Disruptive Veränderungen im Bauwesen Risiko oder Chancen?

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1 Disruptive Veränderungen im Bauwesen Risiko oder Chancen? Prof. Dr. Klaus Peter Sedlbauer Lehrstuhl für Bauphysik Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt Technische Universität München Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Bauphysik Stuttgart, Holzkirchen, Nürnberg, Rosenheim

2 Forschung und Innovationen in verschiedenen Bereichen Von der Schallplatte Vom analogen Telefon Von der Glühbirne Vom Altbau zum MP3-Player zur digitalen Vermittlungstechnik zur Leuchtdiode zum sanierten Altbau

3 Globale Trends Herausforderungen an die Bauphysik Mega-Trends Bevölkerungswachstum Ca. 9 Milliarden Menschen 2050 Verstädterung jeder 2. Mensch wohnt in der Stadt Neue Arbeitsstrukturen, demografischer Wandel Neue Anforderungen an Gebäude/Städte Umwelt und Klima Konsequenzen schon heute sichtbar Energie Energie wird immer rarer und teurer Gebäude Erheblicher Anteil an den Ressourcen

4 Meilensteine des energiesparenden Bauens

5 Effiziente Gebäude passive Maßnahmen Energieeinsparung durch: intelligente Technik Wärmebrücken vermeiden Luftdichtheiten Geäudeautomation Wärmerückgewinnung Neue Dämmstoffe sommerlicher Wärmeschutz Techniken zur solaren Klimatisierung

6 Aus dem Solarhaus der 1. Generation.

7 ... wird last but not least das Plus-Energiehaus (2011 )

8 Strategische Überlegungen Gebäudeplanung Gebäudebetrieb klimagerecht energieoptimierte Gebäudehülle dicht, gedämmt, verschattet energieeffiziente Anlagentechnik erneuerbare Energien nutzen Technologie bedarfsgerecht Schutzklima hygienisch, materialverträglich lokal, temporär z.b. Nachtabsenkung individuell Prozessqualität

9 Bedeutung der Ökobilanz Ökobilanz

10 Nachhaltigkeit im System Kriteriengruppen für Gebäudequalitäten: Ökologische Qualität Ökonomische Qualität Soziokulturelle und funktionale Qualität 22,5 % 22,5 % 22,5 % Technische Qualität Prozessqualität 22,5 % 10 % Standortqualität Ökologie Ökonomie Soziale Aspekte

11 Menschen in Räumen 90 % der Zeit verbringen wir in Innenräumen Ziel: Schaffung eines optimalen Raumklimas Einfluss des Raumklimas auf: persönliches Befinden Leistungsvermögen Paradigmenwechsel: Integraler Komfort

12 Forschungsschwerpunkt»Menschen in Räumen«Physikalische Umgebung Mediierende Prozesse Leistung und Verhalten Implementierung Klima Licht Geruch Akustik Umwelt Technologie Physiologische Prozesse Psychologische Prozesse Kognition Motivation Affekt Moderatoren wie Alter, Geschlecht, Kultur Persönlichkeitseigenschaften Einstellungen Wirkung auf Produktivität Gesundheit und Wohlbefinden Personenwahrnehmung Soziale Interaktion Konsumentenverhalten Patente Produktentwicklung Beratung

13 Wie wirkt der Raum auf den Nutzer? Wohlbefinden, Zufriedenheit & Leistungsfähigkeit der Nutzer Psychologisch. Komfort Funktionaler Komfort Physikalischer Komfort Wohlbefinden durch Bedürfnisbefriedigung Erleichterung durch Passung Kein Ressourcenverlust Diskomfort Ressourcenverlust

14 Leistung (z-transformierte Werte, je höher, desto besser) Licht Logisches Denken Kreativität (lux) 500 (lux) 150 (lux) Hell Kontrollgruppe Dunkel Interaktion: F(2, 138) = 9.45, p <.01, η p 2 =.20 Logisches Denken: F(2, 137) = 3.21, p <.05, η p 2 =.05, Kreativität: F(2, 137) = 7.21, p <.01, η p 2 =.09

15 Steidle & Werth, 2013 Generierte Aliens in Kreativitätsaufgaben sehr kreativ mittelmäßig kreativ gar nicht kreativ

16 Tageslichtverhältnisse in Räumen Tageslichtverhältnisse mit Planungssoftware ADELINE

17 Dilemma bei schlechter Raumakustik Ursache / Wirkung - Spirale, + 10 db (A) Hoher Grund-Pegel Schlechteres Hören Lauteres Reden Fremd-Geräusche Schüler, Lehrer Raum-Einfluss Lauteres Reden Höhere Hörschwelle

18 Nachhallzeit [s] Raum-Akustik in Schulen 8 VPR hinter Vorsatzschale VPR auf Kranschiene 7 6 BKA als Präsentationswand MPA vor Fenster Frequenz [Hz]

19 Raumausstattungskonzepte für Call Center neu herkömmlich BKA BKA Etwa gleicher Preis pro Arbeitsplatz 6-8 m 2 pro AP Flächenbenchmarking m 2 pro AP

20 Akustische Wirkungsforschung, z.b. Sprachmaskierung Konzentration Sprachmaskierung Kommunikation Verständliche Sprache = Leistungsbremse Nr. 1

21 Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Schalldämmende Fassaden

22 Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Akustische Fenstersteuerung Laborversuch Empfundene Lautheit Empfundene Lästigkeit

23 Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Fenster mit akustischer Steuerung auf der Messe in Halle C2, Stand 538

24 Wand Fenster, Fassade Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Akustisch abgestimmte Maßnahmen Frequenzabhängige Schalldämmung Frequenzabhängige Schallschirmung Frequenzabhängige Schalldämpfung Fahrbahn

25 Planung Beeinflussbarkeit vs. Aufwand im Bauprozess

26 Beispielprojekt Bauen mit Weitblick Forschung Industrie Wohnungswirtschaft Systembaukasten Prozessoptimierung Digitalisierung Förderkennzeichen SWD

27 Entwicklung eines Systembaukastens Nutzung vollständig digitalisierter Prozesse über den gesamten Lösungsweg Leistungsanforderungen Nutzer Technik Gestaltung Planungsbaukasten Grundrissentwicklung Systementwicklung TGA Bauphysik Konzeptentwicklung generisches Gebäudemodell Abgleich mit Lebenszykluskosten, Ökobilanz und sozialen Kriterien Modellierung im digitalen Gebäudemodell BIM

28 Technologische Herausforderungen Building Information Modeling

29 Bauen BIM Building Information Modelling Identifizieren und Heben der Potenziale von Prozessabläufen Mehrwert der Methode durch Simulation der Betriebsphase HYGROTHERMIK - WUFI BIM GANZHEITLICHE BILANZIERUNG RAUMKLIMA-VEPZO AKUSTIK LICHT/EnEV CHEMIE/BIOLOGIE

30 Systemlösungen Einrichtung einer virtuellen Entwicklungsplattform ISO-Container

31 Systemlösungen Einrichtung einer virtuellen Entwicklungsplattform Analogie Fahrzeug

32 in Anlehnung an Yoram Koren: The Global Manufacturing Revolution; Bildquellen: Ford, beetleworld.net, bmw.de, dw.de Produktvolumen pro Variante Industrielle Revolutionen Treiber und Veränderungen z.b. VW Käfer z.b. BMW online car configurator z.b. Smartphone für Afrika People can have the Model T in any colour - so long as it s black Henry Ford (1913) 1850 Produktvielfalt z.b. 3D-Druck

33 »Die reinste Form des Wahnsinns ist es, alles beim Alten zu lassen und gleichzeitig zu hoffen, dass sich etwas ändert.«albert Einstein