Aktuelle Inputs aus der Forschung zur gebauten Umwelt - DOMICO
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Aktuelle Inputs aus der Forschung zur gebauten Umwelt im Rahmen der Architekturgespräche 17.07.2021 Salzkammergutfestwochen Gmunden Sen.Sci. DI. Dr.techn. Ulrich Pont Forschungsbereich Bauphysik und Bauökologie Department of Building Physics and Building Ecology TU Wien
Bevor wir anfangen… Was sehen Sie hier?
Inhalt
• Kurzvorstellung & Auflösung was Sie da sahen .
• Nachhaltigkeit, Resilienz, Ökologie
• Herausforderungen
• Eine Frage des Maßstabs?
• Projekte und aktuelle Forschung…
– Fenster mit Vakuumglas?
– Ein Energieausweis und alles ist gut?
– Viele Gebäude und wenig Spielraum?
– SPIDER
• Versuch einer Schlussfolgerung
• Was mich beeindruckt…
Was haben wir da nun gesehen?
Wae Rebo, Flores, Indonesien.
• Baukultur und inmaterielle Kultur
• Ökologie: Alle Materialien in 500 Metern Umkreis +
nachwachsend…
• Aber Achtung: Romantisieren ist heute keine Lösung; Inspirieren
vielleicht schon
Kurz Ulrich Pont • Geboren 1981 • Seit 2002 an der TU Wien / FB Bauphysik und Bauökologie tätig (Stud. Mitarbeit) • 2011 Diplom: Architektur Eine komparative Studie zur Berechnung thermischer Energiekennzahlen von Bauwerken mit stationären Berechnungsmethoden und dynamischer Simulation • 2014 Dissertation: Building Science A comprehensive approach to web-enabled, optimization-based decision support in building design and retrofit • 2011 – 2015 PräDoc • 2015 – 2020 PostDoc • Seit 04/2020 Senior Scientist • (k)ein klassischer Architekt
Vorstellung Ulrich Pont Weitere Aktivitäten: • Partner Architekturbüro exikon (mit B. Sommer) u.a. Bauphysik Bildungscampus Aspern • Fort- Entwicklung numerischer Wärmebrückensimulation: AnTherm / M. Kornicki • Demnächst: ZT-Befugnis • Sportinstruktor am Universitätssportsinstitut Wien (Gerätetauchen)
Begrifflichkeiten • Ökologie – Wort (Geneologie und generelle Definition) • Nachhaltigkeit / Sustainability • Resilienz / Resilience
Ökologie • Oikos (altgriechisch) – Haus • Logos (altgriechisch) – Lehre • Lehre von Haushalt. • Bewegter Begriff… heute sind hunderte von Definitionen zu finden. • Was ist Ihre Definition von Ökologie? • Welche Sub-Domänen der Ökologie kennen Sie?
Ökologie
• Eine generelle Definition:
Ökologie befasst sich mit der Wechselbeziehung zwischen einem
oder mehreren Organismen (Lebewesen) untereinander und der
umgebenden (Um)welt.
Ursprung: Biologie
Im 20. Jahrhundert:
• Begriffsdiffusion: Bezeichnung der Gesamtumweltsituation
• Heute: in unterschiedliche Bereich (auch nicht direkt „Lebenswesen“-
Bezogen, z.B. „Industrieökologie“, „Betriebsökologie“, „Produktökologie“
etc.)
• Umgangssprachlich: Haltung / Agieren, welches „umweltschonend“ ist.
• Politisierung und Popularisierung.
• Kritik: „zunehmend nichtssagend“ durch inflationäre Verwendung
Verschiedene “Ökologie-Begriffe”
Traditionelle Unterteilung der (biologischen) Ökologie
• Autoökologie
• Populationsökologie
• Synökologie
Neuere Ansätze (nicht vollständig) und weitere Unterscheidungen
• Chemische Ökologie
• Evolutionsökologie
• Molekulare Ökologie
• Biologische Vielfalt
• Makroökologie
• Tier / Pflanzen / Mikrobenökologie
• Meeresökologie / Süsswasserökologie / terrestrische Ökologie; (Waldökologie, Flussökologie, Höhlenökologie, Grundwasser-Ökologie,
Blütenökologie, Aeroökologie, ….)
• Theoretische Ökologie
• Angewandte Ökologie
• Humanökologie
• Sozialökologie
• Ökologische Ökonomie
• Zivilisationsökologie
• Verhaltensökologie
• Geoökologie
• Bodenökologie
• Stadt- und Urbanökologie
• Agrarökologie
• Paläoökologie
• Landschaftsökologie
• Theologische Ökologie (Ökotheologie)
• BauökologieNachhaltigkeit (Sustainability)
„Nachhaltigkeit“ (/Sustainability)
• Handlungsprinzip der Nutzung von Ressourcen
• Zielsetzungen
– Stabilität des Systems
– Wahrung der natürlichen Regenerationsfähigkeit
• Erstformulierung: Forstwesen, Hans Carl von Carlowitz 1713, Silvacultura
oeconomica
• „wie eine sothane [solche] Conservation und Anbau des Holzes anzustellen / daß es
eine continuirliche beständige und nachhaltende Nutzung gebe / weiln es eine
unentbehrliche Sache ist / ohne welche das Land in seinem Esse nicht bleiben mag“
• 1987 Brundtland Bericht „Our Common Future“ für die UNO (Gro Harlem
Brundtland) Nachhaltige Entwicklung
– „Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart
befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht
befriedigen können.“
– „Im wesentlichen ist nachhaltige Entwicklung ein Wandlungsprozess, in dem die Nutzung
von Ressourcen, das Ziel von Investitionen, die Richtung technologischer Entwicklung und
institutioneller Wandel miteinander harmonieren und das derzeitige und künftige Potential
vergrößern, menschliche Bedürfnisse und Wünsche zu erfüllen.“Resilienz
Resilienz
• Lateinisch „resilire“ – zurückspringen, zurück-, abprallen, sich zusammenziehen,
zusammenschrumpfen, sich verkleinern.
• Although resilience is a recent addition to planners’ discursive repertoire, it is by no means a
new concept. Coming from the Latin root resi-lire, meaning to spring back, resilience was first
used by physical scientists to denote the characteristics of a spring and describe the stability of
materials and their resistance to external shocks. In the 1960s, along with the rise of systems
thinking, resilience entered the field of ecology where multiple meanings of the concept have
since emerged, with each being rooted in different world views and scientific traditions. What set
this development in motion was a seminal article published in 1973 by a Canadian theoretical
ecologist, Crawford Stanley Holling. In that article, he made a distinction between engineering
and ecological resilience. (Davoudi et al. 2012)
Bei Davoudi et al .2012 wird zwischen Engineering Resilience, Ecological Resilience und Evolutionary
Resilience unterschiedenResilienz Technische Resilienz (Engineering Resilience) Holling defined engineering resilience as the ability of a system to return to an equilibrium or steady-state after a disturbance (Holling, 1973, 1986), which could be either a natural disaster, such as flooding or earthquakes, or a social upheaval, such as banking crises, wars or revolutions. In this perspective, the resistance to disturbance and the speed by which the system returns to equilibrium is the measure of resilience. The faster the system bounces back, the more resilient it is. The emphasis is on return time, “efficiency, constancy and predictability”, all of which are sought-after qualities for a “fail-safe” engineering design (Holling, 1996, p. 31). (Davoudi et al. 2012) Ökologische Resilienz (Ecological Resilience) Ecological resilience, however, was defined as “the magnitude of the disturbance that can be absorbed before the system changes its structure” (Holling, 1996, p. 33, emphasis added). Here, resilience is defined not just according to how long it takes for the system to bounce back after a shock, but also how much disturbance it can take and remain within critical thresholds. Evolutionäre Resilienz (Evolutionary Resiliance) In this perspective, resilience is not conceived of as a return to normality, but rather as the ability of complex socio-ecological systems to change, adapt, and, crucially, transform in response to stresses and strains (Carpenter et al., 2005). Systems are conceived as “complex, non-linear, and self-organising, permeated by uncertainty and discontinuities” (Berkes & Folke, 1998, p. 12).
Herausforderungen Einige Stichwörter genereller Anforderungen… • Energieperformance • Ökologische Performance • Nutzerzufriedenheit Damit verbundene Herausforderungen… • Reduktion der baulichen CO2-Äquivalent Emissionen • Energieaufwand. • Leistbarkeit von Wohnen. • Versiegelungswelt- und Europameisterschaftstitel loswerden. • Kompatibilität mit der Biosphäre herstellen. • Universal Design Demographischer Wandel • Are we too many? Do we get too old?
Herausforderungen Bauwerke und deren Beitrag zur CO2-Problematik… • Bis 40% des weltweiten Gesamtenergieverbrauchs durch Bauwerke • CO2-Emissionen • Neubauten immer strengere Vorgaben (OIB-Richtlinien) • NB-Rate 1% und weniger 100 Jahre bis zur theoretischen Kompletterneuerung • Sanierungsrate für Bestandsbauwerke… – Niedrig – Nutzer teilweise verunsichert – Sanierungen teilweise unmöglich – Energieeffizienz am Baudenkmal?
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Eine Frage des Maßstabs? Illustration: Wettbewerb Bienerstraße / Innsbruck
Fenster mit Vakuumglas U. Pont | P. Schober | M. Wölzl | M. Schuss | et al. Projekt-Konsortium Projekte VIG-SYS-RENO, MOTIVE, FIVA & VAMOS v.a. HFA & TU WIEN
Fenster mit Vakuumglas?
• Vakuumglas – Projekte:
– VIG-SYS-RENO 2014-2015
– MOTIVE 2016-2017
– FIVA 2018-2020
– VAMOS 2019-2021
• Maßstab: Bauelemente / Building Components & Details /
Construction Joints
(Auswirkungen auf das Gesamtgebäude)Fenster mit Vakuumglas? • Vakuumglas - Projekte
Fenster mit Vakuumglas? • Vakuumglas - Projekte
Fenster mit Vakuumglas? • Vakuumglas - Projekte
Fenster mit Vakuumglas? • Vakuumglas - Projekte
Fenster mit Vakuumglas? • Vakuumglas - Projekte
Fenster mit Vakuumglas?
Fenster mit Vakuumglas?
Fenster mit Vakuumglas?
Fenster mit Vakuumglas?
EDEN: Ein Energieausweis und alles ist gut? U. Pont | B. Sommer | et al. Projekt-Konsortium Project EDEN University of Applied Arts Vienna & TU Wien
EDEN Projekt
• Nicht dieses hier
(N. Grimshaw, 1995-2001)
• Entwicklung einer strukturierten und fehlerminimierten
Datenaufbereitung und Dokumentation für Energieweise
• FFG-Projekt FFG-No 850101 (Stadt der Zukunft, 2. Call)
• Zielsetzungen:
– Identifikation von Unsicherheiten
– Analyse des Einflusses dieser Unsicherheiten auf KPIs (Key
Performance Indicators)
– Ableitung von einer Eingabe-Daten-Dokumentation um diese
Problematik zu mildernEin Energieausweis und alles ist gut? • Energieausweis Eingabedaten: EDEN • Endbericht Projekt: https://nachhaltigwirtschaften.at/resources/sdz_pdf/berich te/endbericht_2017-24_eden.pdf • EAVG 2006 / EAVG 2012 Energieausweise verpflichtend • OIB-RL 2007/2011/2015/2019 Vorgaben für die Berechnung • ÖNORM B 8110 1-8, ÖNORM H 5050 – 5059 Beschreibung der Berechnungsvorschriften…
Case Studies (1)
• 16 Gebäude, 2 Gruppen mit Ausstellern (Erfahrungsgrad: Medium)
Group 1 Group 2
Building ID Postal code
HWB [kWh.m-2.a-1] Energy Class HWB [kWh.m-2.a-1] Energy Class
1 010_WM_1828_O 1050 138 D 148 D
2 014_WM_1889_T 1060 125 D 122 D
3 016_WM_1896_L 1060 156 E 117 D
4 028_WM_1914_U 1010 147 D 159 E
5 009_HS_2005_U 1040 153 E 52 C
6 029_WM_1953_R 1160 196 F 209 F
7 004_WM_1912_I 1040 218 F 158 E
8 042_B_1973_I 1040
108 D 71 C
9 002_WM_1946_L 1040
178 E 164 E
10 025_WM_1953_R 1040
131 D 145 D
11 031_WM_1870_T 1040
142 D 167 E
12 044_WM_1960_R 1040
148 D 145 D
13 008_WM_1820_U 1040
87 D 131 D
14 019_WM_1996_I 1160
116 D 75 C
15 024_WM_1992_T 1140
118 D 105 D
16 049_WM_1990_L 1040
171 E 194 EEin Energieausweis und alles ist gut? • Energieausweis Eingabedaten: EDEN
Ein Energieausweis und alles ist gut? • Energieausweis Eingabedaten: EDEN
E-PROFIL: Viele Gebäude und wenig Spielraum? U. Pont | R. Giffinger | D. Latzer | et al. Projekt-Konsortium Project E-PROFIL TU Wien & Partner
Viele Gebäude und wenig Spielraum? • Grossräumige GIS-basierte Bewertung in E-PROFIL (Linz) • Maßstab: Urbaner Level / District Level
Viele Gebäude und wenig Spielraum? • Grossräumige GIS-basierte Bewertung in E-PROFIL (Linz)
Viele Gebäude und wenig Spielraum? • Grossräumige GIS-basierte Bewertung in E-PROFIL (Linz) • Methode?
Viele Gebäude und wenig Spielraum?
• Grossräumige GIS-basierte Bewertung in E-PROFIL (Linz)
• Beispielhafte Abfrage: Wie performen die 25% Gebäude mit
dem höchsten flächenbezogenen HWB?
HWB (Summe, Monatlich)
600,000
500,000
400,000
300,000
200,000
100,000
,000
AUSWAHL Gesamtes Gebiet Franckviertel Kleinmünchen
(FH+KM)Viele Gebäude und wenig Spielraum?
• Grossräumige GIS-basierte Bewertung in E-PROFIL (Linz)
• Beispielhafte Abfrage: Wie performen die 25% Gebäude mit
dem höchsten flächenbezogenen HWB?
• Zusatzfrage: Was passiert, wenn ich diese 25% auf einen Top-
Sanierungszustand bringe?
HWB (Summe, Monatlich) HWB (Summe, Monatlich)
600,000 600,000
500,000 500,000
400,000 400,000
300,000 300,000
200,000 200,000
100,000 100,000
,000 ,000
AUSWAHL Gesamtes Gebiet Franckviertel Kleinmünchen AUSWAHL Gesamtes Gebiet Franckviertel Kleinmünchen
(FH+KM) (FH+KM)SPIDER – Sanierung von Gebäudefassaden mithilfe autonomer Roboter U. Pont | B. Sommer | P. Bauer | A. Mahdavi | G. Moncayo | F. Riola-Parada | Projekt-Konsortium Project SPIDER University of Applied Arts Vienna & TU Wien
Grundlegende Motivation & Problemstellung Bauwerke und deren Beitrag zur CO2-Problematik… • Bis 40% des weltweiten Gesamtenergieverbrauchs durch Bauwerke • CO2-Emissionen • Neubauten immer strengere Vorgaben (OIB-Richtlinien) • NB-Rate 1% und weniger 100 Jahre bis zur theoretischen Kompletterneuerung • Sanierungsrate für Bestandsbauwerke… – Niedrig – Nutzer teilweise verunsichert – Sanierungen teilweise unmöglich
Grundlegende Motivation & Problemstellung
• Baukulturell
kritisch
• Materialien?
Aerogelputze,
Vakuumkasten-
fenster…
https://www.flickr.com/photos/russianchild007/6952986179/Grundlegende Motivation & Problemstellung SPIDER – der Ansatz • Subtraktive Sanierung (Einbringung von stehenden Luftkavernen in Bestandsaußenwände) • mittels autonomer Roboter (kein Gerüst, keine laufende Bauführung durch Personen) Autonomes Bauen?
Autonomes Bauen? Somewhere else • Mittels Roboter https://static.az-cdn.ch/__ip/1tA- IISNPaXp0eoJqAgifYExJ8M/6a7e9b2065b63432801a0e97cf75fd0386969c68/n-medium2x-16x9-
Autonomes Bauen? Somewhere else • Mittels Drohnen https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/robotik/quadrocopter-trio-baut-selbststaendig- stabile-haengebruecke/
Das Projekt SPIDER SPIDER • FFG Stadt der Zukunft, 6. Call • Sondierung 2019 - 2020 • Energy Design – Univ.f. angewandte Kunst • ITI – TU Wien • BPI – TU Wien Akronym: Subtraction as an a-Posteriori Insulation by Data- driven Electric Robots. Ziel: In dieser Sondierung soll das Potential von autonomen, daten-getriebenen Robotern erschlossen werden, die einem andauernden kontinuierlichen Prozess thermische Performance-Verbesserungen durch Schaffung von dämmenden Lufteinschlüssen erzielen.
Das Projekt SPIDER SPIDER
Statik – Structural Engineering Gründerzeitbauwerke • Statische Reserve vorhanden • D.h. Spielraum für Interventionen an Wänden! • Alte Bauordnung(en) geben uns genaue Zusammensetzungen der Wände, da damals vorgeschrieben!
Bauphysik – thermohygrische Performance „Subtraktive“ Wärmedämmung • Bohren / Stechen von Luftkavernen unter Beibehaltung der Erscheinungsform • Fragen: Schließen Ja/Nein („kapillare“ Bohrungen) • Welche Muster, Welche Bohrdichte?
Robotik für Autonome Sanierungen Was müssen die Roboter können? • Autonomie? • Kenntnis der Fassade (Stichwort Fenster, Stürze, Parapete, Gesimse…) • Verankern am Mauerwerk? • Solarer Betrieb? • Werkzeuge?
Robotik für Autonome Sanierungen Science Fiction? • Vgl. Star Trek….
Robotik für Autonome Sanierungen Science Fiction? • Vgl. Star Trek….
„Prozesstechnik“ Bohren in gründerzeitlichen Wänden? • Stärke? • Kavernen-Schaffen? • Materialtests erforderlich? • Kombination mit „Aerogel“-Putz- Deckel?
Zusammenfassung & Die nächsten Schritte Potential • Luftkavernen in Wänden statisch möglich • Bauphysikalisch sinnvoll applizierbar? • Zahlreiche prozesstechnische und robotik-bezogene, wie auch bau-technische Fragestellungen Nächste Schritte: • „Akademischer“ Prototyp • Materialtests an „Altmaterial“ (Abbruchhäuser). • Verfassen eines Koop. Projektantrags mit geeigneten industriellen und akademischen Partnern
Versuch einer Schlussfolgerung • Es ist viel zu tun. • Es läuft die Zeit (davon?) • F&E ist auf jeder Ebene erforderlich, sei es Grundlagenforschung, sei es marktnahe Anwendungsforschung. • Together is more fun…Kooperationen sind einfach unumgänglich. • „Die Welt ist sehr kompliziert“. • Maßstäbe: von ganz groß bis ganz klein. Wirkung und Maßstab laufen nicht zwangsweise parallel…
Was mich beeindruckt… • Palau 2017 / 2019… eine Insel in der Südsee… • Passstempel mit einer „Selbstbindung“ • Thesen der Ökologie/Erfolgsprinzipien der Natur: – Innovation – Geduld – Selbstbeschränkung – Tradition – Übertragung (vgl. B. Lötsch)
Aktuelle Inputs aus der Forschung zur gebauten Umwelt im Rahmen der Architekturgespräche 17.07.2021 Salzkammergutfestwochen Gmunden Sen.Sci. DI. Dr.techn. Ulrich Pont Forschungsbereich Bauphysik und Bauökologie Department of Building Physics and Building Ecology TU Wien
Sie können auch lesen
