Gegen Klimawandel und heiße Luft

Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP präsentiert innovative Lösungen auf der Hannover Messe 2011

Mobilität bestimmt unser Leben. Und doch verbringt der moderne Mensch laut dem Bundesumweltministerium zwischen 80 und 90 Prozent seiner Lebenszeit in geschlossenen Räumen. Behaglichkeit und Service, aber auch Umwelt und Energieeffizienz spielen deshalb sowohl beim Aufenthalt in Immobilen als auch in Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Auf der diesjährigen Hannover Messe dreht sich in der Fraunhofer-Zukunfts-Werkstatt deshalb alles um Mobilität. Dazu präsentiert sich das Fraunhofer IBP zum einen mit seinen innovativen Klimamesseinrichtungen und Simulationsverfahren auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand D22, sowie mit einem ausgeklügelten Modell für die energieeffiziente Stadt auf dem Gemeinschaftsstand »Energie« in Halle 13, Stand C41.

Klimawandel, Ressourcenverknappung und Bevölkerungs-wachstum gehören zu den großen Herausforderungen unse-rer modernen Welt. Zahlreiche Institute der Fraunhofer-Gesellschaft arbeiten deshalb ständig an neuen Lösungen, um diesen Anforderungen entgegenzutreten. Dazu gehört auch das Institut für Bauphysik. »Nicht die Vision einer besse-ren Zukunft treibt unsere Forschung an, sondern ihre Reali-sierung. Hierzu forschen wir am Fraunhofer IBP an vielen un-terschiedlichen Fragestellungen. In unserer technologisierten Welt bringt die Einzelbetrachtung von Themen meist nur re-lativ kleine Fortschritte. Viel weiter gehende Erkenntnisse können einerseits aus der Übertragung von Wissen von ei-nem Bereich in neue, zunächst nicht offensichtlich verwand-te Bereiche stattfinden. Beispielsweise die analoge Betrach-tung von Innenräumen in Gebäuden sowie Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen. Andererseits liegt noch viel Potenzial in der gemeinsamen Analyse von voneinander abhängigen The-mengebieten wie Energieerzeugung, Verteilung und Verbrauch in Stadtsystemen integral zu betrachten«, sagt Prof. Dr. Klaus Sedlbauer, Leiter des Fraunhofer IBP.

Mehr Komfort im Fahrzeug
Eine der Kernkompetenzen des Fraunhofer IBP ist der Bereich Raumklima. Dabei erschöpft sich dieser Sektor bei Weitem nicht im Bereich der Immobilien, sondern erstreckt sich mit mobilen Räumlichkeiten ebenfalls auf die Behaglichkeit in Fahr- und Flugzeugkabinen. Das Fraunhofer IBP forscht bereit seit Jahrzehnten an der Bewertung thermischer Behaglichkeit. Bewährte Untersuchungsformen mit Probanden werden ergänzt durch die Klimamesseinrichtung »DRESS-MAN« (Dummy REpresenting Suit for Simulation of huMAN heatloss) – ein Overall (nutzbar für Probanden und Messpup-pen gleichermaßen), dessen Sensoren die zu erwartende thermische Behaglichkeit von Menschen in Räumen (Gebäude, Kfz, Flugzeug, Bahn, etc.) aufgrund der Messung des Raumklimas bestimmen können. Durch die drahtlose Datenübertragung von Sensoren ist der DRESSMAN flexibel einsetzbar. Die Ergebnisse der Messungen werden sowohl tabellarisch als auch durch Farbverläufe auf einem virtuellen 3D Menschmodell dargestellt. Der Messdummy eignet sich auch besonders für variable Klimabedingungen in Räumen.

Mit der steigenden Verfügbarkeit leistungsfähiger Arbeitsplatzrechner und Algorithmen hat darüber hinaus der Bereich Simulation bei der Bewertung des Innenraumklimas enorm an Bedeutung gewonnen. Die Bandbreite der infor-mationstechnischen Modelle und Simulationsverfahren reicht von zonalen Ansätzen über CFD (Computational Fluid Dynamics) bis hin zu Thermoregulierungsmodellen. Diese Modelle ermöglichen eine detaillierte Nachbildung der menschlichen Physiologie in Bezug auf Stoffwechsel und Blutkreislauf. Das Fraunhofer IBP ist in der Lage mit seiner Simulationssoftware den Körperbau des Menschen detailgetreu zu simulieren, bis hin zu seinem Behaglichkeitsempfinden, sodass entsprechende Behaglichkeitsbewertungen, die das thermische Empfinden des Menschen auf das lokale Umgebungsklima wiedergeben, dargestellt werden können. Damit kann bereits im Vorfeld ermittelt werden, ob und wie wohl sich ein Mensch unter bestimmten Bedingungen in einem Raum fühlen wird. Um die einzelnen Simulationsmodule miteinander zur Laufzeit koppeln zu können, haben die Wissenschaftler am Fraunhofer IBP die »Middleware CoSimA+ (Co-Simulation Adaptation Platform)« entwickelt – eine Schnitt-stelle mit großem Potenzial hinsichtlich der Zusammenführung aller relevanter Daten.

Städte der Zukunft
Ein weiterer Schwerpunkt am Fraunhofer IBP liegt – nicht nur im Hinblick auf die momentan besonders aktuelle Diskussion um unserer zukünftigen Energieversorgung – auf der langfristigen Versorgung von Ballungszentren. Das »Energiesystem Stadt« bietet erhebliche Möglichkeiten zur Reduzierung des Energiebedarfs, zur Nutzung regenerativer Ressourcen und zur Umsetzung eines intelligenten Klimaschutzes. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES hat es sich das IBP zum Ziel gesetzt, die technologische Einbindung und Nutzung von Synergieeffekten sowie eine sinnvolle Vernetzung der Bereiche Wärme/Kälte, elektrische Energieversorgung und Verkehr auf den Weg zu bringen. Bisher wurden diese Teilaspekte meist separat betrachtet und erforscht.

Neben verschiedenen erneuerbaren Energieproduzenten, wie beispielsweise Photovoltaik, Windkraft oder Biomasse, entwickeln die Fraunhofer-Wissenschaftler zudem Steuer- und Regelungsstrategien konsequent weiter. Das Modell »Ener-giesystem Stadt« dient als Basis für neue Ideen und Wege und soll Initiator für Gespräche und Austausch sein. Zielgruppen sind dabei vor allem Städte und Kommunen, Energieversorger und Stadtwerke, Immobilienwirtschaft und Liegenschaftsverwaltungen, Industrie, politische Entscheidungsträger sowie Netzwerke und Bildungseinrichtungen.