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Kurztitel: Solarpotenzialanalyse
Förderkennzeichen: 03ET1195A
Status: Laufend
Laufzeit: 06/2013 bis 05/2017
Themen: Quartierskonzepte, Neubau von Siedlungen, Sanierung von Siedlungen, Energieplanung für Städte, Dezentrale Energieerzeugung, Solare Wärme, Solarstrom, Modellierung & Simulation
Standort: Bergische Universität Wuppertal, b+tga - Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung, Pauluskirchstraße 7, 42285 Wuppertal
Innovation: Entwicklung eines Projekteditors für ein zentrales 3D Modell

Quintessenz

  • Solarpotenzialanalyse für bauliche Veränderungen in Bestands- und Neubau-Quartieren
  • Werkzeug berechnet zugleich Sonnenstunden, Verschattung und solare Einstrahlung
  • Einfacher Einsatz in der Aus- und Weiterbildung ohne große Einarbeitung
  • Als Java basierte, freie Webanwendung über das Lernnetz „Bauphysik & Architektur"“ verfügbar

Diese Plattform zur städtebaulichen Solarpotenzialanalyse vereint Simulationswerkzeuge zur Berechnung der Sonnenstunden, der Verschattung und der solaren Einstrahlung in einer Java basierten und plattformunabhängigen Anwendung. Sie ist als Webanwendung frei verfügbar. Gängige Solarkataster dokumentieren Einstrahlungssummenwerte auf Dachflächen für bestehende Gebäude und Quartiere; sie eignen sich nicht für die Untersuchung baulicher Veränderungen im Bestand oder für Neubau-Quartiere. Übliche CAD-Werkzeuge erlauben Schattenstudien, quantifizieren jedoch nicht die Ergebnisse. Es gibt heute eine Reihe von Planungswerkzeugen, mit denen genauere Untersuchungen möglich sind. Im Kontext des "Lernnetzes Bauphysik & Architektur" wurde ein Werkzeug speziell für den Einsatz in der Aus- und Weiterbildung entwickelt.

Projektkontext

Aus der Idee eine einfache Anwendung von Simulationen und damit die Vermittlung von Lehrinhalten bei gleichzeig minimalem softwaretechnischem Aufwand zu ermöglichen, entstand das Projekt Solarpotenzialanalyse – EnOB Lernnetz. Das Werkzeug eignet sich für die Grundlagenlehre im Bereich des Städtebaus und zur Begleitung von Solarpotenzialanalysen für Planungsaufgaben im Quartiersmaßstab. Es adressiert in erster Linie Studenten. Vorteilhaft sind die geringen Systemvoraussetzungen, das plattformunabhängige Arbeiten und die Möglichkeit zu schnellen konzeptionellen Erkenntnissen aus Berechnungen. Gute Erfahrungen wurden im Rahmen von Kompaktkursen wie beispielsweise Sommerakademien gemacht, da keine großen Einarbeitungszeiten zu berücksichtigen sind und ein eigener Gebäudeeditor zur Verfügung steht. Beispielhaft dafür steht die interdisziplinäre EnEff:Stadt Sommerakademie „Stadt im Wandel" 2016 in Berlin.

Darstellung des Berechnungsergebnis der täglichen Sonnenstunden am 3D Modell.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Forschungsfokus

Die städtebauliche Solarpotenzialanalyse vereint Simulationswerkzeuge zur Berechnung der Sonnenstunden, der Verschattung und der solaren Einstrahlung in einer Java basierten und plattformunabhängigen Anwendung. Alle Berechnungswerkzeuge nutzen ein zentrales CAD Modell und greifen auf eine gemeinsame Datenbank zu, die die für die Berechnungen notwendigen weiteren Daten liefert. Das CAD Modell wird über einen Projekteditor im EnOB Lernnetz in 3D generiert. Der Projekteditor ist prinzipiell so angelegt, dass in verschiedenen Maßstäben Modelle angelegt werden können. Dadurch lassen sich verschiedene städtebauliche Situationen, Gebäude, Räume und Konstruktionen genauer betrachten. Dazu sind jedoch noch weitere Bausteine des Editors zu erstellen. Eine mögliche Weiterentwicklung setzt die Definition geeigneter Datenaustauschformate voraus. Hier bestehen eine Reihe von Aktivitäten in der Arbeitsgruppe "Planungswerkzeuge" des Forschungsnetzwerks Energie in Gebäuden und Quartieren. Das Lernnetz nutzt bisher ein eigenes Datenaustauschformat.

Screenshot des Projekteditor.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Meilensteine und Erfolge

Die Grundlagen zum Lernnetz stammen aus der E- Learning Initiative des BMBF „Multimediales Lernnetz Bauphysik“ (2001 und 2004). Die Kernarbeiten stammen vom KIT und wurden durch ein Promotionsvorhaben erarbeitet (Arne Abromeit). Projektpartner waren damals die Bauphysik-Lehrstühle der Universitäten Darmstadt, Karlsruhe, Kassel, Stuttgart und Weimar sowie der Fachhochschule Biberach. Hauptziel des Projektes war es, exemplarische bauphysikalische Inhalte und Berechnungsverfahren im Internet verfügbar zu machen, um die neuen Möglichkeiten dieses Mediums in der Lehre nutzen zu können. Seit 2007 werden die Arbeiten im Rahmen der Forschungsinitiative EnOB innerhalb verschiedener Vorhaben gefördert. Im Vorhaben "Solarenergienutzung im städtebaulichen Kontext" (2015-2017) erfolgte die Fertigstellung und Stabilisierung des Projekteditors sowie des Berechnungsmoduls für die städtebaulichen Analysen.

Export der berechneten solaren Einstrahlungswerte für das angelegte Modell und den ausgewählten Standort.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Anwendungsreifes Produkt, Tool, Werkzeug, Software

Das Werkzeug adressiert Lehrende und Studierende. In der aktuellen Version lassen sich die Berechnungen der Sonnenstunden, der Verschattung und der solaren Einstrahlung auf der Basis eines zentralen 3D Modells durchführen. Das aktuelle Projektpaket lässt sich unter folgendem Link herunterladen:

http://lernnetz.fbta.uni-karlsruhe.de/enob-webstart/

Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit ist Java in der aktuellsten Version.

Tutorials

In zwei Tutorials wird die Nutzung des Projekteditors verständlich erklärt und nützliche Tipps vermittelt. Lassen Sie sich die Anwendung Schritt für Schritt erklären...

Tutorial 1 - Einführung

Tutorial 2 - Berechnungen

Letzte Aktualisierung: 9. Mai 2017

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