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A: Entwurfs- und Planungsmethodik

A05 – Bauphysikalische Systemkonzepte und Planungsmethoden für Konstruktion und Betrieb von adaptiven Bauwerken

Adaptive, ultraleichte Gebäude fordern die bauphysikalische Planung heraus, da die bisherigen weit verbreiteten und etablierten Ingenieurwerkzeuge für die Gebäude- und Anlagensimulation nur noch eingeschränkt bzw. nicht mehr anwendbar sind.

Ziel des Teilprojekts A05 ist es, bauphysikalische Systemkonzepte für adaptive Bauwerke und Planungsmethoden für deren Konstruktion und Betrieb zu entwickeln.

IABP

Das Teilprojekt untersucht folgende wissenschaftliche Fragen:

  • Wie wirken sich adaptive Bauteile auf die bauphysikalischen Bedingungen in den Räumen aus?
  • Welche Konsequenzen ergeben sich aus transienten Innenraumklimabedingungen für die thermische Behaglichkeit?
  • Wie kann die Behaglichkeit unter transienten Bedingungen bewertet und vorhergesagt werden?

Um die Nutzbarkeit adaptiver Räume bzw. Gebäude zu gewährleisten, soll ein Behaglichkeitsmodell entwickelt werden, mit dem die transienten Randbedingungen adäquat abgebildet und der ganzheitliche Nutzerkomfort bewertet und vorhergesagt werden kann. Zur Validierung des zu entwickelnden transienten Behaglichkeitsmodells sollen verschiedene Szenarien im Rahmen von Probandentests im HiPIE-Labor am Fraunhofer IBP getestet werden und die Mess- und Befragungsergebnisse mit den vorhergesagten Werten aus dem Modell verglichen werden.

ISYS

Das Teilprojekt untersucht folgende wissenschaftliche Fragen:

  • Wie können adaptive Bauteile in bestehende Steuerungs- und Regelungskonzepte integriert werden?
  • Welche Anforderungen ergeben sich aus dem Zusammenspiel von adaptiven Bauteilen und einem transienten Behaglichkeitsmodell an die Aktorik und Sensorik?

Das Ziel ist es, eine modular einsetzbare und parametrierbare Simulationsdatenbank zu erschaffen, mit der unterschiedliche Konfigurationen analysiert werden können. Dazu werden für die Systemkomponenten mit bauphysikalisch adaptiver Funktionalität dynamische Modelle abgeleitet.

Um die modellhaft ermittelten Zusammenhänge zwischen Systemkonzepten auszunutzen und Anforderungen an den Nutzerkomfort zu erfüllen, ist ein aktives Regelungskonzept nötig. Es soll auf der Basis eines neuen Synthesemodells entwickelt werden und dazu dienen, den Nutzerkomfort innerhalb der Räume sicherzustellen.

Aus den Untersuchungen in A05 werden Anforderungen an Aktorik und Sensorik für adaptive Bauteile abgeleitet. Die erarbeiteten Steuerungs- und Regelungskonzepte werden an beispielhaften Raummodellen simulativ getestet und validiert. Im weiteren Projektverlauf soll das Regelsystem beispielhaft in einer Raumeinheit des Demonstrators implementiert und experimentell validiert werden.

Teilprojektleiter

  • Prof. Dr.-Ing. Philip Leistner, Institut für Akustik und Bauphysik
     
  • Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Oliver Sawodny, Institut für Systemdynamik

Ansprechpersonen

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M. Sc.

Daniela Flemming

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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M. Sc.

Marius Oei

Wissenschaftlicher Mitarbeiter