Digitalisierter Experimentalcampus Bauphysik (DigExBau)

Nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis 2045: Das ist der Willen der Bundesregierung (https://www.energiewendebauen.de/forschung/forschungsfoerderung/klimaneutraler-gebaeudebestand-2050).  Jedoch kann diese Wärmewende nur gelingen, wenn viele Gebäude saniert und regenerative Energiequellen sowie Abwärmepotentiale effektiv genutzt werden. Die Digitalisierung von Gebäuden kann helfen, die Energieeffizienz von Gebäuden zu optimieren und dabei ein angenehmes Raumklima zu gewährleisten.

Im Forschungsfeld 3 werden drei Gebäude auf dem Oldenburger Campus der Jade Hochschule, die sich in ihrem energetischen Standard sowie ihrem Verwendungszweck unterscheiden, mit hochaufgelöster Sensorik, die zur Datenerfassung genutzt wird, und moderner Aktorik, die zur automatisierten Steuerung der Gebäudetechnik genutzt werden kann, ausgestattet. Das Ziel dabei ist es, eine Langzeitüberwachung dieser Gebäude zu ermöglichen und eine KI zur Gebäudesteuerung („Digitaler Hausmeister“) zu entwickeln. Diese Gebäudesteuerung soll auch prognostizierte Witterungsbedingungen und geplantes Nutzungsverhalten der Gebäude berücksichtigen und konkurrierende Anforderungen wie eine effiziente Wärmeversorgung und ausreichende Belüftung beachten.

Die Digitalisierung der Gebäude geht über eine klassische Smart-Home-Lösung deutlich hinaus, da relevante Bauteile, wie zum Beispiel die Wände, das Dach und einzelne Räume jeweils mit mehreren Messpunkten versehen werden. Der dafür notwendige optimale Einsatz der Messtechnologien wird im Physiklabor der Jade Hochschule konzipiert. Alle Messdaten werden dauerhaft und detailliert in einem zentralen Building Data Lake, also einer zentralen Datensammlung der Gebäudedaten, gesammelt. Daraus werden Ergebnisse in Form von Building Data Stories abgeleitet, wie zum Beispiel Temperaturverläufe in der Wand oder die Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der Witterung oder Lüftung.

Ergebnisse fließen in die Querschnittaktivität 2 (QA2) „Transfer und Innovation, Qualifikation und Ausbildung“ ein, so dass im Digital Engineering Lab der Jade Hochschule die Building Data Stories in einem 3D-Gebäudemodell für Fachkräfte und Studierende erlebbar sein werden.

In einem weiteren Schritt werden zusätzlich externe Datenquellen einbezogen, um Konzepte zur Wärmeleitplanung zu entwickeln. Im Rahmen der Wärmeleitplanung werden Kommunen und Quartiere als Ganzes betrachtet, um den Einsatz von verschiedenen Technologien zur Wärmeversorgung, z. B. Wärmepumpen oder Wärmenetze, vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele strategisch zu planen. Dabei wird der aktuelle bzw. anhand von Szenarien für die Zukunft antizipierte Wärmebedarf mit dem Angebot an potentiellen Wärmequellen abgeglichen. Für eine geodatenbasierte Wärmeleitplanung werden verschiedene Datenquellen einbezogen, z. B. zu Potentialen, Verbräuchen und Besiedlung. Es werden unterschiedliche Stadtteile und Quartiere im Nordwesten betrachtet, mit dem Ziel, die möglichen Wärmeversorgungsoptionen in einem Planungsgebiet möglichst optimal verteilen zu können. Die datenbasierte Wärmeleitplanung soll im Austausch mit anderen Forschungsfeldern, wie bspw. Forschungsfeld 5 (FF5) und 6 (FF6) und Verbundpartnern, so entwickelt werden, dass die Wärmeversorgung in Kommunen individuell geplant und transformiert werden kann. Da optimale Wärmeversorgungslösungen verschiedener Kommunen sich in ihrer Struktur stark unterscheiden können und sehr von den örtlichen Randbedingungen abhängen, liegt für FF3 zusätzlich das Augenmerk auf der Entwicklung einer einheitlichen Analysemethodik, die zur Unterstützung der Wärmeleitplanung in verschieden Kommunen eingesetzt werden kann.

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