Prof. Stefan Schäfer
Schnittmusteroptimierung adaptiver, textiler Sonnenschutzsysteme
01.04.2021
Bachelorarbeit
Heutige Sonnenschutzsysteme für Gebäude sind entweder sehr wartungsintensiv oder ermöglichen keine Anpassungsmöglichkeiten der Lichttransmission. Durch spezielle Schnittmuster in Textilien sollen am Institut KGBauko stufenlos adaptierbare Sonnenschutzsysteme realisiert werden. Der Vorteil dieser Systeme liegt in der hohen Anpassbarkeit auf veränderliche Lichtverhältnisse bei gleichzeitig geringen Wartungskosten. Da die Form und Anordnung der Schnitte einen großen Einfluss auf den Spannungsverlauf und die damit einhergehende 3D-Verformung nimmt, beeinflussen diese nicht nur optische Aspekte, sondern gleichzeitig Funktion und Lebenserwartung des Textils. Gegenstand dieser Thesis ist der Entwurf und die Bewertung verschiedener Schnittmuster.
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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Formfindung mechanisch vorgespannter, textiler Tragwerke
01.04.2021
Bachelorarbeit
Membrantragwerke gehören zu einer der ältesten, der Menschheit bekannten Bauformen: dem Zeltbau. Lange Zeit in Vergessenheit geraten, erfuhren textile Bauten mit der Entwicklung der Grundlagen für Formfindung und Berechnung solcher Tragwerke eine Renaissance, die bis heute anhält. Aufgrund der besonderen Eigenschaften textiler Materialien sind Entwurf, Berechnung und Herstellung so eng miteinander verknüpft, wie es im Bauwesen selten der Fall ist. Dies stellt den Planer vor neue Herausforderungen.
Gegenstand dieser Studienarbeit ist der Entwurf und die Formgenerierung einer mechanisch vorgespannten Membran.
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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Konstruktiver Entwurf
01.04.2021
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Am Institut KGBauko können Sie als Studienarbeit ein konstruktives Projekt bearbeiten. Die Aufgabe (Bauwerk und Konstruktionsart) kann in Abstimmung mit uns individuell gestaltet werden. Von der Formfindung zum baukonstruktiven Detail soll ein Bauwerk exemplarisch durchgeplant und die wesentlichen Entscheidungsschritte dokumentiert werden. Bei der Bearbeitung können Modelle, Skizzen sowie CAD Software eingesetzt werden.
Mögliche Teilaufgaben der Studienarbeit:
- Recherche und Auswahl einer geeigneten Entwurfsaufgabe
- Entwicklung und Bewertung von Varianten
- Ausarbeitung eines Entwurfskonzepts
- Konstruktive Durcharbeitung
- Entwurfszeichnungen M 1:100 und Detailzeichnungen M 1:10
- Schriftliche Ausarbeitung
- Vertiefung (z.B. von ökologischen und energetischen Fragen)
- Präsentation der Ergebnisse
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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DYNAMIC Architecture
01.04.2021
Masterarbeit
Bewegliche Bauwerke wecken zunehmend das Interesse der Menschen. In den letzten Jahrzehnten sind zahlreiche kleine Gebäude dieser Art verwirklicht worden. Aktuelle Konzepte streben jedoch größere Bauvorhaben an. Eines der bekanntesten hierbei ist der Da Vinci Tower, der in Dubai errichtet werden soll. Das 420 m hohe Bauwerk soll 80 unabhängig drehbare Stockwerke beinhalten. Obwohl bereits eindrucksvolle Bilder und Animationen existieren, ist zur Machbarkeit des Gebäudes noch wenig bekannt gegeben worden.1
Gegenstand dieser Studienarbeit ist es, ein bewegliches Hochhaus auf seine Machbarkeit zu überprüfen. Hierbei soll der Schwerpunkt auf die maximal mögliche Schlankheit, sowie die Freiheiten und Einschränkungen in der Bewegung der Stockwerke bei unterschiedlichen Systemen gelegt werden.
Die Abschlussarbeit kann wahlweise alleine oder in einer Gruppe mit bis zu 3 Studierenden bearbeitet werden. Der Umfang der Themen wird jeweils angepasst.
1 https://lynceans.org/category/architecture/
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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Bionischer Leichtbau – Entwurf, Applikation und Bewertung
01.04.2021
Bachelorarbeit
Die bereits seit Jahrzehnten bewährte und inzwischen in den VDI-Richtlinien 6220 bis 6226 definierte wissenschaftliche Methodik Bionik befasst sich mit der Übertragung biologischer Lösungen auf technische Anwendungen. Zahlreiche natürliche Strukturen sind aus evolutionsökonomischen Gründen dazu ausgelegt, innerhalb funktionaler und morphogenetischer Rahmenbedingungen eine möglichst große mechanische Tragfähigkeit bei einem minimalen Materialeinsatz zu erzielen. Im Rahmen der Bachelor-/Masterthesis sollen technikrelevante Leichtbaulösungen in der Natur aufgespürt, kategorisiert und abstrahiert werden. Hierzu steht ein modernes Mikroskopsystem zur Verfügung. Anschließend sind geeignete Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen und hinsichtlich des Mehrwerts gegenüber konventionellen Ansätzen zu bewerten.
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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Homogenisierung des Spannungsverlaufs in adaptiven, textilen Sonnenschutzsystemen
01.04.2021
Masterarbeit
Heutige Sonnenschutzsysteme für Gebäude sind entweder sehr wartungsintensiv oder ermöglichen keine Anpassungsmöglichkeiten der Lichttransmission. Durch spezielle Schnittmuster in Textilien sollen im Institut KGBauko stufenlos adaptierbare Sonnenschutzsysteme verwirklicht werden. Der Vorteil dieser Systeme liegt in der hohen Anpassbarkeit auf veränderliche Lichtverhältnisse bei gleichzeitig geringen Wartungskosten. Um die gewünschte 3D-Verformung zu erhalten, müssen Zugspannungen in das System eingebracht werden. Hierbei ist es wichtig, dass die Gelenke einen möglichst homogenen Spannungsverlauf erfahren, andernfalls treten chaotische Verformungen und damit einhergehende Spannungsspitzen auf. Gegenstand dieser Studienarbeit ist es, mithilfe von Anpassungen im Bereich der Schnittmuster und des spannungsinduzierenden Rahmens eine Homogenisierung des Spannungsverlaufes innerhalb des adaptiven, textilen Sonnenschutzsystems zu erreichen.
Betreuer/in: Prof. Stefan Schäfer
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Dr.-Ing. Robert Burgaß
Reduzierung von Schneelasten durch die Nutzung von Strahlungseffekten
20.01.2023
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Immer wieder kommt es auch in Deutschland zu extremen Schneefällen. Im Januar 2019 sind beispielsweise in Bayern innerhalb von nur 2 Tagen 100 cm Neuschnee gefallen. Die damit verbundenen Schneemassen stellen für das Tragwerk von Bestandsgebäuden zumeist eine erhebliche Belastung dar. Um die einwirkende Schneelast zu reduzieren und Dachlawinen zu vermeiden, befreien Gebäudeeigentümer häufig selbstständig und zugleich ungesichert Dachflächen vom Schnee. Immer wieder kommt es dabei zu schweren Unfällen in Form von Abstürzen. Um eine solche Situation zu vermeiden, wurde am Institut KGBauko die Forschungsidee entwickelt, mit Hilfe von Solarstrahlung eine effektive Schneeschmelze zu ermöglichen. Die Idee zielt auf die Maximierung der Strahlungsabsorption und auf die Minimierung der Strahlungsreflexion der Schneefläche ab, indem diese mit einer Spezialfolie abgedeckt wird. In der Abschlussarbeit soll dieser Ansatz mittels Freilandversuchen und Berechnungen wissenschaftlich untersucht werden.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Additive Fertigung – Entwicklung eines Konzeptes zum 3D-Druck mit Holz
13.12.2022
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Holz gewinnt als ein nachwachsender und ökologischer Baustoff immer mehr an Bedeutung im heutigen Baugeschehen. Zugleich schreitet auch die Entwicklung von 3D-Druckverfahren kontinuierlich voran und gewinnt ebenfalls zunehmend an Relevanz. Der Einsatz von Holz im Rahmen von additiven Fertigungsverfahren ist hingegen wenig fortgeschritten. Auch die bereits vorhandenen Technologien sind wenig etabliert. Dieser Situation soll die angebotene Abschlussarbeit begegnen. Dazu sind zunächst die Grundlagen zur additiven Fertigung mittels 3D-Druck zusammenzustellen. Anschließend ist der aktuelle Stand der Technik und der Forschung zum holzbasierten 3D-Druck vorzustellen. Darauf aufbauend soll ein Konzept entwickelt, dokumentiert sowie visualisiert werden, das es ermöglicht, sehr komplexe Geometrien mittels Schälfurnier zu fertigen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Wärmereflektierende Dämmstoffe – Planung von Versuchsgebäuden für Freilandversuche
05.12.2022
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Steigende Bau- und Energiepreise sowie zunehmende Materialengpässe erschweren aktuell das Bauen in Deutschland erheblich. Zugleich wächst vor allem in Ballungsgebieten der Bedarf nach bezahlbarem Wohnraum. Ein Lösungsansatz für diese Situation sind sogenannte Tiny-Häuser, die durch den Einsatz wärmereflektierender Dämmstoffe besonders flächen und energieeffizient sein sollen. In der Praxis ist jedoch die Dämmwirkung der wärmereflektierenden Dämmstoffe umstritten. Daher plant das Institut KGBauko ein Forschungsvorhaben zur Untersuchung wärmereflektierender Dämmstoffe mittels Versuchsgebäuden. Die angebotene Abschlussarbeit soll die Planung dieser Versuchsgebäude vorbereiten.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Klassifizierung des Gebäudebestands hinsichtlich der energetischen Qualität
05.12.2022
Masterarbeit
Der Gebäudebestand verantwortet einen hohen Anteil des Energieverbrauchs und CO2-Ausstoßes von Deutschland. Dies bedeutet, dass Bestandsgebäude einen wichtigen Wirkungshebel darstellen, um die klimapolitischen Ziele der Bundesregierung zu erreichen. Die vom Institut KGBauko angebotene Masterarbeit soll an dieser Stelle ansetzen. Es soll ein Modell entwickelt werden, dass dem Anwender ermöglicht ein Bestandsgebäude auf Basis von Eingangsdaten vereinfacht energetisch zu klassifizieren. Zugleich soll das Modell auf Basis der Klassifizierung geeignete Ertüchtigungsmaßnahmen und die damit verbundenen Kosten benennen. Zudem soll das Modell die volkswirtschaftlichen Konsequenzen abschätzen, die mit der energetischen Ertüchtigung von Teilen oder des gesamten Gebäudebestands einhergehen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Wärmereflektierende Dämmstoffe – Planung von Versuchskuben für Freilandversuche
01.12.2022
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Steigende Bau- und Energiepreise sowie zunehmende Materialengpässe erschweren aktuell das Bauen in Deutschland erheblich. Zugleich wächst vor allem in Ballungsgebieten der Bedarf nach bezahlbarem Wohnraum. Ein Lösungsansatz für diese Situation sind sogenannte Tiny-Häuser, die durch den Einsatz wärmereflektierender Dämmstoffe besonders flächen- und energieeffizient sein sollen. In der Praxis ist jedoch die Dämmwirkung der wärmereflektierenden Dämmstoffe umstritten. Daher plant das Institut KGBauko ein Forschungsvorhaben zur Untersuchung wärmereflektierender Dämmstoffe. Die angebotene Abschlussarbeit soll dieses Vorhaben vorbereiten.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Konzipierung und Bewertung eines saisonalen Wärmespeichers
30.11.2022
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Die derzeitige Energiekrise verdeutlicht die Notwendigkeit eines resilienten Wärmeversorgungssystems vor allem im Winter. Saisonale Wärmespeicher bieten die Möglichkeit, den Energieüberschuss aus Solarthermie-Anlagen im Sommer zu speichern und im Winter zu verwenden. So kann z.B. mit Hilfe eines Eisspeichers die freiwerdende Energie beim Phasenwechsel des Wassers zum Heizen oder zur Warmwasserversorgung verwendet werden. Die von dem Institut KGBauko angebotene Abschlussarbeit soll sich mit der Konzipierung sowie der ökologischen und ökonomischen Bewertung eines saisonalen Wärmespeichers für ein Einfamilienhaus befassen. Dazu sind die folgenden Teilaufgaben zu bearbeiten:
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Mikrokraftwerke – Photovoltaik via Plug - and - Play für das Eigenheim
29.11.2022
Bachelorarbeit
Der Ausbau erneuerbarer Energien ist integraler Bestandteil des Konzeptes zum Erreichen der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung. Jüngste Entwicklungen im Bereich der Photovoltaik (PV) – Anlagen ermöglichen es nun, auch mit geringem baulichen und monetären Aufwand Solarstrom zu produzieren, zu nutzen und in das Stromnetz einzuspeisen. In Hinblick auf diese sogenannten Plug-and-Play PV-Anlagen wird vom Institut KGBauko eine Bachelorthesis angeboten, die das Potential und den Mehrwert solcher Mikrokraftwerke analysieren soll. Dazu sind zunächst die wesentlichen technischen Grundlagen zu erarbeiten, um dann für eine Beispielanlage die Stromproduktion sowie die ökologische und ökonomische Amortisationszeit zu berechnen. Den Abschluss der Bachelorthesis bildet die Bereitstellung von Handlungsempfehlungen für den Endnutzer.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Das energieeffiziente Tiny-Haus
31.10.2022
Masterarbeit
Hohe Energiepreise und ein Mangel an verfügbarem Wohnraum in Städten steigern die Bedeutung vom kompakten Bauen und Wohnen. Ein neuer Ansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen, stellen Tiny-Häuser dar, die durch ein strahlungsbasiertes Gebäudekonzept gekennzeichnet sind. Im Rahmen der vom Institut KGBauko angebotenen Masterthesis soll ein solches Gebäudekonzept für Tiny-Häuser entwickelt und mit Hilfe der thermischen Gebäudesimulation bewertet werden. Auf Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse sind Empfehlungen für die Planung und den Bau energieeffizienter Tiny-Häuser auszuarbeiten.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Analyse des Energieeinsparpotentials durch Nutzung von Kastenfenstern
18.10.2022
Masterarbeit
Ein Großteil des deutschen Energieverbrauchs und CO2-Ausstoßes entfällt auf Bestandsgebäude. Die energetische Ertüchtigung des Gebäudebestands stellt daher einen wichtigen Wirkungshebel dar, um die Klimaschutzziele der Bundesregierung zu erreichen. Zu diesem Zweck wird durch das Institut KGBauko eine Masterthesis angeboten, die der Fragestellung nachgehen soll, ob durch smarte und einfach umsetzbare Maßnahmen eine sinnvolle Energieeinsparung bei Bestandsgebäuden erzielt werden kann. Im Fokus der Arbeit steht die Idee, dass Einfachfenster im Bestand durch den Einbau einer zweiten Fensterebene zu Kastenfenster erweitert werden. Diese Idee soll an einem Bestandsgebäude mittels thermischer Simulationen untersucht und das Energieeinsparpotential bewertet werden.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Energetische Bewertung und Ertüchtigung einer Produktionshalle
11.10.2022
Bachelorarbeit
Das Unternehmen Limtronik GmbH aus Limburg plant die energetische Ertüchtigung einer Produktionshalle. Zu diesem Zweck wird durch das Institut KGBauko eine Bachelorthesis angeboten, die sämtliche Grundlagen zur Umsetzung der Ertüchtigungsmaßnahme wissenschaftlich erarbeiten und kompakt zusammenstellen soll. Aufgabe ist zunächst die Durchführung einer örtlichen Bestandaufnahme für eine Produktionshalle, um darauf aufbauend den Bestand mittels Bilanzierungsverfahren gemäß DIN V 18599 (und ggf. Verbrauchswerten) energetisch zu bewerten. Im Anschluss sollen verschiedene Varianten zur energetischen Modernisierung vorgestellt, deren Potential zur Energieeinsparung berechnet und eine Vorzugsvariante ausgewählt werden.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Verbesserung des Einbruchschutzes von Kunststoff-Fenstern durch den Einsatz von Klebetechnik
14.07.2021
Bachelorarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Bachelorthesis knüpft an dieser Stelle an und soll Auswirkungen der Verklebung auf den Einbruchschutz von Kunststoff-Fenstern wissenschaftlich untersuchen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Ökobilanzierung von Kunststoff-Fenstern mit verklebter Verglasung
14.07.2021
Masterarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Masterthesis knüpft an dieser Stelle an und soll die Auswirkungen der Verklebung auf die Ökobilanz von Kunststoff-Fenstern wissenschaftlich untersuchen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Ökologische Analyse von Klebstoffen für den Einsatz bei Kunststoff-Fenstern
14.07.2021
Bachelorarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Bachelorthesis knüpft an dieser Stelle an und soll die Auswirkungen der Verklebung auf die Ökobilanz von Kunststoff-Fenstern wissenschaftlich untersuchen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Optimierung des Flügelrahmens bei Kunststoff-Fenstern durch Klebetechnik
14.07.2021
Masterarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Masterthesis knüpft an dieser Stelle an und soll Möglichkeiten zur Optimierung der Konstruktion des Flügelprofils bzw. Flügelrahmens aufzeigen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Messtechnische Ermittlung des U-Wertes von Kunststoff-Fenstern mit verklebter Verglasung
14.07.2021
Masterarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Masterthesis knüpft an dieser Stelle an und soll die Auswirkungen der Verklebung auf den Wärmeschutz von Kunststoff-Fenstern wissenschaftlich untersuchen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Thermische Analyse von Kunststoff-Fenstern mit verklebter Verglasung
13.07.2021
Bachelorarbeit
In Kooperation mit dem Unternehmen LÖWE Fenster Löffler GmbH sollen neue Entwicklungen und Technologien im Fensterbau wissenschaftlich untersucht werden. Im Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchungen steht die Verbindung von Verglasung und Flügelrahmen. Diese Verbindung wird in der Regel durch eine sogenannte Verklotzung hergestellt und soll zukünftig durch eine Verklebung realisiert werden. Dies ermöglicht einen anderen Lastabtrag und damit wiederum einen optimierten konstruktiven Aufbau des Flügelprofils. Die angebotene Bachelorthesis knüpft an dieser Stelle an und soll die Auswirkungen der Verklebung auf den Wärmeschutz von Kunststoff-Fenstern wissenschaftlich untersuchen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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E-Learning auf Basis von Online-Events und -Plattformen im Bauingenieurwesen
17.08.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Gerade in jüngster Vergangenheit gewinnt E-Learning über Online-Events und -Plattformen, wie z.B. Zoom-Sessions und LMS-Systeme (Moodle), in der universitären Ausbildung an Bedeutung. Diese Situation greift die angebotene Aufgabenstellung für eine Abschlussarbeit auf. Ziel ist es, die Grundlagen zum E-Learning via Online-Events und Online-Plattformen zusammenzustellen, um auf Basis dieser Hilfsmittel ein eigenes E-Learning-Konzept zu entwickeln oder ein bereits vorhandenes E-Learning-Konzept zu adaptieren. Anschließend soll das Konzept in einer Lehrveranstaltung von KGBauko angewendet und evaluiert werden. Den Abschluss der Arbeit bildet ein Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungsoptionen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Wärmeleitfähigkeit feuchter Baustoffe im gefrorenen Zustand
30.06.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Poröse Baustoffe unterliegen am Bauwerk verschiedenen Einwirkungen. Bei Außenwänden sind dies insbesondere Feuchtigkeits- und Temperatur-einwirkungen, resultierend aus dem anliegenden Innen- und Außenklima. Relativ unerforscht sind in diesem Zusammenhang die Auswirkungen von Temperaturen unter 0 °C auf die Wärmeleitfähigkeit poröser Baustoffe mit einem erhöhten Feuchtegehalt. Ziel der angebotenen Abschlussarbeit ist es daher, die wissenschaftlichen Grundlagen zu dem Forschungsthema zusammenzustellen und hygrothermische Beispielberechnungen durchzu-führen. Abschließend soll auf Basis einer kritischen Analyse der erzielten Recherche- und Simulationsergebnisse das zukünftige Forschungs- und Anwendungspotential dargelegt werden.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Einsatz- und Umbauplanung für eine Drohne zur Fassadenreinigung
27.05.2020
Masterarbeit
Die Fassaden eines Gebäudes prägen maßgeblich dessen Architektur und Erscheinungsbild. Es besteht daher ein berechtigtes Interesse, die durch übliche Umwelteinwirkungen verursachten Fassadenverschmutzungen möglichst kosten- und zeiteffizient zu entfernen. Ein neuer Ansatz zur Optimierung der Fassadenreinigung stellt die Verwendung von Drohnen dar. Die angebotene Abschlussarbeit soll sich thematisch mit diesem Ansatz wissenschaftlich befassen. Ziel ist es, die Drohne md4-1000 der Firma Microdrones zunächst vorzustellen, um daraufhin Konzepte zum Einsatz bei der Fassadenreinigung zu entwickeln und die dafür erforderlichen Umbauarbeiten am Gerät zu planen.
Betreuer/innen: Dr.-Ing. Robert Burgaß, M.Sc. Anna Sviridova
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Untersuchung des Reinigungseffekts von Hydrophobierungen
22.04.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Die Fassaden eines Gebäudes prägen maßgeblich dessen Architektur und Erscheinungsbild. Es besteht daher ein berechtigtes Interesse, die durch Umwelteinwirkungen verursachten Verschmutzungen von Fassaden zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Ein Ansatz zu Verbesserung der Selbstreinigung von Fassaden und zur Erleichterung einer Reinigungsmaßnahme stellen Hydrophobierungen dar. Die angebotene Abschlussarbeit soll sich thematisch mit diesem Ansatz wissenschaftlich befassen. Zielsetzung ist es, die Reinigungseigenschaften von hydrophobierten Fassaden zu untersuchen, um daraufhin weiteres Entwicklungs- und Forschungspotential aufzuzeigen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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Algenbesiedlung und -entfernung an Gebäudefassaden
22.04.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Die Fassaden eines Gebäudes prägen maßgeblich dessen Architektur und Erscheinungsbild. In Zeiten hoher energetischer Anforderungen an die thermische Gebäudehülle treten jedoch zunehmend ästhetische Probleme in Form von Algenwachstum auf. Dies zeigt sich beispielsweise häufig bei Gebäuden mit einem Wärmedämmverbundsystem.
Das Verhindern von Algenwachstum und das Entfernen bereits gebildeter Algen an Fassaden rücken somit vermehrt in den Fokus der Bauforschung. Die angebotene Aufgabenstellung hat dazu einen unmittelbaren Bezug. Zielsetzung ist es, die Algenbesiedlung und -entfernung wissenschaftlich zu untersuchen, um weiteres Entwicklungs- und Forschungspotential für diesen Themenbereich aufzuzeigen.
Betreuer/in: Dr.-Ing. Robert Burgaß
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M.Sc. Nikola Bisevac
Mehrgeschossiger Wohnungsbau aus Holz
19.01.2021
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Wohl kaum ein anderes Baumaterial hat eine so lange Geschichte wie Holz. Und in Zeiten, in denen Umweltschutz immer wichtiger wird, erlebt der Hausbau mit Holz eine Renaissance. Nicht nur auf dem Land, sondern vor allem in Städten: in Form von Holzhochhäusern.
Denn das Material hat viele Vorteile: Holz speichert auch nach der Abholzung noch Kohlenstoffdioxid, hat eine höhere Tragkraft als Beton bei niedrigerem Eigengewicht und verbraucht in der Gewinnung weitaus weniger Energie als herkömmliche Materialien wie Stahl oder Beton.
Gebäude in Holzbauweise haben sich seit Langem im Ein- und Zweifamilienhausbau etabliert. Zunehmende Anwendung findet der Holzbau bei Aufstockungen und Anbauten. Es werden auch Vermischungen der vorgenannten Bausysteme vorgenommen, beispielsweise Holzrahmenbauten mit Decken im Massivholzbausystem. Außerdem wird erkannt, dass sich mit Holzrahmenbauelementen sehr wirtschaftlich hochwärmegedämmte Gebäudehüllen auch in Verbindung mit Tragkonstruktionen aus anderen Baustoffen, z.B. Stahlbetonskelettkonstruktionen, herstellen lassen. Diese Mischkonstruktionen finden ebenso zunehmende Anwendung beim Bauen im Bestand, z.B. im Rahmen einer Fassadensanierung mit vorgefertigten Fassadenelementen, als auch bei Hochhäusern.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Möglichkeiten der Verwendung von Holz beim Bau mehrstöckiger Wohngebäude unter Berücksichtigung der Ausführungsqualität, Werkstoffe und Bausysteme zu untersuchen.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Additive Fertigung mit Holzwerkstoffe
19.01.2021
Bachelorarbeit
Additive Fertigungsverfahren, insbesondere mit Kunststoffen und metallischen Werkstoffen, haben in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Auch bei keramischen Werkstoffen konnten deutliche Weiterentwicklungen beobachtet werden. Die zunehmende Bedeutung dieser neuen Verfahrensgruppe wird durch die derzeitigen Wachstumszahlen des 3D-Druck-Marktes deutlich. Ein weiteres Indiz für das Wachstum der additiven Fertigung liegt in einem Anstieg von Patenten und Publikationen in diesem Bereich. Hinsichtlich der Verarbeitung mit additiven Fertigungsverfahren wird der Werkstoff Holz bislang zu wenig betrachtet. Allerdings sind seit einigen Jahren verschiedene Filamente mit Holzanteilen von bis zu 40% für das Fused Filament Fabrication-Verfahren (FFF) verfügbar. Als Matrixmaterial für die Holzpartikel werden vorrangig PLA und PLA-PHA Kunststoffe eingesetzt. Ein anderer Ansatz zur additiven Fertigung in Verbindung mit Holz wird durch ein Binderpulverbettverfahren realisiert. Hier wird Holzpulver als Zuschlagstoff für verschiedene Bindemittel wie Gips, Methylzellulose und Zement eingesetzt. Holz als Zuschlagstoff in Beton wurde ebenfalls bereits generisch verarbeitet. Die additive Fertigung ist für viele holzspezifische Anwendungsfelder sehr interessant. Zu nennen sind dort vor allem die Branchen Möbelbau, Automotive und Transport, sowie die Bauwesenindustrie. Mittels extrusionsbasierten, additiven Fertigungsverfahren konnten beispielsweise bereits Stühle, Bauwerke und Prothesen generativ gefertigt werden.
Die Thesis soll einen Überblick über Forschungsaktivitäten im Bereich des 3D-Drucks mit Holzmaterialien für die gesamte Bandbreite der für Holzwerkstoffe typischen Anwendungsfelder im Bauwesen geben. Arbeit soll einer Kurz-einführung zum Thema additive Fertigung darstellen, sowie der Vorstellung verschiedener Felder der additiven Fertigung mit möglichen Materialien auf Basis von Holz und deren Derivaten.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Experimentelle Formfindung im Leichtbau
19.01.2021
Bachelorarbeit
Unter experimentellen Formfindungsmethoden versteht man die Gruppe derjenigen Methoden, bei denen die tragende Struktur einer Konstruktion durch Zuhilfenahme geeigneter physikalischer Modelle bei gleichzeitiger Beachtung von Maßstabs- und/oder Modelleffekten entwickelt wird. Üblicherweise werden die experimentellen Methoden in folgende Gruppen eingeteilt: Hängemodelle, mechanisch vorgespannte Strukturen, pneumatisch gebildete Formen, Fließformen. Während die Hängemodelle, die mechanisch aufgespannten und die pneumatisch aufgespannten Strukturen einer Einteilung nach der Art der Lastaufbringung folgen, stellt die Gruppe der Fließformen eine dazu nicht kompatible Kategorie dar. Fließformen, die mit Werkstoffen realisiert werden, die während der Formfindung ausgeprägt viskoelastisches bzw. viskoplastisches Verhalten zeigen, sind entsprechend mit den vorgenannten drei Methoden kombinierbar. Interessanterweise sind alle Ergebnisse der vorstehend genannten experimentellen Formfindungsmethoden zugbeanspruchte Konstruktionen. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich eine stabile Gleichgewichtsform bei einer zugbeanspruchten Struktur im Experiment sehr einfach, bei einer druckbeanspruchten Struktur aufgrund der stets vorhandenen (In-) Stabilitätsproblematik nur in sehr wenigen Fällen erarbeiten lässt: Die Modelle würden zumeist während der Formentwicklungsphase infolge von (In-) Stabilitätsproblemen versagen. Die Formfindung druckbeanspruchter Konstruktionen erfolgt deshalb üblicherweise über die so genannte „Umkehrform“. Der dabei zu Grunde gelegte Ansatz lautet: Eine unter einer bestimmten Belastung ausschließlich zugbeanspruchte Konstruktion steht bei Umkehr der Lastrichtung oder der Umkehr der Wirkungsrichtung des Gravitationsvektors unter einer ausschließlichen Druckbeanspruchung.
Wie lässt sich das Gewicht eines Baustoffs weiter reduzieren, ohne gleichzeitig Verluste bei seiner Tragkraft zu erzielen, wie lassen sich Materialeigenschaften aus anderen Branchen auf die Bauindustrie übertragen, wie können Fügeverfahren an die Anforderungen des nachhaltigen Bauens angepasst werden, sind einige der Fragen, die untersucht werden.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Die bioreaktive Fassade zur Energiegewinnung
19.01.2021
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Die Entwicklung intelligenter und funktionaler Fassadenflächen ist eines der aktuellen Forschungsschwerpunkte im Bauwesen. Die Fassade gewinnt als Möglichkeit zur Energiegewinnung immer mehr an Bedeutung.
Ab 2020 soll in Deutschland und anderen Teilen von Europa der Energie-standard von Nullenergiehäusern verbindlich eingeführt werden. Jeder Neubau muss dann genauso viel Energie produzieren, wie er verbraucht. Im Jahr 2012 hatten Photovoltaik und Solarthermie einen Anteil von unter 1,5% am Endenergieverbrauch in Deutschland; im Vergleich dazu hat Biomasse als erneuerbare Energiequelle einen Anteil von über 8%. Im Gegensatz zu Photo-voltaik ist Biomasse eine Form der „Solarenergie“, die sich praktisch verlustfrei speichern lässt und dazu ohne die Verwendung kostenintensiver Spei-chertechnologien wie Batterien auskommt. Die bioreaktive Fassade erschließt erstmals das Potential Biomasse für die Energiegewinnung am Gebäude.
Die Umwandlung von Licht in Wärme ist aus der Solarthermie bekannt und ist ein rein physikalischer Prozess. Die Umwandlung von Licht in Biomasse erfolgt biochemisch durch mikroskopisch kleine Algen (sog. Mikroalgen).
Mikroalgen nutzen wie andere Pflanzen das Sonnenlicht für den photosyn-thetischen Prozess, bei dem CO2 „abgebaut“ wird. Allerdings sind Mikroalgen wesentlich effizienter in der Umwandlung von Lichtenergie in Biomasse als höhere Pflanzen, weil sie einzellig sind und jede Zelle Photosynthese betreibt. Mikroalgen können sich bis zu zweimal am Tag teilen und damit ihre Biomasse vervierfachen. Die Biomasse der Mikroalgen ist ein Energieträger. 1 Gramm trockene Biomasse enthält etwa 23 – 27 kJ Energie.
Die Vorteile der Mikroalgen führten zur Entwicklung der Photobioreaktor-Fassade, die auf dieser Art von Mikroorganismen basiert.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Automatisierte Fertigung im Bauwesen- digitalisierte Bauprozesse und Methoden
19.01.2021
Masterarbeit
Die digitalen Planungsmethoden kommen immer mehr in der Baupraxis an. Dabei ist das digitale Modellieren, das Hinterlegen mit Bauteil- und Planungs-informationen nur ein, wenn auch wichtiger, Teilaspekt im ganzheitlichen digitalen Ablauf. Der Prozess reicht von der ersten Skizze über die Bauphase bis hin zum Betrieb. Eine immer größere Rolle spielt auch die Übertragung der BIM-Planung in automatisierte Fertigungsprozesse.
Bautechnik und -prozesse wandeln sich rasant. Während das Bauen Jahrhun-derte lang den gleichen Regeln folgte, bringen technische Neuerungen heute in relativ kurzen Abständen eine neue Produktion hervor. Digitale Planungs- und Fertigungsprozesse ermöglichen die serielle Fabrikation maßgeschneiderter Bauelemente für den gesamten Bauprozess – vom Entwurf über die Baustellenlogistik und den Gebäudebetrieb bis hin zum Recycling. Aus dem Spannungsfeld von Robotik bis Systemmontage erwachsen neue Potenziale für die Vorfertigung.
Die Bionik überführt Wirkungsweisen aus der Natur in technische Anwen-dungen, Prinzipien von optimierten Tragstrukturen und adaptiven Oberflächen lassen sich auf die Architektur übertragen. Technologietransfer aus anderen Industriezweigen – beispielsweise der Automobil- oder Verpackungsindustrie – eröffnet auch für die Baubranche neue Perspektiven.
Welche digitale Bauprozesse und Methoden haben Potenzial für das Bauen der Zukunft, sind einige Fragen, die in der Thesis beobachtet werden.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Wege zu einer CO2-neutralen und einem klimafreundlichen Gebäudebestand
15.01.2021
Masterarbeit
Der Gebäudesektor hat sowohl in Deutschland als auch in den übrigen Industrienationen einen entscheidenden Anteil am Gesamtenergieverbrauch und Klimagasausstoß. Seine energetische Verbesserung nimmt daher im Zuge des anstehenden Klimawandels und der Verknappung der (Energie-) Ressourcen eine entscheidende Rolle ein. Abgesteckte Ziele geben für die Baubranche – isoliert betrachtet – Einsparungen bei den CO2-Gesamtemissionen in Höhe von rund 90 % in den nächsten vier Dekaden vor. In Deutschland ist im Rahmen der Energiewende zudem das Ziel des Klimaneutralen Gebäudebestands bis 2050 formuliert.
Bestandsgebäude bilden auf Grund ihrer langen Lebens- und Betriebsdauer sowie Erneuerungs- bzw. Sanierungszyklen eine beständige Größe und nehmen hierüber auf langfristige Ziele und Planungen großen Einfluss. Bauliche wie technische Entwicklungen und normative Veränderungen zeigen, wie groß das Potenzial zur Energieeinsparung ist, aber auch, dass die Energiewende ohne eine erfolgreiche Aktivierung der Effizienzpotenziale im Gebäudesektor nicht zu verwirklichen ist. Da der Gebäudebestand in Deutschland eine werthaltige Bausubstanz vorhält und eines der wirtschaftlich wertvollsten Güter der Gesellschaft darstellt, ist es nicht nur ökologisch erforderlich, sondern auch ökonomisch sinnvoll, Investitionen vorzunehmen und Gebäude auch über Effizienzsteigerungsmaßnahmen zukunfts- und marktfähig zu gestalten.
Die Umsetzung dieser Ziele und Gebäudekonzepte, ihr Einfluss auf die Gebäudegestaltung sowie die mögliche Kompensation sollen im Zuge dieser Arbeit analysiert werden.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Zusammenwirken von Beton und Holzträger bei den Holz-Beton-Verbunddecken: HBV-Hybridkonstruktionen
02.11.2020
Masterarbeit
Jedes Material hat spezielle Eigenschaften, die in Kombination miteinander besonders leistungsfähige Konstruktionen ermöglichen. Die Kombination verschiedener Baustoffe mit ihren spezifischen Eigenschaften und Stärken führt zu immer leistungsfähigeren Verbundkonstruktionen. In gestalterischer Hinsicht liegt im Einsatz unterschiedlicher Materialien viel Potenzial für ausdrucksstarke Bauwerke.
Holz und Beton sind als Verbundwerkstoffe insbesondere bei der Sanierung von Holzbalkendecken verbreitet. Doch auch im Neubau werden sie eingesetzt – zunehmend auch als Fertigteile. Die spezifischen Baustoffeigenschaften von Holz und Beton hinsichtlich Schall-, Brand- und Wärmeschutz lassen sich insbesondere bei Geschossdecken gut kombinieren. In der Verbundtechnik werden dabei beide Werkstoffe optimal ausgenutzt: Holz, das auch Zug-belastungen gut aufnehmen kann, wirkt im unteren Deckenbereich, während der Beton im druckbelasteten oberen Bereich eingesetzt wird. Die Verbindung von Holz und Beton erfolgt über geeignete schubsteife Verbindungsmittel, so dass die Decke statisch als ein Bauteil betrachtet werden kann und über die Betonscheibe ihre ausreichende Steifigkeit erhält.
Wo liegen heute die Möglichkeiten und Grenzen und was können wir von hybriden Holz-Beton-Verbunddecken in Zukunft noch erwarten; das sind einige der Themen, die in der Arbeit untersucht werden sollen.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Entwurf eines Energieplushauses: Das Wohngebäude als Energieproduzent
02.11.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Der Energiebedarf für den Betrieb von Wohngebäuden verbraucht derzeit gut ein Viertel des gesamten Energieverbrauchs. Ein Großteil dieser Energie wird durch fossile Energieträger wie Kohle, Mineralöl und Erdgas gedeckt. Die damit verbundenen negativen, ökologischen Folgen stellen eine Herausforderung unserer Generation dar.
Der Effizienzhaus Plus Standard kann hierzu einen wertvollen Beitrag leisten. Ohne Verzicht auf Ästhetik und Lebensqualität werden Immobilien als „intel-ligente“ Gebäude gebaut, die über den Zeitraum von einem Jahr bilanziell mehr erneuerbare Energie erzeugen, als sie verbbrauchen. Die Häuser im Effizienzhaus Plus Standard ermöglichen die Nutzung eines hohen Anteils an erneuerbaren Energien und leisten dadurch einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz.
Das Plus-Energie-Haus macht jedes Gebäude zum potentiellen Kleinkraftwerk. Der Entwurf eines Energieplushauses soll ermöglichen, dass der Verbrauch an Wärme und elektrischem Strom im Jahresmittel durch die hergestellte Energiemenge nicht nur ausgeglichen (Nullenergiehaus) sondern überstiegen wird. Der Nettogewinn wird dann ins Netz eingespeist. So trägt das Gebäude in seiner gesamten Nutzungszeit zur Aufbesserung der Haushaltskasse, und zur energetischen Grundversorgung bei. Weiterhin, leistet es einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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Parametrische Methoden und digitale Fabrikation als Grundlage eines nachhaltigen Bausystems
02.11.2020
Bachelorarbeit, Masterarbeit
Die geometrische Parametrisierung eines Gebäudes, bei der die Gebäudeform aus der digitalen Verknüpfung einzelner Grundgeometrien aufgebaut ist, hat in den meisten Fällen Einflüsse auf die vier Komponenten Details, Fassade, Tragwerk und Gebäudeform. Sie sind, in der Regel physisch miteinander verbunden und deshalb geometrisch voneinander abhängig. Im Gegenzug dazu können auch die einzelnen Paneele oder Elemente auf vorher fest definierte Formen oder aber auf besondere Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Belichtungs- und Verschattungsverhältnisse optimiert werden.
Im Bereich der parametrischen Planung und Fertigung gibt es eine Vielzahl an Fertigungsmethoden, die im Modell- und Prototypenbau genutzt werden. Bei den meisten Projekten kommen trennende bzw. subtraktive Verfahren zum Einsatz. Additive Verfahren aus dem Bereich des 3D-Drucks oder umformende Verfahren werden zunehmend erprobt und entwickelt. Hauptsächlich Metalle und Hölzer werden in verschiedenen Handelsformen verwendet, meist in Plattenform, da diese besonders leicht durch Schneiden / Trennen verarbeitet werden können.
Ziel der Arbeit wird die Untersuchung der digitalen Produktionsmethoden zur Reduzierung des Ressourcenverbrauchs und die Anwendung bei weiteren Komponenten des Gebäudes wie zum Beispiel dem Tragwerk, der räumlichen Aufteilung oder dem Klimakonzept. Bis heute lassen sich in einer steigenden Anzahl von Projekten Ansätze dieser Planung erkennen.
Betreuer/in: M.Sc. Nikola Bisevac
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M.Sc. Le Thi Kieu
Plusenergiehaus Design für ein Sportclubhaus
25.02.2021
Masterarbeit
In Deutschland wurden in den 1950er-1970er Jahren mehrere Sportvereinsheime gebaut und suchen nun nach verschiedenen Maßnahmen, d.h. energetische Nachrüstung und Neuentwicklung zur Verbesserung ihrer technischen Leistung. Neben diesen Maßnahmen könnte der Bau eines zusätzlichen Gebäudes mit Plusenergiehaus Design eine Alternativlösung sein, da es den Gesamtenergiebedarf teilweise bis vollständig decken kann. Am Fallbeispiel des Sportvereins Absteinach soll in der vorliegenden Masterthesis sowohl die aktuelle Situation des bestehenden Gebäudes untersucht als auch eine optimale Lösung für ein zusätzliches Gebäude mit Plusenergiehaus Design am Standort untersucht werden.
Betreuer/in: M.Sc. Le Thi Kieu
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