Schwerpunkte

  Forschungsthemen e3d  

Die Schwerpunkte der Forschergruppe am Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen E3D der RWTH Aachen University gliedern sich in die drei vernetzten Bereiche "Raumklima und Energieeffizienz", "Gebäudehülle und Gebäudetechnik" und "Modellierung und Simulation".

 

Raumklima und Energieeffizienz

Raumklima und Energieeffizienz e3d

In diesem Bereich stehen Menschen in Räumen im Mittelpunkt unserer Betrachtungen. Hierbei messen und simulieren wir die Wechselwirkungen zwischen Mensch und Raumklima, modellieren das "System Mensch" im Detail und arbeiten mit Probanden, um Aussagen über das Temperaturempfinden und zur Akzeptanz des Raumklimas zu erlangen. Hierfür entwickeln wir beispielsweise Klimasensoren weiter oder setzen, je nach Anwendungsfall, einfache gleichungsbasierte oder hochkomplexe numerische Simulationsmethoden ein, auch auf Höchstleistungsrechnern. Ein besonderes Interesse gilt der Nachbildung des Energiehaushaltes des Menschen mittels detaillierter thermophysiologischer Modelle.

Unsere interdisziplinären Arbeiten betreffen auch die Nutzerverhaltensmodellierung, sozioökonomische Aspekte wie nachhaltiges Nutzerverhalten und intelligentes Nutzerfeedback oder Arbeiten in Zusammenarbeit mit Psychologen zur Quantifizierung der Leistungsfähigkeit von Menschen in Räumen, beispielsweise unter moderatem Hitze- oder Kältestress am Arbeitsplatz.

Hierfür sind wir auch an Forschungsprojekten im Bereich des energetischen Monitorings von Gebäuden beteiligt und setzen unsere Erkenntnisse für Steuerungsaufgaben in der Gebäudeautomation um. Ein weiterer Anwendungsbereich zur Umsetzung von nutzerfeedback-bezogenen Regelungsstrategien ist die Fahrzeugklimatisierung im Kontext der Elektromobilität.

 

Gebäudehülle und Gebäudetechnik

Gebäudetechnik und Gebäudehülle e3d

Der Forschungsschwerpunkt betrachtet die Wechselwirkungen zwischen der energetischen Qualität der Gebäudehülle und der Gebäudetechnik über die regenerative Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe von Wärme- oder Kälte an den Nutzer. Hierbei betrachten wir in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit der Architektur und dem Maschinenbau bzw. Materialwissenschaften neue materialtechnische Lösungen für Gebäude, beispielsweise über Ansätze der Bionik. Ziel ist es dabei, regenerative und energetisch effiziente Systeme einzusetzen, um ein komfortables Raumklima für den Nutzer zu erzeugen.

Für die regenerative Energiegewinnung betrachten wir beispielsweise die Wärmerückgewinnung aus häuslichem Abwasser. Hierfür betreiben wir eine versuchstechnische Anlage und bilden die Einbindung in Gebäude mit dezentralen Wärmepumpensystemen simulationstechnisch ab. Wir setzen ferner Methoden des energetischen Monitorings ein, um den effizienten Betrieb gebäudetechnischer Anlagen überwachen und optimieren zu können.

 

Modellierung und Simulation

Modellierung und Simulation e3d

Die Modellierung und Simulation stellt bei allen Forschungsbereichen eine zentrale Methode dar. Wir modellieren und simulieren bauphysikalische Prozesse im Bereich des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens und Betreibens von Gebäuden, technischen Anlagen und Stadtquartieren. Hierfür setzen wir moderne IT-basierte Methoden in den Bereichen Building Information Modeling (BIM) und Geoinformationssysteme (GIS) ein. Für thermisch-energetische Simulationsaufgaben verwenden wir numerische Methoden auf verschiedenen Skalenbereichen. Wir modellieren hierfür mathematisch-physikalische Zusammenhänge in der objektorientierten Simulationssprache Modelica, oder setzen detaillierte Multi-Physics Simulationsmethoden ein und entwickelt diese weiter.