Master's Thesis on Investment Costs of Energy-Efficient Building Envelope Renovations

Die energetische Sanierung des Gebäudebestands ist mit erheblichen Investitionen verbunden. Für Gebäudeeigentümer, Kommunen, Energieversorger und weitere Akteure ist daher von großer Bedeutung, die zu erwartenden Kosten unterschiedlicher Sanierungsmaßnahmen möglichst transparent und nachvollziehbar abschätzen zu können.

In bestehenden Gebäude- und Quartiersmodellen werden Investitionskosten häufig mithilfe generischer Kostenfunktionen ermittelt. Diese leiten die Kosten beispielsweise aus der Bauteilfläche, der Dämmstärke oder einem energetischen Zielniveau ab. Solche Ansätze sind einfach anwendbar, bilden gebäudespezifische Kostentreiber jedoch nur eingeschränkt ab. Hierzu zählen unter anderem Gerüststellung, Rückbau, Untergrundreparaturen, Fensterlaibungen, Anschlussarbeiten sowie besondere Anforderungen bei historischen oder denkmalgeschützten Gebäuden.

Eine Alternative bietet die positionsbasierte Bottom-up-Kalkulation. Dabei werden technisch vollständige Sanierungsvarianten aus einzelnen Bauleistungen zusammengesetzt, mit gebäudespezifischen Mengen verknüpft und anhand positionsbezogener Einheitspreise bewertet. Auf diese Weise können die Zusammensetzung der Investitionskosten, die Abgrenzung von Instandsetzungs- und energiebedingten Mehrkosten sowie mögliche Grenzen der verfügbaren Kostendaten detaillierter untersucht werden.

Ziel der Masterarbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines positionsbasierten Bottom-up-Modells zur Ermittlung der Investitionskosten energetischer Hüllsanierungen an typisierten Wohn- und Nichtwohngebäuden. Betrachtet werden insbesondere Maßnahmen an Fassade, Fenstern, Dach beziehungsweise oberster Geschossdecke und Kellerdecke.

Für ausgewählte Typgebäude werden jeweils eine Instandsetzungsvariante, eine energetische Standardvariante und mindestens eine ambitionierte energetische Variante untersucht. Ergänzend soll mindestens ein historisches beziehungsweise denkmalbezogenes Typgebäude betrachtet werden. Die Ergebnisse werden mit generischen Kostenfunktionen des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU) sowie mit veröffentlichten Kostenbandbreiten verglichen.

Die Bearbeitung umfasst voraussichtlich folgende Schritte:

1. Charakterisierung der Typgebäude und Aufbau geometrischer Grundmodelle Festlegung von etwa sechs bis acht typisierten Wohn- und Nichtwohngebäuden einschließlich Bauperiode, Konstruktion, Ausgangszustand und gegebenenfalls denkmalbezogener Besonderheiten. Die vereinfachten Gebäudemodelle werden mithilfe einer CAD- beziehungsweise BIM-Software aufgebaut (z. B. Archicad).
2. Ermittlung kostenrelevanter Mengen Ableitung von Flächen, Längen und Stückzahlen, beispielsweise Fassaden- und Dachflächen, Fensteranzahl, Gerüstflächen sowie Laibungs- und Anschlusslängen. Die Mengen werden direkt aus dem Gebäudemodell, über geeignete Austauschformate oder mithilfe ergänzender tabellenbasierter Berechnungsregeln bestimmt.
3. Bildung von Sanierungsvarianten und Maßnahmenpaketen Technische Beschreibung vollständiger Varianten einschließlich Haupt-, Neben-, Rückbau-, Instandsetzungs- und Wiederherstellungsleistungen. Hierfür werden technische Regelwerke, Gebäudetypologien und Fachquellen strukturiert ausgewertet und in Maßnahmen- beziehungsweise Positionslisten überführt.
4. Positionsbasierte Kostenkalkulation Verknüpfung der ermittelten Mengen mit konkreten Bauleistungen und Einheitspreisen in einer positionsbasierten Kostenplanungssoftware (z. B. BKI Kostenplaner mit Positionsdaten). Fehlende oder wenig passende Kostenansätze werden durch geeignete ergänzende Quellen dokumentiert und, soweit belastbar möglich, ergänzt.
5. Abgrenzung der Kostenbestandteile Ausweisung der Vollkosten, Instandsetzungs- beziehungsweise Sowieso-Kosten, energiebedingten Mehrkosten und zusätzlichen Kosten eines ambitionierten Sanierungsniveaus. Die Abgrenzung erfolgt durch den Vergleich technisch vollständiger Sanierungsvarianten und wird in einer strukturierten Auswertungsumgebung aufbereitet.
6. Systematischer Vergleich und Sensitivitätsanalyse Gegenüberstellung mit generischen IWU-Kostenfunktionen, Einordnung in veröffentlichte Kostenbandbreiten sowie Untersuchung des Einflusses zentraler Annahmen und Datenlücken.

Zu Beginn der Bearbeitung soll anhand eines einfachen Pilotgebäudes geprüft werden, ob die vorgesehene Werkzeugkette aus Gebäudemodellierung, Mengenermittlung, positionsbasierter Kalkulation und Auswertung technisch zuverlässig funktioniert. Auf dieser Grundlage wird das Vorgehen anschließend auf die weiteren Typgebäude übertragen.

Hiermit bringst Du Dich ein

• Immatrikulierter Studierender in einem einschlägigen technisch-wirtschaftlichen Studiengang, etwa Bauingenieurwesen, Architektur, Energie- und Gebäudetechnik, Wirtschaftsingenieurwesen mit Bau- oder Energieschwerpunkt oder einer vergleichbaren Fachrichtung
• Grundkenntnisse im Bereich Gebäudekonstruktion, energetische Sanierung oder Baukostenplanung
• Interesse an datenbasierter Gebäudemodellierung und der transparenten Herleitung von Investitionskosten
• Sicherer Umgang mit Tabellenkalkulationen (MS Excel)
• Bereitschaft, sich in Software zur geometrischen Gebäudemodellierung beziehungsweise CAD-/BIM-Anwendungen einzuarbeiten (z. B. Archicad) sowie positionsbasierte Kostenplanungssoftware zu nutzen (z. B. BKI Kostenplaner)
• Sehr gute Deutschkenntnisse

Was wir für Dich bereithalten

• Interdisziplinarität: In unseren Projektteams arbeiten Mitarbeiter*innen verschiedenster Fachrichtungen zusammen. So werden unterschiedliche Ansätze, Denkweisen und Methoden eingebracht und unsere Projekte interdisziplinär bearbeitet.
• Arbeiten im Team: Bei uns arbeitest Du selbstständig in motivierten Teams. Unsere flache Führungshierarchie unterstützt das eigenverantwortliche Arbeiten unserer Mitarbeitenden.
• Flexibilität: Am Fraunhofer ISI gibt es flexible Arbeitszeiten, die auf die Studienbedürfnisse abgestimmt sind.
• Chancengleichheit und Diversity: Unterschiedliche Erfahrungen sind Antrieb für kreative Ideen und Konzepte und damit für Innovationen. Vielfalt ist daher eine Bereicherung für die Arbeit bei Fraunhofer. Bei uns setzen sich Teams möglichst ausgewogen zusammen - aus verschiedenen Geschlechtern, Altersstufen, Kulturen und Fachrichtungen

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen - unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar - für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

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