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Lehrstuhl für Bauphysik Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt Technische Universität München

Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Bauphysik Stuttgart, Holzkirchen, Nürnberg, Rosenheim

Disruptive Veränderungen im Bauwesen – Ris iko oder Chancen?

Prof. Dr. Klaus Peter Sedlbauer

Von der Schallplatte

Vom analogen Telefon

Von der Glühbirne

zum MP3-Player

zur digitalen Vermitt-lungstechnik

zur Leuchtdiode

Forschung und Innovationen in verschiedenen Bereichen

Vom Altbau

zum sanierten Altbau

Mega-Trends

Bevölkerungswachstum Ca. 9 Milliarden Menschen 2050

Verstädterung jeder 2. Mensch wohnt in der Stadt

Energie Energie wird immer rarer und teurer

Gebäude Erheblicher Anteil an den Ressourcen

Umwelt und Klima Konsequenzen schon heute sichtbar

Neue Arbeitsstrukturen, demografischer Wandel Neue Anforderungen an Gebäude/Städte

Herausforderungen an die Bauphysik

Globale Trends

Meilensteine des energiesparenden Bauens

Effiziente Gebäude

pass ive Maßnahmen

intelligente Technik

Energieeinsparung

durch:

Wärmebrücken vermeiden

Neue Dämmstoffe

Geäude-automation

Luftdichtheiten Wärmerück-gewinnung

Techniken zur solaren Klimatisierung sommerlicher Wärmeschutz

Aus dem Solarhaus der 1. Generation …….

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

Strategische Überlegungen

Technologie

Prozessqualität

Schutzklima hygienisch, materialverträglich

lokal, temporär z.B. Nachtabsenkung

individuell

bedarfsgerecht

Gebäudeplanung

energieoptimierte Gebäudehülle

dicht, gedämmt, verschattet

energieeffiziente Anlagentechnik

erneuerbare Energien nutzen

klimagerecht

Gebäudebetrieb

Bedeutung der Ökobilanz

Ök

ob

ila

nz

Nachhaltigkeit im System Kriteriengruppen für Gebäudequalitäten:

Ökologische

Qualität

Ökonomische

Qualität

Soziokulturelle und funktionale

Qualität

Technische Qualität

Prozessqualität

Standortqualität

Ökonomie Ökologie Soziale Aspekte

22,5 % 22,5 % 22,5 %

22,5 %

10 %

Menschen in Räumen 90 % der Zeit verbringen wir in Innenräumen

Einfluss des Raumklimas auf:

persönliches Befinden

Leistungsvermögen

Ziel: Schaffung eines optimalen Raumklimas

Paradigmenwechsel: Integraler Komfort

Forschungsschwerpunkt »Menschen in Räumen«

Physikalische Umgebung

Mediierende Prozesse

Leistung und Verhalten

Implemen- tierung

Psychologische

Prozesse

• Kognition

• Motivation

• Affekt

• Klima

• Licht

• Geruch

• Akustik

• Umwelt

• Technologie

Wirkung auf

• Produktivität

• Gesundheit und

Wohlbefinden

• Personen-

wahrnehmung

• Soziale

• Interaktion

• Konsumenten-

verhalten Moderatoren wie

• Alter, Geschlecht,

Kultur

• Persönlichkeits-

eigenschaften

• Einstellungen

Physiologische

Prozesse

• Patente

• Produkt-

entwicklung

• Beratung

Wie wirkt der Raum auf den Nutzer?

Ressourcenverlust

Kein Ressourcenverlust

Erleichterung durch Passung

Wohlbefinden durch Bedürfnisbefriedigung

Diskomfort

Physikalischer Komfort

Funktionaler Komfort

Psycho-logisch. Komfort

Wohlbefinden, Zufriedenheit & Leistungsfähigkeit der Nutzer

Licht

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

Hell Kontrollgruppe Dunkel

Leis

tun

g

(z-t

ran

sfo

rmie

rte W

ert

e,

je h

öh

er,

dest

o b

ess

er)

LogischesDenken

Kreativität

Interaktion: F(2, 138) = 9.45, p < .01 , ηp2 = .20

Logisches Denken: F(2, 137) = 3.21, p < .05, ηp2 = .05,

Kreativität: F(2, 137) = 7.21, p < .01, ηp2 = .09

1500 (lux) 500 (lux) 150 (lux)

Generierte „Aliens“ in Kreativitätsaufgaben

gar nicht kreativ

sehr kreativ mittelmäßig

kreativ

Ste

idle

& W

ert

h,

20

13

Tageslichtverhältnisse mit Planungssoftware ADELINE

Tageslichtverhältnisse in Räumen

Dilemma bei schlechter Raumakustik

Hoher Grund-Pegel

Lauteres Reden

Höhere Hörschwelle Lauteres Reden

Schlechteres Hören Fremd-Geräusche

Schüler, Lehrer

Raum-Einfluss

Ursache / Wirkung - Spirale, + 10 dB (A)

Raum-Akustik in Schulen

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Nach

ha

llzeit

[s]

Frequenz [Hz]

VPR hinter Vorsatzschale

VPR auf Kranschiene

BKA als Präsentationswand MPA vor Fenster

Raumausstattungskonzepte für Call Center

6-8 m2 pro AP Flächenbenchmarking 10-12 m2 pro AP

neu herkömmlich

Etwa gleicher Preis pro Arbeitsplatz

BKA BKA

Akustische Wirkungsforschung, z.B. Sprachmaskierung

Konzentration Kommunikation

Verständliche Sprache = Leistungsbremse Nr. 1

Sprachmaskierung

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

Akustisch abgestimmte Maßnahmen

Frequenzabhängige Schalldämmung

Frequenzabhängige Schallschirmung

Frequenzabhängige Schalldämpfung

Fen

ster,

Fass

ad

e

Wan

d

Fahrbahn

Akustische Gestaltungsmöglichkeiten

Planung – Beeinflussbarkeit vs. Aufwand im Bauprozess

Beispielprojekt „Bauen mit Weitblick“

Forschung

Industrie

Wohnungs- wirtschaft

Systembaukasten

Prozessoptimierung

Digitalisierung

Förderkennzeichen SWD-10.08.18.7-15.55

Entwicklung eines Systembaukastens

Nutzung vollständig digitalisierter Prozesse über den gesamten Lösungsweg

Leistungs- anforderungen

Nutzer Technik

Gestaltung

Planungs- baukasten

Grundriss- entwicklung

System- entwicklung

TGA Bauphysik

Konzept- entwicklung generisches

Gebäudemodell

Abgleich mit Lebenszykluskosten, Ökobilanz und sozialen Kriterien Modellierung im digitalen Gebäudemodell BIM

Building Information Modeling

Technologische Herausforderungen

Bauen – BIM – Building Information Modelling

GANZHEITLICHE BILANZIERUNG

AKUSTIK

CHEMIE/BIOLOGIE

HYGROTHERMIK - WUFI

RAUMKLIMA-VEPZO

LICHT/EnEV

BIM

Identifizieren und Heben der Potenziale von Prozessabläufen

Mehrwert der Methode durch S imulation der Betriebsphase

Einrichtung einer v irtuellen Entwicklungsplattform – ISO-Container

Systemlösungen

Einrichtung einer v irtuellen Entwicklungsplattform – Analogie Fahrzeug

Systemlösungen

Industrielle Revolutionen

Pro

du

ktv

olu

me

n

pro

Va

ria

nte

Produktvielfalt

1850

1913

1955

1980

2000

z.B. Smartphone für Afrika

z.B. 3D-Druck

z.B. BMW online car configurator

„People can have the Model T in any colour - so long as it´s black“ Henry Ford (1913)

z.B. VW Käfer

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Treiber und Veränderungen

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