Eines der laufenden Experimente am Bauhaus Energy Hub stellt die Beobachtung des Witterungsverhaltens der Lärchenholzbalken des Exoskeletts dar. Dabei wird der konstruktive Holzschutz durch Verblechung der Balken mit der Verwitterung ungeschützter Balken verglichen.
Es erklärt Dr.-Ing. Thomas Baron, Leiter des Holzlabors:
“Der Bauhaus Energy Hub bietet die Möglichkeit, Veränderungen der Holzkonstruktion durch die Witterungseinflüsse zu analysieren und mit einem Monitoring in Echtzeit zu überwachen. […] Dafür wurden drei der fünf Rahmengebinde mit Blechabdeckungen versehen. […]
Für das Monitoring erfolgte die Montage von insgesamt 18 Sensoren, wobei 14 Sensoren zur Holzfeuchte- und 4 Sensoren zur Dehnungsmessung angebracht wurden.
Die Holzfeuchtemessung erfolgt nach dem Prinzip der Widerstandsmethode, bei dem der Stromfluss zwischen zwei Elektroden von dem im Holz enthaltenen Wasser abhängig ist. Zur Referenzierung wurden in Forschungsarbeiten eine Vielzahl von Messungen an verschiedenen Holzarten mit variierender Feuchtekonditionierung durchgeführt, die die Basis zur Auswertung der am Bauhaus Energy Hub gemessenen elektrischen Widerstände darstellen. Mit den angebrachten Dehnungssensoren lässt sich das Quell- und Schwindverhalten ablesen.
Die Sensoren befinden sich nahe von Knotenpunkten der Rahmen, im sockelnahen Bereich unterhalb der Raumzelle sowie oberhalb an den auskragenden Rahmenhölzern und nahe der Dübelkreise der Rahmenecken. Diese wurden jeweils an Rahmenhölzern mit Blechabdeckung und an analoger Stelle an Hölzern ohne baulich-konstruktivem Holzschutz montiert. Somit lässt sich der kurz- und auch langzeitige Einfluss der Witterung auf die Lärchenholzkonstruktion in Abhängigkeit der Intensität der Bewitterung ablesen.”
Die Sensoren erheben etwa alle 10–15 Minuten Messdaten und senden diese per Bluetooth an eine zentrale Schnittstelle. Um die erhobenen Messdaten auswerten und besser verstehen zu können, werden diese automatisch in den digitalen Zwilling des Bauhaus Energy Hub eingepflegt.
Dieser digitale Zwilling ist ein CAD-Modell, das mit Hilfe des Building Information Modelling (BIM) in der Lage ist, Geometrien mit Daten — wie spezifische Materialeigenschaften aber auch am Bauwerk gewonnenen Messdaten — zu verknüpfen. Diese Projektion von Daten auf eine Geometrie wird Mapping genannt. Auf diese Weise aufbereitete Daten können einfacher von Fachleuten, aber auch Nutzenden interpretiert und als Basis für Steuerungs- und Verhaltensadaptionen genutzt werden.
Momentan funktioniert der digitale Zwilling als Sammelpunkt aller gewonnener Messdaten des Bauhaus Energy Hub. Zukünftig sollen hier aber auch Daten verarbeitet und Steuerungsanweisungen an das reale Pendant zurückgesendet werden. Das kann eine automatische Lüftung bei steigendem CO2-Spiegel, eine Temperaturregulation aufgrund von Wetterdaten, dem Ladezustand der Akkumulatoren und der Innenraumtemperatur oder eine Verschattung der Fensterflächen aufgrund des Sonnenstandes sein.
Betreut wird der digitale Zwilling von den Professuren Intelligentes Technisches Design (Dr.-Ing. Mathias Artus) sowie Software Engineering (Benjamin Burse).