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Agentenbasierte Modelle zur Darstellung von Nutzerverhalten in der Gebäudesimulation

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[Quelle: http://d-nb.info]

Der Fokus in dieser Arbeit liegt auf der Konstruktion zweier Methoden: 1. der Konstruktion von DYNIBLT, einer erweiterten IBLT-Methode, deren Fokus auf der Berücksichtigung von dynamischen Nutzern liegt, d.h. Nutzern, die in einem Gebäude ihre Position verändern, 2. der Konstruktion von AMADAN, einem agentenbasierten Modellierungsansatz zur Darstellung von Nutzerverhalten in der Gebäudesimulation, welcher entsprechend auf der DYNIBLT–Methode aufbaut. Kern der AMADAN-Methode ist die Interpretation von Gebäude und Nutzer als strikt voneinander getrennte Komponenten, welche mittels Schnittstellen sich gegenseitig beeinflussen können. Der Nutzer selbst wird ebenfalls komponentenweise betrachtet: Physiologie des Nutzers, die Fähigkeit zum Fällen von Entscheidungen sowie das Abspeichern von Ereignissen werden voneinander getrennt modelliert. Die Schnittstellen der einzelnen Komponenten sind so angelegt, dass sie einer (rudimentären) Abbildung realer Abläufe entsprechen. Agentenbasierte Modelle haben einen erheblichen Nachteil: Damit sie über eine sinnvolle Aussagekraft verfügen, muss das Modell der direkten Umgebung des Agenten über eine hohe örtliche Auflösung verfügen (human centric view). Dies führt zu langen Simulationszeiten und in der Regel sehr komplexen Modellen. Um dem zu begegnen, wird in dieser Arbeit zusätzlich die Verwendung strukturvariabler Modellierung in der Gebäudesimulation betrachtet und bewertet. Die Methode wird unter Verwendung schon existierender Werkzeuge und einer nicht-trivialen Umgebung evaluiert. Hierbei wird zur Abbildung des physiologischen Körpers des Nutzers ein Zwei-Knoten-Modell verwendet. Die Umgebung wird durch drei miteinander verbundene Räume abgebildet, welche in Form von 3D-Modellen verwendet werden. Der Nutzer wird hier verschiedenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Die Zielsetzung des Nutzers wird in Abhängigkeit des thermischen Wohlbefindens formuliert. Es wird insbesondere gezeigt, dass AMADAN als übergeordnetes Framework verwendet werden kann, um unterschiedliche Komponenten zur Darstellung von Nutzerverhalten in der thermischen Gebäudesimulation miteinander interagieren zu lassen. Es wird weiterhin gezeigt, dass mit DYNIBLT ein Lernprozess abgebildet wird. Hierfür werden mehrere Simulationen unter gleichen Raumbedingungen mit gleicher Zielsetzung für einen Nutzer gestartet und das Verhalten der Nutzer betrachtet. Sowohl die Beobachtung, dass in der überwiegenden Mehrheit der Simulationen der Nutzer den gesetzten Zielzustand erreicht, als auch dass hierfür unterschiedliche Wege gewählt werden, wird als Indikator für ein auf Lernen basiertes Verhalten gewertet.

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Wärmebrücken
Detailwissen Bauphysik
Berechnung und Mindestwärmeschutz
2018, X, 320 S., 53 SW-Abb., 93 Farbabb. 240 mm, Hardcover
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Das Fachbuch aus der Reihe Detailwissen Bauphysik beschäftigt sich mit den thermischen und hygrischen Besonderheiten bei Bauteilanschlüssen und geht im Besonderen Fragestellungen der Modellbildung bei Wärmebrückenberechnungen nach. Dazu werden dem Leser dabei auftretende Probleme näher gebracht und Lösungsvorschläge aufgezeigt. Ein kritischer Blick auf die derzeitigen Anforderungen des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 leistet einen wertvollen Beitrag zur aktuellen Diskussion um die Thematik der Schimmelpilzbildung.

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Influence of elevated temperatures up to 100 °C on the mechanical properties of concrete
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 84
Dissertationsschrift
2018, 272 S., graph. Darst. 24 cm, Softcover
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Experiments to characterize the effects of moisture content and temperature on the mechanical properties of concrete were conducted. Based on these experiments, a new overall material model capable of predicting the mechanical behaviour of concrete subject to elevated temperatures up to 100 °C was developed. The material model estimates the time, temperature and moisture dependency of the compressive and tensile strength, creep and shrinkage of concrete.

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Achim Hamann
Energieeffiziente Nichtwohngebäude
Grundlagen, Beispiele und Bilanzierungsansätze nach DIN V 18599
2017, 296 S., 78 Abb. und 23 Tab., Hardcover
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Johannes Volland, Michael Pils, Timo Skora
Wärmebrücken
erkennen - optimieren - berechnen - vermeiden. Berechnungshilfen zum Download
2., aktualisierte und erweiterte Auflage.
2016, 400 S., 400 farb. Abb. 50 Tab. 24,5 cm, Hardcover
Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH &Co. KG

 

 

Der rechnerische Wärmebrücken-Nachweis ist kompliziert und aufwändig, wird aber immer wichtiger, um hochwärmegedämmte Gebäude, KfW-Effizienzhäuser oder Passivhäuser wirtschaftlich realisieren zu können. Denn nur so lassen sich hohe, pauschale Wärmebrückenzuschläge und unwirtschaftliche Dämmstoffdicken vermeiden. Das Handbuch erläutert Schritt für Schritt die verschiedenen Nachweise von Wärmebrücken in Neubau und Bestand: detaillierte Wärmebrückenberechnungen nach DIN EN ISO 10211, Gleichwertigkeitsnachweise nach DIN 4108 Beiblatt 2 sowie die Besonderheiten bei KfW-Nachweisen. Beispiele zeigen, wie man Details und Anschlüsse optimiert und helfen so, eine Wärmebrücke zu minimieren und Tauwasserausfall sicher zu vermeiden. Mit Hilfe der Excel-Arbeitshilfen und dem kostenlosen Programm "Therm" lassen sich Wärmebrücken-Nachweise einfach, sicher und ohne spezielle Software erstellen. Die 2. Auflage wurde komplett aktualisiert und erweitert und liefert neue komplette Beispielrechnungen und Details zu Wärmebrücken im Holzbau, Massivbau (hochwärmegedämmter Ziegel), bei Sanierungen mit WDVS sowie zu verschiedenen Fensterkonstruktionen und Anschlüssen. Auch die Merkblätter und Sonderregelungen der neuen, vereinfachten KfW-Wärmebrückenbewertung für den erweiterten Gleichwertigkeitnachweis und das neue KfW-Wärmebrückenkurzverfahren werden erklärt. Die Excel-Arbeitshilfen zur Anwendung von "Therm" wurden überarbeitet und an die neuen KfW-Besonderheiten angepasst.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Matthias Pahn, Dirk Bayer, Sven O. Krumke, Christian Caspari, Tillman Gauer, Dirk Miguel Schluppkotten, Michael Holzhauser, Torsten Weiler
Großdemonstrator - Multifunktionale Betonfertigteile für energetisch nutzbare Gebäudetragstrukturen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3135
2019, 100 S., 64 Abb. u. 28 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Entwicklung und Umsetzung des Großdemonstrators Smallhouse IV. Hierbei wird ein Gebäudeenergiekonzept erarbeitet, welches die Gebäudemasse aktiv zur Wärmespeicherung heranzieht. Ähnlich wie in Solaraktivhäusern soll die gesamte Wärmebereitstellung mittels einem minimalen primärenergetischen Bezug gewährleistet werden. Hierfür soll jedoch die solare Wärme nicht in überdimensionalen Wasserspeichern, sondern in der vorhandenen Gebäudemasse gespeichert werden. Zu diesem Zweck werden thermisch aktivierte Betonfertigteile entwickelt, die neben ihren statischen Aufgaben auch die thermischen Funktionen Wärmedämmung, Wärmespeicherung und Temperierung übernehmen. Diese Bauteile werden als multifunktionale Betonfertigteile bezeichnet.

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Stefan Schäfer, Robert Burgaß
Quantifizierung und Reduzierung von feuchtigkeitsbedingten Wärmeverlusten im denkmalgeschützten Gebäudebestand. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3110
2019, 255 S., 20 Abb. u. 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gerade im Gebäudebestand liegen häufig Wandkonstruktionen vor, die durch einen ungenügenden oder fehlenden Feuchteschutz und durch starke Schwankungen der Bauteiltemperaturen geprägt sind. Die Reduzierung der Feuchte- und Temperaturbeanspruchungen bietet hier die Chance, auch ohne Dämmstoffe, eine energetische Ertüchtigung durchzuführen. Die Ziele des Forschungsprojektes waren daher, die Wechselbeziehungen zwischen feuchtigkeitsbelastetem Ziegelmauerwerk und den daraus resultierenden Wärmeverlusten zu untersuchen, Änderungen der Dämmeigenschaften und des Energieaufwands zum Beheizen zu quantifizieren sowie geeignete Ertüchtigungsmaßnahmen auszuarbeiten und zu analysieren, die zu einer messbaren Reduzierung von feuchtigkeitsbedingten Wärmeverlusten führen.

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Norbert Sack, Manuel Demel
Auswirkungen der Überarbeitung der EN ISO 10077-2 auf die wärmetechnischen Nachweise von Rollladenkästen - Erarbeitung eines Vorschlages zur Anpassung der Rollladenkastenrichtlinie
Bauforschung, Band T 3368
2019, 64 S., 2 Abb. u. 39 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen der Revision der EN ISO 10077-2 wurden aus technischer Sicht im Wesentlichen die Regelungen für die Behandlung von Lufthohlräumen geändert. Dies hat beim Rollladenkasten Auswirkungen auf die Ermittlung des Wärmedurchlasswiderstandes des Rollraumes. Aktuell liegen keine Vergleichswerte bzw. Erfahrungen vor, mit welchen Auswirkungen durch die Änderung der Algorithmen zu rechnen ist. Daher ist auch nicht bekannt, in welcher Größenordnung sich Änderung bei den wärmetechnischen Eigenschaften von Rollladenkästen bei der Umstellung des Nachweisverfahrens auf die neue EN ISO 10077-2 ergeben würden. Ziel des Forschungsvorschlages war es daher vergleichende Berechnungen der wärmetechnischen Eigenschaften von Rollladekästen durchzuführen. Durch diese Berechnungen können die Auswirkungen der "neuen" EN ISO 10077-2 auf die wärmetechnischen Kennwerte von Rollladenkästen ermittelt werden.

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Oliver Kornadt, Svenja Carrigan, Tim Schöndube, Stefan Winter, Klaus Mindrup, Gerhard Knieriemen, Franz Loderer, Juliane Nisse, Hans R. Peters, Saif Rashid, Christof Richter, Torsten Schoch, André Staniszewski
Dynamisch thermisch-hygrisches Verhalten von Massivbaukonstruktionen: Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude aus Mauerwerk und thermisch aktivierbare Massivholzelemente. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3129
2019, 189 S., 192 Abb. u. 80 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die thermische Speicherfähigkeit von Baukonstruktionen kann erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch und die thermische Behaglichkeit von Gebäuden haben. Im Zuge immer genauerer Berechnungs- und Bilanzierungsverfahren ist es notwendig, auch den Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit eines Gebäudes auf den Energiebedarf zu berücksichtigen. Hier setzt das vorliegende Forschungsprojekt mit einer Untersuchung und Bewertung der Auswirkungen der Wärmespeicherfähigkeit auf das thermische Verhalten von Gebäuden an. Außerdem wird eine Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit auch für moderne Holzkonstruktionen immer wichtiger. Ziel des Forschungsprojektes war zum einen die Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude, welcher es ermöglicht, ohne aufwendige Simulationsrechnungen Aussagen bezüglich des Einflusses der Wärmespeicherfähigkeit auf den Nutzenergiebedarf für Heizen, das sommerliche Überhitzungspotential und die thermische Behaglichkeit treffen zu können.

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C.-A. Graubner, Tilo Proske, Jochen Zeier
Entwicklung einer thermischen Entkoppelung von Stahlbetonwänden im Wand-Deckenknoten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3134
2019, 152 S., 87 Abb. u. 48 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gegenwärtig werden Wände im Übergangsbereich von unbeheizten zu beheizten Räumen nicht oder nur in Teilbereichen gedämmt. Dadurch entstehen erhebliche Wärmebrücken. Durch einen innovativen Wand-Decken-Anschluss könnte eine Verbesserung der wärmedämmenden Eigenschaften des Gebäudes erreicht werden. Derzeit gibt es für Wand-Decken-Anschlüsse im Stahlbetonbau kein geeignetes integrales System mit Dämmwirkung und lastabtragender Funktion. Daher sollten im Forschungsvorhaben die wissenschaftlichen Grundlagen für Anschlüsse zur thermischen Entkoppelung zwischen Stahlbetonwänden und Decken erarbeitet werden. Hinsichtlich der Methodik gliedert sich das Vorhaben in drei Teilbereiche: den theoretischen Teil, den experimentellen Teil sowie den analytischen Teil. Grundlage zur Anwendbarkeit des Wandanschlusses bildet die Erfüllung der bauphysikalischen Einflüsse. Wesentlich ist hierbei die Vorgabe aus dem Brandschutz, dass kraftübertragende Bereiche nur aus nichtbrennbaren Materialien bestehen dürfen. Mithilfe einer numerischen Berechnung zur Bestimmung des Wärmeflusses am Wand-Decken-Knoten konnte die einzuhaltende Wärmeleitfähigkeit für den Wandanschluss bestimmt werden.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Liebhart, Heiko; Cremers, Jan; Mirbach, David; Marx, Hannes
Wärmetransport und andere bauphysikalische Aspekte im Membranbau
Stahlbau, 2020

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Hallschmid, Brigitte
Wärmebrücken-Beiblatt: Das ist neu. DIN 4108 Beiblatt 2:2019-06
EnEV Baupraxis, 2020

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Ludwig, Horst-Michael; Remus, Ricardo
Alternatives to heat curing. Accelerating concrete hardening
BFT International, 2020

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Schlott, Siegfried; Schlott, André
Bewertung der Oberflächentemperaturdifferenzen bei Fußbodenheizung in einem Raum. Mangel oder zulässige Sollwertabweichung?
Der Sachverständige, 2019

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Stephan, Dietmar
Multifunctional lightweight concrete elements with inhomogeneous properties (MultiLC)
BFT International, 2019

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