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Robuste Optimierung in der Gebäudesimulation. Entwicklung einer Methode zur robusten Optimierung für die energetische Sanierung von Gebäuden unter unsicheren Randbedingungen

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die energetische Sanierung des Gebäudebestandes ist für den Klimaschutz ein zentraler Punkt. Eine belastbare Planung von Konzepten für die energetische Gebäudesanierung setzt eine Integration von Unsicherheiten und das Auffinden von optimalen Lösungen unter Berücksichtigung unterschiedlichster Sanierungsziele voraus. In der Arbeit wird deshalb eine Methode zur robusten Optimierung für die energetische Sanierung von Gebäuden unter Berücksichtigung unsicherer Randbedingungen entwickelt. Durch diese Methode ist eine gleichzeitige Optimierung von ein oder mehreren Zielgrößen sowie eine Erhöhung ihrer Robustheit gegenüber unsicheren Randbedingungen realisierbar. Als Basis für die Analysen wird mit Hilfe der thermischen Gebäudesimulation ein detailliertes Modell eines Wohngebäudes erstellt. Die robuste Optimierung wird mit Hilfe eines Ersatzmodells, auf Basis des detaillierten Gebäudemodells, durchgeführt. Für die Auswahl eines geeigneten Ersatzmodells werden zwei Methoden aus dem Bereich des statistischen Lernens - Neuronale Netze und Support Vector Regression - miteinander verglichen. Die Unsicherheiten werden mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation in die robuste Optimierung integriert. Für die Optimierung wird eine populationsbasierte Metaheuristik - "Particle Swarm Optimiziation (PSO)" - verwendet. Eine erste Anwendung dieser Methode zeigt im Vergleich zu einer Sanierung nach Energieeinsparverordnung, dass für die Zielgrößen Treibhausgas-Emissionen und Kapitalwert eine deutliche Minimierung bzw. Maximierung möglich ist. Dies kann bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Robustheit der genannten Zielgrößen gegenüber klimatischen Veränderungen und Energiepreisschwankungen erreicht werden. Die entwickelte Methode kann für weitere Gebäudetypen adaptiert und/oder durch unsichere Randbedingungen, wie z.B. das Nutzerverhalten, ergänzt werden. Eine Erweiterung für die Anwendung zur Planung von Neubauten oder in frühen Entwurfsphasen ist ebenfalls möglich.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Sabine Erdmann, Angelika Lückert, Klaus Probst
Wirtschaftlichkeit baulicher Investitionen bei Erhöhung energetischer gesetzlicher Anforderungen
Metastudie
2018, 67 S., 6 Abb. u. 7 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Thema der Wirtschaftlichkeit in Bezug auf energieeffiziente Baumaßnahmen ist von hoher Brisanz. Besonders vor dem Hintergrund möglicher zukünftiger Verschärfungen der gesetzlichen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden ist die Auseinandersetzung mit der Frage nach der Wirtschaftlichkeit sehr aktuell. Eine Vielzahl an Veröffentlichungen und zahlreiche Diskussionen auf Fachtagungen untersuchen dieses Thema auf unterschiedlichste Weise, wodurch eine Zusammenführung aller Ergebnisse zu einer übereinstimmenden Aussage weder belastbar noch wirklich zielführend ist. Insbesondere aus Sicht privater Bauherren ist für eine fundierte Entscheidungsfindung bei der Vielzahl der Veröffentlichungen zu diesem Thema eine Orientierung und Einordnung der Ergebnisse vonnöten. Mit dieser vergleichenden Metastudie sollen daher die wesentlichen Erkenntnisse der jeweiligen Veröffentlichungen herausgestellt und die Annahmen, Randbedingungen und Methoden, auf denen sie basieren, verdeutlicht werden. Als Ausgangsbasis wird zunächst die aktuelle Gesetzeslage beschrieben und der Untersuchungsrahmen festgelegt. Darauf aufbauend wird dargestellt, welche Rahmenbedingungen wie Baukostensteigerungen, Energiepreise und Energiepreisentwicklungen innerhalb der Publikationen angesetzt und welche Energiestandards miteinander verglichen werden. Des Weiteren werden die Studien nach den verwendeten Berechnungsverfahren gebündelt betrachtet und hinsichtlich der Anwendung des Kopplungsprinzips beleuchtet. Außerdem werden wesentliche Aspekte zum Thema Sanierung gegenüber Neubau aus den Studien herausgestellt. Die Metastudie liefert somit eine gegenüberstellende Betrachtung relevanter Ergebnisse der untersuchten Studien im Hinblick auf die Bewertung der Wirtschaftlichkeit energetischer Baumaßnahmen (für Selbstnutzer).

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Eberhard Hinz, Andreas Enseling
Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit in der Gebäudemodernisierung
Unvereinbarer Widerspruch oder eine Frage der Sichtweise?
2018, 104 S., 24 Abb. u. 4 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

"Rechnet sich denn das eigentlich alles?", mag sich mancher Gebäudebesitzer angesichts der Kosten für energietechnische Modernisierungen fragen. Ist energiesparendes Bauen eine hochrentable Investition in die Zukunft oder doch nicht sinnvoll? Vor diesem Hintergrund und aus der Erfahrung vieler kontroverser Diskussionen um die Wirtschaftlichkeit energietechnischer Modernisierungen ist das Buch entstanden. Die Autoren wenden sich in erster Linie an private Investoren und erläutern auf verständliche Weise das Thema der Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen in selbstgenutzten Wohngebäuden. Das Buch ist als eine Hilfe für Investoren zu verstehen, die vor einer Investitionsentscheidung stehen und durch die öffentliche Diskussion um die Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen verunsichert sind. Das Buch vermittelt das Wissen, um die kontroverse Diskussion um die Wirtschaftlichkeit zu verstehen und die eigene Investitionsentscheidung abzusichern. Die Autoren des Buches sind als wissenschaftliche Mitarbeiter im Institut Wohnen und Umwelt (IWU) seit vielen Jahren mit dem komplexen Thema der Wirtschaftlichkeit energiesparender Maßnahmen in Wohngebäuden befasst.

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Adolf-Werner Sommer
Passivhäuser+
Planung, Konstruktion, Details, Beispiele
3., überarbeitete und aktualisierte Auflage.
2018, 453 S., 468 farb. Abb. 24 cm, Hardcover
Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH &Co. KG

 

 

"Passivhäuser+" vermittelt das notwendige Fachwissen für das sichere Planen und Bauen von Passivhäusern. Neben den wesentlichen bauphysikalischen Grundlagen erklärt der Autor die grundsätzlichen Überlegungen beim Entwerfen sowie die konstruktiven und technischen Besonderheiten. Für Gebäudehülle und Gebäudetechnik werden verschiedene Varianten im Detail vorgestellt und verglichen, auch in Bezug auf Kosten und Einsparpotenziale. Praktische Bauleitungstipps und Fotos sensibilisieren für typische Fehlerquellen und helfen, Bauschäden sicher zu vermeiden. Darüber hinaus gibt das Fachbuch Hinweise zur Modernisierung von Bestandsgebäuden und zeigt, wie auch nachträglich Passivhaus-Standard erreicht werden kann. Anhand von typischen Fragen und Bedenken zur Passivhausbauweise liefert der Autor praktische Argumentationshilfen für Planer, Ausführende und Bauherren. Zahlreiche Beispielprojekte werden anschaulich und im Detail vorgestellt: mit Fotos, Grundrissen, Angaben zu Bauweisen und Gebäudetechnik. Die 3. Auflage wurde nach neuer EnEV, aktuellen Vorschriften und Normen komplett aktualisiert. Das Handbuch liefert jetzt noch mehr Ausführungsdetails zu besonderen Passivhauskonstruktionen und komplexen Anschlusslösungen. Darüber hinaus wurden die Themen Brandschutz und Nichtwohngebäude vertieft, die Gebäudetechnik komplett überarbeitet sowie zahlreiche neue Beispielprojekte aufgenommen. Neue Checklisten für die Planung, Gebäudetechnik, Bauleitung und Inbetriebnahme stehen zum Download bereit.

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Christian Pöhn, Anton Pech
Bauphysik - Erweiterung 1
Energieeinsparung und Wärmeschutz. Energieausweis - Gesamtenergieeffizienz
3., Aufl.
2018, 224 S., 18 b/w ill., 198 b/w tbl. 242 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Der erste Erweiterungsband zur Bauphysik (Band 1 der Reihe Baukonstruktionen) befasst sich mit der Umsetzung der EU-Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) sowie mit der österreichischen OIB-Richtlinie 6 zur Harmonisierung bautechnischer Vorschriften in Österreich, die seit 2007 existiert und nun ab 2017 zur verbindlichen Vorschrift wird. Es werden die exakten Rechenverfahren erläutert und Näherungsmethoden für Neu- und Sanierungsplanung und Erfassung des Bestandes vorgestellt. Für die dritte Auflage wurden die Rechenverfahren ergänzt und aktualisiert. Der Band wendet sich vor allem an die Praktiker in Architektur- und Planungsbüros, aber auch an Immobilienbüros und Developer.

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Passivhaus-Bauteilkatalog: Neubau / Details for Passive Houses: New Buildings
Ökologisch bewertete Konstruktionen / A Catalogue of Ecologically Rated Constructions
4., Aufl.
2018, 352 S., 80 col. ill., 100 col. ld. 340 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Als Sammlung ökologischer Bewertungen und bauphysikalischer Kennwerte ist der Bauteilkatalog ein Klassiker in jeder Konstruktionsbibliothek und das Basiswerk zum Buch Passivhaus-Bauteilkatalog: Sanierung. Planer, Architekten und Wettbewerb-Auslober finden in der Neuauflage des Bauteilkatalogs wie gewohnt zuverlässige Baudetails für den Passivhausstandard, Baustoffberatungswissen, Kriterien für den Nachweis ökologisch optimierter Planung sowie für die Ausschreibung. Sämtliche Bewertungen wurden auf Grundlage des internationalen Passivhausstandards durchgeführt. Insgesamt: ein fundiertes Nachschlagewerk, das durch seine Zweisprachigkeit hilft, Sprachbarrieren zu überwinden und somit auch für die Beratung mit internationalen Bauherren herangezogen werden kann.

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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.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Eva Schulze, Karoline Dietel, Anne Engler
Sozialwissenschaftliche Evaluation des Modellprogramms Effizienzhaus Plus Standard. Abschlussbericht Teil II
Nutzerfreundlichkeit, Akzeptanz und Beeinflussbarkeit des Energieverbrauchs
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3113
2019, 122 S., 50 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, Effizienzhäuser Plus auf ihre Nutzerfreundlichkeit für Bewohner zu untersuchen. Die sozialwissenschaftliche Evaluation ist wesentlicher Bestandteil für eine erfolgreiche Verbreitung des Effizienzhaus Plus Standards. Die Mieter der Effizienzhäuser Plus zeigen ein verstärktes Interesse am Energiesparen sowie ein erhöhtes Energieverbrauchsbewusstsein. So scheint es sich bei Bewohnern von Effizienzhäusern Plus mehrheitlich um ökologisch-energiebewusste Menschen zu handeln. Wesentliches Ergebnis ist die hohe Akzeptanz und Alltagstauglichkeit der Technik in den Effizienzhäusern Plus.

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Eva Schulze, Detlef Oesterreich, Karoline Dietel, Anja Wilbrandt
Sozialwissenschaftliche Evaluation des Modellprogramms Effizienzhaus Plus Standard. Abschlussbericht Teil I
Nutzerfreundlichkeit, Akzeptanz und Beeinflussbarkeit des Energieverbrauchs
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3112
2019, 122 S., 30 Abb. u. 2 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel der Begleitforschung war es herauszufinden, warum Bauherren ein Effizienzhaus Plus bauen und bewohnen, welche Erwartungen und Befürchtungen sie in Bezug darauf haben, wie sie das Funktionieren und die Steuerung der Haustechnik bewerten und welche Erfahrungen sie während der Umsetzung ihrer Gebäude gesammelt haben. Insgesamt zeigen die kontinuierliche Evaluation des Berliner Effizienzhauses Plus und die Ergebnisse aus den Befragungen des Netzwerks, dass das Wohnen in einem solchen Haus höchst komfortabel sein kann und keine Einbußen mit sich bringt. Das Leben in einem solchen Haus verschafft dem Energiethema große Präsenz im Alltag und kann den Ehrgeiz eines möglichst effizienten Ressourceneinsatzes im Haushalt fördern. Damit erweist sich dieses Energiekonzept für die Bauherren als alltagstaugliche Realisierung ihrer Hauptmotive: Energie einsparen, zum Umweltschutz beitragen und unabhängig von fossilen Energieträgern und ihrer Preisgestaltung sein.

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Tim Schöndube, Svenja Carrigan, Oliver Kornadt, Torsten Schoch, Marco Hartner, Tobias Schilly, Daniel Weber, Jonas Wilhelm
Niedrigstenergiegebäude - Entwicklung eines Standards und einer Berechnungsmethode für die Gebäudeenergieeffizienz. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3056
2018, 125 S., 32 Abb., 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Europäische Union hat 2010 die "Richtlinie 2010/31/EU" erlassen. Gemäß dieser Richtlinie haben die Mitgliedstaaten einen nationalen Niedrigstenergiegebäude-Standard festzulegen und ab 01.01.2019 für neu zu errichtende öffentliche Gebäude bzw. ab 01.01.2021 für alle sonstigen Neubauten anzuwenden. Im Rahmen des Forschungsprojekt hat sich ergeben, dass ein von der EU angestrebter Niedrigstenergiegebäude-Standard mit der Bedingung eines Cost-optimal-levels einen Standard ergibt, der nahe dem derzeit in Deutschland durch die EnEV 2016 vorgegebenem Standard liegt. Die Untersuchungen dieses Projektes ergaben daher nur eine geringfügige Erhöhung der derzeitigen Energieeffizienzanforderungen des Referenzgebäudes für neu zu errichtende Gebäude in Deutschland durch Modifikation der U-Werte der Gebäudehülle und der Anlagentechnik.

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Stefan Gerhard, Reinhold Maurer, Julia Kurde, Wolfgang Fries
AutoEffi - IT-unterstütztes und automatisiertes Energiemonitoring der Technischen Gebäudeausrüstung in Echtzeit als Bestandteil eines zeitnahen und optimierten Energieeffizienzmanagements unter Berücksichtigung der Bauphysik und Nutzung. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3091
2018, 191 S., 39 Abb. u. 4 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziele des Vorhabens waren die Untersuchung der Potenziale von klassischen Verfahren der Analysis und der Statistik sowie der Computational Intelligence im Hinblick auf die Effizienzsteigerung heutiger Energiemanagementsysteme. Im ersten Arbeitsschritt wurden mögliche Verfahren für die automatisierte Anlagen- und Verbrauchsüberwachung konzeptionell entwickelt. Im zweiten Arbeitsschritt wurde die Umsetzbarkeit der Verfahren am Beispiel des Energiemanagementsystems der Landeshauptstadt München untersucht und ein Prototyp als Testumgebung aufgebaut. Die Untersuchung von klassischen Verfahren der Analysis und der Statistik hat das größte Potenzial für eine systematische und möglichst automatisierte Anlagen- und Prozessanalyse gezeigt. Insbesondere der Einsatz statistischer Methoden wie die Korrelationsanalyse kann bei Bestandsanlagen gut herausstellen, ob gewünschte Regelaufgaben von der Gebäudeautomation erfüllt und plausible Anlagenzustände erreicht werden.

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Heike Erhorn-Kluttig, Hans Erhorn, Sarah Doster, Linda Lyslow
QUALICHeCK - Qualitätssicherung bei der Planung und der Realisierung von energieeffizienten Gebäuden. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3060
2018, 81 S., zahlr. Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Projekt beschäftigte sich mit der Qualitätssicherung von energieeffizienten Gebäuden hinsichtlich der verbesserten Planung und Berechnung von Gebäuden und der verbesserten Umsetzung auf der Baustelle. Dazu wurden im Projekt mit Teilnehmern aus verschiedenen EU-Mitgliedsstaaten die kritischen Situationen sowohl bei der Erstellung der Energieausweise als auch bei der Umsetzung auf der Baustelle zusammengestellt und mit Studien aus den Ländern belegt. In den Ländern vorhandene Lösungsmöglichkeiten wurden zusammengestellt und ihre Übertragbarkeit analysiert.

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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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Meyer, Tim
Mieterstrom von nebenan. Photovoltaikanlage (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2018

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Rongen, Ludwig
Plusenergiehaus: Hält es wirklich, was es verspricht? Konzept für die Zukunft?
EnEV Baupraxis, 2018

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Brade, Constance; Donath, Nina; Fach, Nico
Energetische Sanierung und Denkmalschutz - ein Widerspruch? Baudenkmäler (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2018

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König, Klaus W.
Baugenossenschaft speichert regenerativ erzeugte Wärme. Ideale Kombination: solarthermische Großanlage und unterirdischer Pufferspeicher
Bauen plus, 2018

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Zauner, Benjamin; Filzwieser, Stefan
Qualitätskontrolle von WDVS. Thermografie
EnEV Baupraxis, 2018

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Auswahlbibliografie
Werner Sobek

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