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Bachelo- oder Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Sanitärinstallationen und dabei Abwassersysteme im besonderen Maße sind häufige Ursachen für schallschutztechnische Mängel in Gebäuden. Ein Abwassersystem bildet ein komplexes System, das bei durchströmen mit Wasser zu Schwingungen angeregt wird. Diese Schwingungen werden in den Raum, in dem das Abwassersystem montiert ist, als störender Luftschall abgestrahlt. Ferner werden die Schwingungen der Rohrleitungen über Kontaktpunkte (z. B. Rohrschellen) in die angekoppelte Gebäudestruktur (Wände, Decken) eingeleitet. Die Körperschallschwingungen breiten sich anschließend in der Gebäudestruktur aus und werden in angrenzenden Räumen wieder als störender Luftschall abgestrahlt.
Zwar lassen sich Abwassersysteme mit aktuellen Verfahren messtechnisch beschreiben, jedoch fehlt die Möglichkeit, das komplexe System aus Rohren und Formteilen, das durch das durchströmende Wasser zu Schwingungen angeregt wird, in einem computergestützten Simulationsmodell abzubilden.
Das Fraunhofer- Institut für Bauphysik IBP hat hierfür ein vereinfachtes numerisches Modell eines Abwasserrohrs entwickelt, das als eindimensionaler Balken dargestellt wird. Obwohl die Übereinstimmung zwischen den Messungen am identisch aufgebauten Abwassersystem im Prüfstand und den numerischen Ergebnissen anhand des vereinfachten Modells im Allgemeinen zufriedenstellend war, wurden systematische Abweichungen beobachtet. Diese Abweichungen können aufgrund der Einschränkungen infolge der eindimensionalen Darstellung des Abwasserrohrs auftreten. Um die Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation weiter zu verbessern wurde ein detailliertes dreidimensionales Modell entwickelt, womit nun eine genaue Simulation des Verhaltens des Abwasserrohrs möglich ist.

Aufgabenstellungen (Beispiele für Bachelor- oder Masterarbeiten)
Die Aufgabe besteht darin, die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit eines 1D-numerischen Modells und eines 3D-numerischen Modells eines Abwasserrohrs in verschiedenen Aspekten zu vergleichen und schließlich Schlussfolgerungen über die Vor- und Nachteile jedes Modells in spezifischen Bereichen zu ziehen.

• Führe die Simulationen für beide Modelle unter identischen Bedingungen durch. Vergleiche die Simulationsergebnisse sowohl des 1D- als auch des 3D-Modells mit experimentellen Daten. Beurteile die Genauigkeit jedes Modells leite hieraus Aussagen über das physikalischen Verhalten des Abwasserrohrs ab.
• Führe bei Bedarf zusätzliche experimentelle Untersuchungen (z. B. messtechnische Modalanalysen des Abwasserrohrs) durch, um exakte Eingangsparameter für die Simulation zu bestimmen.
• Ziehe Schlussfolgerungen zu Vor- und Nachteilen jedes Modells in bestimmten Aspekten (z. B. Simulationszeit, Übereinstimmung mit den Messungen in Bezug auf die Frequenz).

Weitere Informationen
Die Arbeiten erfolgen am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP in Stuttgart mit einzigartiger Vielfalt an Akustik-Labors und akustischer Messtechnik. Sie können sofort beginnen.

Bei Interesse an diesen Themen wenden Sie sich bitte an Dr. Yohko Aoki (yohko.aoki@ibp.fraunhofer.de) oder Herrn Sven Öhler (sven.oehler@ibp.fraunhofer.de).

Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Aufgabenstellung
Durch den Klimawandel nehmen auch in Deutschland die Temperaturen, die Anzahl heißer Tage und die Dauer sowie Häufigkeit der Hitzeperioden zu. Damit wächst die Bedeutung der Robustheit von Gebäuden gegenüber Hitze. Diese wird durch den sogenannten sommerlichen Wärmeschutz gewährleistet. Der sommerliche Wärmeschutz ist Bestandteil bauordnungsrechtlicher Anforderungen und der Anforderungen an die Energieeffizienz. Hierbei wird aktuell auf die Norm DIN 4108-2 in der Fassung 2013 verwiesen. Für das gegenüber einem einfachen Kennwerteverfahren an Bedeutung gewinnende Nachweisverfahren "dynamisch-thermische Gebäudesimulationen" sollen weitere Berechnungsdetails untersucht werden. Dazu soll der Markt der automatischen Sonnenschutzsteuerung analysiert werden, um die diesbezüglichen Berechnungsparameter zu plausibilisieren und zu schärfen.

Durchführung
Zur Plausibilisierung und Schärfung der Berechnungsparameter für die „dynamisch-thermische Gebäudesimulation“, erfolgt eine systematisch in Bezug Setzung am Markt real genutzter Sonnenschutzsteuerungen zu der heutigen Modellierung von Sonnenschutzlösungen in dynamischen Gebäudesimulationsprogrammen wie Trnsys / IDA ICE, ESP-R, Rhino / Grashopper, aber auch schon fortgeschritteneren Ansätzen der Beachtung des sommerlichen Wärmeschutzes von Programmen im GEG Kontext. Dies beinhaltet eine Betrachtung inwieweit diese Werkzeuge die identifizierten markgängigen Systeme bereits abbilden können und inwieweit erforderliche Daten verfügbar sind. Z.B. erfordert die Berücksichtigung winkelabhängiger g-Werte implementierte Algorithmen zur Verrechnung räumlich aufgelöster Fassaden- und Einstrahlungsdaten (vgl. ISO 15099, ISO DIS 10916) mit hinterlegten Steuerungskurven. An Beispielgebäuden werden Simulationen mit den unterschiedlichen Werkzeugen durchgeführt und miteinander verglichen. Die Arbeit kann in der Folge als Ausblick und auch Empfehlung für Softwarehersteller gesehen werden, Ihre Produkte – dort wo noch Defizite bestehen – zielgenau auf die Bewertung des sommerlichen Wärmeschutzes abzustimmen.

Beginn:
ab sofort möglich

Interessierte wenden sich bitte an:
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Dr.-Ing. Jan de Boer

Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Für die Erstellung von Energieausweisen für Wohn- und Nichtwohngebäude sowie für die Förderung und Energieberatung von Gebäuden werden Energiebedarfe für Heizen, Kühlen, Trinkwarmwasser, Beleuchtung und Belüftung nach der DIN/TS 18599 berechnet. Dabei spielt der Einbau von Wärmepumpen im Rahmen der Energiewende und auf dem Weg zur Klimaneutralität im Gebäudesektor eine immer größere Rolle.

Die energetische Berechnung der Wärmepumpen nach DIN/TS 18599 erfolgt in vielen Fällen unter Annahme eines mittleren Klimadatensatzes für Deutschland. Da die deutsche Norm DIN/TS 18599 jedoch auch immer häufiger im europäischen Ausland eingesetzt wird, und auch in Deutschland die Bedeutung von regionalen Klimakennwerten immer mehr zunimmt, soll im Rahmen dieser Masterarbeit untersucht werden, wie groß der Einfluss der Verwendung verschiedener Klimadatensätze ist. Hierbei soll auch betrachtet werden, wie diese in die DIN/TS 18599 eingebunden werden können und wie Klimadaten für die Wärmepumpenberechnung aus unvollständigen Klimadatensätzen abgeleitet werden können.

Ziele der Arbeit

• Untersuchung des Einflusses von Klimadatensätzen auf die Berechnung nach DIN/TS 18599
• Erarbeitung eines Verfahrens zur Erstellung von Klimadatensätzen für die Berechnung der Wärmepumpe

Umsetzung der Arbeit

• Einarbeitung in die energetische Berechnung von Wärmepumpen nach DIN/TS 18599
• Auswahl von verschiedenen Klimadatensätzen für die Untersuchung
• Auswahl von geeigneten Beispielgebäuden für die Untersuchung
• Durchführung und Auswertung der Berechnungen
• Erarbeitung einer Methode zur Synthetisierung von Stundensummen der Außentemperatur aus Monatswerten
• Validierung der erarbeiteten Methode

Beginn:

ab sofort möglich

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Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Simon Wössner

Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Das Wärmeplanungsgesetz verpflichtet alle deutschen Kommunen bis spätestens Juni 2028 einen Wärmeplan zu erstellen. Die kommunale Wärmeplanung ist ein strategisches Planungsinstrument, das eine entscheidende Rolle bei der Erreichung der Treibhausgasneutralität im Gebäudesektor einnimmt. Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge ergeben sich für die Erstellung eines Wärmeplans zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Standardisierung und Transparenz der Methodik, der Möglichkeit einer kontinuierlichen Aktualisierung sowie der Bildung weiterer Synergieeffekte für Folgeprojekte. Im Rahmen einer Abschlussarbeit soll untersucht werden, welche Anforderungen des kommunalen Wärmeplanungsprozesses durch derzeit verfügbare digitale Werkzeuge effektiv unterstützt werden können, und welche Verbesserungspotenziale bestehen. Darüber hinaus sollen ggf. erste Ansätze zur Umsetzung der identifizierten Verbesserungen untersucht werden. Als konkretes Anwendungsbeispiel für die derzeit verfügbaren digitalen Werkzeuge dient eine reale kommunale Wärmeplanung, die gegenwärtig erarbeitet wird.

Aufgaben

• Sichtung und Zusammenstellung von Anforderungen aus der kommunalen Wärmeplanung an digitale Werkzeuge und Methoden
• Ermittlung und Auswertung verfügbarer digitaler Werkzeuge für die Erstellung von kommunalen Wärmeplänen, inklusive Untersuchung der notwendigen Datenbasis für die Tool-Anwendung
• Beschreibung der verfügbaren digitalen Werkzeuge und deren Anwendung an einem Fallbeispiel
• Entwicklung einer Bewertungsmatrix für eine vergleichende Untersuchung der digitalen Werkzeuge hinsichtlich Anwendungsbereichs, Datenbedarfs, Aufwands, Vorwissens, Nutzerfreundlichkeit, etc.
• Identifikation von Weiterentwicklungspotenzial und derzeitigen Anwendungslücken, ggf. Entwicklung eines Werkezugkastens mit Verknüpfung vorhandener digitaler Werkzeuge

Voraussetzungen

• Interesse und Motivation zur Einarbeitung in neue Themen, insbesondere in die Modellierung und energetische Bewertung von Quartieren sowie Themen um die kommunale Wärmeplanung
• Hohes Maß an Selbstständigkeit
• Grundverständnisse in der Programmierung (Python / C#) und im Bereich der Energieversorgung von Gebäuden sind hilfreich

Beginn:

Mitte Juli

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Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Daniel Stegmaier 

Masterarbeit in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Die energetische Bewertung von Bestandsgebäuden ist vor dem Hintergrund der Erreichung der Klimaziele in verschiedenen Kontexten in Deutschland erforderlich. Dazu gehören die obligatorische Erstellung von Energieausweisen nach bedeutenden Sanierungsmaßnahmen, die Einreichung von Förderanträgen für die „Bundesförderung effizienter Gebäude“ (BEG) sowie die EU-Taxonomie-Bewertung. Letztere ist vor allem für Nichtwohngebäude, die mit einem Kredit besichert sind, höchst relevant, da diese Bewertung direkte Auswirkungen auf die Konditionen des Kredites hat.

Für die Erstellung der energetischen Bewertung von Bestandsgebäuden müssen Energieberatende während Gebäudebegehungen eine Vielzahl von Daten aufnehmen. Diese sind teilweise jedoch schwierig zu erfassen, was durch fehlende oder veraltete Bestandspläne, eingeschränkte Zugänglichkeiten im Gebäude oder mangelndes Wissen der Gebäudebesitzer über vergangene Änderungen im Gebäude bedingt sein kann. Gebäudebegehungen sind besonders für große Nichtwohngebäude ohnehin zeit- und organisationsintensiv, sodass bei einer Begehung nicht festgestellte Daten zu einem erheblichen Mehraufwand führen können. Daher ist eine gute Vorbereitung für eine konsistente und effiziente Gebäudeerfassung erforderlich. Zudem erfordern sich stetig entwickelnde gesetzliche Grundlagen fortlaufend Aktualisierungen bestehender Ansätze. Einer dieser Ansätze sind digitale Hilfsmittel, die sowohl einen qualitätsgesicherteren Umgang mit den erforderlichen Daten als auch eine Zeitersparnis intendieren. Bestehende Tools zeigen allerdings noch Lücken in der Anwendbarkeit und der Methodik.

Das Ziel der Arbeit ist es, ein Konzept für eine digital unterstützte, konsistente Gebäudebegehung von Bestandsgebäuden unter Berücksichtigung der geltenden normativen Grundlagen zu entwickeln. Potenziale, die digitale Hilfsmittel im Vergleich zu dem herkömmlichen Prozess bieten, sollen dabei herausgestellt werden, um Energieberatende bei der Erfassung bestmöglich zu unterstützen und die Qualität der energetischen Bewertung von Bestandsgebäuden sicherzustellen.

Hierfür gilt es im ersten Schritt Informationsbedarfe, die von den Energieberatenden erfasst werden müssen, abzugrenzen. Eine Recherche bestehender Methoden und Ansätze für die Gebäudebegehung soll zeigen, inwieweit die herausgestellten Informationsbedarfe mit diesen bereits ermittelt werden können. Hieraus soll eine Bewertung der digitalen Erfassungsmöglichkeiten von Bestandsgebäude unter Berücksichtigung umfassender Kriterien, die für Energieberatende relevant sind, hervorgehen. Dabei sollen die Kriterien auch in einen Vergleich der digitalen Ansätze zu dem herkömmlichen Vorgehen einbezogen werden. Die untersuchten Ansätze sollen nach bestehenden Möglichkeiten anhand von praktischen Anwendungsbeispielen veranschaulicht werden, um so auch die Bewertung zu validieren.

Beginn:

ab sofort

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Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Muriel Lauschke

Masterarbeit in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Im Jahr 2023 wurde mit dem „Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude“ (QNG) eine vereinfachte Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA) in die bisher ausschließlich auf die Energieeffizienz des Betriebs fokussierten Förderanträge der „Bundesförderung effizienter Gebäude“ (BEG) eingeführt. Die Bewertung des Betriebs ist auch Bestandteil der LCA, darüber hinaus werden mit dieser Methode jedoch auch weitere Lebenszyklusphasen wie die Herstellung, der Austausch und der Rückbau von Materialien und technischen Anlagen bewertet. Somit müssen Planende zusätzlich zu den Daten für die Bewertung des Gebäudebetriebs auch jene für die Bewertung der weiteren Lebenszyklusphasen erfassen.

Ein wichtiger Einflussfaktor in beiden Bilanzierungen sind Photovoltaik-Anlagen (PV). Die betriebliche Reduzierung des Strombedarfs durch den Einsatz von PV-Anlagen wirkt sich auf beide Bilanzen aus und noch dazu haben die Anlagen auch einen hohen Einfluss auf die Herstellungs- und Rückbauphase der LCA.

In den Anfang des Jahres 2024 geltenden Vorgaben für die Erstellung der Förderanträge müssen Planende unterschiedliche Ansätze für die Berechnung des betrieblichen Einflusses der PV-Anlage in der energetischen Bewertung und der LCA anwenden. Dies führt einerseits zu einem Mehraufwand in der Datenaufbereitung und andererseits zu unterschiedlichen Ergebnissen, welche die für Förderanträge notwendige Vergleichbarkeit erschweren.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Vergleich von verschiedenen Ansätzen für die Berechnung des PV-Ertrags an Gebäuden zu erstellen und daraus Empfehlungen für die Anwendungsbereiche der verschiedenen Ansätze abzuleiten. Dadurch soll eine konsistente Planungsgrundlage geschaffen werden, um sowohl eine Vergleichbarkeit der Planungsergebnisse zu frühen Zeitpunkten in der Planung, wie bei der Erstellung von Förderanträgen, sicherzustellen, als auch die fachliche Qualität der Ergebnisse.    

Hierfür werden zunächst die verschiedenen Methoden zur PV-Berechnung festgestellt und definiert. Anhand von Anwendungsbeispielen gilt es, diese Methoden sowie eine detaillierte Simulation einer PV-Anlage durchzuführen und die Ergebnisse in Hinblick auf einen fachlichen Vergleich aufzubereiten. Die Methoden werden hinsichtlich ihrer Eignung in unterschiedlichen Anwendungskontexten bewertet. Als Ergebnis werden Empfehlungen für den Umgang mit den unterschiedlichen PV-Ansätzen für die Planenden und die regulatorischen Vorgaben abgeleitet.

Beginn:

ab sofort

Interessierte wenden sich bitte an:

Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Muriel Lauschke

Masterarbeit, am IABP - GaBi in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik, dem IKTD der Universität Stuttgart und dem Premium Werkzeughersteller FESTOOL

Aufgabenstellung

Umweltfreundliche und kreislaufgerechte Produktgestaltung rücken zunehmend in den Fokus bei der Produktentwicklung. Dabei ist neben der Herstellung und dem Lebensende auch die Nutzung beim Kunden zu betrachten. Um diese Anforderungen greifbar zu machen, ist es das Ziel der Abschlussarbeit, diese Anforderungen in die lebenszyklusorientierte Konzeption und Gestaltung eines Elektrogerätes einzubringen. Am Ende soll ein Elektrogerät konzeptioniert sein, das:

• CO2-neutral über den Lebenszyklus (Herstellung, Nutzung, Lebensende) und
• vollständig kreislauffähig ist, sowie
• rezyklierte Werkstoffe einsetzt.

Ausgangspunkt ist ein bestehendes Elektrogerät (Industriestaubsauger), für das unter Zuhilfenahme einer Stückliste ein Ökobilanzmodell erstellt wird. Auf Basis der Ergebnisse wird, angefangen beim größten Beiträger zu den klimarelevanten Emissionen über den Lebenszyklus, eine Konzeption entwickelt, die zum Ziel hat, die Umweltwirkungen auf konstruktive Art auf ein Minimum zu reduzieren. Dies soll ergänzt werden durch die Entwicklung organisatorischer Maßnahmen, die es ermöglichen, die Emissionen weiter zu reduzieren und die Kreislauffähigkeit zu erhöhen (z.B. unternehmensspezifische Rücknahmesysteme für Akkus aber auch das Gehäuse, Nutzung von erneuerbaren Energien in der Produktion). Denkbar sind auch kooperative Ansätze, wie die Zusammenarbeit mit Anbietern erneuerbaren Stroms für die Nutzung der Geräte.

Dieses „Green-Concept-Tool“ soll im Rahmen der Arbeit mit Blick auf die oben genannten Anforderungen mit einem am Markt verfügbaren Elektrogerät verglichen werden (Ökobilanz, Einordnung Kreislauffähigkeit, Rezyklateinsatz) und eine Aussage zur Umsetzbarkeit vorgeschlagen werden Die Umsetzung erfolgt dabei anhand einer konstruktiven Ausarbeitung mit Hilfe gängiger CAD-Tools sowie unter Nutzung aktueller Methoden des Technischen Designs. Die Ökobilanz erfolgt entwicklungsbegleitend mit Hilfe des professionellen Ökobilanztools LCAforExperts.

Beginn:

ab sofort

Ihr Profil:

• hohe Motivation und Eigeninitiative mitbringen,
• Interesse an der Beantwortung komplexer Umweltfragen haben,
• einen sicheren Umgang mit MS Office beherrschen,
• Vorkenntnisse im Bereiche Ökobilanz von Vorteil (z.B. Teilnahme an der GaBi-Rechnerübung)
• gute Deutsch- und Englisch-Kenntnisse
• Studierende der Fachrichtungen
• Studierende ingenieurwissenschaftlicher oder naturwissenschaftlicher Fachrichtungen

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siehe Ausschreibung

Bachelor-/Masterarbeit, am IABP

Aufgabenstellung

Der DFG-Sonderforschungsbereich 1244 erforscht adaptive Gebäudehüllen und -strukturen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs beim Bau und im Betrieb. Membrankissenkonstruktionen gelten als geeignete Fassadenkonstruktionen, da Sie sehr leicht, rezyklierbar und großflächig ausgeführt werden können. Durch die Adaption der Lagenabstände werden multi-bauphysikalische Wechselwirkungen innerhalb der thermischen, tageslicht-technischen und akustischen Domäne bewirkt. Dabei wird auch das Schalldämm-Maß der Fassade beeinflusst. Um einen akustischen Komfort einzuhalten und gleichzeitig Überdimensionierung zu vermeiden, soll das Schalldämm-Maß an eine zeitvariante externe Geräuschkulisse angepasst werden. Aufgrund der Komplexität der akustischen Funktion und des Mangels an einfachen analytischen Zusammenhängen soll die Anwendung von KI-Modellen zur Prognose des Schalldämm-Maßes untersucht werden. Dazu sind die erforderlichen Eingabe- bzw. Lerndaten und das geeignete KI-Modell zu bestimmen sowie Möglichkeiten der Einbindung in eine domänenübergreifende Simulation zu untersuchen.

Durchführung

Eine Literaturrecherche zu Beginn der Arbeit gibt Überblick über bisherige Arbeiten, in denen KI-Modelle in dynamische Simulationen eingebunden werden. Hierbei sollen bisherige Ansätze der hybriden Modellierung, die sogenannten neuralen DGL (NeuralODE) oder physikalisch-informierte Neuronale Netzwerke (PINNs) (NeuroMANCER, FMI.jl), mit einbezogen werden. Als Ergebnis liegt eine tabellarische Übersicht vor, die als Entscheidungsgrundlage für die Auswahl einer geeigneten Entwicklungsumgebung, Programmiersprache und KI-Bibliothek dient.

Auf der Basis ausgewählter Materialkennwerte und Messdaten des Schalldämm-Maßes wird ein KI-Modell aufgesetzt. Die akustischen Messdaten stehen für verschiedene Membrankonstruktionen (Lagenanzahl und -abstände) zur Verfügung. Das KI-Modell simuliert das Schalldämm-Maß frequenzabhängig. Der Einzahlwert des bewerteten Schalldämm-Maßes und Schallpegel an Positionen in der Membrankonstruktion können daraus über entsprechende Normen (ISO 717) abgeleitet werden.

Abschließend folgt die Verknüpfung der akustischen Simulation mit bestehenden Modellen der thermischen und lichttechnischen Domäne, um die Wirkung einer Adaption der Lagenabstände auf die Komfortzustände ganzheitlich zu untersuchen.

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Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bachelor-/Masterarbeit, am IABP - GaBi

Aufgabenstellung

Verpackungen schützen Lebensmittel vor einer Vielzahl von Einflüssen über die gesamte Wertschöpfungskette und vermeiden somit effektiv Lebensmittelverluste. Andererseits entstehen durch sie ausschlaggebende Umweltwirkungen, die es zu minimieren gilt. Im laufenden Projekt Sustainable Packaging Assessment wird dazu eine neue Bewertungsmethode entwickelt, die die ganzheitliche Nachhaltigkeit (ökologisch, sozial, ökonomisch) von Verpackungen unter Einbezug der entstehenden bzw. vermiedenen Lebensmittelverluste betrachtet. In der ausgeschriebenen Abschlussarbeit wird in Kooperation mit den Projektpartnern eine funktionale Methode mit holistischem Ansatz auf Basis der Methode der Ökobilanz entwickelt. Die Methode wird anhand von Fallstudien validiert und gegebenenfalls iterativ weiterentwickelt und angepasst. Eine begleitende Hiwi- Tätigkeit ist möglich.

Beginn:

Anfang 2024

Ihr Profil:

• Interesse an Nachhaltigkeitsanalysen
• Verständnis Verpackungsfunktionen, Ökobilanz, Lebensmitteltechnologie
  und Kreislaufwirtschaft von Vorteil aber nicht obligatorisch
• Sicherer Umgang mit MS Office
• Studierende der Fachrichtungen
  • Umweltschutztechnik
  • Verpackungs-/Materialwissenschaften
  • Lebensmitteltechnologie
  • ...

Interessierte wenden sich bitte an:

siehe Ausschreibung

Bachelor-/Master-/Studienarbeit, am IABP

Laut dem kürzlich veröffentlichten UN-Bericht über den globalen Zustand von Gebäuden und Bauwesen im Jahr 2021 trägt der Gebäudesektor mit 36 % zum weltweiten Energieverbrauch bei. Vor diesem Hintergrund erforscht der Sonderforschungsbereich 1244 adaptive Gebäudehüllen und -strukturen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs beim Bau und im Betrieb. Membrankissenkonstruktionen gelten als geeignete Fassadenkonstruktionen, da Sie sehr leicht, rezyklier fähig und großflächig ausgeführt werden. Anhand komplementärer Bedruckungsmuster über die äußersten Folienlagen kann zudem ein individueller architektonischer Spielraum, eine mediale Interaktion und ein adaptiver Verschattungseffekt ermöglicht werden. Für das bestehende Schachbrettmuster verringert sich der Lichtdurchgang insofern die äußersten beiden Lagen aneinandergelagert sind und erhöht sich durch die Erhöhung des Abstandes. Doch wie wirken sich neuartige, inhomogene Muster (z.B. Streifen) und die darin enthaltenen Parameter (z.B. Streifenanzahl und -neigung) auf den optischen Komfort z.B. die Helligkeit, Blendung und den Energieeintrag (g-Wert) aus? Und wie breit ist diese Wechselwirkung zwischen dem geschlossenen und dem offenen Zustand?

Aufgabenstellung:
Anhand einer Literaturrecherche werden zuerst aus bestehenden Bedruckungsmustern neue Ansätze abgeleitet. Anschließend wird der Frage nachgegangen, wie ein definiertes Muster bewertet werden kann. Sollte die Adaption / Änderung der Folienlagen zu einer möglichst starken oder schwachen Wechselwirkung führen? Wie werden gegebenenfalls andere Metriken / Wechselwirkungen dadurch beeinflusst? Nach der Aufstellung des Zielkriteriums wird jenes bezüglich der im Bedruckungsmuster enthaltenen Parameter optimiert. Hierzu soll wahlweise einer der Optimierungssolver Galapagos / Opposum angewendet werden.

Anforderungen:

Sie besitzen idealerweise Vorkenntnisse und Erfahrungen im Umgang mit dem parametrischen Designtool Rhino3D oder sind alternativ motiviert sich intensiv damit auseinanderzusetzen.

Beginn:

ab sofort

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Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bachelor-/Master-/Studienarbeit, am IABP

Laut dem kürzlich veröffentlichten UN-Bericht über den globalen Zustand von Gebäuden und Bauwesen im Jahr 2021 trägt der Gebäudesektor mit 36 % zum weltweiten Energieverbrauch bei. Vor diesem Hintergrund erforscht der Sonderforschungsbereich 1244 adaptive Gebäudehüllen und -strukturen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs beim Bau und im Betrieb. Membrankissenkonstruktionen gelten als geeignete Fassadenkonstruktionen, da Sie sehr leicht, rezyklier fähig und großflächig ausgeführt werden. Sie verfügen jedoch aufgrund ihrer geringen Masse über eine geringe Schalldämmung. Doch welche Maßnahmen können die Schalldämmung entscheidend verbessern? Wie ändert sich die Schalldämmung mit der Lagenanzahl und den Lagenabständen? Wie groß ist der Einfluss der gekrümmten Oberfläche auf das Dämmverhalten? Besteht die Möglichkeit einer aktiven Vibrationsstrategie? Und welche festen oder gasförmigen Füllungen erhöhen die Schalldämmung?

Aufgabenstellung:

Eine Literaturrecherche schafft zu Beginn der Arbeit einen Überblick über bisherige aktive und passive Strategien der Schalldämmungsverbesserung und arbeitet bestehende Modelle zu den obigen Einflüssen heraus. Hieraus werden die vielversprechendsten Ansätze abgeleitet. Innerhalb eines geeigneten Finite-Elemente-Programms (z.B. Siemens NX) werden nun Modelle mehrlagiger Kissenkonstruktionen in Fensterabmaßen erstellt. Durch detaillierte FEM-Simulationen werden die ausgewählten Strategien des verbesserten Schallschutzes gegenübergestellt, um daraus Handlungsanweisungen abzuleiten.

Anforderungen:

Sie besitzen idealerweise Vorkenntnisse und Erfahrungen im Umgang mit FEMProgrammen
(z.B. Siemens NX, COMOSOL, Ansys, ...) oder sind alternativ motiviert sich
intensiv damit auseinanderzusetzen.

Bachelor-/Master-/Studienarbeit, am IABP

Laut dem kürzlich veröffentlichten UN-Bericht über den globalen Zustand von Gebäuden und Bauwesen im Jahr 2021 trägt der Gebäudesektor mit 36 % zum weltweiten Energieverbrauch bei. Vor diesem Hintergrund erforscht der Sonderforschungsbereich 1244 adaptive Gebäudehüllen und -strukturen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs beim Bau und im Betrieb. Membrankissenkonstruktionen gelten als geeignete Fassadenkonstruktionen, da Sie sehr leicht, rezyklier fähig und großflächig ausgeführt werden. Sie verfügen jedoch aufgrund ihrer geringen Masse über eine geringe Schalldämmung. Doch welche Maßnahmen können die Schalldämmung entscheidend verbessern? Wie ändert sich die Schalldämmung mit der Lagenanzahl und den Lagenabständen? Wie groß ist der Einfluss der gekrümmten Oberfläche auf das Dämmverhalten? Besteht die Möglichkeit einer aktiven Vibrationsstrategie? Und welche festen oder gasförmigen Füllungen erhöhen die Schalldämmung? Anhand der bestehenden Rahmenkonstruktion werden am Fensterprüfstand des Fraunhofer IBP die Schalldämmmaße unterschiedlicher Konfigurationen experimentell bestimmt. Zudem werden ausgewählte Strategien des verbesserten Schallschutzes gegenübergestellt, um daraus Handlungsanweisungen abzuleiten.

Aufgabenstellung:

Eine Literaturrecherche schafft zu Beginn der Arbeit einen Überblick über bisherige aktive und passive Strategien der Schalldämmungsverbesserung und arbeitet bestehende Modelle zu den obigen Einflüssen heraus. Hieraus werden die vielversprechendsten Ansätze abgeleitet.

Beginn:

ab sofort

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Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bachelor-/Master-/Studienarbeit, am IABP

Laut dem kürzlich veröffentlichten UN-Bericht über den globalen Zustand von Gebäuden und Bauwesen im Jahr 2021 trägt der Gebäudesektor mit 36 % zum weltweiten Energieverbrauch bei. Vor diesem Hintergrund erforscht der Sonderforschungsbereich 1244 adaptive Gebäudehüllen und -strukturen zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs beim Bau und im Betrieb. Membrankissenkonstruktionen gelten als geeignete Fassadenkonstruktionen, da Sie sehr leicht sind, rezyklier und großflächig ausgeführt werden. Anhand komplementärer Bedruckungsmuster über die äußersten Folienlagen kann zudem ein individueller architektonischer Spielraum, eine mediale Interaktion und ein adaptiver Verschattungseffekt ermöglicht werden. Durch die Änderung der Abstände der Membranzwischenräume, der sog. Aktuierung, kann der Wärmedurchgangskoeffizient sowie der Gesamtenergiedurchlassgrad solcher Fassadenelemente anhand von Simulationsergebnissen über den Faktor 2 hinaus variiert werden. Dieses Prinzip könnte dafür genutzt werden, um je nach Wettersituation mehr oder weniger Wärme mit der Umgebung auszutauschen und so die aktiv hinzugefügte Kälte- bzw. Wärmeleistung zur Aufrechterhaltung des gesamten Innenraumkomforts zu reduzieren. Doch wie stark ändert sich der U- / g-Wert durch eine frei gewählte Aktuierungsstrategie? Wie könnten Aktuierungsstrategien / weitere Bauteile diese Abhängigkeiten weiter verbessern?

Aufgabenstellung:

Eine Literaturrecherche schafft zu Beginn der Arbeit einen Überblick über bisherige experimentelle Studien zu Membrankonstruktionen und Beschichtungsmustern. Anhand bestehender Rahmenkonstruktionen werden anschließend der Wärmedurchgangskoeffizient und der Gesamtenergiedurchlassgrad bei variablem Schichtabstand experimentell bestimmt. Zudem wird untersucht wie sich die Frequenz der Aktuierung auf die Übergangseigenschaften auswirken, um daraus Handlungsanweisungen abzuleiten. Dabei sollten die Betriebskosten durch die Aktuierung den Vorteilen gegenübergestellt werden.

Beginn:

ab sofort

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Bachelor-/Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Akustik, am Fraunhofer IBP

Einleitung:

Schallimmissionen sind allgegenwärtig. Vor Allem in bebauten Gebieten an stark befahrenen Straßen, Bahnlinien, Gewerbebetrieben, Flughäfen, etc. nimmt die Störwirkung durch die Geräuschbelastung ständig zu. Dieser Umstand verlangt, angefangen von der Schallquelle, über den Ausbreitungsweg der Geräusche, bis zum schützenswerten Immissionsort (z.B. Vorlesungssaal), innovative und wirksame Maßnahmen, um den Menschen zu schützen. Dafür ist es notwendig die psychoakustische Wirkung von Schall auf den Menschen in der individuellen Situation richtig zu bewerten. Erst dadurch können intelligente Modelle und zielgerichtete Lösungsansätze erarbeitet werden.

Ihre Aufgaben:

Mehrere Abschlussarbeiten sind diesen rechnerischen und auch messtechnischen Untersuchungen zum wahrnehmungsbezogenen Schallimmissionsschutz gewidmet.

Was wir erwarten:

• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Teamfähigkeit
• Spaß an Messungen, Auswertungen, praktischer Aufbauten sowie deren Erprobung, bei Recherchen und Studien, Computersimulation und akustischen Berechnungen, etc.

   

Beginn:

nach Vereinbarung

Interessierte wenden sich bitte an:

Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bachelor-/Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Akustik, am Fraunhofer IBP

Einleitung:

Auch in der Bau- und Raumakustik spielt Nachhaltigkeit eine zunehmende Rolle. Die Notwendigkeit Materialien ressourcenschonend einzusetzen und bereits in der Gebäudeplanung den Rückbau der gewählten Konstruktionen im Blick zu haben, bedingt es bereits in der Produktentwicklung die jeweiligen schallschutztechnischen Eigenschaften genau zu kennen. Um den Schallschutz im Gebäude prognostizieren zu können, müssen neue Materialkombinationen und Bauteilaufbauten schalltechnisch geplant und untersucht werden.

Ihre Aufgaben:

Mehrere Abschlussarbeiten sind diesen messtechnischen und auch rechnerischen Untersuchungen zur Entwicklung neuer Materialien und Bauteile mit Ziel des nachhaltigen Schallschutzes gewidmet.

Was wir erwarten:

• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Teamfähigkeit
• Spaß an Messungen, Auswertungen, praktischer Aufbauten sowie deren Erprobung, bei Recherchen und Studien, Computersimulation und akustischen Berechnungen, etc.

Beginn:

nach Vereinbarung

Interessierte wenden sich bitte an:

Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bachelor-/Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Akustik, am Fraunhofer IBP

Einleitung:

Die konkrete Schallentstehung, -übertragung und -abstrahlung von Geräuschen gebäudetechnischer Anlagen in Gebäuden hängt von jedem einzelnen Element der Installation, aber auch der Gebäudesubstanz sowie vom Zusammenspiel aus Quelle und Empfangsstruktur ab. Daher sind für eine zielgerichtete Planung, Auswahl und Ausführung die schall- und schwingungstechnischen Eigenschaften sowohl der beteiligten Elemente als auch des gesamten Aufbaus relevant. Die Eigenschaften gebäudetechnischer Anlagen gilt es experimentell zu bestimmen, aber auch modellhaft zu beschreiben, um Varianten und Kombinationen von Geräuschquelle und Gebäudesubstanz im Vorfeld möglichst sicher vorhersagen zu können.

Ihre Aufgaben:

Mehrere Abschlussarbeiten sind diesen messtechnischen und auch rechnerischen Untersuchungen zum Schall- und Schwingungsverhalten von gebäudetechnischen Anlagen in Gebäuden gewidmet.

Was wir erwarten:

• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Teamfähigkeit
• Spaß an Messungen, Auswertungen, praktischer Aufbauten sowie deren Erprobung, bei Recherchen und Studien, Computersimulation und akustischen Berechnungen, etc.

Beginn:

nach Vereinbarung

Interessierte wenden sich bitte an:

Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Bewerbung erfolgt über den untenstehenden Link.

Bitte wenden Sie sich an abschlussarbeit@iabp.uni-stuttgart.de