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Concept for Combining LCA and Hazardous Building Material Assessment for Decision Support Using BIM
(2022)
AbstractThe construction and building sector is responsible for a large part of the world’s resource and energy consumption and is considered the largest global emitter of greenhouse gas (GHG) emissions. Hazardous and toxic substances in building materials affect indoor air quality as well as the environment and thus have a high impact on human health, as we spend around 90 percent of our lives in buildings. Life cycle assessment (LCA) and hazardous building material requirements of green building certification systems allow to reduce the environmental and health impacts of building products and materials. However, they are usually very complex and time-consuming to perform and require expert knowledge to use the results for decision support. Digital approaches to support the simplified application of these methods and intuitive visualization of results are becoming increasingly important. Especially Building Information Modeling (BIM) offers a high potential for this purpose, as the integration and linking of geometric and semantic information in 3D-models for LCA and hazardous building material assessment can be done much more efficiently and intuitively. Within the scope of this work, the following three objectives were pursued (1) development of a method for combining LCA and hazardous building material assessment, (2) simplification of the results by converting them into comprehensible indicators for decision support, and (3) implementation of the method in a BIM-based digital assistant for intuitive visualization and communication. The preliminary results show a concept for combined use of LCA and hazardous building material assessment in Germany with differentiation in six use cases. A prototypical implementation as BIM-integrated digital assistant was developed for one of these use cases. For the first time, this prototype provides understandable feedback in real time of LCA and hazardous building material requirements. This research project contributes to the awareness in the context of embodied impacts and low emitting materials in buildings and advances the current digitalization potentials.
Wärme‐ und Kältespeicher von Gebäuden beruhen auf verschiedenen Konzepten der Wärmeübertragung. Bei thermischen Hybridspeichern befindet sich das Phasen-wechselmaterial (PCM) makroverkapselt in PCM‐Objekten, die im Speicherbehälter positioniert sind und vom Wärmeträgerfluid umströmt werden. Die experimentellen Untersuchungen widmen sich den Belade‐ und Entladeeigenschaften des in Kugeln makroverkapselten PCM. Es wird gezeigt, dass die spezifische Wärmeübertragungs-leistung eines Hybridspeichers unmittelbar von der Größe der Kugeln als auch von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des PCM abhängt.
Die Bundesregierung hat sich verpflichtet, die Treibhausgasemissionen in den nächsten Jahren stark zu senken. Potentiale hierfür werden besonders im Gebäudesektor gesehen, da dieser einen hohen Anteil des Endenergieverbrauchs verursacht. Bisher lagen für den Gebäudetypus der „Theaterspielstätte“ im Gegensatz zu anderen Gebäudetypologien weder energetische Kennwerte noch Daten zum Raumkomfort vor. Im Rahmen einer deutschlandweiten Querschnittserhebung in 13 Theaterspielstätten über den Zeitraum von drei Wochen wurden sowohl Energieverbräuche mittels zerstörungsfrei
installierter Messsensoren als auch Daten zum Raumkomfort durch den Einsatz eines Messtorsos auf Nutzerebene sowie
einer parallelen Nutzerbefragung erfasst, ausgewertet und analysiert. Anhand dieser Daten wurden charakteristische Kennwerte gebildet und ein Benchmarking erstellt. Darüber hinaus konnte der Energieverbrauch mittels TEK-Tool rechnerisch auf Nutzungszonen und Gewerke verteilt werden, sodass ein Verständnis für die Struktur des Energieverbrauchs in Theaterspielstätten entwickelt wurde, auf Basis dessen die Abschätzung energetischer Einsparpotentiale möglich ist.
Außerdem wurde durch ein einjähriges Intensivmonitoring im sanierten Scharoun Theater Wolfsburg exemplarisch das Einsparpotential durch Gebäudesanierungen und Anlagenoptimierungen von Theaterspielstätten messtechnisch erforscht. Die gemessenen Daten wurden dem Energieverbrauch vor der Sanierung sowie den Sanierungszielen gegenübergestellt und ebenso gegenüber den Kennwerten aus der Querschnittserhebung eingeordnet.
Die Erkenntnisse über die Nutzungs- und Energieverbrauchsstruktur in Theaterspielstätten können zukünftig angewendet werden, um Energieverbräuche rechnerisch besser ermitteln zu können und um Ansatzpunkte zur Reduzierung des Energieverbrauchs zu identifizieren.