Angebote für Studierende

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
Kontaktinformationen

Veröffentlicht: 02.04.2026

Aufgabenstellung

Der massive Holzbau bietet zahlreiche Vorteile, die sowohl aus technischer als auch aus ökologischer Sicht zu einem steigenden Marktanteil im Gebäudesektor beitragen und zu einer weltweiten Zunahme an mehrgeschossigen Gebäuden in Holzbauweise führen. Gleichzeitig verursacht der Betrieb von Gebäuden einen Großteil der globalen CO₂-Emissionen, weshalb der Energieverbrauch von Gebäuden zu reduzieren ist. Die Wärmespeicherung bietet eine Möglichkeit, den Ausnutzungsgrad passiver Wärmequellen und -senken zu erhöhen um dadurch den Energiebedarf für Heizung und Kühlung zu senken. Zusätzlich ist bei Gebäuden in Holzbauweise der thermische Komfort in Innenräumen maßgeblich von äußeren Temperaturschwankungen abhängig, da Holz eine zu Stahlbeton vergleichsweise geringe Wärmespeicherfähigkeit besitzt. Die Kombination von Holz mit Materialien wie Beton oder Lehm, in Form von hybriden Deckensystemen, gewinnt daher in der Praxis zunehmend an Bedeutung. Der für den akustischen Komfort notwendige Fußbodenaufbau kann jedoch eine thermische Entkopplung zwischen Decke und Raum bewirken, wodurch ein Teil der gespeicherten Energie nicht mehr nutzbar ist. Dies stellt einen Zielkonflikt dar.

Diese Arbeit soll daher quantifizieren, welche thermische Speicherkapazität durch Hybrid‑Konstruktionen im Vergleich zu reinen Holzgeschossdecken realisierbar ist und welche Auswirkungen dies auf den Jahresenergiebedarf von Wohn‑ bzw. Bürogebäuden hat.

Durchführung der Arbeit

Die Arbeit beginnt mit einer systematischen Literaturrecherche zu den thermischen Eigenschaften von Holz, Stahlbeton, Lehm und weiteren für diesen Ansatz geeigneten Materialien, wie PCM (Phase-Change-Materials). Die wesentlichen bauphysikalischen Kennwerte (Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, etc.) werden tabellarisch zusammengefasst. Darauf aufbauend werden mögliche Simulationsansätze analysiert und ein Gebäudemodell zur parametrischen Untersuchung einer Geschossdecke erstellt (Simulationssoftware IDA-ICE). Das Simulationsmodell umfasst verschiedene Varianten und Materialkombinationen. Als Randbedingung dienen realistische Jahresklimadaten von einem definierten Standort. Das Modell ist anhand von Referenzdatensätzen aus der Literatur zu validieren. Anschließend erfolgt eine parametrisierte Simulationsstudie, aus der die effektive Wärmespeicherkapazität, Überhitzungsstunden und das Energieeinsparpotential bezogen auf Heiz- und Kühlenergie abgeleitet und bauphysikalisch bewertet werden. Die Diskussion berücksichtigt die Wechselwirkung zur akustischen Entkopplung von Fußbodenaufbauten.

Ansprechpartner

Theresa Müller (Kontaktinformationen)
Holger Röseler (Kontaktinformationen)

Veröffentlicht: 19.02.2026

Der Gebäudesektor spielt eine zentrale Rolle bei der Erreichung nationaler und internationaler Klimaschutzziele. Insbesondere die angestrebte Treibhausgasneutralität erfordert eine konsequente Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen im Gebäudebestand und Neubau. Maßnahmen wie die Dämmung der Gebäudehülle, der Austausch von Heizungsanlagen, Integration erneuerbarer Energien oder Optimierung der Anlagentechnik können den Energieverbrauch deutlich reduzieren. Für eine fundierte Entscheidungsgrundlage ist neben der energetischen Einsparung auch die Betrachtung der entstehenden Kosten erforderlich.

Kosteninformationen zu einzelnen Maßnahmen sind in der Literatur uneinheitlich strukturiert und aufbereitet. Es besteht daher ein Bedarf an einer strukturierten Aufbereitung und Bündelung vorhandener Kostendaten sowie an einer umfassenden, systematisch gegliederten Maßnahmenliste, die als Grundlage für eine konsistente Kosten- und Wirtschaftlichkeits-berechnung dient. Das Ziel der ausgeschriebenen Arbeit ist die Konzeption und Umsetzung eines Tools zur Berechnung der Kosten und Wirtschaftlichkeit von Energieeffizienzmaßnahmen an Gebäuden. Mithilfe des Tools soll anschließend eine identifizierte relevante Fragestellung zum Thema Kosten und Wirtschaftlichkeit von Effizienzmaßnahmen untersucht werden.

Aufgaben

• Recherche und Auswertung von Literatur im Bereich Kosten und Wirtschaftlichkeitsrechnungen von Energieeffizienzmaßnahmen an Gebäuden
• Erstellung eines Tools (z. B. Excel) zur Berechnung der Kosten und Wirtschaftlichkeit von Effizienzmaßnahmen
• Berechnung der Kosten und Wirtschaftlichkeit von Energieeffizienzmaßnahmen an einem Beispielgebäude
• Untersuchung einer relevanten Fragestellung im Bereich der Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung

Die untersuchte Fragestellung kann auf den Umfang einer Masterarbeit ausgeweitet werden. Unterstützung bei der Einarbeitung sowie regelmäßige Besprechungen zum aktuellen Stand der Arbeit und zu Hindernissen finden im Rahmen der Betreuung statt.

Voraussetzungen

• Interesse und Motivation zur Einarbeitung in neue Themen
• Kenntnisse zur Erstellung eines Kostentools (z. B. gute Kenntnisse in Excel)
• Hohes Maß an Selbstständigkeit
• Grundverständnis im Bereich Gebäudehülle, Wärmeschutz und Anlagentechnik von Gebäuden ist hilfreich

Ansprechpartner

Jessica Preuss (jessica.preuss@ibp.fraunhofer.de)

Veröffentlicht: 19.03.2026

Forschungsfrage

• Wie verändert die Kombination aus gebäudeseitiger Temperatursenkung und lokaler Abwärmeintegration die technisch-ökonomische Machbarkeit einer netzunabhängigen, strombasierten Wärmeversorgung am Fraunhofer Campus IZS?

Ziele

• Untersuchung eines klimaneutralen Zielzustands nach Umsetzung erarbeiteter Sanierungskonzepte
• Quantifizierung verbleibender Endenergiebedarfs Strom/Wärme/Kälte im Zielzustand
• Reduktion der Abhängigkeit von Energieversorger (z.B. HKW Stuttgart)
• Absenkung von Systemtemperaturen (gebäudeseitig)
• Erfassung, Quantifizierung und Integration von Abwärmequellen
• Aufzeigen von Flexibilisierungsoptionen

Mögliche Arbeitsschritte

• Analyse IST-Zustand
  • Energieverbräuche, Gebäudestruktur, Systemtemperaturen, Wärmeverteilung), Lastganganalysen
• Erfassung und Bewertung von Zielzustand
  • Sichtung von bestehenden Sanierungskonzepten inkl. Maßnahmen, Abschätzung zukünftiger Endenergiebedarfe
• Erarbeitung einer Technologieübersicht möglicher Versorgungskonzepte, Kurzbewertung und anschließend Ausarbeitung präferiertes Konzept
• Untersuchung von Maßnahmen zur
• Systemtemperatursenkung (Gebäudehülle, Hydr. Abgleich, Austausch Heizflächen, Regelung, etc.)
  • Einbindung von Abwärmepotenzial (Identifikation von Quellen, Temperatur, Verfügbarkeit, Beständigkeit
  • Einsatz von Wärmeübertrager / Wärmepumpen
• Flexibilisierung Eigenstromverbrauch
  • PV-Potenziale, Batteriespeicher, Lastmanagement
  • Integration strombasierte Erzeuger KKM, WP

Ansprechpartner

Daniel Stegmaier (daniel.stegmaier@ibp.fraunhofer.de)

Veröffentlicht: 19.03.2026

Aufgabenstellung

Die fortschreitende Urbanisierung und damit verbundene Bauaktivität in innerstädtischen Räumen verschärfen zunehmend die Hitze in unseren Städten und findet so auf Kosten von Stadtbewohnenden statt. Der Stuttgarter Talkessel ist bereits jetzt – besonders im Sommer – ein Hotspot, im wahrsten Sinne des Wortes.

Aufgrund ihres kühlenden Effekts auf die unmittelbare Umgebung, stellen grüne Strukturen eine effektive Gegenmaße dar. Beispielsweise haben vertikale Begrünungssysteme in Städten ein großes Potenzial für eine nachhaltigen Abhilfe, da es aktuell eine Vielzahl an ungenutzten Flächen gibt. Die Begrünung dieser und auch ungenutzter horizontaler Flächen obliegt jedoch in der Regel Behörden und Gebäudeeigentümer*innen, so dass Einzelpersonen oft wenig tun 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. Wenn dieses Potenzial genutzt wird, 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:

1. Analyse der Ausgangslage zu Balkonen und Balkongeländern in Stuttgart

• 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 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.

2. Entwicklung eines Begrünungsmoduls-Mock-Ups im Maßstab 1:1 für die Anbringung an Balkongeländer

Das Begrünungsmodul soll

• den Balkon nach innen und außen begrünen,
• mindestens für die in Stuttgart gängigste Art von Balkonen geeignet sein (s. Typen oben)
• das Balkongeländer nicht nachhaltig beschädigen
• eine einfache und praktikable Bewässerung innen und außen ermöglichen
• im besten Fall ein integriertes Bewässerungssystem enthalten
• ein einfaches und praktikables Austauschen abgestorbener Pflanzen ermöglichen
• kostengünstig und einfach zu bauen sein

Als Ergebnis er Bachelorarbeit wird folgendes erwartet:

• Mock-Up eines Begrünungsmoduls im Maßstab 1:1, das die o.g. Punkte erfüllt
• Bauanleitung zum Begrünungsmodul mit den o.g. Punkten inkl. notwendiger Kosten

Masterarbeit:

Die beschriebene Arbeit kann durch die Erstellung eines ergänzend Messkonzepts und mikroklimatische Simulationen auf eine Masterarbeit ausgeweitet werden. Folgende zusätzliche Aufgaben sind in diesem Fall zu bearbeiten:

3. Erstellung eines Messkonzept & Mikroklimasimulation

Das Messkonzept soll der Untersuchung der Lufttemperatur und relativen Luftfeuchte sowie der Oberflächentemperatur des Balkongeländers zur Beurteilung des Mikroklimas in unmittelbarer Nähe des Begrünungsmoduls dienen. Zudem soll die Feuchte im Substrat der Vegetation berücksichtigt werden. Das Konzept soll folgende Punkte beinhalten:

• Anzahl der Sensoren
• Positionen der Sensoren
• Maximale Entfernung der Sensoren vom Begrünungsmodul, um die mikroklimatische Wirkung dieses noch erfassen zu können

Simulationen sollen ergänzend mit dem Programm ENVI-met durchgeführt werden, um Voraussagen zu den mikroklimatischen Gegebenheiten und Szenarien um das und aufgrund des Begrünungsmoduls und auf dem Balkon aufzuzeigen.

Als Ergebnis der Masterarbeit wird folgendes erwartet:

• Mock-Up eines Begrünungsmoduls im Maßstab 1:1, das die o.g. Punkte berücksichtigt
• Bauanleitung zum Begrünungsmodul mit den o.g. Punkten inkl. notwendiger Kosten
• Skizze zu Messkonzept, das die o.g. Punkte berücksichtigt sowie mikroklimatische Simulationen mit dem Programm ENVI-met

Ansprechpartnerin: Daniela Schätzel
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Veröffentlicht: 19.11.2025

Masterarbeit am Institut für Akustik und Bauphysik

Kontext und Zielsetzung

Die mittlere Strahlungstemperatur (T_mrt) 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
Kontaktinformationen

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:

1. 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.

2. 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.
3. 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.

1. 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.
2. 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
Kontaktinformationen

Veröffentlicht: 08.08.2025

Bachelorarbeit am Fraunhofer-IBP

Kontext – Relevanz

Mit der Softwarefamilie WUFI^® ist ein weltweit angewendetes Programmsystem entwickelt worden, mit dem hygrothermische Fragestellungen mit guter Übereinstimmung zur Realität beantwortet werden können. Aufgrund deutlich unterschiedlicher Transportkoeffizienten für den Saugvorgang und die Weiterverteilung muss bei der Berechnung im Programm entschieden werden, welcher Transportmechanismen vorliegt. Um den rechnerischen Aufwand zu beschränken, wird derzeit ein ganz einfacher Ansatz gewählt. Immer dann, wenn die Fassade beregnet wird, werden für den gesamten Aufbau die Transportkoeffizienten für den Saugvorgang angesetzt und ohne Beregnung die für die Weiterverteilung. Da in Deutschland die Beregnungszeiten weniger als 4 % ausmachen, ergibt sich dadurch meist nur ein relativ geringer Fehler. Dies ändert sich bei Berechnungen für Gegenden mit deutlich höheren Regenzeiten. Hinzu kommt, dass immer häufiger kapillaraktive Dämmstoffe eingesetzt werden, die sowohl als Außen- wie auch als Innendämmung Verwendung finden. Sofern man nicht für das gleiche Material abhängig von dessen Einsatz unterschiedliche Kennwerte verwendet, kann dies bei Innendämmungen zu unrealistischen Ergebnissen führen.

Erkenntnisinteresse – Zieldefinition – Art der Arbeit

Kann bei hygrothermischen Berechnungen die Übereinstimmung mit der Realität durch Anpassung der messtechnisch ermittelten Kapillartransportkoeffizienten verbessert werden? Kann der neu entwickelte Ansatz für die unterschiedlichen Innen- und Außenrandbedingungen sowie Konstruktionen Verbesserung bringen?

Methodik – Arbeitspakete

Ein Ansatz dieses Problem zu lösen, bestand darin, eine einzige Kapillartransportfunktion zu erstellen, bei der die Transportkoeffizienten im unteren Bereich denen der Weiterverteilung entsprechen und im oberen Bereich denen des Saugvorganges. Trotz guter Ergebnisse erscheint ein Ansatz mit zwei Funktionen realitätsnäher, bei dem während der Regenzeiten die kombinierte Transportfunktion und sonst die Weiterverteilungsfunktion angesetzt wird. Im Rahmen der Arbeit sollen über eindimensionale hygrothermische Berechnungen für verschiedene Wandaufbauten und unterschiedliche Innen- und Außenklimate mit dem beschriebenen neuartigen Ansatz dessen Eignung untersucht und bewertet werden, gegebenenfalls unter Verbesserungen des Verfahrens zur Erstellung der Kapillartransportfunktion. Außerdem können zur Validierung zahlreiche Messergebnisse aus Freilanduntersuchungen einbezogen werden

Voraussetzungen – Anforderungsprofil

• Softwarekenntnisse: WUFI, Matlab, R oder Origin von Vorteil

Betreuung – Beginn

ab sofort.

Prof. Dr. Martin Krus
Martin.krus@ibp.fraunhofer.de
08024 643 – 258
Fraunhoferstraße 10; 83626 Valley

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

Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik

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

Aufgaben

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

Voraussetzungen

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

Beginn:

Mitte Juli

Interessierte wenden sich bitte an:

Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Daniel Stegmaier 

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