Bei der Umsetzung der Energiewende rücken lokale und regionale Akteure wie Energieversorger, Haushalte, Kommunen aber auch Bürgerinitiativen zunehmend in den Fokus. Die Energiewende ist daher in besonderem Maße auch als Aushandlungsprozess zwischen diesen regionalen Akteuren zu begreifen, der eine Diskussion und somit eine öffentliche Debatte erforderlich macht. Für diese werden offen zugängliche, objektive Informationen über Potenziale der Nutzung erneuerbarer Energien und Effizienzmaßnahmen erforderlich. An dieser Stelle setzt das deutsch-französische Forschungsprojekt Plan-EE an. Ziel des Projektes ist es, für die regionale Energiewende eine offene Informationsgrundlage in Form räumlicher Szenarien bereit zu stellen und diese in die regionale Debatte zu integrieren. Neben der Nutzung erneuerbarer Energie werden dabei energetische Sanierungspotenziale betrachtet. Um eine Datengrundlage zu schaffen, wird ein Ansatz entwickelt, der den Gebäudebestand des Untersuchungsraums Südpfalz hinsichtlich energetischer Gesichtspunkte typisiert. Hierzu wird die Siedlungsstruktur automatisiert kleinräumig und multitemporal auf Basis topographischer Daten analysiert und eine Abschätzung des Baualters von Gebäuden realisiert. Aus mittleren Verbrauchsdaten von Haushalten werden gebäudetypische Wärmeenergiebedarfe abgeleitet und auf den klassifizierten regionalen Gebäudebestand übertragen.

Bei der Gestaltung lebenswerter und nachhaltiger Siedlungsstrukturen kommt dem Gebäudebestand eine herausragende Rolle zu. Angesichts der Herausforderungen durch den klimatischen und demographischen Wandel ist der Bedarf an räumlich und thematisch hoch aufgelösten Informationen zum Gebäudebestand gestiegen. Verfügbare statistische Daten, wie aus dem Zensus und der fortschreibenden Bautätigkeitsstatistik, liefern bei Weitem nicht alle nötigen Details zur Struktur und Dynamik des Bestandes, um planerische und politische Prozesse sinnvoll zu unterstützen. Eine große Chance diese Informationslücke zu schließen bieten gebäudebezogene Geobasisprodukte des Liegenschaftskatasters (Hausumringe – Deutschland (HU-DE); Georeferenzierte Adressdaten (GA)), die in Verbindung mit dem ATKIS Basis-DLM am IÖR für die Gebäudebestandsanalyse verwendet werden. Dabei traten Inhomogenitäten in den Eingangsdaten zu Tage, die in Hinblick auf ein Monitoring des Gebäudebestandes beseitigt werden müssen. Schwerpunkt ist dabei die Evaluierung der Datenqualität und die konsistente Aufbereitung verschiedener Zeitschnitte.

Trotz des kontinuierlichen Anstiegs der Nachfrage nach kleinräumiger Information zur Siedlungsstruktur stehen Wissenschaft, Planung, Politik und Wirtschaft nur wenige Daten zur Verfügung, die den Gebäudebestand und dessen physische Struktur beschreiben. Insbesondere auf der Ebene von Parzellen oder Baublöcken fehlt es an genauen, differenzierten und aktuellen raumbezogenen Informationen. Mit dem durch die AdV standardisierten Geobasisdatenprodukt 3D-Gebäudemodelle in den Detaillierungsstufen 1 (LoD1) und 2 (LoD2) stehen nun neue Daten seitens der Bundesländer zur Verfügung, die siedlungsstrukturelle Analysen (u. a. Überbauungsgrad, Kompaktheit, Gebäudevolumen- und Geschossflächendichte) von neuer Qualität ermöglichen. GIS-basierte Auswertungen erlauben beispielsweise die Ableitung planungsrelevanter Dichtekenngrößen, wie die Geschossflächendichte oder das Oberflächen-Volumen-Verhältnis (A/VVerhältnis) und stellen der Planung wichtige Informationen bereit, um beispielsweise Innenentwicklungspotenziale zu identifizieren oder Sanierungsprogramme zu konzipieren. In diesem Beitrag wird ein automatisiertes, GIS-basiertes Verfahren vorgestellt, das die Ableitung von Gebäudekennwerten sowie die Berechnung aggregierter Gebäudeindikatoren zur baulichen Dichte und Kompaktheit ermöglicht. Das Verfahren wurde am Beispiel des 3D-Gebäudemodells von Sachsen in der Ausprägung LoD1 entwickelt und erlaubt die Ableitung von Gebäudevolumen, der Geschossfläche oder dem mittleren A/V-Verhältnis auf Baublockebene. Die Modellentwicklung erfolgte unter Berücksichtigung des einheitlichen Produktstandards der AdV, um eine bundesweite Anwendbarkeit sicher zu stellen. Mittels Visualisierungen werden die Ergebnisse am Beispiel der kreisfreien sächsischen Großstädte Dresden, Leipzig und Chemnitz im Detail vorgestellt und das Anwendungspotenzial des entwickelten Verfahrens diskutiert.

Zur Erforschung von Siedlungen spielen Informationen zu Gebäudebeständen eine bedeutende Rolle. Da Informationen zum Gebäudebestand oft nicht in ihrer räumlichen und inhaltlichen Detailliertheit gegeben sind, kommen zunehmend maschinelle Lernverfahren zum Einsatz, um auf Basis von geometrisch-topologischen Eigenschaften der Gebäude einen bestimmten Gebäudetyp oder andere Eigenschaften für ganze Städte und Regionen abzuleiten. Diese prädiktiven, datengetriebenen Ansätze benötigen jedoch stets eine ausreichende Menge an Trainings- und Validierungsdaten. Erfahrungen aus anderen Disziplinen haben gezeigt, dass Crowdsourcing das Potenzial bietet, den Prozess der Gewinnung von Trainings- und Validierungsdaten zu unterstützen. Es wird ein integriertes System zur automatischen Klassifizierung von Gebäudegrundrissen vorgestellt, das durch eine Crowdsourcing-Komponente zur Erfassung von Referenzdaten ergänzt wird und erste Ergebnisse einer experimentellen Studie zeigt.

Dieser Beitrag fokussiert auf Ansätze, die der Abschätzung des deutschen Bestandes von Wohn- und Nichtwohngebäuden dienen. Insbesondere werden rasterbasierte Gebäudedaten sowie gemeindescharfe Schätzergebnisse eines bereits etablierten Ansatzes vorgestellt, analysiert und bewertet. In Verbindung mit modernen Daten der amtlichen Geoinformation (Geobasisdaten) zeichnen sich neue, innovative Möglichkeiten ab, um künftig auf kleinräumiger Ebene den Gebäudebestand zu bestimmen. Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) verfolgt vor diesem Hintergrund mit dem Projekt „Raumbezogenes Data Mining“ das Ziel, analytische Potenziale und Visualisierungsmöglichkeiten von zeitgemäßen Methoden des Data Mining und der Knowledge Discovery für die Raumforschung zu erschließen und in der Perspektive verborgene planungsrelevante Raummuster und Zusammenhänge im hochdimensionalen Geodatenbestand zu extrahieren.

Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) verfolgt u. a. das Ziel, präzise Kenntnisse über das Mengengerüst des deutschen Gebäudebestandes und seiner Eigenschaften zu gewinnen und räumlich hochauflösende Indikatoren als Grundlage einer nachhaltigen Raumentwicklung für Planer und Entscheidungsträger zu erarbeiten. Dieser Beitrag fokussiert auf Ansätze der räumlichen Analyse, die eine Quantifizierung und Charakterisierung des Gesamtbestandes von Wohn- und Nichtwohngebäuden unterstützen. Vorgestellt werden erste Ergebnisse einer deutschlandweiten Auswertung amtlicher Hauskoordinaten und Hausumringe. Der Gebäudebestand wird nach Bundesländern und nach Raumstrukturtypen des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) gegliedert. Es besteht Bedarf, nicht nur Datenmodelle zu entwickeln, sondern daraus auch Erklärungs- und Messmodelle abzuleiten, die einen expliziten Raumbezug aufweisen und sich zur bestandsorientierten Wissensgewinnung sowie zur Strategieentwicklung eignen – auch im europäischen Kontext.

Dieser Beitrag fokussiert auf Ansätze, die der Abschätzung des deutschen Bestandes von Wohn- und Nichtwohngebäuden dienen. Insbesondere werden rasterbasierte Gebäudedaten sowie gemeindescharfe Schätzergebnisse eines bereits etablierten Ansatzes vorgestellt, analysiert und bewertet. In Verbindung mit modernen Daten der amtlichen Geoinformation (Geobasisdaten) zeichnen sich neue, innovative Möglichkeiten ab, um künftig auf kleinräumiger Ebene den Gebäudebestand zu bestimmen. Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) verfolgt vor diesem Hintergrund mit dem Projekt „Raumbezogenes Data Mining“ das Ziel, analytische Potenziale und Visualisierungsmöglichkeiten von zeitgemäßen Methoden des Data Mining und der Knowledge Discovery für die Raumforschung zu erschließen und in der Perspektive verborgene planungsrelevante Raummuster und Zusammenhänge im hochdimensionalen Geodatenbestand zu extrahieren.

Seit 2010 werden die Geobasisprodukte „Amtliche Hausumringe“ und „Amtliche Hauskoordinaten“ (auch georeferenzierte Adressdaten genannt) – geometrische Teilauszüge der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) – von der Zentralen Stelle für Hauskoordinaten, Hausumringe und 3D-Gebäudemodelle (ZSHH) der Bezirksregierung Köln für länderübergreifende oder bundesweite Untersuchungen angeboten. Erstmals sind dadurch umfassendere Untersuchungen zum deutschen Gebäudebestand möglich und Ausdifferenzierungen nach Menge, geometrischer Eigenschaften (u. a. Gebäudetyp) sowie seiner Nutzung durchführbar. Das Analysepotenzial ist aber noch weitaus größer, da sowohl auf administrativer Ebene als auch auf Rasterebene räumliche Muster für unterschiedliche thematische Fragestellungen abbildbar werden. Das raumbezogene Informationsinstrument Monitor der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor) ist eine wissenschaftliche Dienstleistung des Leibniz-Instituts für ökologische Raumentwicklung und stellt seit 2012 auch Gebäudeindikatoren auf Grundlage dieser Katasterdaten bereit. In diesem Beitrag werden dazu erste Arbeitsergebnisse vorgestellt.

Seit Beginn der Industrialisierung ist ein starker Anstieg der anthropogenen Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre zu verzeichnen, der zu einer Veränderung des Klimas auf der Erde führt. Schon heute sind die Auswirkungen auf die Umwelt und zahlreiche Bereiche des täglichen Lebens zu beobachten. Diese werden sich mit fortschreitendem Klimawandel noch verstärken. Auch das Bauwesen muss sich auf die sich verändernden klimatischen Einwirkungen wie beispielsweise Sommerhitze, Überflutung, Starkregen, Hagel und Wind einstellen. Für keine der genannten klimatischen Einwirkungen ist das Änderungssignal in den Klimaprojektionen so eindeutig wie für die Sommerhitze. Aus diesem Grund wird der Handlungsbedarf beim sommerlichen Wärmeschutz als besonders hoch eingeschätzt. In den westlichen Industriestaaten halten sich Erwachsene während des Sommers circa 80 % der Zeit in Innenräumen auf. Deshalb ist das Innenraumklima von entscheidender Bedeutung für die Behaglichkeit, die geistige Leistungsfähigkeit und die Gesundheit des Menschen. Wie sich der Klimawandel auf die gebaute Umwelt in Deutschland auswirkt, ist weitestgehend unerforscht. Es ist zu klären, ob nur einzelne baukonstruktive Details, die heutigen Bemessungsregeln oder sogar grundsätzliche Entwurfsprinzipien für Gebäude überdacht werden müssen. Das Ziel der Arbeit ist, eine Untersuchungsmethodik zu entwickeln, mit der die Auswirkungen des bereits beobachteten und des zu erwartenden Klimawandels auf den sommerlichen Wärmeschutz bestehender Bürogebäude beurteilt werden können. Erst dadurch lässt sich ein etwaiger Handlungsbedarf objektiv feststellen und begründen. Ein weiteres wesentliches Ziel besteht darin, beispielhafte Anpassungsmaßnahmen in Abhängigkeit der jeweiligen Baukonstruktion zu entwickeln, mit denen auch in Zukunft die sommerliche Behaglichkeit in bestehenden Bürogebäuden sichergestellt werden kann. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob baukonstruktive Maßnahmen allein in Zukunft ausreichen können oder ob zusätzlich anlagentechnische Lösungen zur technischen Kühlung unumgänglich werden. Die entwickelten Anpassungsmaßnahmen sollen die Grundlage für Gebäudekonzepte und Fassadenkonstruktionen sein, welche auch bei fortschreitendem Klimawandel die Anforderungen an die Behaglichkeit und den sommerlichen Wärmeschutz erfüllen. Des Weiteren soll eine Methode zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Klimaanpassungsmaßnahmen aufgezeigt werden. Um untersuchen zu können, inwieweit die Verletzbarkeit infolge zunehmender Sommerhitze und der entsprechende Anpassungsbedarf von der Baukonstruktion abhängen, wurden drei Bürogebäude unterschiedlicher Baualtersstufen ausgewählt und mittels dynamisch-thermischer Gebäudesimulation analysiert. Die dynamisch-thermische Gebäudesimulation ist aktuell die detaillierteste Methode zur Beurteilung des sommerlichen Wärmeschutzes. Nur mit ihr können komplexe Gebäudekonzepte oder automatisierte Systeme ausreichend genau nachgebildet werden. Zur Abbildung des bereits stattgefundenen und des projizierten Klimawandels wurden fünf Klimadatensätze verwendet, mit denen der Klimawandel von der Mitte des 20. Jahrhunderts bis zum Ende des 21. Jahrhunderts dargestellt werden kann. Die Schwachpunkte der drei untersuchten Gebäude wurden analysiert und darauf aufbauend detaillierte Anpassungsvorschläge ausgearbeitet und wiederum über Simulationen bewertet. Umfangreiche Detailzeichnungen zu den angepassten Gebäudekonzepten und Fassadenkonstruktionen sollen eine Umsetzung der Ergebnisse in die Praxis erleichtern. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, den durch diese Maßnahmen erzielten Nutzen in Geldeinheiten zu bewerten. Dadurch können Klimaanpassungsmaßnahmen einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung über Investitionsrechenverfahren zugeführt werden. / Since the beginning of industrialization, a large increase of anthropogenic greenhouse gas concentrations in the atmosphere has been detected. This increase is the main cause for the observed climate change. The impacts of climate change on the environment and numerous aspects of human lives have been visible and will become more and more threatening with ongoing climate change. Civil engineering has to deal with changing climate-related hazards such as summer heat, flooding, torrential rain, hail and storm. For none of the mentioned climatic impacts on buildings, the climate change signal is as unambiguous and robust as for summer heat. Thus, actions to protect from summer overheating are highly required. During summer, adults in the Western industrialized states spend about 80 % of their time indoors. Therefore, indoor climate is of essential importance for comfort, mental performance and human health. The impacts of climate change on the built environment in Germany are rarely investigated. It has to be determined whether the building construction details, current design regulations or the design principles have to be revised. This thesis aims to develop a research methodology, which evaluates the impacts of the observed and expected climate change on the protection against summer overheating of existing office buildings. Only thus a possible need for action can be objectively determined and justified. Another major objective is the development of exemplary adaptation measures for various building construction types to ensure the comfort in existing office buildings during summer. Of particular interest is the question if it will be sufficient in the future to use only passive measures or if it will be unavoidable to install technical cooling capacities. The developed adaptation measures should be the basis for building concepts and façade constructions that are able to guarantee high comfort and an improved protection against summer overheating. Furthermore, a method to evaluate the economic efficiency of adaptation measures is demonstrated. To investigate the relationship between building construction and vulnerability, three buildings of different construction year categories have been analyzed using dynamic thermal building simulations. At present, the dynamic thermal building simulation is the most detailed method for evaluating the protection against summer overheating. This is the only method which is able to reproduce complex building concepts and automated systems in sufficient detail. In order to demonstrate the impacts of the observed and projected climate change on buildings between the middle of the 20th century and the end of the 21st century, five climate datasets have been applied. The weak points of the three investigated buildings have been analyzed. Based on this, detailed adaptation measures have been developed and evaluated by thermal building simulations. Comprehensive drawings, which show the adapted building concepts and façade details, will facilitate the application in practice. Different possibilities are demonstrated to express the achieved benefit from the adaptation measures in monetary units. Therefore, adaptation measures can be assessed by investment calculations.

Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) verfolgt u. a. das Ziel, präzise Kenntnisse über das Mengengerüst des deutschen Gebäudebestandes und seiner Eigenschaften zu gewinnen und räumlich hochauflösende Indikatoren als Grundlage einer nachhaltigen Raumentwicklung für Planer und Entscheidungsträger zu erarbeiten. Dieser Beitrag fokussiert auf Ansätze der räumlichen Analyse, die eine Quantifizierung und Charakterisierung des Gesamtbestandes von Wohn- und Nichtwohngebäuden unterstützen. Vorgestellt werden erste Ergebnisse einer deutschlandweiten Auswertung amtlicher Hauskoordinaten und Hausumringe. Der Gebäudebestand wird nach Bundesländern und nach Raumstrukturtypen des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) gegliedert. Es besteht Bedarf, nicht nur Datenmodelle zu entwickeln, sondern daraus auch Erklärungs- und Messmodelle abzuleiten, die einen expliziten Raumbezug aufweisen und sich zur bestandsorientierten Wissensgewinnung sowie zur Strategieentwicklung eignen – auch im europäischen Kontext.