Gas, Öl, Strom - in fast allen Gebäuden könnte Energie gespart werden, wenn sie besser isoliert wären oder bessere Gebäudetechnik hätten. Und wenn generell das Thema Energieeffizienz schon im Bau ausführlicher mitgedacht worden wäre. Doch dies ist eine äußerst komplexe Aufgabe, der Entscheidungsträgerinnen und -träger im Bauwesen oft nicht gewachsen sind. Um dies in Zukunft grundlegend zu vereinfachen, arbeitet Prof. Dr.-Ing. Philipp Geyer, seit Anfang 2022 Professor für Nachhaltige Gebäudetechnologie an der Leibniz Universität Hannover (LUH), an Methoden der Computerassistenz. Seine Professur an der Fakultät für Architektur und Landschaft wird durch das Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Dieses Programm finanziert zeitlich befristete Professuren an deutschen Hochschulen und flexible Forschungsmittel.
Die Heisenberg-Professur ermöglicht es den Geförderten, sich als Professorin bzw. Professor an einer deutschen Hochschule zu etablieren. Die Hochschule übernimmt die Heisenberg-Professur bei positiver Evaluation nach Ende der DFG-Förderung dauerhaft in ihren Etat. Nach der Förderzusage durch die DFG hatte Geyer mehrere Angebote von Universitäten. Für die LUH hat er sich entschieden, weil ihm hier die beste personelle und technische Ausstattung zugesagt werden konnte - und weil er hier zahlreiche Anknüpfungspunkte für interdisziplinäre Kooperationen hat, von der Architektur über Computer- bis zu Ingenieurwissenschaften. "Die LUH hat sich sehr um ein gutes Angebot bemüht und bietet attraktive Bedingungen für Forschung und Lehre, aber auch sehr gute nicht-wissenschaftliche Rahmenbedingungen. Beispielsweise wurden bei den Einstellungsverfahren für mein Team die Fristen immer unterschritten", sagt Geyer, der neben der Heisenberg-Förderung auch eine DFG-Forschungsgruppe und eine Beteiligung an einem Projekt mit Förderung der Europäischen Union mit nach Hannover bringt.
Mit datengestützten Methoden Energieverbräuche vorhersagen
Geyers Forschung findet im Wesentlichen am Rechner statt. Er widmet sich dem Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und digitaler Modellierung in Entwurf und Planung der gebauten Umwelt. Ziel ist es, ingenieurwissenschaftliche Aspekte in frühen Phasen des Gebäudeentwurfs einzubeziehen. "Meine Expertise stellt eine Brücke zwischen Architektur und Bauingenieurwesen und zwischen Bauen und digitalen Methoden wie der künstlichen Intelligenz dar, die gerade für den nachhaltigen Gebäudeentwurf ein Schlüssel ist und für die in Deutschland dringender Bedarf besteht", sagt Geyer.
Länge und Breite eines Gebäudes, seine Ausrichtung, Fenstergrößen, Türen, Decken, Fußböden, Wände, verbaute Materialien, Undichtigkeiten, Isolierung: Bisher war es üblich, aus vorhandenen Daten ein Simulationsmodell zu erstellen. Die darauf aufbauende Berechnung einer veränderten Gebäudeform kann rund zwei Minuten in Anspruch nehmen - wenn ein Entwerfender viele verschiedene Formen durchspielen möchte, kann so durchaus ein Aufwand von einem Tag oder mehr entstehen. Durch ein neues Verfahren, das Geyer vor seinem Wechsel nach Hannover gemeinsam mit seinem Team entwickelt hat und das auf künstlicher Intelligenz bzw. maschinellem Lernen basiert, liegen die Ergebnisse innerhalb von Millisekunden vor. Die Assistenz soll viele Varianten - beispielsweise unterschiedliche Fenstergrößen oder alle in Frage kommenden Materialien - in Echtzeit analysieren, auf gute Lösungen hinweisen, alternative Teillösungen erzeugen und so dem Entwerfenden in Echtzeit bei der Entscheidung helfen. Mit der Heisenberg-Förderung sollen auf Basis von digitalen Modellen und maschinellem Lernen Verfahren für diese Assistenz entwickelt werden.
In der Lehre an der LUH wird sich das Fachgebiet in der Architektur einbringen und Brücken zum Bauingenieurwesen schlagen, aber auch zu den Computerwissenschaften, insbesondere im Rahmen der Leibniz AI Academy, und weiteren Ingenieurwissenschaften. "Das Ziel in der Lehre ist, die Studierenden auf die Herausforderungen der Digitalisierung und Nachhaltigkeit vorzubereiten", sagt Geyer und ergänzt: "Die Absolvierenden sollen in der Lage sein, in Entwurf und Planung mit digitalen Daten, Modellen, Methoden und Werkzeugen zu arbeiten und auf dieser Grundlage disziplinübergreifend modellbasiert nachhaltige Lösungen der gebauten Umwelt zu entwickeln."
Zur Person: Prof. Dr.-Ing. Philipp Geyer
Philipp Geyer war vor seinem Wechsel nach Hannover Gastprofessor für Digitale Architektur und Nachhaltigkeit an der Technischen Universität Berlin. Zuvor war er Assistenzprofessor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der KU Leuven. Weitere Stationen waren das Massachusetts Institute of Technology (MIT), die TU München und die Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich. Er hat Architektur studiert und zu einem informatisch-ingenieurwissenschaftlichen Thema promoviert. Geyer ist Vorsitzender der European Group for Intelligent Computing in Engineering (eg-ice).
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Philipp Geyer
Heisenbergprofessor für Nachhaltige Gebäudetechnologie
Telefon 0511 762-3741
E-Mail geyer@iek.uni-hannover.de
