Vertical Farming
Titel des Projekts: VERTICAL FARMING
Ermittlung der Anforderungsbedingungen zur Entwicklung eines Vertical Farm – Prototyps zur Kulturpflanzenproduktion
Synopsis
Im Mittelpunkt steht die Erforschung von Grundlagen für eine neue Gebäudetypologie, der Vertikalen Farm. Urbane vertikale Lebensmittelproduktion kann zur Steigerung der Energieeffizienz von und zur Reduktion des Landverbrauchs durch Städte beitragen. Wesentliche Einflussfaktoren zur Erreichung dieser Ziele sollen durch diese Grundlagenforschung offen gelegt werden.
Beschreibung:
Status: laufend
Kurzfassung
Ausgangssituation/Motivation
Die zunehmende Urbanisierung und der starke Zuwachs der Bevölkerung mit steigenden Anforderungen an ausreichend frischen und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln, die umweltschonend und nachhaltig erzeugt werden, erfordert neue Lösungen im Kulturpflanzenanbau und eine Erhöhung programmatischer Verdichtung urbaner Flächen. Eine dieser innovativen Lösungen stellt eine resiliente und lebenswerte Gestaltung der Städte durch eine intensive urbane Agrikultur dar, durch die u.a. eine starke Reduktion von Landverbrauch für die urbane Lebensmittelproduktion und eine Erhöhung der Gesamtenergieeffizienz von Städten erzielt werden soll.
Das Institut für Gebäude und Energie der Technischen Universität Graz hat dafür gemeinsam mit dem vertical farm institute in Wien eine multidisziplinäre Konsortialpartnerschaft mit dem Department für Nutzpflanzenwissenschaften – Abteilung Gartenbau an der Universität für Bodenkultur Wien und SIEMENS als industriellen Partner gegründet.
Inhalte und Zielsetzungen
Das Sondierungsprojekt versteht sich als Vorbereitung für die Entwicklung einer prototypischen Vertikalen Farm für Wien. Der Schwerpunkt des Sondierungsprojektes liegt in der Erforschung der Grundlagen, welche notwendig sind, eine Vertikale Farm für das urbane Umfeld im Rahmen eines kooperatives F&E-Projekts zu entwickeln. Wesentliche pflanzenphysiologische und architekturtypologische Überlegungen, Potenzialanalysen klimatischer Bedingungen, Konzeptuierung nötiger Gebäudetechnik sowie Kommunikations- und Regelungstechnik umfassen die inhaltliche Auseinandersetzung.
Methodische Vorgehensweise
Basierend auf einen eigens erstellten Kulturpflanzenkatalog werden Anbaubedingungen ermittelt, welche als Sollwert-Verzeichnisse der Gebäudesimulationssoftware zugefügt werden, um die Energieperformance der Vertikalen Farm zu evaluieren. Basierend auf pflanzenphysiologischen Untersuchungen werden typologische Grundlagen entwickelt, um davon eine Gebäudetypologie ableiten zu können. Dieses Modell wird auf dessen Energiebedarf untersucht.
Das Gebäudekonzept schließt konzeptuelle Überlegungen hinsichtlich Konstruktion, Brandschutz, Bauphysik, Energieperformance und Gebäudetechnik mit ein. Ein Gebäudetechnik-konzept wird entwickelt, welches Wärme- und gegebenenfalls Kälteversorgung, Lüftung, Beleuchtung, Stromversorgung, Aufzugstechnik, Sanitärtechnik, Kommunikations- und Regelungstechnik berücksichtigt.
Die daraus ermittelten Daten und Zahlen ermöglichen Potenziale offenzulegen, um den Beitrag der Lebensmittelproduktion mittels Vertical Farming zu quantifizieren. Die Ressourceneffizienz und die Nachhaltigkeit unter ökologischen, ökonomischen und sozialen Gesichtspunkten werden beleuchtet.
Erwartete Ergebnisse
Die Konzentration auf Vertical Farming in der Sondierung ist dadurch begründet, dass sich das Konsortium das Ziel gesetzt hat, über ein darauffolgendes kooperatives F&E-Projekt hinaus, eine Realisierung anzustreben. Vertical Farming wird demnach folglich mit Wohnen und Büros erweitert. Die Leitidee liegt in der Offenlegung der synergetischen Interaktion von Vertical Farming, Wohn- und Büronutzung.
Es werden Potenziale hinsichtlich der Steigerung der Gesamtenergieeffizienz urbaner dezentraler Lebensmittelproduktion anhand eines zu entwickelnden Hybridgebäudes, dem Hyperbuilding
ermittelt. Im Speziellen wird der Frage nachgegangen, inwieweit sich die Energieflüsse der drei Funktionen ergänzen können bzw. wie hoch die daraus resultierenden Synergien sind.
Durch pflanzenphysiologische Forschungstätigkeit zur Ermittlung idealer Anbaukonditionen einerseits und architektonischer und energetischer Untersuchungen andererseits bietet das vorliegende Forschungsprojekt einen wesentlichen Beitrag in der Untersuchung der Potenziale zur Verbesserung der Energieeffizienz in der Lebensmittelproduktion durch die Integration von Vertical Farming in die Stadt.
Passende Bilder und Grafiken ersuchen wir, in das Dokument einzubauen und zusätzlich in einem gängigen Grafik-Format (JPG etc.) zu übermitteln.
Projektleiter
Mag.arch.Dr.techn. Daniel Podmirseg, Institut für Gebäude und Energie, Technische Universität Graz
Auflistung der weiteren Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen
vertical farm institute, Wien
Department für Nutzpflanzenwissenschaften (DNW), Abteilung Gartenbau, BOKU, Wien
SIEMENS AG, Wien
Kontaktadresse
Daniel Podmirseg
Windmühlgasse 9/23, 1060 Vienna
+43 (0) 1 20 88 635
daniel@podmirseg.com
www.ige.tugraz.at
www.verticalfarminstitute.org
Projektnummer:
854708
Thermografie Terrassenhaussiedlung
3d Modell Terrassenhaussiedlung
Geometriemodell und jährliche Einstrahlungsdaten: Haus 29a Wohnung 9 - OG4 (oben), Haus 29 Wohnung 8 - OG5 (unten)
Geometriemodell: Haus 29a Wohnung 9 - OG4
Geometriemodell: Haus 29a Wohnung 9 - OG4
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Vor dem vorherrschenden Hintergrund der globalen Erwärmung, rapide zur Neige gehenden Energieressourcen, exponentiellen Bevölkerungswachstums, steigenden geopolitischen Instabilitäten, die aus der Unsicherheit der zukünftigen Energieversorgungssituation resultieren, zusammen mit der Tatsache, dass Gebäude für mindestens 40% des weltweiten Energieverbrauches verantwortlich sind, ist gute Architektur ohne ein gutes Energiekonzept nicht möglich.
Gebäude stellen einen Großteil eines der wahrscheinlich größten Probleme unserer Gesellschaft dar - nämlich die gerechte Aufteilung, der uns zur Verfügung stehenden Ressourcen. Architektur kann somit einen Großteil der Lösung darstellen. Nie zuvor wurde dieser Disziplin eine vergleichbare Chance geboten, eine derartige zentrale Rolle in der Geschichte der Menschheit einzunehmen. Gute Architektur ist immer ein konkreter Ausdruck der kulturellen Werte, Prioritäten und Hoffnungen einer Gesellschaft. Jetzt kann sie auch die physische Antwort für diese existentielle Herausforderung liefern.
Eine nachhaltige Entwicklung kann per Definition nicht mit einem gleichzeitigen Verlust an der architektonischen Qualität unserer gebauten Umwelt einhergehen. Ein Gebäude mit wenig architektonischer Qualität und einem guten Energiekonzept leistet somit keinen wirklichen Beitrag zu einer nachhaltigen Zukunft. Schwerpunkt der Forschung und Lehre am IGE ist die Maximierung der Energieperformance von Gebäuden und Städten und die Entwicklung von Architektur- und Urban Designprojekten, welche durch Optimierung ihrer Form und Struktur inhärent hoch energieeffizient sind.
Sprechstunden n. V. im Sekretariat
Sprechstunden Dienstag 14:00 - 15:00
renate.teppner@tugraz.at
Universitätsassistent
Alexander Eberl
Universitätsassistentin (Ersatzkraft)
Renate Teppner
Universitätsassistent
Aleksandar Tepavcevic
Sprechstunden Mittwoch 11:00 - 12:00
alexander.eberl@tugraz.at
Sprechstunden Freitag 11:00 - 12:00
aleksandar.tepavcevic@tugraz.at
Universitätsassistentin (Mutterschutz)
Christiane Wermke
Lehrbeauftragte
Hatice Cody
Lehrbeauftragter
Martin Schneebacher
christiane.wermke@tugraz.at
hatice.cody@tugraz.at
martin.schneebacher@tugraz.at
wolfgang.loeschnig@tugraz.at
sautter@tugraz.at
minoru.suzuki@tugraz.at
Projektassistentin
edina.majdanac@tugraz.at
g.kastrati@student.tugraz.at
vesabunja@gmail.com
sever@student.tugraz.at
Lehrbeauftragte
nawara@exikon.at
Bauphysik
(3. Semester)
Lehrbeauftragte: Prof. Brian Cody, DI Alexander Eberl
Grundlagen der für den Architekturentwurf relevanten Aspekte der Bauphysik wie: Raumklima, Außenklima, Wärmeübertragung, thermisches und hygrisches Verhalten von Baukonstruktionen, Wärmeschutz, natürliche Belichtung, natürliche Lüftung, Raumakustik, Schallschutz.
Gebäudetechnik
(3. Semester)
Vortragende: Prof. Brian Cody, DI Wolfgang Löschnig, DI Martin Schneebacher, DI Minoru Suzuki,
DI Hatice Cody, Mag. arch. Aleksandar Tepavcevic, Mag. Arch. BA Christiane Wermke
Basierend auf den Inhalten des Vorlesungsteils Gebäudetechnik soll im Übungsteil der Lehrveranstaltung die Fähigkeit entwickelt werden, Gebäude aus einer energetischen und gebäudetechnischen Perspektive zu beurteilen, um die daraus gewonnenen Erkenntnisse in eigene zukünftige Entwürfe einfließen zu lassen. Anhand von Case Studies bekannter Gebäude wird die komplexe Wechselwirkung zwischen Raumklima, Gebäudehülle, aktive Gebäudetechniksysteme und der architektonischen Form analysiert und abgebildet.
Link zum Tutorial
Architektur und Energie
(4. Semester)
Vortragende: Prof. Brian Cody, DI Aleksandar Tepavcevic, DI Hatice Cody, DI Wolfgang Löschnig,
DI Martin Schneebacher, DI Minoru Suzuki
In dieser Lehrveranstaltung sollen die Studierenden die Fähigkeit entwickeln, den Gebäudeentwurf ganzheitlich zu betrachten. Eine bloße Reduktion des Gebäudeenergieverbrauchs ist nicht gleichbedeutend mit der Entstehung einer energieeffizienten Architektur. Stattdessen gilt es, eine Triade aus minimiertem Energieverbrauch, optimalem Raumklima und nicht zuletzt architektonischer Qualität zu erreichen. In der Lehrveranstaltung Architektur und Energie werden die in der VU Gebäudetechnik und in der VO Bauphysik erworbenen Kenntnisse über das Zusammenspiel von Klima, Hülle, Technik und Form an einem eigenen Entwurfsprojekt angewendet und zwar in diesem Studienjahr im Kontext des diesjährigen Jahresthemas "Domed City - Choose Your Sky."
Workshop 3
(5. Semester)
Vortragende: Mag. Arch. BA Christiane Wermke
Entsprechend des Jahresthemas werden wir die Idee einer großmaßstäblichen Klimahülle bearbeiten. Wie können wir diese Hülle manipulieren, um eine bewusst gestaltete klimatische Landschaft zu erreichen? Welche Rolle spielt dabei das Aussenklima, wie kann es in eine gewünschte klimatische Zonierung im Innerenum gewandelt werden? Welche Rolle spielt die Hüll-Geometrie, die Gestaltung der Hüll-Wand und welche Rolle spielt eine mögliche Bebauung unterhalb der Hülle? Im Zuge einer Analyse der vorgegebenen Ausgangsgeometrie und des Standortklimas sollen Entwurfsstudien ausgearbeitet werden, die im wesentlichen auf die Hülle fokussiert bleiben. Die Hülle soll auf sämtliche klimatische Parameter reagieren und die natürlichen Kräfte in gewünschter Form ins Innere leiten, sie abwehren oder zur Produktion von Energie nutzen.
Entwerfen spezialisierter Themen
(6. Semester)
Lehre: Mag. arch. Aleksandar Tepavcevic
Eine mehrgeschossige Gebäudestruktur wird auf Hinblick der im Jahresthema definierten Fragestellung konzipiert und ausgearbeitet. In der Entwurfsstrategie wird das Verhältnis aus erforderlichem Technologieaufwand und der zu erwartenden Energieperformance des Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt und optimiert. Anhand der im Jahresthema vorgestellten Evaluierungsmethode wird die gewählte Strategie untersucht und verfeinert. Die kritische Auseinandersetzung mit den eigenen Entwurfsentscheidungen im Hinblick auf die gewählte Zielsetzung ist wesentlicher Bestandteil der Lehrveranstaltung. Die Entwurfsstrategie soll sich durch Berücksichtigung energetische Aspekte auszeichnen.
Projektübung
Pflichtfach
Lehrbeauftragte: Prof. Brian Cody, Aleksandar Tepavcevic
Eine mehrgeschossige Gebäudestruktur wird auf Hinblick der im Jahresthema definierten Fragestellung konzipiert und ausgearbeitet. In der Entwurfsstrategie wird das Verhältnis aus erforderlichem Technologieaufwand und der zu erwartenden Energieperformance des Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt und optimiert. Anhand der im Jahresthema vorgestellten Evaluierungsmethode wird die gewählte Strategie untersucht und verfeinert. Die kritische Auseinandersetzung mit den eigenen Entwurfsentscheidungen im Hinblick auf die gewählte Zielsetzung ist wesentlicher Bestandteil der Lehrveranstaltung. Die Entwurfsstrategie soll sich durch Berücksichtigung energetische Aspekte auszeichnen. Die Sicherstellung wesentlicher Behaglichkeitskriterien und die Optimierung gebäudeintegrierter Energieproduktion werden vorausgesetzt. Eine anspruchsvolle, architektonische Lösung soll als Ziel der Lehrveranstaltung ausgearbeitet werden. Nach erfolgreicher Absolvierung können die Studierenden ihre Arbeit im Kontext des aktuellen Architekturgeschehens darstellen und sind befähigt eigene Arbeiten zu erstellen, die sich am aktuellen Stand des Wissens orientieren.
Computer Simulation
Wahlfach / verpflichtetes Wahlfach zur Projektübung WS
Vortragende: Mag. arch. Dr. techn. Daniel Podmirseg
Basierend auf den Inhalten des Vorlesungsteils Gebäudetechnik soll im Übungsteil der Lehrveranstaltung die Fähigkeit entwickelt werden, Gebäude aus einer energetischen und gebäudetechnischen Perspektive zu beurteilen, um die daraus gewonnenen Erkenntnisse in eigene zukünftige Entwürfe einfließen zu lassen. Anhand von Case Studies bekannter Gebäude wird die komplexe Wechselwirkung zwischen Raumklima, Gebäudehülle, aktive Gebäudetechniksysteme und der architektonischen Form analysiert und abgebildet.
Energy Design
Wahlfach
Vortragende: Prof.Brian Cody, DI Alexander Eberl
Das Seminar Energy Design nimmt eine besondere Stellung im Lehrprogramm des Instituts ein und liefert einen wichtigen Beitrag zur Betrachtung des jeweiligen Jahresthemas. Hier werden ausgewählte Bauwerke in ihrem klimatischen und städtebaulichen Kontext systematisch und strukturiert analysiert, kritisch betrachtet und evaluiert.
Die Bearbeitung des Themas erfolgt in Einzel- und in Gruppenarbeit. Die laufenden Ergebnisse dieser Arbeiten werden während der Seminareinheiten präsentiert, diskutiert und weiter entwickelt. Die Endergebnisse werden von den Studierenden textlich und grafisch aufbereitet und am Ende des Kurses zu einem Buch zusammengefasst.
Advanced Facade Technologies
Wahlfach / verpflichtetes Wahlfach zur Projektübung WS
Vortragende: Mag. arch. Dr. techn. Daniel Podmirseg
Entsprechend des Jahresthemas werden wir die Idee einer großmaßstäblichen Klimahülle bearbeiten. Wie können wir diese Hülle manipulieren, um eine bewusst gestaltete klimatische Landschaft zu erreichen? Welche Rolle spielt dabei das Aussenklima, wie kann es in eine gewünschte klimatische Zonierung im Innerenum gewandelt werden? Welche Rolle spielt die Hüll-Geometrie, die Gestaltung der Hüll-Wand und welche Rolle spielt eine mögliche Bebauung unterhalb der Hülle? Im Zuge einer Analyse der vorgegebenen Ausgangsgeometrie und des Standortklimas sollen Entwurfsstudien ausgearbeitet werden, die im wesentlichen auf die Hülle fokussiert bleiben. Die Hülle soll auf sämtliche klimatische Parameter reagieren und die natürlichen Kräfte in gewünschter Form ins Innere leiten, sie abwehren oder zur Produktion von Energie nutzen.
Advanced Architectural Science
Wahlfach / Verpflichtendes Wahlfach zu Projektübung SS
Lehre: Dipl. Ing. Sebastian Sautter
Eine mehrgeschossige Gebäudestruktur wird auf Hinblick der im Jahresthema definierten Fragestellung konzipiert und ausgearbeitet. In der Entwurfsstrategie wird das Verhältnis aus erforderlichem Technologieaufwand und der zu erwartenden Energieperformance des Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt und optimiert. Anhand der im Jahresthema vorgestellten Evaluierungsmethode wird die gewählte Strategie untersucht und verfeinert. Die kritische Auseinandersetzung mit den eigenen Entwurfsentscheidungen im Hinblick auf die gewählte Zielsetzung ist wesentlicher Bestandteil der Lehrveranstaltung. Die Entwurfsstrategie soll sich durch Berücksichtigung energetische Aspekte auszeichnen.
Advanced Building Systems
Wahlfach
Lehre: Dipl. Ing. Sebastian Sautter
Um einen energieoptimierten und gleichzeitig behaglichen Lebensraum unter einer Kuppel schaffen zu können, bedarf es auf den Standort und die Funktion abgestimmter gebäudetechnischer Systeme. Dabei spielt die Hülle der Kuppel eine entscheidende Rolle. Das Seminar "Advanced building systems" behandelt Gebäudetechniksysteme zur Erzeugung von regenerativen Energien, Umwandlung von Energien, Übergabe von thermischer Energie im Gebäude sowie geeignete Lüftungssysteme unter Berücksichtigung einer optimalen Behaglichkeit. Schwerpunkt liegt dabei auf dem Jahresthema "Domed City - Choose Your Sky". Ziel ist die Entwicklung eines fundierten Energiekonzepts und dessen Integration in den architektonische Entwurf. "Advanced Building Systems" zeigt eine breite Übersicht über energieeffiziente Systeme, ihre Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen.
Urban Design and Energy
Wahlfach / Verpflichtendes Wahlfach zu Projektübung SS
Lehre: Mag.arch.Dr.techn. Daniel Podmirseg
Entwicklung von Masterplänen für nachhaltige energieeffiziente Urban Design Projekte.
This seminar consists of an experimental design approach focussing on spatial potentials of Inhabitable Skins within skyscrapers in Manhattan. A sustainable housing neighborhood will be developed on the chosen site.
The space to design considers programmes such as extension of the private apartments and spaces for food production. Potential circulation areas in the third dimension have to be considered to connect the buildings. Additional spaces for social gatherings and gastronomy are desired.
The focus is on the design tasks, defined in the annual topic and their potential influence on of energy performance, spatial quality, microclimate and quality of life of the urban quartier. A sustainable energy concept is an integral part of each design project.
Diplomprojekte
Lehrbeauftragte: Prof. Brian Cody
Die formalen Richtlinien der TU Graz für das Verfassen von Diplomarbeiten müssen erfüllt sein. Für Fragen hierzu kontaktieren Sie bitte das Dekanat der Architekturfakultät der TU Graz. Tel. +43 (0) 316-873-6101 oder alternativ +43 (0) 316-873-6102 Es muss ein Portfolio mit aktuellen Projekten und Arbeiten am Institut für Gebäude und Energie, in der Rechbauerstrasse 12 in 8010 Graz, abgegeben werden. Des weiteren sollte bereits ein Konzept für die Diplomarbeit existieren, welches auch die Methodologie, also die genaue Vorgehensweise inkludiert. Weiters sollte auch bereits ein ausgearbeiteter Zeitplan für die Diplomarbeit existieren.
UP!
Contribution of Vertical Farms to increase the overal Energy Efficiency of Cities
Daniel Podmirseg
The thesis, “UP”!, presented by Dr. Daniel Podmirseg, as partial fulfillment for his doctoral thesis, compares and contrasts in detail the global input (land use, energy, water, etc.) needed to feed 9.4 billion people using traditional and non-traditional farming technologies. Rezension Dickson Despommier, Columbia University
Betreuer: Prof. Brian Cody
SONTE
(Fortlaufend)
Die Sondierungsstudie Smarte Modernisierung Terrassenhaussiedlung – SONTE setzt sich zum Ziel eine allgemeine Entscheidungshilfe zur Abschätzung der Modernisierungsmöglichkeiten von partizipativ entworfenen Bestandswohngebäuden zu entwickeln. Die Terrassenhaussiedlung Graz-St. Peter dient als Entwicklungs- und Testfeld zugleich. Die Entwicklung des Leitfadens wird am Bespiel der Siedlung exemplarisch aufgezeigt und zur Übertragung auf weitere Wohngebäude erweitert. In der Bearbeitung liegt der Fokus auf einem umfassenden, ganzheitlichen Ansatz, der ökologische und soziale Aspekte beinhaltet.
Vitality
(Fortlaufend)
Für die Gebäudeplanung im urbanen Raum ist eine möglichst frühe und integrale
Planungsbegleitung für die erfolgreiche Umsetzung Bauwerkintegrierter Photovoltaik (BIPV)
nötig. Ein bestehendes Hemmnis sind fehlende Tools und einfach anzuwendende Regeln
zur Planungsbegleitung, vor allem für Nicht-PV-Spezialisten im frühen Planungsstadium. Ziel
des Projektes VITALITY ist es, Designregeln und Parameterbereiche technisch sinnvoller
Planung für exemplarische Use-Cases mit urbanem Kontext zu entwickeln. Des Weiteren
wird der Einfluss von BIPV auf weitere Planungsparameter von Gebäuden (wie thermischer
Komfort, Elektrischer Ertrag) untersucht. Die Nutzbarkeit oder Relevanz für BIM-Systeme
spielt dabei eine wesentliche Rolle. Gemäß der Definition der Klimaziele der Europäischen
Union 2009, 2011 und 2015 ist der flächendeckende Einsatz von bauwerkintegrierter
Photovoltaik unumgänglich. Ebenso erfordert die Europäische Gebäuderichtlinie den
verpflichtenden Einsatz von BIPV oder anderer aktiver energieerzeugender Maßnahmen.
Diese Entwicklungen erfordern verstärkte Anstrengungen im Bereich der Vereinfachung und
Ermöglichung von BIPV im Planungsprozess von Gebäuden oder in der Stadtplanung. Des
Weiteren hat die Technologieplattform Photovoltaik (TPPV) in einem Positionspapier 2014
BIPV als zentrales Ziel österreichischer Forschung und Entwicklung genannt. Dort ist als
wesentlicher Punkt die Einbeziehung der BIPV Planung in die Neubauplanung als Chance
für die österreichische BIPV Entwicklung genannt.
Smart Facades
(Fortlaufend)
Die Gebäudehaut als "Systemgrenze" zwischen Innenraum und äußerer Umgebung ist wesentlich verantwortlich für den Eintrag oder die Verringerung von Raumlasten und damit für ein behagliches Raumklima, das möglichst energieeffizient aufrechterhalten werden soll. Erstrebenswert ist deshalb ein ausgeprägtes Anpassungsvermögen der Gebäudehaut an die Umwelt, an Zustände im Innenraum und an das Nutzerverhalten. Bisher besitzen fast alle Gebäudefassaden weitgehend feststehende Eigenschaften, die meist nur auf einfache Weise in wenigen Stufen veränderbar sind und damit den komplexen Anforderungen nicht genügen. Dabei besteht Optimierungsbedarf hinsichtlich einer exakteren Reaktion auf zeitlich variable Einflussgrößen. Ziel der Arbeit ist zu ermitteln, welche Eigenschaften eine ideale Gebäudehülle unter welchen Bedingungen und zu welchem Zeitpunkt annehmen sollte. Die energetischen Potentiale von "smarten", adaptiven Fassaden, welche durch die Möglichkeit von variablen physikalischen Eigenschaften maximale Energieeffizienz und maximale Behaglichkeit erreichen, werden systematisch untersucht.
High-Tech / Low-Tech
(Fortlaufend)
Eine interessante Frage, mit der wir uns zurzeit beschäftigen, ist "High Tech or Low Tech?" und zwar welcher von diesen Ansätzen den besseren Weg zur Erreichung unserer Ziele hinsichtlich Energieeffizenz und Nachhaltigkeit darstellt. Ein fundierter Diskurs über diese Frage findet bislang in der Scientific Community nicht statt. In der Architekturdisziplin werden Diskussionen entlang rein stilistischer Linien geführt. Dennoch kann in den letzten Jahren, sowohl unter forschenden und praktizierenden Architekten als auch unter den Studierenden - eine deutliche - wenn auch mehr emotional als intellektuell geprägte - Tendenz zur Präfernez eines Low-Tech-Ansatzes ausgemacht werden.
Parametric Energy Design
(Fortlaufend)
Entwicklung von Workflows und Tools für die parametrische energieoptimierte Entwicklung von urbanen Strukturen. Diese werden beispielsweise zur Bestimmung der optimalen Hülle eines Volumens auf einem Grundstück in einem urbanen Kontext, das eine Maximierung des Energieertrags mittels in der Gebäuehülle integrierter solarer Module bei gleichzeitiger Minimierung des Gebäudeenergiebedarfs und der negativen Auswirkungen auf die Besonnung der Nachbargrundstücke sicherstellt, verwendet. Innerhalb dieser Hülle können dann verschiedene Gebäudeentürfe entwickelt werden.
BEEP
(Abgeschlossen)
Wie wir als Gesellschaft Maßnahmen, Strategien, Konzepte und deren Resultate bewerten, belohnen und bestrafen, wird die Gesamtentwicklung der Architektur maßgeblich beeinflussen. Daher ist die Entwicklung von Methoden für die Bewertung von Energieeffizienz im Bereich der gebauten Umwelt ein wichtiger und bislang auf fatale Weise von Architekten unterschätzter Faktor fr diese weitere Entwicklung. Energieeffizienz ist die Minimierung des Energiebedarfs eines Gebäudes bie gleichzeitiger Erreichung optimaler Konditionen in dessen Räumen.
Einfluss eines mögliches Klimawandels auf den Heiz- und
Kühlenergiebedarf von Gebäuden
(Abgeschlossen)
Während der Schwerpunkt der Forschung am Institut auf der Entwicklung von Strategien zur Maximierung der Energieeffizienz gelegt wird, u.a. mit dem Hintergrund, einen Beitrag zur Eindämmung der globalen Erwärmung zu leisten, stellt sich im Hinblick auf den offensichtlich unvermeidlichen Klimawandel die interessante Frage, wie wir Gebäude heute konzipieren müssen, so dass sie in dem zukünftig zu erwartenden Außenklima auch funktionieren könnten.
Form follows Energy
(Fortlaufend)
Kollaborationen mit weltführenden, international tätigen Architekturbüros haben sich als wichtiges Instrument bewährt, um den Stand des Wissens auf dem Gebiet der holistischen, gesamtenergetischen Konzeption von Gebäude und UrbanDesignProjekten zu erweiteren und die dringend erforderliche Entwicklung dieses Gebietes weltweit voranzutreiben. Das Beratungsunternehmen Energy Design Cody wird bei einigen der spannendsten und anspruchsvollsten Bauprojekten der Welt konsultiert und arbeitet mit weltweit führenden Architekten zusammen, u.a. mit Coop Himmelb(l)au, Rem Koolhaas OMA, MVRDV, Miralles Tagliabue, um nur einige zu nennen. Diese Kollaborationen haben zu über 35 ersten Preisen in internationalen Wettbewerbsverfahren geführt.
Gebäudeform und Energie
(Abgeschlossen)
Ein zentrales Thema unserer Forschung ist die Beziehung zwischen der Energieeffizienz von Gebäuden und deren Form bzw. Formensprache. Um die gesellschaftlichen Ziele im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung unserer Umwelt zu erreichen, wissen wir, dass die Energieeffizienz und Ökologie eines jeden Architekturprojektes heute ganz oben auf der Agenda aller Planenden stehen müsste. Finden die vielseitigen Aspekte der Energieeffizienz im Formfindungs- bzw. Entwurfsprozess Berücksichtigung, können sich neue Formsprachen bzw. neue Formen in der Architektur ergeben. Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit folgenden Fragen: Wie ausgeprägt ist die Beziehung zwischen der Form und der Energieperformance eines Gebäudes? Führt das Einbeziehen solcher Überlegungen zwangsläufig zu einer neuen Formensprache?
Natürliche Lüftung von Hochhäusern
(Abgeschlossen)
Auf den ersten Blick scheint der Hochhaustypus inhärent energieineffizient zu sein. Der in der Höhe vorherrschende Winddruck macht die Verwendung von konventionellen außenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen und öffenbaren Fenster jedoch häufig unmöglich, so dass i.d.R. auf ganzjährige mechanische Belüftung und Klimaanlagen zurückgegriffen wird. Strategien, die eine natürliche Belüftung hoher Gebäude ermöglichen, haben deswegen ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz. Daher wurde beim Siegerprojekt im Wettbewerb für den neuen Hauptsitz der Europäischen Zentralbank in Frankfurt ein Konzept entwickelt, das eine ausschließlich natürliche Lüftung des Gebäudes ermöglicht.
Vertical Farming
(Fortlaufend)
Die zunehmende Urbanisierung und der starke Zuwachs der Bevölkerung mit steigenden Anforderungen an ausreichend frischen und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln, die umweltschonend und nachhaltig erzeugt werden, erfordert neue Lösungen im Kulturpflanzenanbau und eine Erhöhung programmatischer Verdichtung urbaner Flächen. Eine dieser innovativen Lösungen stellt eine resiliente und lebenswerte Gestaltung der Städte durch eine intensive urbane Agrikultur dar, durch die u.a. eine starke Reduktion von Landverbrauch für die urbane Lebensmittelproduktion und eine Erhöhung der Gesamtenergieeffizienz von Städten erzielt werden soll.
Das Institut für Gebäude und Energie der Technischen Universität Graz hat dafür gemeinsam mit dem vertical farm institute in Wien eine multidisziplinäre Konsortialpartnerschaft mit dem Department für Nutzpflanzenwissenschaften – Abteilung Gartenbau an der Universität für Bodenkultur Wien und SIEMENS als industriellen Partner gegründet.
Hyperbuilding City
(Fortlaufend)
Auf der Suche nach Antworten für die auf uns zukommenden Anforderungen und Strategien für eine räumliche, zeitliche und digitale Verdichtung werden in diesem Forschungsprojekt als Gedankenmodell vertikale Strukturen entwickelt, die alle notwendigen infrastrukturellen Elemente einer Gesellschaft, einschließlich Energieerzeugung, Nahrungsmittelproduktion und Industrie abdecken. Diese so genannten "Hyperbuildings" sind nicht als Solitäre zu verstehen, sondern als einzelne Zellen eines komplexen Stadtmodells. das Hyperbuildingkozept sieht Strukturen vor, die urbane Gebiete mit einer Bevölkerungsdichte ähnlich der von Manhattan aufweisen, jedoch keine externe Energie- und Wasserversorgung benötigt, keinen Müll produziert, kein CO2 emittiert und nur auf geringe oder gar keine externe Versorgung angewiesen sind. Wohn-, Büro- und Industrienutzungkoexistieren mit Parks und Flächen für Landwirtschaft, Biomasse und Energieerzeugung.
Urban Form and Energy
(Fortlaufend)
Sachgebiete Bauökologie; Bauphysik; Energieeinsparung; Energieforschung; Energiespeicherung; Energietechnik; Erneuerbare Energie; Klimatechnik; Nachhaltige Technologien; Nachhaltiges Bauen; Solararchitektur; Städtebau; Thermodynamik; Wärmetechnik .
Im Rahmen von Untersuchungen unterschiedlicher hypothetischer Stadtmodelle werden Studien zur Determinierung des optimalen Grades der städtischen Dichte aus energetischer Sicht durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse zeigen deutlich, dass der Parameter der Energieerzeugung mittels regenerativer Energiequellen und die dafür erforderlichen Landflächen eine erhebliche Rolle dabei spielt, und dass die Integration dieser Energieproduktionsflächen in die Oberflächen von Gebäuden wiederum die Bestimmung der optimalen Dichte stark beeinflusst.
Telearbeit und Energieeffizienz
(Abgeschlossen)
Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit Untersuchungen des Zusammenhangs zwischen verschiedenen Teleworking-Formen und der Gesamtenergieeffizienz in der Gesellschaft. In den vergangenen Jahren haben neue Arbeitsformen eindeutig zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs geführt. Durch konsequente strukturelle Änderungen der physikalischen und virtuellen Infrastruktur der Gesellschaft (Gebäude, Verkehrs- und IT-Systeme) besteht jedoch ein Potential durch die Nutzung dieser neuen Parameter die Gesamtenergieeffizienz der Gesellschaft zu erhöhen. Bei den, in diesem Forschungsprojekt durchgeführten Untersuchungen wurden nicht die energetischen Strukturen von typischen Dienstleistungsunternehmen, bestehend aus Wohn- und Bürogebäuden, Verkehrssystemen und IT-Systemen abgebildet. Externe Experten für die Bereiche Soziologie, Verkehr und IT wurden eingebunden.
Die Rolle von Hochhäusern in der Nachhaltigen Entwicklung Europaischer Städte
(Abgeschlossen)
In diesem Forschungsprojekt wurde untersucht, inwieweit Hochhäuser durch eine Erhöhung der urbanen Dichte eine Reduzierung des Land-, Ressourcen- und Energieverbrauches und dadurch einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung unserer Städte leisten können. Die Ergebnisse der durchgeführten Studien zeigten, dass verglichen mit typischen europäischen städtischen Strukturen, eine wesentliche Erhöhung der Dichte durch hohe vertikale Strukturen erreicht werden kann, auch unter Berücksichtigung der aus lichttechnischen Gründen notwendigen Abstände zwischen den Gebäuden und der mit zunehmender Höhe immer größer werdenden Gebäudekerne. In Abhängigkeit von der Ausbildung der Gebäudestrukturen und -technik ist ein deutliches Potential zur Steigerung der Gesamtenergieeffizienz (Verkehr, Infrastruktur, Gebäude) erkennbar. Im Rahmen von Fallstudien wurden auch Möglichkeiten der Optimierung des energetischen Verhaltens von Hochhäusern untersucht.
