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Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Nachhaltiges Bauen/Bauqualität', Wissenschaftliche Auswertung ausgewählter Gebäude bezüglich der Nachhaltigkeit in der Nutzungsphase

Ziel des Forschungsprojektes ist die wissenschaftliche Auswertung von drei ausgewählten Bauten der öffentlichen Hand hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit in der Nutzungs- und Betriebsphase. Dies erfolgt anhand von 42 Schlüsselindikatoren in Vorbereitung der SB Challenge im Rahmen der globalen Konferenz 'World Sustainable Building WSB 2014' in Barcelona. Die Ergebnisse werden auf der WSB14 im Oktober in Barcelona vorgestellt. Anlass und Ziel: Seit Jahren macht die Bundesregierung Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik. Um den zukünftigen Anforderungen an ganzheitlich optimierte Gebäude gerecht zu werden, hat das Bundesbauministerium für Bundesgebäude verbindliche Qualitätsvorgaben erarbeitet, die im Leitfaden Nachhaltiges Bauen und im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) fortentwickelt werden. Dem Anwender stehen die BNB-Module 'Neubau', 'Nutzen und Betreiben' und 'Komplettmodernisierung' zur Verfügung, sodass ein Gebäude über den gesamten Lebenszyklus bewertet werden kann. Denn ein Gebäude ist nur so nachhaltig, wie es auch nachhaltig genutzt und betrieben wird. Mit der Teilnahme an der SB Challenge 2014 beteiligt sich das Bundesbauministerium am internationalen Diskurs zum nachhaltigen Nutzen und Betreiben. Die Veranstalter der SB Challenge haben für den internationalen Vergleich 42 Schlüsselindikatoren (Key Performance Indicators, KPI) entwickelt, anhand derer nachhaltig geplante Gebäude hinsichtlich ihrer entsprechenden Nachhaltigkeit in der Phase der Gebäudenutzung untersucht werden sollen. Für Deutschland werden die KPI für das Paul-Wunderlich-Haus in Eberswalde, das Hauptzollamt Hamburg und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit in Berlin ausgewertet. Einzelne Kriterien des Moduls 'Nutzen und Betreiben' sollen im Zuge der Erhebung ebenfalls berücksichtigt werden.

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Nachhaltiges Bauen/Bauqualität', Entwicklung und Erprobung des Moduls BNB Komplettmodernisierung Unterrichtsgebäude

Für das seit 2011 in der Anwendung befindliche Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen des Bundes wird das Modul 'Unterrichtsgebäude Komplettmodernisierung' auf der Basis der Module 'Unterrichtsgebäude Neubau' und 'Büro- und Verwaltungsgebäude Komplettmodernisierung' entwickelt, erprobt und finalisiert. Ausgangslage: Um den zukünftigen Anforderungen an ganzheitlich optimierte Gebäude gerecht zu werden, hat das Bundesbauministerium für Bundesgebäude verbindliche Qualitätsvorgaben erarbeitet, die im Leitfaden Nachhaltiges Bauen und im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) fortentwickelt werden. Das BNB betrachtet den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden und ermöglicht eine ausgewogene Bewertung verschiedener Gebäudequalitäten im Sinne der Nachhaltigkeit. 2013 wurde der Leitfaden Nachhaltiges Bauen unter anderem um das Kapitel 'Bauen im Bestand' ergänzt. Parallel dazu wurde zunächst für Büro- und Verwaltungsgebäude das Modul Komplettmodernisierung (BNB BK) eingeführt. Im Bereich der Unterrichtsgebäude werden Komplettmodernisierungen bestehender Gebäude in den nächsten Jahren eine wichtige Bauaufgabe für Bund, Länder und Kommunen darstellen. Derzeit sind rund 70% der Baumaßnahmen im Bereich der Unterrichtsgebäude Modernisierungsmaßnahmen. Mit dem zu entwickelnden BNB-Modul Komplettmodernisierung für Unterrichtsgebäude (BNB UK) wird das BNB um einen wichtigen Anwendungsbereich erweitert. Ziel: Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung und Erprobung des BNB-Moduls Komplettmodernisierung für Unterrichtsgebäude (BNB UK). Dafür werden die konsolidierten Module Neubau für Unterrichtsgebäude (BNB UN) und Komplettmodernisierung für Büro- und Verwaltungsgebäude (BNB BK) dahingehend überprüft, welche Kriterien übernommen bzw. angepasst werden können und welche neu zu entwickeln sind. Auf der Grundlage der gewonnen Erkenntnisse erfolgt die Entwicklung einer Entwurfsfassung des Moduls Komplettmodernisierung für Unterrichtsgebäude. Anschließend wird das entwickelte Modul anhand von drei Projekten auf Stimmigkeit und Praxistauglichkeit erprobt, ggf. nachjustiert sowie für die Anwendung finalisiert.

Computergestuetzte Methoden und Verfahren zur Bewertung und Optimierung der Umweltvertraeglichkeit von Produkten auf der Basis von Referenzmodellen

Die Umweltvertraeglichkeit eines Produktes waehrend des gesamten Produktlebenszyklus wird primaer in den Phasen Produktplanung, Entwicklung und Konstruktion sowie Arbeitsplanung festgelegt. Ein effektives Instrumentarium, das es Entwicklern, Konstrukteuren und Arbeitsplanern ermoeglicht, die Umweltvertraeglichkeit eines Produktes im Vorhinein zu bewerten und zu optimieren, ist heute noch nicht verfuegbar. Ziel des Projektes ist es, ein Stufenmodell zur Bewertung und Optimierung der Umweltvertraeglichkeit von Produkten zu entwickeln und in ein Informationssystem zur Entwicklung und Produktion umweltvertraeglicher Produkte umzusetzen.

Meteorologische Einflüsse auf Pollenemission -ausbreitung

Emission und Ausbreitung von Pollen heimischer Baumarten sind bedeutende Prozesse, denn einerseits gehören Baumpollen zu den wichtigsten im Frühjahr aktiven Allergenen des Menschen, und andererseits ist die Pollenausbreitung ein entscheidender Prozess im Lebenszyklus der vorwiegend windbestäubten Bäume gemäßigter Breiten. So ist die Pollenausbreitung unverzichtbar für Bestäubung, Reproduktion und natürliche Regeneration und darüber hinaus für den Genfluss und die genetische Vielfalt innerhalb und zwischen Waldbaumpopulationen. Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist die Analyse derjenigen meteorologischen Faktoren, welche die lokale Freisetzung und Ausbreitung von Baumpollen in einem typischen mitteleuropäischen Mischwald beeinflussen und die Entwicklung eines funktionellen Modells zur Pollenemission. Hierzu werden Messungen der Pollenkonzentration und meteorologischer Faktoren in einer hohen zeitlichen Auflösung auf drei Höhenstufen eines 30 m hohen Messturmes im 'Lehrforst Rosalia' in Ostösterreich durchgeführt. Der Pollenkollektor besteht aus drei speziell für diese Fragestellung entwickelten aktiven Probenahmeeinheiten, die eine gleichmäßige Pollensammlung aus allen Richtungen und eine hohe zeitliche Auflösung ermöglichen. Die meteorologische Ausstattung besteht aus drei Ultraschall Anemometern und konventionellen Temperatur-, Strahlungs-, und Feuchtesensoren, welche die meteorologischen Daten in denselben Höhen aufnehmen wie die Pollenkonzentrationen (über dem Kronendach, im Kronenbereich und am Waldboden). Zusätzlich zur Messkampagne soll der Pollentransport mit einem Lagrange-Partikel Modell simuliert werden. Die dafür erforderlichen Trajektoren werden mit einem diagnostischen Windfeldmodell auf Grundlage umliegenden synoptischer Messstationen erzeugt. Die zu erwartenden umfangreichen Daten werden signifikant beitragen: a) zu einem besseren Verständnis der Pollenemission verschiedener mitteleuropäischer Baumarten, b) zu einem funktionellen Verständnis der tageszeitlichen Variation der Pollenfreisetzung in Abhängigkeit von den meteorologischen Parametern, c) zu unserem Wissen über den horizontalen und vertikalen Pollentransports innerhalb und über der Bestandesschicht, und d) zur Möglichkeit Pollenkonzentrationen mit einem Lagrange-Partikel Modell zu simulieren. Die Ergebnisse des Projekts sind die Grundlage für eine neue Generation von Modellen zur Simulation der Pollenausbreitung. Derartige Modelle sind wichtige Werkzeuge für forstwissenschaftliche Fragestellungen und im Landschaftsmanagement, zur Vorhersage und zum Monitoring von allergieauslösenden Pollen und für Risikoanalysen zum Einsatz genetisch modifizierter Bäume.

Software zur Entwicklung energetisch effizienter Gebäude

Im Rahmen des Projekts soll ein universelles Software-Werkzeug erstellt werden, welches allen Personen, die an Entscheidungen bei der Entstehung und Instandhaltung von Gebäuden eingebunden sind, das Finden von gemeinsamen und effizienten Lösungen ermöglicht. Im Lebenszyklus eines Gebäudes - beginnend mit dem Entwurf, dem Bau und der Benützungsbewilligung bis zu seiner Verwendung, Sanierung oder seinem Abriss - müssen von vielen Seiten laufend Entscheidungen getroffen werden. Dabei sind einzelne Alternativen unter verschiedenen Gesichtspunkten, wie z.B. Ästhetik, Kosten, Energieverbrauch, Auswirkungen auf die Umwelt oder auch Behaglichkeit, zu beurteilen. Zwar stehen zur Zeit Computerprogramme zur Verfügung, die als Entscheidungshilfe für einzelne Aspekte herangezogen werden können, in der Regel ist es jedoch nicht möglich verschiedene Programme miteinander zu vernetzen. So erfordert sowohl die Wartung als auch die Weiterleitung von Informationen von allen beteiligten Parteien einen beträchtlichen Aufwand. Das hier vorgestellte Software-Werkzeug soll die Verwaltung und Steuerung von gemeinsamen Entscheidungsprozessen, wie sie im Lebenszyklus eines Gebäudes auftreten, ermöglichen, indem es mehreren Benützern gleichzeitig Zugang zu allen relevanten Informationen gewährt. Dabei ist es den Benutzern möglich, neue Regeln aufzustellen, um einerseits einzelne Prozesse zu automatisieren, andererseits aber auch um andere Teilnehmer auf wichtige Punkte aufmerksam zu machen. Dieses Werkzeug zeichnet sich durch eine (theoretisch) unendlich erweiterbare Struktur aus, die durch ein äußerst generelles Konzept von Daten mit ihren Abhängigkeiten beschrieben wird. Das Programm erlaubt dabei die Verwendung von sowohl berechneten Daten (z.B. aus Simulationen) als auch realen Daten (z.B. laufende Messungen), wie sie zur Verbesserung der Vorhersage bzw. des Verständnisses für einzelne Strategien benötigt werden. Obwohl dieses Werkzeug z.B. auf ökologische oder wirtschaftliche Interessen beliebig erweiterbar ist, soll ein erster Schwerpunkt dieses Programms in einer Anwendung liegen, welche die Entwicklung von energetisch effizienten Gebäuden unter lokalen Aspekten (Klima, Normen) ermöglicht.

StEP - Das Elektronikschrott-Problem lösen

Jeden Tag landet eine enorme Anzahl von elektronischen Geräten im Abfall, einige davon sind schrottreif, andere einfach nur technisch veraltet. All diese Geräte türmen sich allmählich zu einem ernsthaften Umweltproblem auf, welches bisher allerdings kaum öffentliche Aufmerksamkeit erregt hat. Um das Umweltrisiko zu reduzieren und die Entwicklung zu beschleunigen, bestand ein neutraler Forschungs- und Kommunikationsbedarf. Aus diesem Grund wurde StEP im Jahr 2004 initiiert. Der Name ist Programm: Die Lösung des Elektroschrottproblems. Erklärtes Ziel ist die Planung, Anbahnung und Förderung einer nachhaltigen Behandlung von Elektroschrott, auf einem politischen, sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Level. Primäre Ziele sind:- Optimierung des Lebenszyklus von elektrischen und elektronischen Geräten durch die Verbesserung der Lieferketten -Geschlossene Materialkreisläufe -Reduzierte Verschmutzung -Erhöhung der Ausnutzung von Ressourcen und Wiederverwendung von Geräten -Förderung eines Bewusstsein für die Ungleichheiten wie z.B. den digitalen Unterschied zwischen den Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländern -Erhöhung des öffentlichen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Wissens über Zusammenhänge. Als neutrale intitiative mehrerer UN-Organisationen initiiert und befördert StEP Partnershaften zwischen Unternehmen, Regierungs- und Nicht-Regierungs-Organisationen sowie dem Wissenschaftsbereich. Das Fraunhofer IZM ist einer der Partner dieser Initiative und koordiniert gemeinsam mit dem thailändischen Electrical and Electronics Institute die Task Force 'ReDesign'.

Winterliche Wachstumsbedingungen und Nahrungsökologie des Zooplanktons der eisbedeckten Ostsee

Weite Teile der nördlichen Ostsee sind im Winter für mehrere Monate von Meereis bedeckt. Wie in Arktis und Antarktis stellt das solegefüllte Kanalsystem im Eis den Lebensraum für eine diverse Flora und Fauna dar. Bereits im Februar beginnen die Eisalgen zu wachsen und hohe Biomassen im Eis aufzubauen. In den Polargebieten wird diese saisonal früh vorhandene und lokal hoch konzentrierte Nahrungsquelle von herbivoren, pelagischen Zooplanktern genutzt, die somit eine trophische Verbindung zwischen den beiden Lebensräumen Meereis und Pelagial herstellen. Auch in der Ostsee kommen v.a. Copepoden unter dem Meereis vor. Die Art Acartia biflosa reproduziert sogar während der Wintermonate, obwohl Temperatur und Algenbiomasse während der eisbedeckten Zeit in der Wassersäule sehr niedrig sind. Hieraus ergeben sich folgende Fragestellungen: 1. Welche biotischen und abiotischen Wachstumsbedingungen charakterisieren das baltische Untereis-Habitat? 2. Was sind die Energiequellen für die Entwicklung im Winter dominanter Arten? 3. Gibt es in der eisbedeckten Ostsee vergleichbare Prozesse wie in Arktis und Antarktis? Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erfassung der ökologischen Bedeutung des Meereises für die saisonalen Lebenszyklen und Überwinterungsstrategien des Zooplanktons der nördlichen Ostsee.

Einsatz alternativer Verfahren zur Waermebereitstellung in GDRA

Im Rahmen des Projektes werden die Gestehungskosten fuer die Gasdruckregelung ueber den gesamten Lebenszyklus der GDRA bilanziert und auf der Basis von Messwerten der EVG mbH verifiziert. Das vorgeschlagene Rechenverfahren integriert explizit die Kosten fuer die Gasvorwaermung und greift die Struktur der VDI 2067 bzw. VDI 6025 auf. Neben der Kostenbetrachtung wurde parallel der Bezug zum Primaerenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen, bewertet im CO2-Massstab hergestellt. Das Problem der Erdgasvorwaermung wird separat behandelt. Optimierungsmoeglichkeiten im Bereich der Waermebereitstellung werden abgeleitet.

Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse - Aktualisierung 2009

Die Stiftung Initiative Mehrweg hat erstmals im Jahr 2006 eine Studie zur Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse in Auftrag gegeben, mit dem Ziel gebräuchliche Verpackungssysteme für Obst und Gemüse in Europa auf die mit ihrer Verwendung verbundenen Umweltauswirkungen zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse zu den Kosten und zu ausgewählten sozialen Faktoren gewonnen werden, um dem Aspekt der Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Die Ergebnisse der ersten Studie wurden 2009 nochmals überprüft und aktualisiert. Die Studie wurde von der Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung (GaBi) der Universität Stuttgart und der PE International erstellt. Es handelt sich bei der Untersuchung der ökologischen Auswirkungen um eine vergleichende Ökobilanz im Sinne der DIN EN ISO 14040 ff, was durch einen Critical Review bestätigt wurde. Die Ergebnisse zeigen deutliche ökologische und ökonomische Vorteile für die Mehrwegsysteme.

Vorhersagbarkeit von Rossbywellenpaketen: Klimatologie und Eigenschaften der Dynamik

Rossbywellen sind von grundlegender Bedeutung für die Dynamik der Erdatmosphäre. Die Wettersysteme der mittleren Breiten sind häufig in deutlich ausgeprägten Rossbywellenpakete (RWP) eingebettet. Die Bedeutung dieser Wellenpakete für die Wettervorhersage wurde schon vor langem erkannt. Die Rolle der RWP als Vorläufer von Schwerwetterereignissen fand dabei besondere Beachtung. Im allgemeinen ist zu erwarten, dass RWP, da sie sich als großskalige Strömungsmerkmale gemäß balancierter Dynamik entwickeln, einen hohen Grad an Vorhersagbarkeit aufweisen, der sich auch günstig auf die Vorhersagbarkeit der eingelagerten, kleinskaligeren Wetterphänomene auswirkt. Andererseits hat eine Reihe von neueren Studien gezeigt, dass sich Vorhersagefehler und -unsicherheiten innerhalb von RWP ausbreiteten und anwachsen, was zu einer maßgeblichen Beeinträchtigung der Vorhersagbarkeit führen kann. Es steht damit die wichtige Frage im Raum: Unter welchen Bedingungen besitzen RWP eine hohe Vorhersagbarkeit und unter welchen Bedingungen besitzen sie eine geringe Vorhersagbarkeit? Die hier beantragte Arbeit wird zur Beantwortung dieser Frage einen wichtigen Beitrag leisten.Mithilfe dieses Antrags werden wir die Vorhersagbarkeit von RWP aus klimatologischer Sichtweise anhand von Ensemblevorhersagen über einen Zeitraum von 30 Jahren betrachten. Unser Ansatz betrachtet RWP als eigenständige, physikalisch aussagekräftige Einheiten, die durch spezifische Eigenschaften beschrieben werden können: Amplitude, Größe, Form und Lage. Die Vorhersagbarkeit dieser Eigenschaften werden wir aus den Ensembledaten bestimmen und ihre saisonale und regionale Abhängigkeit untersuchen, sowie die Abhängigkeit von der Dauer des RWP und der Phase im Lebenszyklus des RWP. Diese phänomenologische Untersuchung ergänzen wir durch eine prozess-basierte Untersuchung der RWP Dynamik. Das Ziel dabei ist es die Dynamik von RWP mit hoher bzw. niedriger Vorhersagbarkeit gegenüberzustellen, um dadurch ein besseres Verständnis der erheblichen Schwankung der RWP Vorhersagbarkeit zu gewinnen.

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