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Entwicklung eines automatisierten Verfahrens zur Zustandsanalyse verbauter historischer Hölzer

Zielsetzung: Im Kontext von Klimawandel und Energiekrise sind Fragen der Energiebilanz und -effizienz von Gebäuden besonders relevant. Die Baudenkmalpflege trägt durch ihre wirtschaftlichen, ökologischen und soziokulturellen Aspekte der nachhaltigen Ressourcenverwendung und damit direkt zum Klimaschutz bei. Historische Bauten, die überwiegend aus dauerhaften Materialien und Konstruktionen bestehen, sind ein gutes Beispiel für Green Culture durch energie-schonende Nutzung und bestandsorientierte Weiterentwicklung. Die beim Bau alter Gebäude bereits eingesetzte (graue) Energie muss bei sorgfältiger und schonender Erneuerung, u.a. durch Einsatz nachhaltiger Baustoffe, nicht noch einmal aufgewendet werden. Holz war schon immer ein nachhaltiger, ressourcen- und energieschonender Werkstoff und gehört zu den ältesten Baukulturen weltweit. Allein in Deutschland gilt die Holzarchitektur (Fachwerkhäuser, Dachwerke) als prägend. Es ist daher sowohl im Sinne der Denkmalpflege als auch zur zukünftigen Nutzung von Holz als Baumaterial wichtig, Eigenschaften, Zustand und Veränderung dieses Materials zu beobachten und zu verstehen. Dazu stehen heute vielversprechende Technologien wie optische 3D-Messtechnik und KI-basierte Datenanalyse zur Verfügung, die in diesem Sektor bisher noch kaum eingesetzt werden. Ziel dieses Vorhabens ist, ein Verfahren zur automatisierten Bauteildokumentation und -kontrolle für Altholzbauten im Bestand zu entwickeln. Dies beinhaltet: - Entwicklung eines prototyphaften optischen Messsystems zur Bestands- und Merkmalsaufnahme; - Entwicklung eines Automatisierungsverfahrens zur Merkmalsdetektion; - Automatisierung des Informationstransfers in digitales 3D-Modell. Im Laufe des Projektes werden folgende Ergebnisse angestrebt: - Messverfahren bestehend aus innovativer Hardware (RTI-Sensor, patentiert) und Software (KI-gestützte Merkmalserkennung) zur objektiven und dokumentierten Festigkeitsanalyse von verbautem Altholz; - Schnittstelle zur automatischen Übertragung von Holzkenngrößen an einen Digitalen Zwilling (basierend auf BauWolke-Software/BauCAD); - Zukünftige Vermarktungsmöglichkeiten durch Sensor/Software und erweitertes Dienstleistungsangebot durch Gutachter.

Nachhaltigkeit in der Bauausbildung verankern - Qualifizierung und Kompetenzentwicklung des ausbildenden Personals in ÜBS der Bauwirtschaft zur Implementierung der Standardberufsbildposition Umweltschutz und Nachhaltigkeit

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Energieeffizientes und klimagerechtes Bauen', Wirtschaftlichkeitsuntersuchung zur Fortschreibung des EnEV-Erlasses bezüglich der energetischen Vorbildfunktion von neu zu errichtenden Bundesbauten

Seit Juni 2014 ist der aktuelle Erlass zur 'Energetischen Vorbildfunktion von Bundesbauten' in Kraft. Darin werden Vorgaben für den Bundesbau zur Unterschreitung der Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung 2013 gemacht. Mit Inkrafttreten der novellierten EnEV-Anforderungen am 1. Januar 2016 erhöhen sich die Anforderungen für neu zu errichtende Nichtwohngebäude. Will der Bund weiterhin seine Vorbildfunktion wahrnehmen, muss der EnEV-Erlass sinnvoll fortgeschrieben werden. Im Forschungsprojekt sollen dazu die Grundlagen erarbeitet werden. Ausgangslage: Seit Juni 2014 ist der aktuelle Erlass zur 'Energetischen Vorbildfunktion von Bundesbauten' (BI3-8133.2/3) in Kraft. Darin werden Vorgaben für den Bundesbau zur Unterschreitung der Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung 2013 (EnEV 2013) gemacht. Mit dem Inkrafttreten der novellierten EnEV-Anforderungen am 1. Januar 2016 erhöhen sich die Anforderungen für neu zu errichtende Nichtwohngebäude. Will der Bund weiterhin seine Vorbildfunktion wahrnehmen, muss der EnEV-Erlass sinnvoll fortgeschrieben werden. Ziel: Bei der Fortschreibung des EnEV-Erlasses sind Anforderungen an die energetische Qualität von neu zu errichtenden Bundesbauten zu formulieren, die über die Anforderungen der EnEV 2016 hinausgehen. Auch im Zusammenhang mit der Anpassung und Weiterentwicklung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) ergeben sich Erfordernisse. Es muss auch hier überprüft werden, welche energetischen Ziele einerseits formuliert und andererseits mit angemessenem Aufwand realisiert werden können. Im Forschungsprojekt sollen dazu die Grundlagen erarbeitet werden, indem Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen an geeigneten Referenzgebäuden durchgeführt werden.

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Nachhaltiges Bauen/Bauqualität', Darstellung der Unterschiede der Nachhaltigkeitsbewertungssysteme BNB und LEED anhand der Deutschen Botschaft in Washington

Die Bundesregierung macht seit vielen Jahren die Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik. Mit der verpflichtenden Einführung des aktualisierten Leitfadens und des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) sowie der Umsetzung in der Bundesbauverwaltung nimmt der Bund seine Vorbildrolle wahr. Dies gilt grundsätzlich auch für die Bauaufgaben des Bundes im Ausland. Am Beispiel der Deutschen Botschaft in Washington sollen die unterschiedlichen Bewertungsansätze des BNB sowie des amerikanischen Zertifizierungssystems LEED herausgearbeitet und dargestellt sowie die Anwendung des BNB im Rahmen einer Komplettmodernisierung im Ausland evaluiert werden. Ausgangslage: In Ergänzung des Leitfadens Nachhaltiges Bauen wurde das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen des Bundes (BNB) entwickelt. In diesem sind die Systemregeln und Berechnungsgrundlagen für das nachhaltige Bauen in Steckbriefen auf der Grundlage von Kriterien beschrieben. Das BNB liegt derzeit als Systemvariante für den Neubau von Bürogebäuden und Unterrichtsgebäuden vor. Zusätzlich wurden für die Themen Nutzen und Betreiben (BNB BB) sowie Bauen im Bestand/Komplettmodernisierung (BNB BK) entsprechende Module für eine Bewertung entwickelt. Damit besteht nunmehr die Möglichkeit, Büro- und Verwaltungsgebäude des Bundes über ihren gesamten Lebenslauf abzubilden und hinsichtlich der Nachhaltigkeit zu bewerten. Derzeit befindet sich die Deutsche Botschaft in Washington in einer Komplettmodernisierung. Verpflichtend wurde mit Planungsbeginn die Anwendung des Leitfadens Nachhaltiges Bauen, Ausgabe 2001 vorgesehen. Anfang 2009 wurde zwischen BMVBS und BBR vereinbart, dieses Bauvorhaben im Rahmen einer Pilotzertifizierung einer Bewertung nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen zu unterziehen. Damit soll die Anwendung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen unter den besonderen Rahmenbedingungen einer Komplettmodernisierung im Bereich des Auslandsbaus erprobt werden. Ziel: Ziel des Projektes ist es, am konkreten Beispiel der Deutschen Botschaft in Washington die unterschiedlichen Bewertungsansätze des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen sowie des amerikanischen Zertifizierungssystems nach LEED herauszuarbeiten und darzustellen und die Anwendung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen unter den besonderen Rahmenbedingungen einer Komplettmodernisierung im Ausland, hier der Deutschen Botschaft in Washington, zu evaluieren. Im Ergebnis soll gezeigt werden, dass das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen auch unter Berücksichtigung regionaler Besonderheiten im Ausland - hier den USA - sinnvoll eingesetzt werden kann und eine hohe Qualität hinsichtlich der Nachhaltigkeit sicherstellt. Im Sinne einer Argumentationshilfe soll damit dem ganzheitlichen Ansatz der deutschen Bewertungsmethodik, insbesondere der intensiven Betrachtung über den Lebenszyklus eines Gebäudes, Rechnung getragen werden. (Text gekürzt)

Ökobeton als Massenbaustoff für wirtschaftliche und leichtere Betonsysteme, Teilvorhaben: Congreen.Carbon.Implementierung

Innovation aus Tradition - Transferstrukturen für nachhaltiges und klimagerechtes Bauen im Bestand und in der Denkmalpflege, TP2: Bauen im Bestand, Transfer in die Praxis

NUR: Build4People

Strategien und Instrumente zum Erreichen klimaneutraler Gebäude und Gebäudebestände. Deutscher Beitrag zu IEA EBC Annex 89: Ways to implement net-zero whole life carbon building

Bis zu 40 Prozent aller Treibhausgasemissionen (THG) sind dem Handlungsfeld 'Errichtung, Erhalt und Betrieb von Gebäuden' zuzuordnen. Diese als Beitrag zur Begrenzung der globalen Erwärmung zu mindern ist Ziel von Projekten der Internationalen Energie-agentur (IEA). Wurden im Vorläuferprojekt IEA EBC Annex 72 unter deutscher Mitwirkung die Grundlagen für die Bewertung der THG-Emissionen im Lebenszyklus von Gebäuden erarbeitet wird mit dem IEA EBC Annex 89 das Ziel verfolgt, umsetzungsorientierte Strategien und Instrumente für den Klimaschutz im Bau- und Gebäudebereich zu entwickeln und einzuführen. Forschungsthemen und die dabei in Deutschland verfolgten Ansätze sind (1) Zeit- und Stufenpläne für die sektorübergreifende Minderung von THG-Emissionen im Handlungsfeld, die in Deutschland die Umstellung auf THG-Emissionen als Ziel- und Nachweisgröße befördern und verbleibende THG-Budgets definieren; (2) praxistaugliche, zielführende und rechtssichere Anforderungen und Nachweisverfahren, die national eine Basis für die Einführung einer ökobilanziellen Bewertung im Ordnungsrecht liefern können; (3) spezifische Instrumente zur Ermittlung und Beeinflussung von THG-Emissionen, die in Deutschland nicht nur die Planung von Gebäuden unterstützen sondern sämtliche Entscheidungsprozesse durchdringen sowie (4) Ansätze zur Überwindung von Hemmnissen und Stärkung der Handlungsbereitschaft bei ausgewählten Akteursgruppen, darunter Immobilien- und Finanzwirtschaft. Hier sind national Umfragen und Workshops geplant, mit dem Ziel, die in (3) entwickelten Instrumente zur Anwendung zu bringen. Im engen Austausch mit dem nationalen Spiegelprojekt LezBAU (FKZ 03EN1074A, C, D) sollen als deutscher Beitrag zu (2) und (3) u.a. Hilfsmittel erarbeitet werden, die einen niedrigschwelligen Einstieg in die Thematik der ökobilanziellen Bewertung (z.B. Bauteilkataloge) erlauben. Ein Ziel ist die Stärkung der nationalen und internationalen Zusammenarbeit beim Klimaschutz im Bau- und Gebäudebereich.

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Nachhaltiges Bauen/Bauqualität', Entwicklung von Handlungsempfehlungen für praxisgerechte Lüftungskonzepte und eines CO2-Berechnungstools

Bei der Weiterentwicklung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) bzw. des BNB-Kriteriensteckbriefs 'Innenraumlufthygiene' wurde für den Aspekt 'Kohlendioxidgehalt' eine Lücke an praxisorientierten Planungsinstrumenten und Bewertungsgrundlagen für Räume erkannt, die teilweise oder ausschließlich über Fenster be- und entlüftet werden. Dies gilt insbesondere für Räume mit hohen Personenzahlen wie beispielsweise Unterrichtsräume und Besprechungszimmer. Hieraus erwächst der Bedarf an Informationen und anschaulichen Handlungsempfehlungen zu funktionierenden Lüftungskonzepten sowie einem transparenten CO2-Berechnungstool als Planungs- und Bewertungsinstrument im Sinne des Nachhaltigen Bauens. Ausgangslage: Um den zukünftigen Anforderungen an ganzheitlich optimierte Gebäude gerecht zu werden, hat das Bundesbauministerium für Bundesgebäude den Leitfaden Nachhaltiges Bauen und das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) entwickelt; er ist seit Oktober 2013 für Bundesbauten verpflichtend und wurde zuletzt 2017 überarbeitet. Hinsichtlich der Innenraumlufthygiene werden im Kriterium BNB 3.1.3 insbesondere Verunreinigungen der Innenraumluft durch Schadstoffe aus Bauprodukten und durch Kohlendioxidemissionen der Raumnutzer betrachtet. Weiterhin werden die mikrobiologische und die geruchliche Situation thematisiert. Die abgestufte Bewertung der CO2-Konzentration des Kriteriensteckbriefs BNB 3.1.3 orientiert sich an den Raumluftqualitätsklassen der DIN EN 13779 und berücksichtigt die Anforderung der Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.6 'Lüftung' und den AIR-Richtwert, wonach eine CO2-Konzentration von 1.000 ppm als 'hygienisch unbedenklich' gilt. Für die Bewertung der CO2-Konzentration wird auf folgende Normen bzw. Rechenansätze verwiesen: - Luftvolumenströme durch offene Fenster nach DIN EN 15242 - CO2-Konzentration im Raum nach Recknagel/Sprenger bzw. nach VDI 6040-2. Fachdiskussionen und Praxiserfahrungen zeigen, dass insbesondere bei Räumen mit einer hohen Personenzahl Probleme hinsichtlich des Kohlendioxidgehalts in der Innenraumluft und ggf. des thermischen Komforts aufgrund nicht optimaler Raumlüftung bestehen. Das betrifft insbesondere die Fensterlüftung und die hybride Lüftung, aber auch die mechanische Lüftung. Die Einhaltung der Anforderungen aus der 2012 neu eingeführten Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.6 'Lüftung' ist für diese Räume mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, vor allem unter gleichzeitiger Berücksichtigung des thermischem Komforts und der Nutzerfreundlichkeit. (Text gekürzt)

Steigerung der energetischen Qualität und Wirtschaftlichkeit von Gebäudehüllen durch effiziente Bereitstellung und Nutzung der Produktdaten in Planungssoftware

EQWIN-P soll das Preis-Leistungs-Verhältnis von energieeffizienten Gebäuden verbessern, indem der Automatisierungsgrad der Verarbeitung von Gebäudehülldaten erhöht wird. Das Problem heutzutage ist zum einen, dass Gebäudehülldaten zwar innerhalb einer Softwareanwendung verarbeitet werden, aber zwischen verschiedenen Anwendungen in der Regel nicht kompatibel sind und manuell oder in gebrochenen digitalen Ketten übertragen werden müssen. Dies umfasst zahlreiche proprietäre Formate, die in Teilen auch nur in bestimmten Wissenskontexten interpretierbar sind. Des Weiteren erhalten viele hochkomplexe Messdaten erst durch Algorithmen einen planerischen Mehrwert, so dass es dringend erforderlich ist, relevante Methoden zur Bewertung von Gebäudehüllen dem breiten Markt möglichst einheitlich bereit zu stellen. Fraunhofer konzipiert und implementiert in EQWIN-P gemeinsam mit den Partnern eine Plattform, so dass am Ende des Projektes unter anderem hygrothermische Daten und 'Methoden als Service' für optische Daten online nutzbar sind. Fraunhofer entwickelt dafür auch Demonstratoren für praktische Anwendungsszenarien, z.B. zu Energieberatung, sommerlichem Wärmeschutz, Tageslichtnutzung, Hygrothermik. Fraunhofer stimmt die Arbeiten international über Beteiligung inkl. Leitung eines IEA-Projektes ab. Statt vielen manuellen Schritten können Planende durch das Vorhaben zukünftig einfacher und umfassender aktuelle und hochwertige Gebäudehülldaten nutzen. Anstelle ihre Produktdaten in vielen verschiedenen Formaten anzubieten und die Inhalte kostenintensiv aktuell zu halten, können Komponenten- und Softwarehersteller eine einheitliche Form des Datenaustauschs für zahlreiche Daten und Methodenbibliotheken verwenden, die von verschiedenen Anwendungen genutzt werden. Dies ermöglicht bessere Produktdifferenzierungen am Markt. Energieeffiziente, nachhaltige Gebäude können damit effizienter und preiswerter als bislang geplant werden.

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