Unterthema Technologien für Energieeffizienz im Baubereich
Es ist hinlänglich bekannt, dass im Bereich Bauen und Wohnen große Einsparpotenziale an Energie ruhen. Die Schwierigkeit liegt hier in der großen Vielfalt der Einflussfaktoren, Einzelbeiträge und ihrer Wechselwirkungen, die von neuen Werkstoffen und technischen Systemen, Stadt- und Bauplanung, Sanierung und Stadtumbau bis zu sozio-ökonomischen Faktoren reichen. Auch mangelt es an einer informationstechnisch durchgängigen Modellierung, Optimierung und Bewertung (Quantifizierung, Monitoring) der Maßnahmen. Hier leistet das Unterthema einen Beitrag.
Technisch gesehen liegen große Einsparpotenziale in hocheffizienter Wärmedämmung der Bauwerke sowie effizienten aktiven und passiven Systemen zur Bereitstellung von Heizwärme, Kühlung, Beleuchtung und Belüftung. Die weitere Optimierung der Systeme in Bauwerken, die für bestimmte Nutzungen ausgelegt sind, erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, mit dem die Wechselwirkungen der einzelnen Komponenten untereinander besser erfasst, die lokalen und globalen Umweltbelastungen minimiert und die Kosten im Rahmen gehalten werden können.
Die Forschung zum Thema konzentriert sich auf zwei Säulen, die durch ein gemeinsames, semantisch attributiertes Gebäudemodell mit Schnittstellen in die Gebäudeumgebung verbunden sind.
Die erste Säule besteht aus der Prüfung und Anwendung der Vorteilhaftigkeit einer auf Exergieströmen und zugeordneten Umweltbelastungen sowie Kosten basierenden exergo-ökologisch-ökonomischen Analyse bei Planung und Betrieb von Gebäuden. Die Umweltbelastungen werden aus Lebenszyklusanalysen zu den beteiligten Komponenten gewonnen. Berücksichtigt werden dabei auch Lage und Umgebung der Gebäude. Das Schwergewicht liegt hier im Zusammenspiel der Komponenten der technischen Gebäudeausstattung mit dem Gebäude selbst. Für das Gebäude wird hierzu ein thermodynamisches Modell erstellt.
Die zweite Säule untersucht neuartige Einsatzmöglichkeiten der geo-referenzierten quantitativen Thermographie, um die tatsächlichen energetischen Gegebenheiten nach der Bauphase und im späteren Betrieb im Vergleich zur Planung zu überprüfen. Mit Hilfe mobiler Plattformen werden wiederholt Wärmebilder (Fassaden, Wärmespeicher) aufgenommen und den entsprechenden Bauteilen im 3D-Stadtmodell direkt zugeordnet, womit Zugriff auf Materialparameter, atmosphärische und meteorologische Aufnahmebedingungen und frühere Messungen/Schätzungen besteht. Gestützt auf das thermodynamische Bauwerksmodell und ein radiometrisches Sensormodell der Wärmebildaufnahme werden z. B. Zonen- und Oberflächentemperaturen, Wärmedurchgangskoeffizienten und ihre Veränderungen geschätzt.
