Offene Themen (Bachelor-, Master-, Studienarbeit)
Aufgabenstellung
Die fortschreitende Urbanisierung und damit verbundene Bauaktivitäten in innerstädtischen Räumen verschärfen zunehmend die Hitze in unseren Städten und finden so auf Kosten von Stadtbewohnenden statt. Der Stuttgarter Kessel macht sich bereits heute als wortwörtlicher Hotspot der sommerlichen Hitzebelastung bemerkbar Grüne Strukturen stellen aufgrund ihrer temperaturregulierenden Wirkung auf die unmittelbare Umgebung im urbanen Raum eine effektive Gegenmaße dar. Beispielsweise haben vertikale Begrünungssysteme in Städten ein großes Potenzial als nachhaltige Klimaanpassungsmaßnahmen, da es eine Vielzahl an bislang ungenutzten Flächen gibt. Die Begrünung dieser und auch ungenutzter horizontaler Flächen obliegt jedoch in der Regel Behörden und Gebäudeeigentümer*innen, so dass Einzelpersonen oft nicht selbst aktiv werden können, um diese Entwicklung voranzutreiben. Gleichzeitig ergibt sich durch die Menge an privaten Mietwohnungen in Stuttgart ein großes Flächenpotenzial, das von Einzelpersonen beeinflusst werden kann. Durch die Aktivierung dieses Potenzials, kann gezeigt werden, dass Klimaanpassung sofort sichtbar und selbst machbar ist – auf jedem Balkon.
Durchführung der Arbeit
Die Bachelorarbeit versteht sich als Vorbereitung auf ein potenzielles Forschungsprojekt, in dem erforscht werden soll, wie kleinflächige Fassaden- und Balkonbegrünungen als Selbstbauprojekt das urbane Mikroklima verbessern.
Die Arbeit soll die folgenden zwei Arbeitspakete beinhalten:
- Analyse der Ausgangslage zu Balkonen und Balkongeländern in Stuttgart sowie Begrünungskonzepten
- Erfassung und Typologisierung der gängigen Balkongeländer-Arten im Gebäudebestand in Stuttgart
- Grobe Auswertung der Verteilungshäufigkeit der erarbeiteten Typen anhand eines vorgegebenen Areals, z.B. 2-3 typische/repräsentative Straßenzüge / Blöcke mit Innenhöfen in der Stuttgarter Innenstadt
- Recherche zu vorhandenen frei verkäuflichen Begrünungssystemen inkl. Auswertung der jeweiligen Stärken und Schwächen sowie deren Kosten
- Projektrecherche nach eventuell vorhandenen DIY-Anleitungen oder Pilotprojekten inkl. Auswertung s.o.
- Konzeption verschiedener Möglichkeiten von Balkonbegrünungsmodulen (z.B. innen-/außenliegend, etc.) unter Berücksichtigung von DIY-Kompatibilität und Wartung/Pflege (s.u.), Effektivität und Vereinbarkeit mit gängigen baulichen Anforderungen an Balkone (z.B. Brandschutz, Absturzsicherung)
- Abschätzung des Flächenpotenzials das mit dem entwickelten Begrünungsmodul in Stuttgart begrünbar wäre (nachvollziehbar begründet)
- Entwicklung eines Begrünungsmoduls-Mock-Ups im Maßstab 1:1 für die Anbringung an Balkongeländer
Die Auswahl des zu bauenden Mock-Ups muss gut begründet sein und einen repräsentativen Fall aus der vorherigen Recherche zu vorhandenen Balkontypen und möglichen Begrünungskonzepten darstellen. Der Bau (einzelne Schritte) und die verwendeten Materialien müssen gut dokumentiert sein.
Das Begrünungsmodul soll
- den Balkon möglichst nach innen und außen begrünen, wenn sinnvoll lt. Recherche
- mindestens für die in Stuttgart gängigste Art von Balkonen geeignet sein (s. oben)
- das Balkongeländer nicht nachhaltig beschädigen
- eine einfache und praktikable Bewässerung ermöglichen
- im besten Fall ein integriertes Bewässerungssystem enthalten
- ein einfaches und praktikables Austauschen abgestorbener Pflanzen ermöglichen
- kostengünstig und einfach zu bauen sein (DIY Lösung)
- gängige bauliche Anforderungen nicht beeinträchtigen (z.B. Brandschutz, Absturzsicherung)
Als Ergebnis der Bachelorarbeit wird folgendes erwartet:
- Analyse zu vorhandenen Balkontypen und vertikalen Flächen in Stuttgart
- Übersicht zu möglichen Balkon-Begrünungskonzepten
- Flächenpotenzial für begrünte Balkonfäche in Stuttgart
- Mock-Up eines Begrünungsmoduls im Maßstab 1:1, das die Punkte in 2. Erfüllt, inkl. Dokumentation des Baus und der Materialien mit Kosten
Erweiterung zur Masterarbeit durch:
- Erstellung eines Messkonzepts zur mikroklimatischen Beurteilung des Begrünungsmoduls mit folgenden Fragen:
- Welche Parameter müssen bzw. sollten gemessen werden?
- Wo sind die Sensoren für die entsprechenden Messungen anzubringen?
- Simulation zu den mikroklimatischen Gegebenheiten des Begrünungsmoduls mit dem Modellierungs-Programm ENVI-met
Kontext und Zielsetzung
Im Zuge des Klimawandels und zunehmender Hitzebelastung in Städten wächst der Bedarf an wirksamen Klimaanpassungsmaßnahmen im urbanen Raum.
Das Projekt Ecotrii bietet ein modulares, begrüntes Schirmsystem, das mikroklimatische Vorteile von Vegetation auch an Standorten ermöglicht, an denen keine Baumpflanzung realisierbar ist.
Ziel dieser Arbeit ist es, die mikroklimatischen Wirkpotenziale des Systems „Ecotrii“ messtechnisch zu erfassen und zu bewerten.
Ecotrii wurde im Rahmen des Stuttgarter Klima-Innovationsfonds gefördert. Mehr Infos unter https://ecotrii.de/.
Aufgaben
- Recherche von Referenzprojekten und Wirkpotenzialen
- Entwicklung eines Messkonzeptes für einen „Ecotrii“ in der Stuttgarter Innenstadt
- Durchführung und Dokumentation einer Messkampagne im Sommer
- Aufbereitung, Qualitätssicherung sowie Auswertung der erhobenen Messdaten
- Analyse der mikroklimatischen Effekte (Messungen) im Vergleich zu Referenzsimulationen
- Ergebnisbewertung sowie Entwicklung von Handlungsempfehlungen
Ansprechpartnerin: Claudia Lüling
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Veröffentlicht: 19.05.2026
Hintergrund
Gegenstand dieser Arbeit ist der bestehende Teststand für PV‑integrierte Verschattungslösungen, wie in Abbildung 1 (siehe oben) dargestellt. Die Verstellung des Lamellenwinkels beeinflusst nicht nur die Arbeitsplatzbeleuchtung bzw. Blendung, sondern auch die solaren Gewinne und den Stromertrag. Alle diese Effekte hängen vom Lamellenwinkel und den Wetterbedingungen
Aufgabenstellung
Mit dem Vorliegen der Messdaten und Ansteuerung gehen Sie wissenschaftlichen Fragestellungen nach. Hierbei könnte ein Fokus auf dem Vergleich passiver und aktiver Kalibrierungsverfahren (Active Transfer Learning) liegen. Des weiteren könnten Sie Nachweise erbringen, ob optimierungsbasierte Regelungskonzepte (Model predictive control, reinforcement learning control) für diese Anwendung Vorteile gegenüber heuristischen Konzepten bieten.
Ansprechpartner
Simon Weber
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Veröffentlicht: 02.04.2026
Masterarbeit am Institut für Akustik und Bauphysik
Kontext und Zielsetzung
Die mittlere Strahlungstemperatur (Tmrt) ist eine zentrale Kenngröße zur Beurteilung thermischer Belastungen im Rahmen der Stadtbauphysik und Humanbiometeorologie. Gerade im urbanen Umfeld, wo bauliche Strukturen, Materialität und Verschattung den Strahlungshaushalt stark beeinflussen, ist die präzise Erfassung von Tmrt eine Herausforderung, insbesondere unter Freilandbedingungen.
Ziel dieser Arbeit ist es, bestehende und neu entwickelte Messmethoden zur Bestimmung von Tmrt im urbanen Raum zu analysieren, zu vergleichen und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit, Genauigkeit und Praktikabilität zu bewerten. Im Fokus stehen dabei auch die Entwicklung kostengünstiger Prototypen, die im Rahmen aktueller Forschungsprojekte wie „SciWalK – Science Walk Klimaanpassung und Biodiversität“ erprobt werden können.
Aufgaben
- Einarbeitung in den aktuellen Stand der Forschung zur Bestimmung der mittleren Strahlungstemperatur (Tmrt) anhand von Freifeldmessungen
- Recherche und Analyse bestehender Messmethoden und Geräte (z. B. Globe-Thermometer, Sensoren für gerichtete Strahlungsmessungen)
- Durchführung eines Methodenvergleichs durch Messkampagnen im Freiland. Fokus: Low-Budget Prototypen
- Evaluation und Validierung der Messergebnisse (z.B. Excel) und Abgleich mit Simulationsprogrammen (z. B. ENVI-met)
- Einordnung des Einflusses zwischen Tmrt und verschiedenen biometeorologischen Belastungsindikatoren (z. B. PET, UTCI)
- Entwicklung von Handlungsempfehlungen für den Einsatz einfacher Tmrt-Messsysteme im urbanen Kontext
Voraussetzungen
- Interesse an Stadtklima, Umweltmessungen und Humanbiometeorologie
- Grundkenntnisse in Messtechnik und Stadtbauphysik von Vorteil
- Wünschenswert: Erfahrung in Elektrotechnik oder Programmierung (z. B. Arduino, Raspberry Pi)
- Sicherer Umgang mit Excel, idealerweise erste Erfahrungen mit ENVI-met
- Selbstständige und praxisorientierte Arbeitsweise, Interesse und zeitliche Kapazität für Freilandmessungen vor Ort in Stuttgart
Ansprechpartner: Claudia Lüling
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Veröffentlicht: 08.08.2025
Masterarbeit am Institut für Akustik und Bauphysik
Hintergrund
In urbanen Räumen gewinnen die Förderung der Biodiversität und die Erweiterung der ökologischen Funktionen von Gebäuden zunehmend an Bedeutung. Wildbienen zählen zu den wichtigsten Bestäubern im urbanen Ökosystem. Um diese gezielt zu fördern, geeignete Nistplätze und günstigen mikroklimatischen Bedingungen notwendig.
Ziel der Arbeit
Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss mikroklimatischer Parameter auf die Besiedlung-/Brutaktivität von Wildbienen in fassadenintegrierten Nisthilfen zu analysieren. Dabei sollen insbesondere die Parameter Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Globalstrahlung betrachtet werden. Die Erkenntnisse sollen einen Beitrag zur Optimierung der Habitat-Gestaltung und deren Integration in die Gebäudehülle leisten sowie die mikroklimatischen Rahmenbedingungen für artenfördernde Fassadengestaltung besser zu verstehen.
Untersuchungsdesign und Methodik
- Betrachtet werden drei unterschiedliche Testbauten, an denen jeweils drei Varianten von Habitat-Systemen für Insekten an verschiedenen Fassadenausrichtungen (Süd, Ost, Nord) installiert sind. Der Fokus liegt auf der Analyse der Wildbienen Nisthilfen. Als vierte Nisthilfe ist eine Referenzsystem in unmittelbarer Umgebung zu analysieren.
Es sollen folgende Untersuchungen durchgeführt werden:
- Auswertung der vorliegenden Messdaten
- Es stehen umfangreiche Messdaten aus einem laufenden Forschungsprojekt zur Verfügung, darunter:
- Lufttemperatur und relative Feuchte innerhalb der Nisthilfen
- Oberflächentemperatur der verschiedenen Materialien der Nisthilfe
- Wetterdaten aus der unmittelbaren Umgebung
Die hinsichtlich der Aufgabenstellung relevanten Daten sollen ausgewertet und mit den vorliegenden Daten zur Besiedlung-/Brutaktivität abgeglichen werden.
- Eigenständige Messung der Globalstrahlung vor den Nisthilfen, Validierung dieser mithilfe der vorliegenden Wetterdaten aus der unmittelbaren Umgebung. Der Messaufbau (Sensorik, Positionierung, Zeitraum) ist im Rahmen der Arbeit zu dokumentieren und zu begründen. Untersuchung auf einen Zusammenhang zwischen Globalstrahlung und Besiedlung-/Brutaktivität.
- Untersuchung auf Zusammenhänge der Besiedlung-/Brutaktivität mit Parametern wie Ausrichtung, Verschattung, Materialität der Fassade
- Es erfolgt ein Vergleich der unterschiedlichen Nisthilfen hinsichtlich ihres Erfolgs bzgl. der Besiedlungs-/Brutaktivität
- Abschließend erfolgt eine Bewertung der Ergebnisse und eine Diskussion möglicher Einflussfaktoren und Optimierungsansätze und der Positionierung der Systeme im Stadtraum
Ansprechpartner: Daniela Schätzel
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Veröffentlicht: 08.08.2025
Masterarbeit am Institut für Akustik und Bauphysik
Hintergrund
Fassadenintegrierte Habitat-Systeme können einen wichtigen Beitrag zur Förderung der Biodiversität in urbanen Räumen leisten. Ihre Integration in die Gebäudehülle wirft jedoch bauphysikalische Fragestellungen auf, insbesondere im Hinblick auf mögliche Wärmebrückeneffekte. Diese können die thermische Qualität der Gebäudehülle beeinflussen und relevante Auswirkungen auf den Heiz- und Kühlbedarf sowie auf das Risiko von Tauwasser- und Schimmelbildung haben.
Ziel der Arbeit
Ziel der Arbeit ist es, die Wärmebrückenwirkung fassadenintegrierter Habitat-Systeme an drei Testbauten zu untersuchen. Dabei sollen sowohl bauphysikalische Messdaten als auch simulative Methoden herangezogen werden, um die Auswirkungen der Systeme auf den Wärmestrom und die Feuchteprozesse im Bauteil zu analysieren und zu bewerten. Die Arbeit soll Erkenntnisse über den Einfluss fassadenintegrierter Habitat-Systeme auf die thermische Gebäudehülle liefern und eine Grundlage für weiterführende Konstruktions- und Optimierungsansätze im Bereich der biodiversitätsfördernden Fassadentechnologie schaffen.
Untersuchungsdesign und Methodik
- Betrachtet werden drei unterschiedliche Testbauten, an denen jeweils drei Varianten von Habitat-Systemen an verschiedenen Fassadenausrichtungen (Süd, Ost, Nord) installiert sind.
- Es sollen die folgenden Wärmebrückenanalysen durchgeführt werden:
- Simulationen der Wärmebrückenwirkung der integrierten Systeme und Berechnung relevanter Kennwerte (z. B. Ψ-Wert, Temperaturfaktor) mit einem Wärmebrückenprogramm (z.B. Psi-Therm oder Flixo)
- Simulationen der Habitat-Systeme als Teil der Gebäudehülle mit dem Programm WUFI® (WUFI Plus) zur detaillierten Analyse des Wärme- und Feuchtetransports im Bereich der Systeme sowie der Auswirkungen auf den Energiebedarf.
- Abgleich der Simulation mit Messdaten:
Es stehen umfangreiche Messdaten für die Testbauten aus einem laufenden Forschungsprojekt zur Verfügung, darunter:
- Oberflächentemperaturen innen und außen
- Daten zum Außenraumklima (Lufttemperatur, Strahlung)
- Daten zum Innenraumklima (Lufttemperatur, relative Feuchtigkeit?)
Diese hinsichtlich der Aufgabenstellung relevanten Daten sollen ausgewertet und mit den Ergebnissen aus der Simulation abgeglichen werden.
- Es erfolgt ein Vergleich der drei Habitat-Varianten hinsichtlich ihres Einflusses auf die thermische Gebäudehülle. Hierbei werden die unterschiedlichen Systeme und Testbauten hinsichtlich ihrer bauphysikalischen Leistungsfähigkeit verglichen.
- Abschließend erfolgt eine Bewertung der Wärmebrückeneffekte und möglicher Risiken auf Grundlage simulativer und ausgewerteter Ergebnisse und eine
- Diskussion möglicher Optimierungsansätze für die bauphysikalische Integration von Habitat-Systemen in Fassaden.
Ansprechpartner: Daniela Schätzel
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Veröffentlicht: 08.08.2025
Masterarbeiten am Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Aufgabenstellung
Gegenstand der Aufgabenstellung ist die Vorhersage der Körperschallübertragung in Holzgebäuden. Ziel ist die Entwicklung einer praxisnahen Methode zur Abschätzung der Eingangsadmittanz von Holzdecken sowie der entsprechenden Übertragungsfunktionen des Gebäudes. Zusammen mit gemessenen Quellendaten (z. B. von Normhammerwerk und Sanitärinstallationen) soll dies eine zuverlässige Prognose der Schalldruckpegel in Empfangsräumen ohne umfangreiche In-situ-Messungen ermöglichen.
Im Kontext eines laufenden Forschungsprojektes sind hierzu mehrere Abschlussarbeiten ausgeschrieben. Die Arbeiten kombinieren Messungen in Labor, Messungen in realen Holzgebäuden, analytische Modellierung und numerische Simulationen (z. B. Finite-Elemente-Modelle). Die resultierenden Modelle und Daten werden zur Verbesserung von Auslegungsmethoden für Holzkonstruktionen eingesetzt. Das Projekt wird in Kooperation zwischen dem Fraunhofer IBP, der TU München sowie Industriepartnern aus dem Holzbau- und Sanitärbereich durchgeführt.
Durchführung der Arbeit
In Abhängigkeit vom fachlichen Hintergrund und von Interessen der Bewerber*innen, kann die jeweilige Abschlussarbeit insbesondere folgende Schwerpunkte aufweisen:
- Experimentelle Arbeiten: Luft- und Trittschall, Eingangsadmittanz, messtechnische Charakterisierung idealer und realer Schallquellen, Körperschall-Übertragungsfunktionen im Labor und in Holzgebäuden.
- Datenanalyse und Modellierung: Entwicklung eines Finite-Elemente-Modells (COMSOL) und Vergleich analytischer, numerischer und experimenteller Ergebnisse
- Dokumentation und Literaturarbeit: Literaturrecherche zur Körperschallübertragung in Holzgebäuden und zur analytischen Modellierung der Schallquellen. Unterstützung beim Aufbau und der Erweiterung einer strukturierten Datenbank mit Mess- und Prognoseergebnissen.
Beginn:
ab sofort möglich
Interessierte wenden sich bitte an:
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
abschlussarbeit@iabp.uni-stuttgart.de
Bachelor-/Masterthesis, am IABP
Background
The subject of this work is PV-integrated shading solutions, such as those depicted in Figure 1. Changing the slat angle not only affects the workplace illuminance or glare, but also the solar gains and the electricity yield. All these effects depend on the slat angle and the weather conditions. This includes a non-smooth and non-linear dependence on the position of the sun. Due to the effect in several domains, optimization-based control concepts (e.g. MPC, RLC) are favoured, which, however, require a compact surrogate model.
Task Description
This work begins with a literature research on the previous surrogate model and control approaches of PV-integrated shading devices. Subsequently, different deep neural network structures are developed and compared. MATLAB is the preferred environment for this.The training data required is made available using an existing Rhino3D Grasshopper plugin from parametric design. With appropriate aptitude, this surrogate model can then be used to develop an optimization-based control.
Requirements, Supervision, and Contact
You should have knowledge of machine learning methods and a good experience in programming with MATLAB or Python. If this position interests you, please send your CV, current transcript of records, and your preferred start date. The position is available immediately. For any inquiries, please do not hesitate to get in touch.
Start
as of now
Application, see following link.
Bitte wenden Sie sich an abschlussarbeit@iabp.uni-stuttgart.de
