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Energetische Belange im Zusammenhang digitaler Methoden am Beispiel der BIM-basierten Modellierung von Bestandsgebäuden der TU Darmstadt

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

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.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2018
Autor(en): Fautz, Dorrit
Titel: Energetische Belange im Zusammenhang digitaler Methoden am Beispiel der BIM-basierten Modellierung von Bestandsgebäuden der TU Darmstadt
Sprache: Deutsch
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.

Freie Schlagworte: Building Information Modeling, Campusmodell, Energetische Belange
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen
Hinterlegungsdatum: 14 Dez 2018 09:10
Zusätzliche Informationen:

Betreuer: Timo Bittner

Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 9 November 2018
Schlagworte in weiteren Sprachen:
Einzelne SchlagworteSprache
Building Information Modeling, Campus mode, Environmental considerationsEnglisch
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
Building Information Modeling (BIM) is a method based on a digital model of a building, which is used to exchange information during the entire life cycle. It aims to increase planning reliability and decrease costs. Until now BIM has been established in planning and constructing buildings, but not yet in the operating phase. Residential and non-residential buildings account for 25 % of total energy consumption in Germany. About 90 % of this energy is spent on heating and hot water supply. Germany wants to reach a nearly climate-neutral building stock by 2050 through energy transition. More than 60 % of todays buildings were built before 1977. Due to disadvantages in terms of thermal insulation and the efficiency in the use of energy, these buildings contribute largely to the emission of greenhouse gases. Therefore, major energy savings can be achieved through modernisation. The Energy Conservation Act (EnEV) contains requirements for the energy-efficient construction and operation of buildings. Proof for thermal insulation must be demonstrated in accordance with DIN 4108-2. This DIN standard contains specifications for both winter and summer thermal protection. The proof of protection against solar input can be shown in a simplified process, in which existing sun load values are compared with permitted sun load values. Sun load values are dependent on window and room areas, the total energy transmittance (g-value) and the inclination of the windows, the sunshade devices, the geographic location and orientation of the building, the heat storage capacity of the internal walls and the type of ventilation. Proof of summer thermal protection is only required for new buildings (built after 2002) and is shown for the room with maximum requirements. In this thesis, a method is presented that can be used to determine the solar input for existing buildings based on BIM models. The existing sun input parameters are compared with the values tolerable for new buildings. In addition, a comparison in between the rooms is performed, so that the utilization of rooms and the modernisation of the building can be adapted to the expected overheating in summer. Autodesk Revit software is used to create a digital building model which, in addition to the geometrical data for the rooms and windows, also contains the g-value of the windows. The room list is exported as a text file and inserted into an Excel tool. In this tool, sun shade devices and further information about the building can be selected via dropdown lists. The existing and permitted sun input parameters are calculated and the comparison is displayed. The results are visualized in the BIM model by colouring the base areas of the rooms. The exemplary implementation of the method is demonstrated for the rooms of the Institute of Numerical Methods and Computer Science in Civil Engineering at TU Darmstadt. Of ten rooms belonging to the institute, only three meet the requirements of the standard for new buildings. Since the limits are sometimes highly exceeded, it can be assumed that the rooms heat up strongly in summer by solar radiation. A reduction of overheating could be achieved by additional sun protection and replacement of the windows.Assamisch
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