Fautz, Dorrit (2018)
Energetische Belange im Zusammenhang digitaler Methoden am Beispiel der BIM-basierten Modellierung von Bestandsgebäuden der TU Darmstadt.
Technische Universität Darmstadt
Bachelorarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Unter Building Information Modeling (BIM) wird eine Methode verstanden, die auf einem digitalen Gebäudemodell basiert und den Austausch von Informationen über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes ermöglicht. Ziel sind eine Erhöhung der Planungssicherheit und eine Senkung der Kosten. Derzeit wird BIM überwiegend bei der Planung und beim Bau von Gebäuden eingesetzt, wohingegen in der Betriebsphase eher selten darauf zurückgegriffen wird. Wohn- und Nichtwohngebäude sind in Deutschland für 25 % des Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich. Circa 90 % dieser Energie werden durch die Raumerwärmung und Warmwasserbereitstellung verbraucht. Ziel der Energiewende der Bundesrepublik Deutschland ist ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis zum Jahr 2050. Der aktuelle Gebäudebestand von 22 Mio. Gebäuden wurde zu über 60 % vor 1977 erbaut. Diese Altbauten tragen einen großen Anteil an der Emission von Treibhausgasen, da sie im Vergleich zum heutigem Stand der Technik Nachteile in der Wärmedämmung und der Effizienz der Energiebereitstellung aufweisen. Durch Sanierungsmaßnahmen können somit große Energieeinsparungen erreicht werden. Die Energieeinsparverordnung (EnEV) enthält die Anforderungen zum energieeffizienten Bau und Betrieb von Gebäuden. Der Nachweis zum Wärmeschutz wird nach DIN-Norm 4108-2 erbracht. Sie enthält Vorgaben sowohl zum winterlichen als auch zum sommerlichen Wärmeschutz. Der sommerliche Wärmeschutz kann in einem vereinfachten Verfahren durch Berechnung von Sonneneintragskennwerten nachgewiesen werden. Die Sonneneintragskennwerte sind abhängig von dem Fensterflächenanteil des Raums, dem Gesamtenergiegurchlassgrad (g-Wert) und der Neigung der Fenster, der Sonnenschutzvorrichtung, der geografischen Lage und Ausrichtung des Gebäudes, der Wärmespeicherfähigkeit der innenliegenden Bauteile und der Art der Lüftung. Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes gilt als erbracht, wenn der vorhandene Sonneneintragskennwert den zulässigen Sonneneintragskennwert nicht überschreitet. Der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz ist nur für Neubauten vorgeschrieben (seit 2002) und erfolgt für den Raum des Gebäudes mit den höchsten Ansprüchen. Es wird in dieser Arbeit ein Verfahren vorgestellt, mit dem der Sonneneintrag für Bestandsgebäude anhand von BIM-Modellen ermittelt werden kann. Die vorhandenen Sonneneintragskennwerte werden mit den für Neubauten zulässigen Werten verglichen. Zusätzlich wird ein Vergleich der Räume untereinander durchgeführt. So können Raumnutzungen und Sanierungsmaßnahmen an die zu erwartende Überwärmung im Sommer angepasst werden. Mit der Software Autodesk Revit wird ein digitales Gebäudemodell erstellt, das neben den geometrischen Daten zu den Räumen und Fenstern auch den g-Wert der Fenster enthält. Die Raumliste wird als Textdatei exportiert und in eine Excel-Vorlage eingefügt. In dieser Vorlage können über Dropdown-Listen der Sonnenschutz der Fenster und weitere Angaben zu dem Gebäude ausgewählt werden. Die vorhandenen und zulässigen Sonneneintragskennwerte werden berechnet und der Vergleich angezeigt. Die Visualisierung der Ergebnisse erfolgt im BIM-Modell durch eine Einfärbung der Grundflächen der Räume. Die beispielhafte Umsetzung des Verfahrens wird für die Räume des Instituts für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der TU Darmstadt demonstriert. Von den zehn zum Institut gehörenden Räumen mit Außenfenstern erfüllen nur drei die Anforderungen der Norm für Neubauten. Da die Grenzwerte zum Teil um ein Vielfaches überschritten werden, ist davon auszugehen, dass sich die Räume im Sommer durch Sonneneinstrahlung stark aufheizen. Eine Reduktion der Überhitzung könnte durch zusätzlichen Sonnenschutz und Austausch der Fenster erzielt werden.

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