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Von aktuellen Forschungsergebnissen zu praktischen Tipps für die energetische Sanierung

Forschung & Entwicklung

Selbst­formende zylindrische Holz­bauteile für nach­haltige Leicht­baukonstruk­tionen

In diesem Projekt wird untersucht, wie die Selbstformung von Holz eingesetzt werden kann um  zylinderförmige Baustoffe herzustellen. Dieser Herstellungsprozess für gebogene Holzwerkstoffe nutzt die Formveränderung durch Schwinden im Trocknungsprozess. So können aufwendige und CO2 intensive maschinelle Verfahren ersetzt werden. Das Biegeverhalten kann dabei zuverlässig simuliert werden, es ermöglicht bei gleicher Stärke wesentlich kleinere Biegungsgrade und es treten keine Rückstellkräfte auf. Untersucht werden die baukonstruktiven Anwendungsmöglichkeiten, die statische Leistungsfähigkeit sowie die ökologische Bilanz dieser Bauteile. Die Eigenschaften der Holzverformung wurden bereits im Vorfeld für Radien größer 2,30 m untersucht und erfolgreich erprobt.

Institution

Universität Stuttgart

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

Dylan Marx Wood
Tel.: k. A.
Mail: k. A.

Projektzeitraum

10.2022 bis 03.2025

Smartfloor

Das Forschungsprojekt Smartfloor befasst sich mit der Entwicklung von Bodenbelägen mit integrierter Sensorik für die Erfassung von Bewegungsdaten für verschiedenste Zwecke. Als Informationsgrundlage für Smarthome-Systeme, wie die Sturzerfassung in der Ambulanten Pflege oder als Bewegungssensor in Alarmsystemen. Für die Entwicklung sollen verschiedenste Daten erfasst und ein Algorithmus angelernt werden, damit das System anhand dieser Daten unterscheiden kann, ob jemand gestürzt ist, jemand vorbei geht oder ein Haustier unterwegs ist.

Institution

Berner Fachhochschule, Departement Architektur, Holz und Bau

Quelle

Berner Fachhochschule

Kontakt

Prof. Dr. Thomas Volkmer
Tel.: +41 32 3440346
Mail: thomas.volkmer@bfh.ch

Projektzeitraum

01.01.2022 bis 01.01.2025

Solarchip

Entwicklung eines betonintegrierten, multifunktionellen Infrastruktur-Systems zur Kontaktierung und Verschaltung von PV-Modulen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines multifunktionellen, im Beton integrierten Infrastruktur-Systems zur Verschaltung von PV-Modulen. Die aktuellen PV-Module sind so konzipiert, dass sie auf den entsprechen Oberflächen montiert werden und den entsprechenden Platz benötigen. Platz ist nur begrenzt vorhanden und aufgrund der speziellen Ausrichtung der PV-Module bleibt nicht viel Spielraum für die ästhetische Gestaltung. Um diese Nachteile aufzuheben wird daran gearbeitet, lastabtragende Bauelemente zu entwickeln, die als stromleitendes Infrastruktur-System für die Integration von PV-Modulen dienen sollen. Gleichzeitig soll die Austauschbarkeit der Module sowie die Installation neuerer Generationen von PV-Modulen ermöglicht werden. Der Fokus der Untersuchung liegt dabei auf der Wechselbeziehung von Funktion, technischen Anforderungen, Konstruktion, Effizienz und Gestaltung.

Institution

Universität Kassel

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

Prof. Heike Klussmann
Tel.: k. A.
Mail: klussmann@asl.uni-kassel.de

Projektzeitraum

06.2021 bis 05.2023

Standardisierter, kreislaufeffizienter Hochleistungsträger aus Recyclingstahl und Holz

Hybrider Stahl-Buchen­furnier­schicht­holz-Fachwerk­träger

Es soll ein hybrider Fachwerkträger aus Buchenfurnierschichtholz und recyceltem Stahl für unterschiedliche Spannweiten bis max. 18 Meter entwickelt werden. Außerdem soll die Trägerstruktur so konzipiert werden, dass der Träger wieder zurückgebaut werden kann, um das Material erneut einzusetzen. Um die Rückbaubarkeit zu ermöglichen, sollen neuartige Zahnleisten und Schubnocken für die Schubübertragung zum Einsatz kommen, die die sortenreine Trennung der Materialien ermöglichen. Um die Umsetzbarkeit zu prüfen, soll der Einsatz von wiederverwendeten Stahl-Hohlprofilen untersucht werden. Im Vergleich zu ähnlichen Trägersystemen aus Stahl und Beton besitzt diese Konstruktion auch ohne die Wiederverwendung der Stahlprofile eine deutlich bessere Ökobilanz. Neben dem Testen und Entwickeln neuer reversibler Verbindungspunkte für Holz- und Stahlelemente wird außerdem ein Katalog mit Konstruktionsanleitungen und Bemessungsgrundlagen erstellt.

Institution

Technische Universität Kaiserslautern

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

M.Eng. Yannick Braun

Projektzeitraum

09.2022 bis 03.2025

STEP – skalierbares E-Thermo-Parkett

Fußbodenheizungen werden am effektivsten mit Strom betrieben. Die aktuell verfügbaren elektrischen Heizsysteme für den Boden befinden sich jedoch unter den Bodenbelägen. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines elektrisch temperierbaren Parketts. Es soll eine einfachere Alternative zu großflächigen Heizkonzepten bieten und normalem Parkett oder Laminat in nichts nachsteht.

Institution

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)

Quelle

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Alexander Pfriem
Tel.: + 49 3334 657 – 377
Mail: Alexander.Pfriem@hnee.de

Projektzeitraum

01.05.2021 bis 30.04.2024

StrohGold

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von tragenden Stroh-Leichtbauwänden. Die klassischen Strohballenmauerwerke bergen bautechnische Herausforderungen in sich und erfordern auf Kosten wertvoller Nutzfläche enorme Wandstärken. Durch die neuen Leichtbauwände aus Stroh sollen diese Nachteile aufgehoben werden. Für die Entwicklung werden verschiedene Pressmethoden, die Einarbeitung verschiedener kompatibler Materialien sowie der optimierte Aufbau getestet, um die Tragfähigkeit und Stabilität bei geringerem Materialeinsatz zu untersuchen. Die Montage dieser vorgefertigten Bauelemente soll leicht und kraftschlüssig machbar sein. Außerdem könnte die Herstellung solcher Wände die lokale Wirtschaft fördern und erhebliche Kosten einsparen.

Institution

Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Architektur & Urbanistik

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)
Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Architektur & Urbanistik (Laufenden Forschungsprojekte)

Kontakt

Katharina Elert M.Sc.
Tel.: k. A.
Mail: k. A.

Projektzeitraum

11.2022 bis 04.2025

Sun Skins

Grundlagen für adaptive und multifunktionale Solarflächen in urbanen Architekturen

Sun Skins ist ein Projekt zur Entwicklung von organischen PV-Modulen (OPV), die in Form von gebäudeintegrierten PV-Modulen eingesetzt werden sollen. So soll mehr Fläche für die Erzeugung von Solarenergie nutzbar gemacht werden. Die OPV sollen in der Herstellung ressourcenschonender sein und gleichzeitig in vielfältigen Varianten, Formen und Farben zur Verfügung stehen. Aufgrund des geringen Gewichtes eignen sich die OPV besonders gut, um sie mit leichten, an verschiedene architektonische Gegebenheiten adaptierbare Trägermaterialien zu kombinieren. Für die Entwicklung müssen drei Aspekte untersucht werden: Erstens die Entwicklung von räumlich stabilen Formen mit möglichst viel geeigneter Fläche für Solarzellen, die mittels Thermoforming hergestellt werden können. Zweitens die Untersuchung der geometrischen Randbedingungen für den Verbund der OPV-Zellen und den Trägermaterialien. Zuletzt soll eine digitale Methodik entwickelt werden, um die Adaption an verschiedene Anwendungsfeldern zu erleichtern.

Institution

FRA – UAS / Frankfurt University of Applied Sciences

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

Prof. Dr. Timo Carl
Tel.: k. A.
Mail: timo.carl@fb1.fra-uas.de

Projektzeitraum

08.2021 bis 06.2023

TABSOLAR III

Fassadenelemente als Wärmequelle für Wärmepumpen

Das Projekt TABSOLAR III knüpft an die beiden gleichnamigen vorangegangen Forschungsprojekte an. Es hat zum Ziel die gesamte Wertschöpfungskette unter Berücksichtigung aller beteiligten Gewerke abzubilden und soll systemische Lösungen für nachhaltiges Heizen anhand eines Demonstrationsgebäudes aufzeigen. Dabei werden alle Aspekte von der Konzeptionierung bis hin zur Montage und dem Betrieb betrachtet. In den vorangegangen Projekten wurden die Grundlagen für diese TABSOLAR®-Module entwickelt, erarbeitet und in verschieden Maßstäben getestet.

Bei den TABSOLAR®-Elementen handelt es sich um solarthermische Module aus Ultrahochleistungsbeton. Die Module sind so konzipiert, dass sie im inneren mit Kanälen, vergleichbar mit Blutbahnen oder Blättern, durchzogen sind. Darin zirkuliert gleichmäßig ein Solarfluid, welches die Wärme der Sonneneinstrahlung und der Umgebung aufnimmt. Durch die Struktur der Kanäle in den Modulen kann die Wärme gleichmäßig über die gesamte Fläche aufgenommen werden. Die dadurch gewonnene Wärme kann für den Betrieb von Wärmepumpen oder zur Unterstützung von Heizungssystemen genutzt werden. Die Module sind als Fassadenelemente in verglaster und nicht verglaster Form erhältlich, dabei hat die verglaste Variante den Vorteil, dass sie höhere Temperaturen aufnehmen kann. Sie bieten gleichzeitig architektonische Gestaltungsmöglichkeiten durch verschiedene Oberflächenstrukturen, Farben und Größen.

Institution

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Quelle

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

TABSOLAR®

Kontakt

Dr.-Ing. Michael Hermann
Tel.: +49 761 4588-5409
Mail: info@tabsolar.de

Projektzeitraum

05.2020 bis 10.2023

TERA X

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von rohrförmigen Massivholzgeflechten mit einer hohen Festigkeit, die im Bauwesen und der Architektur zum Einsatz kommen können. Dazu sollen Holzfäden aus Weide vollautomatisch mittels Radialflechtern umgeformt werden. Weidenholzfäden bestehen aus tangential von Strauchweiden geschnittenen Einzelabschnitten, die stirnseitig gefügt werden. Die Herstellung und Charakterisierung der Fäden ist jedoch eine weitere Herausforderung, aus diesem Grunde muss auch in diesem Bereich weiter geforscht werden.

Institution

Universität Kassel

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

Prof. Heike Klussmann
Tel.: k. A.
Mail: klussmann@uni-kassel.de

Projektzeitraum

07.2021 bis 07.2023

TGPROHOL2

Verbundvorhaben: Enzymatisch quervernetzte Proteine als Bindemittel für Holzwerkstoffe

Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Bindemittels aus Proteinen für Holzwerkstoffe. Derzeit werden synthetische Bindemittel aus Erdöl- oder Erdgasprodukten bei der Herstellung von Holzwerkstoffen verwendet. Aufgrund der Neubewertung von Formaldehyd auf europäischer Ebene und der Verschärfung der Formaldehyddiskussion in Deutschland, sollen in dem geplanten Vorhaben formaldehydfreie Klebstoffe zur Holzwerkstoffherstellung entwickelt werden. Diese sollen dabei die neuen Grenzwerte einhalten. Dabei liegt der Fokus auf der technologischen Anpassung der Herstellungstechnologie und der Prüfung der Eignung solcher Klebstoffe.

Institution

Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Kontakt

Dr. Detlef Krug
Tel.: +49 351 4662-342
Mail: detlef.krug@ihd-dresden.de

Projektzeitraum

01.09.2022 bis 31.08.2025

Timber use and Maintain (TU&M)

Verbundvorhaben: Entwicklung und Bewertung von kreislaufgerechten Holztafelbaukonstruktionen unter der Prämisse einer technischen, ökonomischen und ökologischen Realisierbarkeit; Teilvorhaben 1: Eigenschaften und Verwendbarkeit von Gebrauchtholz im Holztafelbau

Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer kreislaufgerechten Holztafelbaukonstruktion, um die stoffliche Verwertung von Bauholz zu steigern. Dazu soll erforscht werden, inwieweit Gebrauchtholz im Holztafelbau Anwendung finden kann. Die Holztafelbauweise soll so konstruiert werden, dass es möglich ist, die einzelnen Bauteile zurückzubauen und diese nach Aufbereitung erneut zu verwenden.

Institution

Technische Universität München

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Kontakt

Dr. Michael Risse
Tel: +49 89 2180 6384
Mail: risse@hfm.tum.de

Projektzeitraum

01.01.2023 bis 31.12.2025

TimberPlan+

Verbundvorhaben: Digital basierte, integrale Planungsmethodik für Systemhallendächer aus Holz mit Fokussierung auf automatisierte Fertigungs- und Vormontageprozesse

Das Forschungsprojekt TimberPlan+ entwickelt ein digitales Konzept zur Planung und zum Bau von Hallendächern aus Holz, insbesondere für landwirtschaftliche Gebäude. Ziel ist es, die Prozesse der Planung, Vorfertigung und Montage von Systemdachkonstruktionen aus Holz digital zu verknüpfen, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit im Holzbau zu verbessern.

Das Konzept nutzt eine parametrische Definition von Geometrie und Konstruktion, die direkt mit statischen Berechnungswerkzeugen verbunden ist. Dies ermöglicht schnellere Planungsprozesse und minimiert Informationsverluste. Ein weiteres Ziel ist die Förderung der Zusammenarbeit von kleinen und mittelständischen Unternehmen in der Region, indem eine digital gestützte Wertschöpfungskette geschaffen wird. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft finanziert und strebt an, den Holzbau nachhaltiger und ressourceneffizienter zu gestalten.

Institution

Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig – Institut für Baukonstruktion und Holzbau
Fraunhofer-Center for Economics and Management of Technologies
STRAB Ingenieurholzbau Hermsdorf GmbH

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Projektzeitraum

01.05.2020 bis 31.08.2023

Forschungsprojekte und -vorhaben zu den Themen Sanierung und Neubau sind entscheidend für die Weiterentwicklung von Technologien, Methoden und Best Practices im Bauwesen. Sie bilden die Grundlage für Innovationen, die Gebäude energieeffizienter, umweltfreundlicher, kostengünstiger und komfortabler machen.

Durch Forschungsprojekte werden neue Baustoffe und Konstruktionsmethoden entwickelt, die eine längere Lebensdauer, bessere Dämmeigenschaften oder eine geringere Umweltauswirkung haben. Darüber hinaus können durch solche Projekte optimierte Planungs- und Bauverfahren identifiziert werden, die den Bauprozess beschleunigen und kosteneffizienter gestalten. 

Im Bereich Sanierung sind Forschungsprojekte besonders relevant, um herauszufinden, wie bestehende Gebäude am besten modernisiert werden können, ohne ihren Charakter zu verändern oder unnötig Material zu verschwenden. Sie bieten Lösungsansätze, um historische Bausubstanzen zu erhalten, während gleichzeitig moderne Anforderungen an Energieeffizienz und Komfort erfüllt werden.

Für den Neubau können Forschungsprojekte neue Wege aufzeigen, um Gebäude von Grund auf nachhaltig und zukunftssicher zu gestalten.

Forschungsprojekte im Bereich Sanierung und Neubau treiben die Branche voran und gewährleisten, dass die Bauindustrie den sich ständig ändernden technologischen, ökologischen und gesellschaftlichen Anforderungen gerecht wird. Sie sind somit essenziell, um die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts im Bauwesen effektiv anzugehen.