Arbeitsgruppe Planungswerkzeuge

Das Fachgebiet betrachtet die Weiterentwicklung und Validierung von leistungsfähigen Planungswerkzeugen, sowie die Bereitstellung von gesicherten Datengrundlagen für Berechnungen und modellbasierte Analysen. Im Bereich der energetischen und lichttechnischen Bewertung von Gebäuden und Siedlungen ist nicht zuletzt durch erhöhte Energieeffizienzanforderungen und neu eingeführte Bewertungsverfahren national und international ein großer Bedarf an Rechenwerkzeugen entstanden. Das Fraunhofer IBP bietet hierzu einen umfangreichen Satz an digitalen Planungswerkzeugen. Zum einen befinden sich hierunter die Entwicklung und Implementierung neuer Berechnungsalgorithmen, die der Beschreibung komplexer physikalischer Zusammenhänge dienen. Zum anderen werden Informations- und Beratungstools erstellt. Die Werkzeuge finden Anwendung sowohl in der alltäglichen Planungspraxis als auch bei der Bewertung spezieller energetischer und lichttechnischer Fragestellungen. Schwerpunkte liegen im Bereich von Lösungen zur DIN V 18599, der Erstellung von Beratungs- und Informationstools für Planer und Entscheider und der Entwicklung von Simulationswerkzeugen.

Ein weiteres Gebiet ist die Entwicklung von mathematisch-physikalischen Modellen, um Fragen zu Luftqualität und Raumklima in Gebäuden und Transportfahrzeugen zu beantworten. Neueste Simulationstools und numerische Lösungsverfahren werden eingesetzt, um das Raumklima entsprechend der jeweiligen Anforderungen nutzer- und nutzungsgerecht zu optimieren. Hierzu dienen konkrete Wirkmodelle zur Bewertung von Einzelmaßnahmen in Hinblick auf Nutzerkomfort und Akzeptanz der untersuchten technischen Systeme. Um die Akzeptanz des Nutzers zu erhöhen, werden statistisch fundierte Nutzerverhaltensmodelle und Nutzertypologien untersucht und im Zusammenspiel mit dynamischer Gebäudesimulation analysiert. Durch die Möglichkeiten der Kombination von Modellentwicklung, Experiment und Simulation wird ein umfassendes Systemverständnis erreicht. Das Prinzip der Co-Validierung ermöglicht einen fortwährenden Abgleich von Modell und Realität und erhöht die Güte der experimentellen und rechnerischen Ergebnisse. Ein digitaler Zwilling des Versuchsaufbaus dient somit der durchgängigen Qualitätssicherung und Systemoptimierung.

Um die innovativen Werkzeuge im Planungsprozess nutzbringend einsetzen zu können, werden Schnittstellen erprobt, welche die Eingangsdaten für Simulation aus  Gebäudeinformationsmodellen (BIM) generieren. Hier soll im Besonderen demonstriert werden, wie eine ganzheitliche Bewertung der bisherigen singulären Planungsaufgaben und Lösungen künftig auf der Grundlage von BIM effizienter durchgeführt werden können. Um die Effizienzgewinne realisieren zu können wird an wissensbasierten Modellsprachen geforscht, um datenintensive Bearbeitungsschritte in planungsbegleitenden Analysen zu automatisieren.

Eine Auswahl an Projekten, die in der Gruppe bearbeitet wurden:

 

UseUClim

Überprüfung der Praxis- und Nutzertauglichkeit von Stadtklimamodellen

Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, eine praxisbezogene Benutzerfreundlichkeit in Form von frei zugänglichen Datensätzen, interpretierbaren Bewertungsgrößen, Visu­alisierungen und Simulationen sowie Datengrundlagen, die GIS und CAD kompatibel sind, zu schaffen.

 

ValMoNuI

Validierung und Modellierung von Nutzerinteraktionen: Identifikation und Integration von Nutzertypo-logien

Für einen energieeffizienten Betrieb sind die adäquate Berücksichtigung des Nutzer­verhaltens sowie eine intuitive und robuste Bedienbarkeit der Gebäudesysteme essen­tiell. Deshalb haben die Projektpartner im Vorhaben sich zum Ziel gesetzt, stochastische Nutzerver­haltensmodelle zu entwickeln und diese Modelle prototypisch zur Prädiktion des Nutzerverhaltens in Gebäuden in einer Simulationsumgebung zu implementieren.

 

IBP:18599 Produktfamilie

Der Großteil der Energieausweise auf Basis der DIN V 18599 wird in Deutschland mit Hilfe des in der Arbeitsgruppe entwickelten Rechenkerns IBP18599kernel erstellt. Dieser wird von den meisten der führenden Softwarehersteller in Deutschland als Gleichungslöser verwendet. Er wird fortlaufend gewartet und an Änderungen der Bewertungsverfahren angepasst. Basierend auf dem Rechenkern, entwickelt und erstellt die Arbeitsgruppe mithilfe eines eigenen Oberflächenframeworks unterschiedliche Anwendungsprogramme; zur gesamtheitlichen Bewertung von Wohn- und Nichtwohngebäuden im nationalen und internationalen Kontext (IBP:18599) aber auch zu einzelnen speziellen Fragestellungen, etwa zur gesamtenergetischen Bewertung von Sonnenschutzsystemen.

 

Bewertung von Fehlstellen in Luftdichtheitsebenen

Entwicklung einer Handlungs-empfehlung zu Luftdichtheit
für Baupraktiker

Zunächst wurden vom Projektkonsortium Fallbeispiele zu Luftdichtheit von Mess­dienstleistern und Gutachtern gesammelt. Schäden, die auf Luft-Leckagen im Dachbe­reich zurück zu führen sind wurden bei dieser Umfrage besonders häufig genannt. Ein Objekt mit deutlichen Feuchteschäden im Dachbereich wurde ausführlich dokumentiert. Hieraus wurde eine räumliche Verteilung der Leckagen in der Luftdichtheitsebene ermittelt.
Am Fraunhofer IBP wurde das HygZO Modell entwickelt (Hygrothermal ZOnal Model).

 

IEA SHC Task 50

Ziel des vom IBP geleiteten IEA-SHC Task 50: »Advanced Lighting Solutions for Retrofitting Buildings«, der International Energy Agency war es, die Sanierung von Beleuchtungsanlagen (Tageslichttechnik, elektrische Beleuchtung und Lichtmanagement) im Nichtwohnbau mit Hilfe innovativer aber praxisnaher Ansätze, die auf eine Vielzahl typischer Gebäuden angewendet werden können, zu unterstützen.

 

 

ECO-SEE

Safe and Energy Efficient wall panels and materials for a healthier indoor environment

Develop new eco-materials and compo­nents for the purpose of creating both healthier and more energy efficient buildings.

Create and symbiotically use natural eco-material for healthier indoor environments through hygrothermal (heat and moisture) regulation and the removalof airborne contaminants.

 

EnEff-BIM

Planung und Betriebsoptimierung von energieeffizienten Neu- und Bestandsbauten

Planung, Auslegung und Betriebsoptimie­rung von energieeffizienten Neu- und Bestandsbauten durch Modellierung und Simulation auf Basis von Bauwerksinfor­mationsmodellen (BIM)

 

E-Komfort

Innovative Klimatisierungs- und thermische Komfortkonzepte zur Optimierung der Reichweite von Elektrofahrzeugen

Einsatz lokaler, körpernaher Klimatisie­rungskonzepte im E-Fahrzeug, basierend auf unterschiedlichen Wärmeübertragungs­mechanismen

Mindestens gleichbleibendes bzw. verbes­sertes Behaglichkeitsempfinden ...

 

IT-Toolkit
EnEff:ResBuild India

Das Fraunhofer IBP erarbeitet in einer Forschungskooperation mit TERI aus Indien eine Nachweismethodik für energieeffiziente Wohngebäude. Dazu werden international anerkannte Normen - wie z. B. ISO 13790-, die auf einem Bilanzierungsansatz von Wärmequellen und –senken basieren, auf die Bedingungen in Indien angepasst. Bislang werden in Indien durchweg nur Simulationsrechnungen eingesetzt, ...

 

EnerKey

Mitarbeit und Teilprojektleitung im Megacity-Projekt EnerKey
»Energy as Key for the Sustainable Development of Megacities Johannesburg«

Im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierten Projekt »EnerKey« werden Lösungen für den steigenden Energieverbrauch von sogenannten Megacities, am Beispiel der Region Gauteng, inklusive der beiden Großstädte Johannesburg und Pretoria, gesucht.
Das Fraunhofer IBP erarbeitet hier Werkzeuge für die Bewertung der energetischen Qualität von Wohngebäuden, öffentlichen Gebäuden und Stadtteilen.

 

Planungstool: Energiekonzept-Berater für Stadtteile

Im Rahmen der Begleitforschung zur Forschungsinitiative »EnEff:Stadt« haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP ein computergestützes Hilfsmittel für Stadtplaner entwickelt. Das Computertool ist kostenfrei als deutsche und internationale Version verfügbar.

 

IEA ECBCS Annex 46

IT-Toolkit für die energieeffiziente Sanierung von öffentlichen Gebäuden

Das Hauptergebnis des Projekts ist das »IT-Toolkit für energieeffiziente Sanierungsmaßnahmen«, eine Sammlung von computergestützten Hilfsinstrumenten für öffentliche Gebäudeeigentümer und Planer. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP war als Subtaskleiter verantwortlich für die Entwicklung und Programmierung des IT-Toolkits. Einige Bestandteile des IT-Toolkits wurden von den internationalen Teilnehmern basierend auf anderen Projekten beigesteuert.