Research

Erstellt: 01. April 2015

ILCO - Integrated Life Cycle Optimization
(2015 - 2017)

Forschungsprojekt zur Entwicklung von Methoden zur systematischen Variantenexpoloration in frühen Phasen der Planung unter Berücksichtigung von Lebenszyklusaspekten.

Bei der Planung eines Gebäudes sind verschiedene Einflussfaktoren (Geometrie, Material, TGA) sorgfältig aufeinander abzustimmen. Zwischen diesen Einflussfaktoren existieren jedoch zahlreiche Abhängigkeiten, die eine manuelle Vorgehensweise zur Optimierung schwierig und zeitaufwändig macht. Eine systematische Lösungsraumerkundung ist in realen Planungsprozessen daher oft nicht realisierbar. Mittels computerbasierter Methoden lässt sich in relativ kurzer Zeit eine große Zahl an Planungsvarianten erzeugen und überprüfen. Bislang existieren zahlreiche Ansätze, um Gebäudeentwürfe mit Hilfe dieser Methoden hinsichtlich energetischer Kriterien zu optimieren. Dabei werden jedoch nur einzelne Einflussfaktoren betrachtet. In realen Planungsszenarien ist eine isolierte Betrachtung einzelner Faktoren nicht sinnvoll, da es oft notwendig ist zahlreiche Einflussfaktoren möglichst gleichzeitig zu betrachten, um zu einem ganzheitlich guten Ergebnis zu gelangen.

Ziel des Projektes ist es, Methoden zu entwickeln, die es dem Planer ermöglichen in kurzer Zeit systematisch nach Optima für lebenszyklusgerechte Gebäude zu suchen. Dabei steht die Problematik, dass sich verschiedene Einflussfaktoren gegenseitig beeinflussen und dadurch nicht gleichzeitig optimieren lassen, im Vordergrund. Erreicht werden soll dieses Ziel durch die Koppelung von Methoden zur Optimierung einzelner Einflussfaktoren, der Einbindung von Lebenszyklusanalysen und der Entwicklung einer Methode zur mehrstufigen Variantenbildung und -optimierung. Durch Visualisierungs- und Interaktionsmechanismen, die in einem sogenannten Variantenexplorer vereint werden, soll diese Planungsmethodik für den Planer transparent gemacht werden. Dies soll es erleichtern, bei konkreten Planungsaufgaben ein Verständnis für die komplexen Wechselwirkungen zwischen sich gegenseitig beeinflussenden Faktoren zu erlangen.

Das Video zeigt ein Werkzeug zur Variantenexploration bei mehreren Generierungsstufen.

Der vollständige Projektbericht kann hier heruntergeladen werden. Das Tool zur Variantenexploration befindet sich hier.

Förderung:

BBSR (ZukunftBau)

Zeitrahmen:

April 2015 - März 2017

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Dirk Donath / Vertr.-Prof. Dr. Sven Schneider (Informatik in der Architektur, Bauhaus-University Weimar)

Prof. Dr.-Ing Jürgen Ruth (Tragwerkslehre und konstruktives Entwerfen, Bauhaus-Universität Weimar)

Projektbearbeiter:

Julia Tschetwertak, Alexander Hollberg, Sven Schneider, Bert Liebold, Martin Bielik, Ekaterina Fuchkina

Publikationen:

Hollberg, A., (2016). A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment. Dissertation, Weimar: Bauhaus-Universität Weimar.

Hollberg, A. et al., (2016). A method for evaluating the environmental life cycle potential of building geometry, Zurich: Sustainable Built Environment (SBE) regional conference.

Hollberg, A. & Ruth, J., (2016). LCA in architectural design - a parametric approach. The International Journal of Life Cycle Assessment, 21(7), pp. 943-960.

Tschetwertak J., Schneider S., Hollberg A., Donath D., Ruth J. (2017). A Matter of Sequence - Investigating the impact of the order of design decisions in multi-stage design processes. Computer-Aided Architectural Design. CAADFutures Conference in Istanbul 2017. Vol. 724. Springer Verlag, Singapur

Tschetwertak J., Schneider S., Hollberg A., Donath D., Ruth J. (2017). Does the Sequence Matter? - Investigating the Impact of the Order of Design Decisions on the Life Cycle Performance. Proceedings der World Sustainable Built Environment Conference 2017 in Hong Kong, China