heizungsanlagen. Über den dargestellten Projektansatz hinaus weisen reinigbare und chemisch beständige Schallabsorber ein erhebliches Transferpotential in andere Marktbereiche wie der Medizintechnik und Lebensmittelindustrie auf.

Cleanable and chemically resistant Sound Absorbers
In modern energy-efficient heating systems with low waste gas temperature, the water vapor in the exhaust flow generated during the combustion process condenses and forms, in connection with the waste gas, corrosive condensate. Thus, the absorber material for exhaust silencers must combine chemical resistance with acoustic properties. In cooperation with a manufacturer of exhaust silencers as well as a manufacturer of PTFE products, Fraunhofer-IBP developed a sound absorber comprising of the integral properties of condensate resistance, sound absorption in the range of medium and high frequencies together with cleanability and reusability features. This paper presents the results of the research project carried out for this purpose [1, 2]. The approach for a sustainable solution to this acoustic, ecological and finally economic problem is presented that starts from the selection of materials. On a laboratory scale, patches of absorbers were created and their chemical and acoustic properties determined. The input data for the model of an absorber are derived using a material model. These calculations are compared with measurements and are discussed. Possibilities of cleanability and recycling of the sound absorber are illustrated with an example of a silencer for heating systems. The presented project approach for heating systems with cleanable and chemically resistant sound absorbers has a considerable potential for transfer in other sectors such as the medical and food industry.

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Leistner, Philip; Martin, NoemiBefragungs- und Messergebnisse zur Akustik in HotelsBauphysik5/2018262-269Fachthemen

Kurzfassung

Die Akustik von Hotels und Restaurants wurde bislang weder wissenschaftlich noch praktisch hinreichend untersucht. Qualitätsanforderungen und -anregungen gibt es zwar einige, wie die hierzulande etablierte Schallschutznorm oder die Klassifizierungs- und Zertifizierungssysteme. Zugleich verfolgen manche Hotelketten “Hausstandards”, so dass die Situation für Gäste, Hoteliers und Planer gleichermaßen unübersichtlich ist. Darüber hinaus muss jeder Akustik-Standard auch baulich und wirtschaftlich umsetzbar sein, so dass “viel hilft viel” nicht die alleinige Richtschnur bilden kann. Um in dieser Situation Antworten zu formulieren, wurden der Stand des Wissens bewertet, Hotelgäste und Hoteliers befragt und eine Reihe von schalltechnischen Messungen in bestehenden Hotels durchgeführt.

Guest Surveys and Acoustic Measurements in Hotels
The acoustics of hotels and restaurants have not been studied adequately so far, neither scientifically nor practically. Certainly, there are some requirements and suggestions regarding the quality, such as the sound insulation standard established in Germany, or the classification and certification systems. Yet, some hotel chains are following “house standards” which is leading to a confusing situation for guests, hoteliers and planners alike. In addition, every acoustic standard must be implementable both structurally and economically, so that the motto “the more the better” cannot be the sole guiding principle. In order to develop answers in this situation, the current state of knowledge was evaluated, hotel guests and hoteliers were interviewed, and a series of sound measurements were carried out in existing hotels.

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Jörg Thiele ist neuer VBI-PräsidentBauphysik5/2018269Persönliches

Kurzfassung

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Martin, Noemi; Liebl, AndreasWirkung von Nachhall in BildungsräumenBauphysik5/2018270-275Fachthemen

Kurzfassung

Menschen, welche bspw. aufgrund von Hörstörungen oder eingeschränkten Sprachkenntnissen ein erhöhtes Bedürfnis für gute Hörsamkeit haben, sollten in der Erfüllung dieses Bedürfnisses von der raumakustischen Umgebung unterstützt werden. In der Neufassung der DIN 18041 aus dem Jahr 2016 werden daher Anforderungen an die Nachhallzeit definiert, die je nach Nutzergruppe und Nutzungskontext eines Raumes das Hörverstehen optimal unterstützen sollen. Die in dieser Norm festgelegten Anforderungen basieren auf der Annahme, dass in den oben beschriebenen Fällen von Inklusion eine Verringerung der Nachhallzeit zu einem verbesserten Sprachverstehen führt. Das Projekt “Wirkungen von Nachhall in Bildungsräumen” beschäftigt sich mit der Frage, ob empirisch nachgewiesen werden kann, dass die Anwendung der DIN 18041: 2016 diese Anforderung in der Praxis erfüllt, d. h. ob die definierten Zielwerte ausreichen, um dem Thema Inklusion aus raumakustischer Sicht gerecht zu werden. Die Forschungsfrage wurde sowohl in einer Literaturstudie als auch über die empirische Evaluation in einen Hörversuch adressiert. In diesem Artikel werden die Ergebnisse der Literaturrecherche berichtet.

Effects of reverberation time in educational spaces
Individuals with an increased need for good hearing (e.g. due to hearing impairments or limited language skills) should be supported by the spatial situation to deal with their disadvantage. Therefore, in DIN 18041: 2016 requirements for the reverberation time are defined which should support audibility depending on the user group and context of use of a room. The requirements defined in DIN 18041: 2016 are based on the assumption that a reduction of the reverberation time leads to improved audibility when considering inclusion. The project “Effects of Reverberation time in Educational Spaces” deals with the question of whether it can be empirically proven that the application of DIN 18041: 2016 meets this requirement in practice, that is, whether the defined requirements are sufficient to meet the topic of inclusion from a room acoustical point of view. The research question was addressed by a literature review and a listening test. In this article the results of the literature review are reported.

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Kersken, Matthias; Sinnesbichler, Herbert; Erhorn, HansAnalyse der Einsparpotenziale durch Smarthome- und intelligente HeizungsregelungenBauphysik5/2018276-285Fachthemen

Kurzfassung

Intelligente Heizungsregler und Smarthome-Systeme können den Heizenergieverbrauch bzw. die Heizkosten, unter anderem durch eine Anpassung der Gebäudebeheizung an die An- bzw. Abwesenheit der Nutzer, reduzieren. Zu diesem Zweck werden die Ergebnisse von fünf unterschiedlichen Studien zusammengefasst, die am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP unter Verwendung von dynamischer Gebäudesimulation durchgeführt wurden. Diese Studien vergleichen die intelligenten Systeme mit einer konventionellen Regelung die der EnEV Referenztechnik entspricht. Die Auswertung des kombinierten Datensatzes erlaubt die Untersuchung der Einsparpotenziale getrennt für unterschiedliche Baualter, Gebäudetypen und Haushaltsgrößen. Die untersuchten Systeme zeigen typische mittlere Einsparpotenziale zwischen 8 und 19 % Endenergie für Heizung und Trinkwarmwasser bzw. Energiekosteneinsparpotentiale zwischen 0,3 und 2,6 /(m2a). Parallel werden die durch die Systeme bewirkten Veränderungen im thermischen Raumkomfort bewertet und den Einsparpotentialen gegenübergestellt. Hier zeigen sich große Unterschiede zwischen den untersuchten Varianten. Einerseits gibt es Fälle die fast keine energetischen Potentiale aufweisen aber den thermischen Komfort reduzieren, anderseits geht in manchen Varianten eine Komfort-Verbesserung mit einer potentiellen Bedarfsreduktion einher.

Analysis of the energy saving potentials of smart home and intelligent heating controls. Saving potentials of intelligent heating controls
Intelligent heating controllers and smart home systems can reduce heating energy consumption and heating costs, among other things by adapting building heating to the presence / absence of the occupants. In this publication the results of five different studies, carried out at the Fraunhofer Institute for Building Physics IBP using dynamic building energy simulation, are summarized. These studies compare the intelligent systems with a control that corresponds to the EnEV reference technology. The evaluation of this combined data set allows the analysis of savings potentials separately for different years of construction, building types and family sizes. The systems examined show typical average saving potentials between 8 and 19 % for the final energy for heating and domestic hot water and potential energy cost savings between 0,3 and 2,6 /(m2a). At the same time, the changes in thermal comfort caused by the systems are evaluated and compared with the potential savings. This shows a wide variation between the investigated cases. On the one hand, there are cases that show almost no potentials but reductions in the thermal comfort, on the other hand, in some variants an improvement in comfort is accompanied by a potential reduction in demand.

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Gantner, Johannes; Horn, Rafael; Jorgji, Olivia; Fischer, Matthias; von Both, Petra; Rexroth, Karsten; Ebertshäuser, Sebastian; Schmid, ChristianÖkobilanz - Integration in den Entwurfsprozess - BIM-basierte entwurfsbegleitende Ökobilanz in frühen Phasen einer Integralen GebäudeplanungBauphysik5/2018286-297Fachthemen

Kurzfassung

Die Methode der Ökobilanzierung bildet seit mehreren Jahren die Grundlage in Nachhaltigkeitsbewertungssystemen wie DGNB und BNB zur Bewertung der Umweltwirkungen von Gebäuden. Bisher werden Gebäudeökobilanzen lediglich als Nachweisinstrument verwendet und nicht planungsbegleitend als Optimierungstool zur Entscheidungsunterstützung. Dies liegt vor allem an dem hohen zeitlichen Aufwand der Erstellung einer Ökobilanz - speziell die Erarbeitung der hierzu notwendigen Datengrundlage. Um diesen zu verringern und so den planungsbegleitenden Einsatz von Gebäudeökobilanzen zu vereinfachen, wurde ein Konzept erarbeitet, das Ökobilanzergebnisse bereits in frühen Planungsphasen auf Basis von LCA Benchmarks und mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad ermöglicht. Hierzu wurden der Informationsstand und die jeweilige Fragestellung je Planungsphase auf Basis des Konzeptes der integralen Planung abgeleitet, eine Datenermittlung mittels Building Information Modeling (BIM) angedacht und umgesetzt. Insgesamt wurden somit vier verschiedene Detailebenen entwickelt, die ähnlich der Kostenschätzung von Gebäuden, eine Abschätzung der Umweltwirkungen in unterschiedlichen Konkretisierungsstufen ermöglichen.

Integrating LCA in concept of integral planning - accompanying LCA in early phases using Building Information Modeling (BIM)
The consideration of resource consumption and greenhouse gas relevant emissions is becoming increasingly important. The life cycle assessment method has been the basis for several years in sustainability assessment systems such as DGNB and BNB for assessing the environmental impact of buildings. So far, LCA has only been used as a verification tool and not within the planning process as an optimization tool. This is mainly due to the time required to set up a life cycle assessment. In order to reduce the expenditure of time and to facilitate accompanying building LCAs, a concept was developed which enables the use of building LCAs already in early planning phases on the basis of benchmarks and on varying degrees of detail. In addition, the level of information and the respective questions per planning phase were derived on the basis of the concept of integral planning; data gathering using Building Information Modeling (BIM) was planned and implemented. In total, four different levels of detail were developed, which, similar to the cost estimation of buildings, allow an estimation of the environmental effects in different concretization stages.

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Horn, Rafael; Gantner, Johannes; Groenewolt, Abel; Krieg, Oliver DavidÖkobilanzierung von Lebensende-Optionen - Szenarien im bauphysikalischen Kontext am Beispiel segmentierter HolzschalenkonstruktionenBauphysik5/2018298-306Fachthemen

Kurzfassung

Die Betrachtung temporärer, modularer Bauwerke aus biobasierten Rohstoffen wie Holz stellt bisher für die Ökobilanzierung eine methodische Herausforderung dar. Durch die Integration probabilistischer und dynamischer Elemente konnte eine Methode entwickelt werden, die belastbare Ökobilanzergebnisse unter Berücksichtigung unsicherer Lebensende-Szenarien und verknüpfter Lebenszyklen ermöglicht. Die Methode wurde am Fallbeispiel einer temporären Leichtbauschalenkonstruktion auf Basis eines modularen Holzbausystems angewendet. Zur Analyse der potenziellen Umweltwirkungen wurde hier beispielhaft das Treibhauspotenzial (GWP - Global Warning Potential) im Rahmen einer Monte-Carlo-Analyse unter Berücksichtigung der Unsicherheiten zukünftiger Nutzung untersucht. Dabei ergeben sich klare Vorteile bei einer hohen Anzahl an Umnutzungen gegenüber einer entsprechend hohen Zahl an Neubauten. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass die potenziellen Umweltwirkungen der Konstruktion mit einer Wahrscheinlichkeit von 87 % kleiner als 0,8 kg CO2-Äquivalente je m2 Nettogrundfläche und Jahr liegen.

Life Cycle Assessment and Life Cycle Costing of end-of-life options for cascade use - Scenarios in the building physics context using the example of lightweight timber constructions
The consideration of temporary, modular buildings based on biobased materials such as wood has so far posed a methodological challenge for life cycle assessment. Based on the integration of probabilistic and dynamic elements, a method could be developed that enables reliable life cycle assessment results taking into account uncertain end-of-life scenarios and linked lifecycles. The method was applied to the case study of a temporary lightweight shell construction based on a modular timber construction system. The potential environmental impacts were analyzed using the example of GWP as part of a Monte Carlo analysis taking into account the uncertainties of future use. There are clear advantages with a high number of conversions compared to a correspondingly high number of new buildings. Furthermore, it could be shown that the potential environmental impacts of the construction are less than 0.8 kg CO2-equivalents per m2 net floor area and year with a probability of 87 %.

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Harder, Nadine; Leistner, Philip; Schlegl, Friederike; Albrecht, Stefan; Park, SumeeBauphysikalische und ökologische Potenziale von adaptiven LeichtbaukonstruktionenBauphysik5/2018307-318Fachthemen

Kurzfassung

Die zunehmende Inanspruchnahme von Ressourcen und die damit einhergehenden Umweltauswirkungen rücken im Bauwesen immer weiter in Vordergrund. Derzeit sind die beiden Disziplinen für etwa 60 % des Ressourcenverbrauchs sowie für etwa 35 % des Energieverbrauchs verantwortlich [1, 2]. Dieser Anteil könnte noch steigen, wenn alle Bauten eine konventionelle Weise verlangen, da die Weltbevölkerung weiter zunimmt. Prognosen gehen von einem Anstieg der Weltbevölkerung bis 2100 von derzeit knapp 7,5 Milliarden auf etwa 11,2 Milliarden Menschen aus [3]. Um der wachsenden Weltbevölkerung sowie der großen Ressourceninanspruchnahme gerecht zu werden, sind innovative, ressourcensparende Leichtbaukonstruktionen unumgänglich. Aktuelle Forschungsarbeiten erweitern das Spektrum hin zu adaptiven Leichtbaukonstruktionen, die es erlauben, bauphysikalische Eigenschaften gezielt anzupassen, um letztlich den extensiven Baustoffeinsatz zu reduzieren. Zur Quantifizierung und Verifizierung der damit verbundenen Potenziale in puncto Nachhaltigkeit wurden die Einflüsse der Adaptivität von Leichtbaukonstruktionen auf deren bauphysikalisches Verhalten sowie deren Ökobilanz erfasst und beschrieben.

Physical and environmental potentials of adaptive lightweight constructions
The increasing use of resources and the associated environmental effects are becoming more and more important in architecture and construction. Currently, the two disciplines are responsible for about 60 % of resource consumption and about 35 % of energy consumption [1, 2]. This percentage may rise, if all men demand conventional buildings since the world population continues to increase. Forecasts predict an increase in the world population by 2100 from currently just under 7.5 billion to around 11.2 billion people [3]. Innovative, resource-saving lightweight constructions are indispensable in order to meet the growing world population and the large demand for resources. Latest research work extends the spectrum to adaptive lightweight constructions, which make it possible to manipulate building physical properties in a targeted manner. They are attributed with great potential in terms of their slimness, low mass and heat storage capacity, sustainability and the associated ecobalance. In order to be able to verify and quantify these potentials, the influences of the adaptivity of lightweight constructions on their structural-physical behaviour and their ecological balance were simulated and described for the first time.

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DBU Fachinfo für nachhaltige SchulbautenBauphysik5/2018318Aktuell

Kurzfassung

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Lengsfeld, Kristin; Rösler, Doris; Krus, Martin; Holl, Kristina; Bichlmair, Stefan; Kilian, Ralf; Klemm, LarsSimulationsrechnungen zur klimastabilen Auslegung von Depots und Archiven bei Sanierung und NeubauBauphysik5/2018319-328Fachthemen

Kurzfassung

In Kunstdepots und Archiven ist es erforderlich, ein möglichst konstantes Raumklima zu gewährleisten, um Schädigungen am Archivgut zu vermeiden. Darüber hinaus handelt es sich hier um einen Gebäudetypus, der in der Regel lange Zeit genutzt wird. Daher ist die Frage nach den laufenden Energiekosten von besonderer Relevanz. Hier können über passive Maßnahmen bereits gute Ergebnisse erzielt werden, die sowohl ein gutes Raumklima für die Erhaltung der Kulturgüter, als auch einen energie- und damit kosteneffizienten Betrieb gewährleisten. Nachfolgend werden verschiedene Sanierungsmöglichkeiten eines bestehenden Gebäudes sowie Varianten für eine Depoterweiterung und einen Depotneubau mit Hilfe von hygrothermischen Gebäudesimulationen in Hinblick auf die Stabilität des Innenraumklimas beurteilt und bewertet. Der Einfluss unterschiedlicher Luftwechselraten sowie die Menge des Archivgutes auf die Stabilität des Raumklimas werden gezeigt.

Simulations and evaluation of the indoor climate of depots and archives
Art depots and archives require constant indoor air climate to avoid damage or degradation of archived goods. In addition this type of building has a long life expectancy. Therefore, operation energy costs are of particular importance. Passive measures show good results with regard to the indoor air conditions and help to save energy and subsequently depot building operation costs. In this paper, several retrofit variants designed for an existing building and different extension/remodeling cases for an existing building as well as for a new building of a museum depot have been investigated by hygrothermal building simulation. The evaluation of the results focuses on the stability of the indoor air climate and the operation energy demand. The influence of different air change rates and the effect of type and number of archive goods are analyzed.

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