Über das Labor
Das Labor für Bauphysik widmet sich in Forschung und Lehre den Themen Wärmeschutz, Feuchteschutz und Schallschutz von Gebäuden. Besondere Schwerpunkte bilden dabei die akustische Charakterisierung von Konstruktionen und Baustoffen sowie die Untersuchung der Energieeffizienz von Gebäuden und Quartieren.
Lehre
In der Lehre ist das Labor für Bauphysik in verschiedenen Studiengängen durch Vorlesungen und Laborpraktika sowie durch studentische Arbeiten umfassend vertreten.
(Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
Studierende der Bachelor-Studiengänge Bauingenieurwesen sowie Bauklimatik erleben gleich zu Beginn des Studiums das Labor für Bauphysik in verschiedenen Grundlagenpraktika. Dabei vermessen sie zum Beispiel die Wärmeleitfähigkeit oder den akustischen Absorptionsgrad verschiedener Baustoffe, lernen die Funktionsweise einer Wärmepumpe oder ermitteln das Schalldämm-Maß einer Wand experimentell im Wandprüfstand.
In weiterführenden Laborpraktika oder praktischen Übungen erlernen Studierende den Umgang mit Schallpegelmessgeräten, die Messung der thermischen Behaglichkeit oder die Thermografie mit einer Wärmebildkamera.
Bachelor- und Masterarbeiten lösen anwendungsnahe, aktuelle Problemstellungen und kombinieren dafür die praktischen Fähigkeiten der Studierenden und die Geräte des Labors für Bauphysik. Dies geschieht regelmäßig im Rahmen von aktuellen Forschungsprojekten oder Kooperationen mit Industriepartnern wie zum Beispiel Ingenieurbüros.
Das Labor für Bauphysik bietet regelmäßig Themen für studentische Arbeiten (Bachelorarbeiten, Masterarbeiten, Projektarbeiten) an. Daneben steht es auch für die Betreuung externer Arbeiten zur Verfügung. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an die Laborleiter.
Forschung
Das Labor für Bauphysik zeichnet sich durch anwendungsnahe und innovative Forschung aus, insbesondere auf dem Gebiet der Energieeffizienz von Gebäuden sowie zum Schallschutz.
Aktuelle Forschungsprojekte
Laboraustattung
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- Wandprüfstand inkl. Messtechnik zur Messung der Luftschalldämmung gemäß DIN EN ISO 10140
- Empfangsplatte inkl. Messtechnik zur Messung der Körperschallleistung von gebäudetechnischen Anlagen gemäß DIN EN 15657
Im Wandprüfstand wird die Schalldämmung von Wänden, Türen oder Fenstern gemessen. (Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
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- Impedanzrohr inkl. Messtechnik zur Messung des akustischen Absorptionsgrads gemäß DIN EN ISO 10534
- Strömungswiderstandsmessgerät zur Messung des Strömungswiderstands gemäß DIN EN ISO 9053-1
- Prüfstand zur Messung der dynamischen Steifigkeit gemäß DIN EN 29052
Am Prüfstand für dynamische Steifigkeiten werden elastische Zwischenlagen für schwimmende Estriche untersucht. (Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg) 
Mit Hilfe des Impedanzrohrs wird der Schallabsorptionsgrad von akustischen Materialien bestimmt. (Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
Der Strömungswiderstand ist ein wichtiger Einflussparameter für die akustische Qualität eines Materials. (Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
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- Schwingungsmesstechnik (Beschleunigungssensoren, Shaker, instrumentierte Hammer, Impedanzkopf, usw.) zur Messung von Körperschall und Schallübertragung in Gebäuden
- Schallpegelmessgeräte (NTi Audio XL2) zur Messung des Schalldruckpegels in verschiedenen Situationen
- Messtechnik für Luft- und Trittschallmessungen im Gebäude
(Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
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- Wärmebildkameras (testo 882 und 885) für Thermografiemessungen
- Behaglichkeits-Set (testo 400) zur Messung der thermischen Behaglichkeit und PMV/PPD gemäß DIN EN ISO 7730
Messung der thermischen Behaglichkeit (Foto: Florian Hammerich / OTH Regensburg)
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Im Labor für Bauphysik werden die gängigen Software-Tools für bauphysikalische Nachweise und Energiebilanzierungen von Gebäuden benutzt. Darüber hinaus stehen spezialisierte Software-Tools für Lehre und Forschung zur Verfügung.
- CadnaA zur Schallausbreitungsberechnung im Freien
- CadnaR zur Schallausbreitungsberechnung in Räumen
- Hottgenroth Energieberater zur Energiebilanzierung von Gebäuden
- Hottgenroth SWS zur Simulation des sommerlichen Wärmeschutzes
- ZUB Argos Pro zur Wärmebrückenberechnung
- IDA ICE zur thermischen Gebäudesimulation
- WUFI Plus und WUFI 3D zur hygrothermischen Simulation
- COMSOL für Finite-Elemente-Berechnungen
- MATLAB für selbstprogrammierte Datenauswertungen, Simulationen und Berechnungen
Auftragsforschung
Das Labor für Bauphysik steht für Beratungen und Messungen zu bauphysikalischen Fragestellungen sowie Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Rahmen der Auftragsforschung gerne zur Verfügung. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an die Laborleiter.
Team
Laborleitung: Prof. Dr. Christoph Höller (Bauakustik)
Laborleitung: Prof. Dr. Oliver Steffens (Bauphysik)
Werkmeister: Sven Lange
Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Georg Bäumler
Wissenschaftliche Mitarbeiterin: Anna Rieger
Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Mubashar Rafiq
Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Paul Schoplocher
Abgeschlossene Forschungsprojekte
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Energetischer Digitaler Zwilling für das Dynamische Energiemanagement auf AI-Basis in Quartieren und Siedlungsstrukturen
Projektlaufzeit: 2020 - 2022
Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / ZIM (VDI/VDE/IT)
Kooperationen: Luxgreen Climadesign, Consolinno Energy
Team: Prof. Dr. Oliver Steffens, Stefan Ettengruber M.Sc., Paul Schoplocher M.Sc.
Über das Projekt:
Die Senkung des Energiebedarfs ist eine zentrale Aufgabenstellung der Bundesregierung, der Primärenergiebedarf soll bis zum Jahr 2050 im Vergleich zum Jahr 2008 um 80% reduziert werden. In Gebäuden wird weltweit mehr als ein Drittel der Energie verbraucht und direkt oder indirekt ein Drittel der weltweiten CO2-Emissionen verursacht. Zusätzlich besteht großer Bedarf an weiterer Wohn- und Gewerbefläche.
Um den Primärenergieverbrauch in Gebäuden schnell und erheblich zu senken, wird eine zügige Planung neuer energieoptimierter städtischer Quartiere und eine schnelle Sanierung von bestehenden Quartieren benötigt. Die meisten Gebäude in den alten Industrieländern wurden zwischen den 1950er bis 1970er Jahren gebaut, haben eine Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren und zeichnen sich durch einen hohen Endenergieverbrauch aus. Nach Aussage der Bundesregierung muss die Sanierungsquote von 1% auf mindestens 2 bis 2,5% erhöht werden.
Ziel des Projekts EDDA ist die Entwicklung realitätsnaher, dynamischer, energetischer digitaler Zwillinge, um innovative Energieversorgungstechnologien einerseits und Baumaterialien andererseits in Kombination mit großen Datenmengen aus unterschiedlichsten Quellen „verarbeitet“ zusammenzufügen. Die Daten werden u. a. durch verschiedene Simulationen ermittelt und mit künstlicher Intelligenz aufbereitet. Das Ergebnis ist ein optimales Werkzeug für die Quartiersplanung der Zukunft. Zugleich liefert das innovative System optimierte Trainingsdaten für die AI (artificial intelligence) des Energiemanagementsystems, sodass bereits nach wenigen Tagen die Energieversorgung einen Optimierungsgrad von 90 % erreicht. Bisher wird dafür eine Laufzeit von mind. zwei Jahren benötigt.
Beitrag der OTH Regensburg zu dem Projekt war die Entwicklung und Evaluation neuer Gebäudesystemsimulationskomponenten mithilfe der Finite-Elemente-Methode. Dadurch wird es möglich, das thermodynamische Verhalten von Gebäudespeichermassen zu ermitteln und Lastkurven in Wechselwirkung mit den instationär anliegenden Randbedingungen der Struktursimulation (FEM-Simulation) zu erzeugen. In der nächsten Ebene werden diese Ergebnisse bzw. Bauteileigenschaften approximiert und über das gleichungsbasierte Neutral-Model-Format werden neue Modelkomponenten für die Gebäudesystemsimulation mit IDA ICE programmiert und in die Modellbibliothek integriert. Konkret werden dabei konvektive Phänomene, Solarstrahlungseffekte und die Wärme-Feuchte-Wechselwirkung in Bauteilen berücksichtigt.
Publikation: Dragos Paul Schoplocher, Stefan Ettengruber, Oliver Steffens: Improvements for building-performance simulations by a comparative finite-element method analysis. Energy and Buildings 278, 112563 (2023).
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Herstellung und Montage eines innovativen solaraktiven Fassadenputzsystems nach dem Prinzip eines Eisbärenfells“ (Foto: OTH Regensburg) Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margarethenau Regensburg
Das Projekt MAGGIE gewann 2021 den Bundespreis „Umwelt & Bauen“ des Umwelt Bundesamts in der Kategorie „Klimagerechte Sanierung“. Die Juroren würdigen damit die Sanierung der Margaretenau als Leuchtturm-Projekt auf dem Weg zum Erreichen der Klimaziele im Gebäudesektor unter Beteiligung der Bewohner und Berücksichtigung der sozialen Verträglichkeit.“
Projektlaufzeit: 2017-2022
Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Projektträger Jülich GmbH)
Kooperationen: Universität Bayreuth, Baugenossenschaft Margaretenau eG, Franken Maxit, Stadt Regensburg, Luxgreen Climadesign, Consolinno Energy, TGA Projektierung
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Nachhaltige energetische Modernisierung und Restaurierung historischer Stadtquartiere
Die Lebensqualität in einem Stadtquartier lässt sich steigern, wenn Baukunst, Energieeffizienz, regenerative Energieversorgung und kostengünstiges Wohnen zusammenkommen. All das braucht umfassendes Know-how von Architekten, Planern und Betreibern.
Wie lässt sich eine Gebäudesanierung erfolgreich zum Zwecke des Klimaschutzes und der nachhaltigen Wohnqualität umsetzen? Strategien hierfür entwickelten Professor Oliver Steffens und sein Forschungsteam der OTH am Beispiel des Plato-Wild-Ensembles, eines genossenschaftlichen Wohnquartiers aus den 1920er-Jahren im Regensburger Osten. Das Besondere an dem Sanierungskonzept ist sein fachübergreifender Ansatz: 30 Projektbeteiligte aus den technischen sowie wirtschafts- und sozialwissenschaftlichen Disziplinen erarbeiteten für das Plato-Wild-Ensemble mehrere Lösungsansätze: Das Projektteam verfolgte nach einer eingehenden Bestandsaufnahme das Konzept der Nachverdichtung sowie der energetischen Ertüchtigung der Gebäudehülle. Ziel war dabei, die historische Fassade zu bewahren. Das Projektteam unterlegte die Ansätze der architektonischen Modernisierung sowie der regenerativen Energieversorgung mit zahlreichen Entwürfen, Berechnungen und Simulationen. Bauphysikalische Betrachtungen zum Wärme-, Feuchte- und Schallschutz waren ein weiterer wichtiger Baustein.
Die Forschungsarbeit wurde durch die Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit gefördert. Der Leitfaden ist als dritter Band der Reihe "Zukunft Bauen: Forschung für die Praxis" erschienen. Die Handlungsempfehlungen des Leitfadens richten sich an Planer, Architekten und Eigentümer.
(Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung)
Weitere Informationen und Endbericht zum Download BBSR - Veröffentlichungen - RENARHIS
Projektlaufzeit: 2012-2014
Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Projektträger Jülich GmbH)
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Ausgewählte Konferenzbeiträge und Veröffentlichungen über das Projekt MAGGIE:
- Oliver Steffens: Historische Gebäude mit künstlicher Intelligenz (Projekt MAGGIE):
Wege zur nachhaltigen Energiewende im Bestand. vhs-Vortragsreihe Offene Hochschule. Regensburg, 10.10.2022. - Belal Dawoud: Das MAGGIE-Hybridversorgungssystem; Chancen und Lehren für die Energiewende. 3. Kongress Energiewendebauen. Wuppertal, 09.06.2022.
- Thomas Mühlberger: Solares Bauen: Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg – MAGGIE. Klimagerechte Sanierung eines Wohngebäudes mit Entwicklung eines Hybrid-Energiesystems in Verbindung mit innovativen Fassadensystemen. Bayern Innovativ-Tagung „Energetische Sanierung im Gebäudebestand“. Regensburg, 06.10.2021, mit anschließendem Exkurs in die Wohnsiedlung Margaretenau. https://www.bayern-innovativ.de/de/veranstaltung/energetische-sanierung-im-gebaeudebestand
- Oliver Steffens: MAGGIE - Künstliche Intelligenz, Sektorkopplung und solaraktive Bauteile für Klimaschutz und bezahlbares Wohnen: Innovationen in der Regensburger Margaretenau. 10. Bayerischer Innovationskongress. Regensburg, 14.07.2021. https://www.techbase.de/news-termine/events-termine/detail/14/7/2021/10-bayerischer-innovationskongress
- Oliver Steffens: Solares Bauen: Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg – MAGGIE. Künstliche Intelligenz für Klimaschutz und niedrige Wohnkosten. Stadt.Land.Digital – Bundesweiter Digitaltag „Digitale Kommunen sparen Energie – Online-Präsentation und interaktiver Austausch guter Beispiele aus smarten Kommunen“, 18.06.2021. https://www.wik.org/fileadmin/StadtLandDigital/210618_StadtLandDigital_Digitale_Kommunen_Sparen_Energie.pdf
- Oliver Steffens: Solares Bauen: Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg – MAGGIE. Künstliche Intelligenz für Klimaschutz und niedrige Wohnkosten. Berliner Energietage, 22.04.2021.
- Oliver Steffens: SOLARES BAUEN: Nachhaltige Modernisierungskonzepte am Beispiel der Margaretentau in Regensburg. Überblick über das Forschungsprojekt MAGGIE. Symposium "Klimaneutrale Stadt", OTH Regensburg, 09.02.2019. https://idw-online.de/de/news710438
- Oliver Steffens: Neue Zukunftsideen für traditionelle Wohnquartiere. Zukunftsweisende Modernisierungskonzepte am Beispiel der Margaretentau in Regensburg. vhs-Vortragsreihe Offene Hochschule „Wie wollen wir leben? Neue Konzepte für Wohnen und Mobilität in Regensburg“. Regensburg, 28.05.2018.
Publikationen aus dem Projekt MAGGIE:
Fachjournale (Peer-Review-Artikel):
- Lang et al. 2019: Electricity Load Forecasting - An Evaluation of Simple 1D-CNN Network Structures, Beitrag zur ITISE 2019 (6th International Conference on Time Series and Forecasting) in Granada, September 2019, ITISE 2019 Proceedings, ISBN 978-84-17970-78-9
- Lang et al. 2019: Applying a 1D-CNN Network to Electricity Forecasting, Kapitel in Contribution to Statistics (ISSN: 1431-1968), Springer
- S. Malz; O. Steffens; W. Krenkel: Infrared reflective wall paint in Buildings: Energy saving potentials and thermal comfort, Energy & Buildings, Vol. 224, 2020
- P. Steininger, M. Gaderer, B. Dawoud, Experimental and Numerical Study on the Solar Gain and Heat Loss of Typical Existing and Refurbished German Buildings, in: World Energy and Environment Technology Publishers (Ed.), Proceedings of the International Conference on Climate Resilient Built Environment, Coventry, United Kingdom, 2020
- Haug, S., Vetter, M. & Weber, K. (2020). Energetische Gebäudesanierung zwischen Energieeffizienz und Sozialverträglichkeit. Das Beispiel Margaretenau Regensburg. TATuP – Zeitschrift für Technikfolgenabschätzung in Theorie und Praxis, 29(3)
- Steininger, P.; Gaderer, M.; Dawoud, B. (2020): Experimental and numerical study on the solar gain and heat loss of typical existing and refurbished German buildings. In: iCRBE Procedia 1.1, S. 75–93
- Haug, S.; Vetter, M.; Weber, K. (2020): Energetische Gebäudesanierung zwischen Energieeffizienz und Sozialverträglichkeit. Das Beispiel Margaretenau Regensburg, in: TATuP – Zeitschrift für Technikfolgenabschätzung in Theorie und Praxis 29/3
- Haug, S.; Vetter, M. (2021): Altersgerechtes Wohnen im Quartier. Standort 45 (1), 11–17
- Haug, S.; Vetter, M. (2020): Ältere Menschen im Wohnquartier der Margaretenau in Regensburg – aktuelle Situation und zukünftiger Bedarf, In: Andrea Teti, Harald Künemund, Judith Fuchs, Enno Nowossadeck (Hrsg.): Wohnen und Gesundheit im Alter – Chancen für die Gestaltung von Gesundheit, Wohnen und Wohnumfeld in der Gesellschaft des langen Lebens. Vechtaer Beiträge zur Gerontologie. Wiesbaden: Springer VS 239
- Malz, S.; Krenkel, W.; Steffens, O. (2021): On the development of a building insulation using air layers with highly reflective interfaces. In: Energy & Buildings, Vol. 236
- Steininger, P.; Gaderer, M.; Steffens, O.; Dawoud, B. (2021): Experimental and Numerical Study on the Heat Transfer Characteristics of a Newly-Developed Solar Active Thermal Insulation System. In: Buildings, 11.3, 123
- Steininger, P.; Gaderer, M.; Dawoud, B. (2021): Assessment of the Annual Transmission Heat Loss Reduction of a Refurbished Existing Building with an Advanced Solar Selective Thermal Insulation System. In: Sustainability, 13.13, 7336
Weitere Veröffentlichungen:
- Malz, S.; Steffens, O.; Krenkel, W.: Solaraktive Fassaden im Bestandsbau, Konferenzbeitrag, Bauphysiktage, Weimar, 2019
- Nagl et. al. 2018, Stochastische Optimierung und maschinelles Lernen von Sektorenkopplung zur Entwicklung integraler energetischer Planung von Quartierskonzepten und automatisierter vorausschauender strommarktgeführter Steuerung, Beitrag zur Clusterkonferenz in Amberg 2018
- Riederer, M; Das MAGGIE - Projekt, SolaresBauen: Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg, 4. Regensburger Energiekongress, Posterbeitrag
- Haug, S.; Schiele, A.; Weber, K.; Riederer, M.; Saller, T., 2019: Nachhaltig Leben und Wirtschaften am Beispiel des Sanierungsgebiets Margaretenau Regensburg. Vortrag bei der XX. Tagung für Angewandte Sozialwissenschaften: Nachhaltig Leben und Wirtschaften. Management Sozialer Innovationen als Gestaltung gesellschaftlicher Transformation. Hochschule München, 24.-26.05.2019.
- Hartmut Netz (2020): Herausforderung: Erhaltung und Weiterentwicklung. Sanierung historischer Substanz. In: Die Wohnungswirtschaft DW 73, 02.2020, S. 20–23. – ein Interviewbeitrag von Oliver Steffens
- Haug, S.; Vetter, M.; Cerullo, L.; Weber, K. (2020): MAGGIE: Energetische Modernisierung des genossenschaftlichen Wohnquartiers Margaretenau in Regensburg.
- Die Wohnungswirtschaft 01/2019 – Solaraktives und solaradaptives Außenputzsystem. Sanierung historischer Bausubstanz mit Solarputz, S. 28-30. „Solaraktive Putzsysteme halten Wärmeverluste gering“. Interview mit Oliver Steffens. https://www.haufe.de/download/die-wohnungswirtschaft-ausgabe-12019-wohnungswirtschaft-481062.pdf
- Die Wohnungswirtschaft 02/2020 – „Ein Spagat zwischen drei Polen“. Interview mit Oliver Steffens, S. 22. www.haufe.de/download/die-wohnungswirtschaft-ausgabe-22020-wohnungswirtschaft-508764.pdf
- Ausstellung der Friedrich-Ebert-Stiftung Bayern „Bezahlbarer Wohnraum“ –Denkmalgerechte Quartiersmodernisierung in Regensburg
- Wolf, Katharina (2022): Klimaneutral im Quartier. In: Erneuerbare Energien, 09.12.2022 (08/2022), S. 60–63. www.erneuerbareenergien.de/energieversorger/stadtwerke/klimaneutral-im-quartier
- Oliver Steffens: Historische Gebäude mit künstlicher Intelligenz (Projekt MAGGIE):