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Aus- und Weiterbildung

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Das Entwerfen effizienter Gebäude ist ein komplexes und oft sperriges Thema. Die gleichzeitige Berücksichtigung von Aspekten wie thermischer Komfort, Raumluftqualität, Energie- und Leistungsbedarf, erneuerbare Energien, graue Energie von Bauteilen, Eigenstromversorgung und Stromspeicherung, gleicht oft der Quadratur eines Kreises.
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Die Aus- und Weiterbildung ist eine Schlüsselkomponente, um Gebäude zukünftig energieeffizient und nachhaltig zu entwerfen und zu realisieren.

Über Vorträge, Hochschulkurse, Schulungen in Unternehmen und Agenturen kann dies gezielt und in angepasster Form vermittelt werden. Kontaktiere mich für weitere Informationen.

Philosophie

Die Simulation von Gebäude- und Anlagentechnik ist oft sperrig und zeitaufwändig und es erfordert eine sehr hohe Erfahrung das Wesentliche vom Unwesentlichen zu trennen. Zudem ist die Nachvollziehbarkeit der Bewertung (Ursache Wirkung) maßgebend, um ein gutes Verständnis für die komplexen physikalischen Zusammenhänge zu entwickeln. Erst dadurch kann eine sinnvolle Optimierung des Gebäudekonzepts und der darauf aufbauenden (oder auch resultierenden) Anlagentechnik erfolgen. Eine möglichst komplexe Simulation ersetzt nicht die Intuition und das Fachwissen, die Ergebnisse auch kritisch hinterfragen zu können.

Zielsetzung
Die Optimierung von Gebäudeentwürfen und den möglichst sparsamen Einsatz technischer Anlagen für Studenten, Architekten, Haustechnikbüros, Bauherren und Interessierte zu vereinfachen und die wesentlichen Zusammenhänge transparent aufzuzeigen. Sämtliche Lernwerkzeuge folgen der Philosophie:

  • Leichter Zugang zur Energiebilanzierung
  • Einfache Handhabung der Werkzeuge
  • Reduzierung der Eingaben auf das Wesentliche
  • Energetische Bewertung von passiven Maßnahmen zur Begrenzung von Technikeinsatz (z.B. passive Nachtauskühlung)
  • Verständliche Darstellung der Zusammenhänge

Solarstrahlung

Die Häufigkeit auftretender Solarstrahlung ist abhängig vom Bezugsort auf der Erde. Für den Beispielstandort Frankfurt sind die folgenden Diagramme hilfreich, um die relativen und absoluten Einstrahlungsintensitäten für die direkte, die diffuse und die Globalstrahlung abzuschätzen.
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BIM | IFC-Modell-Anbindung

IFC entwickelt sich im Zusammenhang mit BIM zu der Standardschnittstelle im Bauwesen. Die Kopplung von vorhandenen Gebäudemodellen mit einer energetischen und/oder einer Bewertung der Nachhaltigkeit hat sich bisher noch nicht durchgesetzt, dabei bringt diese Kopplung einen großen Mehrwert, da die Auswirkungen von Anpassungen am Entwurf auf das energetische Verhalten oder auf den Komfort direkt sichtbar gemacht werden können. OpenBIM stellt hier eine gute Grundlage dar.

Im Forschungsprojekt soll eine Kopplung zwischen Entwerfen und energetischer Bewertung geschaffen werden. Dafür werden in einer ersten Phase IFC-Modelle mit den entsprechenden Informationen erweitert, damit das darüber erzeugte Datenmodell kompatibel mit einer energetischen Bewertung ist. Zum Beispiel sind das die Lage eines Bauteils, der Schichtaufbau, die Orientierung, Verschattungsparameter, die Zonierung, usw. Die Daten werden über eine definierte Schnittstelle an EnerCalC übertragen. Zukünftig sollen die Informationen bidirektional übertragen werden und Änderungen im Entwurf auch direkt in der Entwurfssoftware sichtbar werden.

BIM-IFC meets EnerCalC

Projektpartner
Prof. Dr. Jakob Beetz
Design Computation | CAAD | RWTH Aachen University

Lernwerkzeuge

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In der frühen Entwurfsphase werden wesentliche Grundlagen für ein energieeffizientes und nachhaltiges Gebäude festgelegt. Später sind Änderungen am Gebäudeentwurf nur noch schwierig umzusetzen. In der Entwurfsphase hingegen ist der Einsatz von komplexen Werkzeugen (z.B. dynamische Simulation von Gebäude- und Anlagentechnik) oft nicht zielführend und/oder wirtschaftlich darstellbar, da Änderungen meist eine umfangreiche Anpassung des Gebäudemodells erfordern. Zudem sind für diese Bewertung viele Eingangsparameter erforderlich, die in diesem Planungsstadium nicht bekannt sind.
Das macht den Einsatz von einfachen Werkzeugen erforderlich, mit denen das energetische Verhalten abgebildet und die wesentlichen Einflussgrößen identifiziert und beurteilt werden können.
Derzeit nutzen Studenten an über 60 Hochschulen und Institutionen diese Werkzeuge. Bisher haben sich über 7.800 Nutzer für die Nutzung der Werkzeuge registriert.

Hochschulkurs

Im kommenden Wintersemester startet voraussichtlich ein neuer Kurs im Masterstudiengang an der Hochschule Trier im Bereich Architektur. Es geht um EnergieDesign und zukunftsfähiges Entwerfen. Mit einer entwurfsbegleitenden Strategie können Systeme entwickelt werden, mit denen der Energiebedarf und die Energieerzeugung von Gebäuden aufeinander abgestimmt und gleichzeitig der Raumkomfort und die Umweltbelastung, die beim Bau und Betrieb eines Gebäudes entstehen, einbezogen werden.
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Die Studierenden sollen lernen, wesentliches von unwesentlichem zu trennen und inspiriert werden eigenständig Energie- und Nachhaltigkeitskonzepte für Gebäude zu entwickeln, die dem Nutzer einen hohen Komfort bieten und den Ressourcen- und Technikeinsatz begrenzen.
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Kopplung an Rhino

Das Entwerfen von Gebäuden erfolgt überwiegend und zunehmend direkt am Rechner. Mit einer Entwurfsoftware kann in der Regel aber keine energetische Bewertung durchgeführt werden, obwohl wesentliche Geometriedaten darüber erfasst werden. Die Lernwerkzeuge sind deshalb auch so aufgebaut, dass man mit möglichst wenig Eingabedaten eine Energiebilanz durchführen kann. Änderungen im Entwurf müssen dann aber dennoch übertragen und ausgewertet werden. Besser wäre es natürlich, wenn die energetischen Auswirkungen von Entwurfsänderungen direkt sichtbar sind.

Damit eine Berechnung erfolgen kann, muss das Gebäudemodell dafür aufgewertet werden (Zonierung, Bauteildefinition, Orientierung, etc.) und mit einem externen Berechnungsmodul verknüpft werden. Die Ergebnisdaten müssen dann in die Entwurfssoftware überspielt und angezeigt werden.

Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, eine Schnittstelle und ein Plugin für Rhino zu erstellen, mit dem genau diese Lücke geschlossen werden soll. Die Anwendung dieses Konzeptes soll in der Lehre getestet und bewertet werden.

EnerCalC for Early Design in 3D CAD Environment

Projektpartner
Prof. Dr. Karsten Voss
Bergische Universität Wuppertal
Ich versuchte diese Themen weiter voranzutreiben, sodass möglichst viele energieeffiziente und nachhaltige Gebäude entstehen können. Eben die Welt verändern … ein Gebäude nach dem anderen.
Markus Lichtmeß

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