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Projekte

 

Adaptive Fassaden

Unter adaptiven Fassadenelementen kann man Hüllstrukturen verstehen, die ihren Zustand, ihre Geometrie und ihre Beschaffenheit den inneren und äußeren Umwelt- und Umfeldbedingungen anpassen können. Im Rahmen des Teilprojekts wird die Entwicklung solcher intelligenter Fassadensysteme unter Berücksichtigung von energiegewinnenden Elementen, hybriden Systemen und aus der Natur inspirierten Konstruktionsformen untersucht. Ziel ist die Entwicklung neuartiger Fassadenkonstruktionen, deren Einsatz in der Praxis zu innovativen, leistungsfähigen Gebäudehüllen führen soll. Dabei wird immer der gesamte Lebenszyklus betrachtet, um in Abhängigkeit zur vorgesehenen Lebensdauer ein Optimum zwischen Materialeinsatz - und damit grauer Energie - und dem Energiebedarf im Gebäudebetrieb zu finden. Durch Einsatz computerbasierter Simulationsmethoden wird der energetisch sinnvolle Einsatz dieser adaptiven Systeme unter lokalen Bedingungen garantiert.

 
Bearbeiter: Alexander Hollberg (Bauhaus-Universität Weimar)

 

Aktive Fassaden

Nullenergie-Gebäude, wie sie die EU-Gebäuderichtlinie fordert, müssen ihren Bedarf an Wärme und Strom überwiegend selbst decken. Energieerzeugung wird Teil des Gebäudekonzepts, die Fassade bekommt eine zusätzliche Funktion: die Energiegewinnung. Im Rahmen des Teilprojektes werden aktive Fassadensysteme untersucht, entwickelt und bewertet. Aktiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Fassadensysteme Umweltwärme oder Solarenergie aufnehmen und zur Brauchwassererwärmung, Heizungsunterstützung oder Stromerzeugung nutzen können. Die verschiedenen physikalischen und konstruktiven Prinzipien, die dies ermöglichen, werden vergleichend untersucht und hinsichtlich Systemwirkungsgrad, Angebots-Nachfrage-Relation und Herstellungsaufwand bewertet. Planern und Bauherren wird so eine Entscheidungshilfe für die energieoptimierte Sanierung gegeben. Außerdem werden am Fraunhofer IWMH verschiedene aktive Fassaden entwickelt und an einem Technologieträger getestet.

Bearbeiter: Norman Klüber, Sven Wüstenhagen (Fraunhofer IWM)

 

Innovative Innendämmsysteme
Innendämmsysteme sind insbesondere für denkmalgeschützte und ästhetisch ansprechende Gebäude nach städteplanerischen Aspekten unumgänglich. Dies erfordert den Einsatz neuer Baustoffe sowie das Finden und Umsetzen schadensfreier Konstruktionen bei der energetischen Ertüchtigung des Gebäudes. Der Einsatz von Innendämmung bedeutet eine Taupunktverschiebung und kann im schlechtesten Fall zu hohem Tauwasserausfall mit Schimmelbildung führen. Ziel ist die Erstellung einer Bewertungs-Matrix sowie von Anforderungsprofilen an Innendämmkonstruktionen. Hierzu werden hygrothermische Simulationen verwendet, um relevante Bauteildetails in Abhängigkeit der Gebäudearten und –zustände mit neuen Dämmsystemlösungen zu bewerten. Die parallel dazu mit Messtechnik aufzubauende Versuchswand forciert ebenso die Material- und Dämmsystementwicklung, u.a. mit innovativer Kopplung der Sonnenenergie für kritische Bereiche (z.B. stark durchfeuchtete Wandbereiche). Zusätzlich werden Ergebnisse aus parallel laufenden IAB-Projekten, wie bspw. das Eneff:Stadt-Projekt „Altes Zöllnerviertel“ und weitere Forschungsprojekte mit Praxisbezug hinsichtlich der Ziele der FOGEB ausgewertet.

Bearbeiterin: Astrid Harder (IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar)

 

Energieflüsse

Ein Gebäude steht unter ständig wechselnden Umwelteinflüssen. Zahlreiche Faktoren, wie z.B. solare Einstrahlung (direkt / diffus), Außenlufttemperatur und Nutzerverhalten haben einen maßgeblichen Einfluss auf den Energiebedarf eines Gebäudes. In diesem Zusammenhang soll eine ganzheitliche dynamische Bewertung der Energiegewinnung an der Fassade (adaptive Fassaden und aktive Fassaden), der Energieverteilung, dem Energieverbrauch bzw. der Energiespeicherung bis hin zur thermischen Behaglichkeit von Gebäuden erfolgen. In Zusammenarbeit mit den einzelnen Teilprojekten werden die Energieflüsse verschiedener Sanierungsvarianten in einem dynamischen Gebäudemodell numerisch bewertet. Die Eingangsparameter werden hinsichtlich ihrer Auswirkung auf den Energiebedarf und der thermischen Behaglichkeit in einem iterativen Prozess optimiert. Die ermittelten Bedarfskennwerte fließen unteranderem in die Lebenszyklusanalyse ein.

Bearbeiter: Thomas Lichtenheld (Bauhaus-Universität Weimar)

 

Computerbasierte Methoden zur performanceorientierten Planung

Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung und Bewertung von Methoden zur performance-basierten Gebäudeplanung. Unter performancebasierter Planung ist die Erzeugung von architektonischen Lösungen (wie Gebäudeform, Grundrisse, Fassade und städtebauliche Anordnungen) auf Basis bestimmter Ziel- bzw. Performancekriterien zu verstehen. Bei den Performancekriterien, die im Rahmen des Projektes verwendet werden, handelt es sich um energetisch relevante Größen wie Sonneneinstrahlung, Energiebedarf oder Lebenszykluskosten. Um diese Kriterien effektiv in den architektonischen Entwurfs- und Planungsprozess zu integrieren, sollen innovative Analyse- und Optimierungsmethoden entwickelt werden. Ziel ist es, diese in Form von einfach zu verwendenden, interaktiven Planungstools umzusetzen. Diese Tools unterstützen den Architekten bei der Entwicklung nachhaltiger Gebäude durch die Integration von energetischen Betrachtungen in die sogenannten frühen Phasen des Planungsprozesses.

Bearbeiter: Sven Schneider, Martin Bielik (Bauhaus-Universität Weimar)

 

Biokorrosion

Mikroorganismen können aufgrund ihrer Artenvielfalt auf fast jeder Oberfläche siedeln und treten mit ihr in Wechselwirkung. An Gebäuden auftretende Biokorrosion ist nicht gleichbedeutend mit Bauschäden, kann aber auf Probleme eines Hauses hinweisen. Viele Altbauten werden nachträglich mit WDVS gedämmt, um die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (ENEV) zu erfüllen. Die steigenden Dämmstoffdicken entkoppeln die Gebäudeoberflächen von wärmespeicherndem Mauerwerk. Nachts unterkühlt der Putz und sammelt Tauwasser an, welches die Mikroorganismen für ihr Wachstum nutzen. Eine dauerhafte und umweltverträgliche Lösung der Biokorrosionsproblematik ist wichtig. Dabei wird ein Biozidfreier, konstruktiver und bauphysikalischer Ansatz zur Verminderung der Biokorrosion bevorzugt. Ziel des Teilprojektes ist es die in FOGEB entwickelten innovativen adaptiven Fassadensysteme anhand dieses Ansatzes zu beurteilen und mit Hilfe von Freilandversuchen auf ihr Potential zur Vermeidung von Biokorrosion zu überprüfen.

Bearbeiterin: Nicole Eversmann (Fraunhofer IWM)

 

Energiespeicher

Mit saisonalen Wärmespeichern gelingt es, die solare Wärme des Sommers größtenteils bzw. bei entsprechender Größe bis zu 100 Prozent des Heizwärmebedarfs im Winter abzudecken und somit die zeitliche Verschiebung des Wärmebedarfs und Wärmeangebots auszugleichen. Thermische Speicher werden künftig zur Reduzierung des Energiebedarfs in Gebäuden und damit zur Erhöhung der Effizienz des gesamten Energiesystems an Bedeutung zunehmen. Thermische Energiespeicher zeichnen sich durch eine hohe Vielfalt an Materialien und ein sehr breites Anwendungsspektrum aus. Man unterscheidet sensible, latente und thermochemische Speicher. Durch die Erkundung der Temperaturverhältnisse im Untergrund und wärmetechnische Untersuchungen unter Laborbedingungen sollen Aussagen zur Optimierung des Aufbaus von Erdsonden-Wärmespeichern getroffen werden.

 

Bearbeiter: Jörg Labahn (IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar)

 

Nachwachsende Rohstoffe

Der Einsatz von Rohstoffen aus regenerativen Quellen ermöglicht die Reduktion von Treibhausgasemissionen in Produktherstellung und Produkteinsatz. Weiterhin werden durch Nachwachsende Rohstoffe Handlungsoptionen nach Peak Oil erwartet. Neue Anwendungsfelder für Materialien aus regenerativen Quellen steigern den Bedarf an Agrarflächen, zusätzlich zu der zur Ernährungssicherung notwendigen Produktionssteigerung. Neben der Sichtung aktuell beforschter Ansätze zur Bewertung verfügbarer Flächenpotenziale wird eine Ergänzung der Bewertung verfügbarer agrarischer Potenziale um eine Schnittstelle zur Effizienzbewertung industrieller Prozesse zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe vorgeschlagen. Hierfür werden die stoffliche, energetische und ernährungswirtschaftliche Wertschöpfung sowie neuartige Wertschöpfungsketten, wie die dezentrale Produktion, Nutzung von Brachflächen und die bauteilgerechte Nutzung der neuartigen Eigenschaftsprofile über die Stoffsubstitution hinaus, betrachtet.

Bearbeiter: Sven Wüstenhagen (Fraunhofer IWM)

 

Lebenszyklusanalyse

Ein Weg zur Optimierung der Gebäudeperformance ist die Kostenanalyse. Die Immobilienbewertung anhand ökonomischer Kriterien ist etabliert und die Objektwirtschaftlichkeit in der Regel entscheidungsbestimmend. Im Umweltmanagement ist die Bedeutung ökonomischer Faktoren hingegen umstritten, weil sich systemische Umwelt-Einflussfaktoren nur schwer monetär bewerten lassen. Für die methodisch notwendige Operationalisierung der Kosten im Rahmen einer erweiterten Lebenszyklusbetrachtung (WLC Whole Life Costs), wie sie beispielsweise ISO 15686-5 vorsieht, bietet die Ökonomie jedoch Lösungsansätze. Durch die Integration und Bemessung externer Einflussfaktoren sowie die Neuausrichtung der Systemgrenzen lassen sich ökonomische Indikatoren und Standardisierungsverfahren soweit anpassen, dass sie im Rahmen einer umfassenden Lebenszyklusbetrachtung wirksam werden.

Bearbeiter: Bert Liebold (Bauhaus-Universität Weimar)

 

Energie-Patenschaften

Bei zahlreichen Bestandsgebäuden ist eine permanente Anbringung von Dämmelementen aus Denkmalschutzgründen oder aus baukulturellen Aspekten nicht sinnvoll möglich. Solche Gebäude lassen sich zwar hinsichtlich der technischen Gebäudeausrüstung verbessern, nicht aber baulich beeinflussen. Eine energetische Autarkie ist in der Regel nicht zu erreichen. Jedoch ist es denkbar, dass ein solches Gebäude von einem in der Nähe zu errichtendem Neubau profitiert, sowohl thermisch als auch elektrisch, vorausgesetzt der Neubau ist in der Lage, mehr Energie zu generieren, als er selbst benötigt. Ein solches Konzept benennen wir als Energie-Patenschaft. Diese Verschaltung von Gebäuden wird hinsichtlich Bauphysik und Lebenszyklen bewertet werden.

Bearbeiter: Ulf Pleines (Bauhaus-Universität Weimar)