Die Bundesregierung macht seit vielen Jahren Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik und möchte im Bereich des nachhaltigen Bauens eine Vorbildrolle einnehmen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie das BNB weiterentwickelt werden kann, um die von der Bundesregierung beschlossenen Klimaschutzziele stärker zu adressieren. In diesem Forschungsvorhaben sollen neue Aspekte und Schwerpunkte im Rahmen der Nachhaltigkeitsbewertung im Bauwesen identifiziert, bewertet und hinsichtlich der Berücksichtigung in der Bewertungssystematik des BNB betrachtet werden.
Ausgangslage:
Maßnahmen des Klimaschutzes im Bauwesen orientieren in der Regel auf die Emissionsreduzierung klimaschädlicher Gase, die zum einen durch die Herstellung von Bauprodukten und zum anderen durch die Energieerzeugung für die Konditionierung der Gebäude entstehen. Diese Emissionen werden im BNB mit Hilfe einer Ökobilanz ermittelt und durch Flächenbezug vergleichbar gemacht und bewertet. Damit werden optimierende Maßnahmen durch die Wahl der Bauweise, der Bauprodukte, des Energieeffizienz- und Komfortniveaus in der Bewertung berücksichtigt.
Darüber hinaus gibt es ungenutzte Potenziale wie z. B. die Reduzierung des absoluten Flächenverbrauchs und des Kühlbedarfs durch Dach- und Fassadenbegrünung sowie die Einbeziehung der technischen Ausstattung des Nutzers und der Nutzung von Ökostrom in eine Gesamtbetrachtung.
Neben der Erweiterung des Betrachtungshorizonts soll auch die Effektivität von Planungsentscheidungen für einen erhöhten Klimaschutz verbessert werden. Dazu bedarf es mehr Transparenz bei der Darstellung der Wirkungszusammenhänge und der Auswirkungen von Bauherren-Entscheidungen vor allem in frühen Planungsphasen.
Ziel:
Die BNB-Anforderungen zur Erreichung eines höheren Klimaschutz-Standards sollen wirkungsbezogen geschärft und erweitert werden. Zusätzlich zur Ökobilanzierung des Gebäudes sollen Anforderungen zu den Themen 'Suffizienz', 'Ressourcenschonung', 'Recycling', 'Innovationen' und weiteren Aspekten ergänzt werden.
Die Auswirkungen von Planungslösungen auf den Klimaschutz sollen transparenter gemacht werden. Die Bauherren und Planer müssen die Klimaauswirkungen ihrer Vorschläge und Entscheidungen erkennen und steuern können.
Beim Stofftransport in heterogenen porösen Medien unterscheidet sich die Spreizung einer Stoffwolke, die ihre zunehmende Ungleichförmigkeit misst, von der Mischung, die den Stoffaustausch der Wolke mit ihrer Umgebung quantifiziert. Der erste Prozess geht dem zweiten voraus, aber nur der zweite ermöglicht durchmischungskontrollierte Reaktionen. Es fehlen Theorien, die sowohl die großskalige nicht-Ficksche Spreizung als auch die Mischung gut beschreiben. Die bestehenden Theorien geben auch keine praktischen Hinweise, welche großskaligen konservativen Transportexperimente geeignet sind, um die Mischung zu quantifizieren. Das Projekt nützt aus, dass die kinematische Verformung von Wasserpaketen in heterogenen porösen Medien vollständig umkehrbar ist, wohingegen die diffusive Vermischung irreversibel ist. Die Wechselwirkung zwischen Deformation und kleinskaliger Mischung beim Stofftransport in solchen Medien bewirkt eine partielle Umkehrbarkeit der Spreizung: Nach einer Flussumkehr nimmt die räumliche Ausdehnung einer Stoffwolke ab, erreicht aber nicht den ursprünglichen Ausgangszustand. Das Projekt analysiert zweite Zentralmomente von Stoffwolken (, deren halbe zeitliche Veränderung Dispersionskoeffizienten definieren,) in heterogenen porösen Medien mit makroskopisch gleichförmiger Strömung, die umgekehrt wird. Der irreversible Anteil der Dispersion nach gleicher Zeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung wird als Maß für die Mischung angenommen. In nicht-radialen “push-pull” Experimenten wird die Varianz der Durchbruchskurve der zurückkommenden Stoffwolke im Zugabe/Entnahme-Querschnitt betrachtet. Die Untersuchungen umfassen Particle-Tracking Random-Walk Simulationen in 3-D virtuellen Medien, stochastische Störungsmethoden für die theoretische Analyse räumlicher Momente, einen neuen korrelierten Continuous-Time Random-Walk Ansatz mit Erinnerung vorangegangener Schritte und zufälligem Austausch mit dem Mittelwert für die Analyse zeitlicher Momente sowie Tracerexperimente in einem ca. 2m × 1m quasi 2-D Versuchsbehälter mit Fluiden, die den gleichen Brechungsindex wie Glas haben, um die Detektion mittels Lichttransmission zu optimieren. Die Experimente erfassen auch die Durchbruchskurven der zurückkehrenden Tracer. Es wird vermutet, dass die lineare stochastische Theorie die Ensemble- und effektiven Momente bei kleiner Heterogenität gut vorhersagen. Die Erhöhung der inversen Péclet-Zahl, der Stärke der Heterogenität und der Anisotropie sollte den irreversiblen Anteil der Dispersion erhöhen. Es wird erwartet, dass die zweiten Zentralmomente nach Strömungsumkehr abnehmen und wieder zunehmen, bevor die Ausgangsposition der Wolke erreicht wird. Die Schrumpfungszeit und der reversible Anteil der Ensemble-Dispersion sollte mit der lokalen Péclet-Zahl skalieren. Das Projekt entwickelt neue theoretische und experimentelle Ansätze um Spreizung von Mischung in heterogenen porösen Medien zu unterscheiden, was das Verhalten reaktiver Stoffe kontrollieren kann.