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
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
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
Meilensteine des energiesparenden Bauens
Effiziente Gebäude passive Maßnahmen Energieeinsparung durch: intelligente Technik Wärmebrücken vermeiden Luftdichtheiten Geäudeautomation Wärmerückgewinnung Neue Dämmstoffe sommerlicher Wärmeschutz Techniken zur solaren Klimatisierung
Aus dem Solarhaus der 1. Generation.
... wird last but not least das Plus-Energiehaus (2011 )
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
Bedeutung der Ökobilanz Ökobilanz
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
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
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
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
Leistung (z-transformierte Werte, je höher, desto besser) Licht 0.8 0.4 Logisches Denken Kreativität 0.0-0.4-0.8 1500 (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
Steidle & Werth, 2013 Generierte Aliens in Kreativitätsaufgaben sehr kreativ mittelmäßig kreativ gar nicht kreativ
Tageslichtverhältnisse in Räumen Tageslichtverhältnisse mit Planungssoftware ADELINE
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
Nachhallzeit [s] Raum-Akustik in Schulen 8 VPR hinter Vorsatzschale VPR auf Kranschiene 7 6 BKA als Präsentationswand MPA vor Fenster 5 4 3 2 1 0 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Frequenz [Hz]
Raumausstattungskonzepte für Call Center neu herkömmlich BKA BKA Etwa gleicher Preis pro Arbeitsplatz 6-8 m 2 pro AP Flächenbenchmarking 10-12 m 2 pro AP
Akustische Wirkungsforschung, z.b. Sprachmaskierung Konzentration Sprachmaskierung Kommunikation Verständliche Sprache = Leistungsbremse Nr. 1
Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Schalldämmende Fassaden
Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Akustische Fenstersteuerung Laborversuch Empfundene Lautheit Empfundene Lästigkeit
Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Fenster mit akustischer Steuerung auf der Messe in Halle C2, Stand 538
Wand Fenster, Fassade Akustische Gestaltungsmöglichkeiten Akustisch abgestimmte Maßnahmen Frequenzabhängige Schalldämmung Frequenzabhängige Schallschirmung Frequenzabhängige Schalldämpfung Fahrbahn
Planung Beeinflussbarkeit vs. Aufwand im Bauprozess
Beispielprojekt Bauen mit Weitblick Forschung Industrie Wohnungswirtschaft Systembaukasten Prozessoptimierung Digitalisierung Förderkennzeichen SWD-10.08.18.7-15.55
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
Technologische Herausforderungen Building Information Modeling
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
Systemlösungen Einrichtung einer virtuellen Entwicklungsplattform ISO-Container
Systemlösungen Einrichtung einer virtuellen Entwicklungsplattform Analogie Fahrzeug
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 1955 1980 z.b. Smartphone für Afrika 2000 1913 People can have the Model T in any colour - so long as it s black Henry Ford (1913) 1850 Produktvielfalt z.b. 3D-Druck
»Die reinste Form des Wahnsinns ist es, alles beim Alten zu lassen und gleichzeitig zu hoffen, dass sich etwas ändert.«albert Einstein