alware Konzepthaus Simulation als ganzheitliches Planungswerkzeug Licht Wärme Komfort (Gebäude) Schall Kühle Luft

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1 alware Konzepthaus Simulation als ganzheitliches Planungswerkzeug Licht Schall Komfort (Gebäude) Wärme Kühle Luft Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 1

2 Konzeptideen Mögliche Wünsche & Erwartungen KfW-4, 7, 1! Low-Invest! Geringe Betriebskosten! (Nachhaltig! CO2-neutral! Umweltfreundlich!) Niedrigenergie? Nullenergie? Autarkie? Plusenergie? Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 2

3 Nachhaltige Energiekonzepte Zusammenwirken aller Komponenten Komfort & Bedarf stündlich bestimmen Regenerative Energiequellen ausschöpfen Speicher nachhaltig auslegen Abwärmeprozesse nutzen Umweltenergie Erzeugung Wärme/ Kälte Speicher Abwärme Bedarf (Produktion) Bedarf (Gebäude) Wärme-/Kälte-Erzeugung sowie CO 2 reduzieren CO 2 Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 3

4 Wirtschaftlichkeit Kosten senken Investitionskosten reduzieren Unnötige Investitionskosten vermeiden Betriebskosten senken Vergleich von Kostenszenarien Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 4

5 Nutzbedarf bestimmen alware Konzept Individuelle Architektur >> Individueller Bedarf >> Individuelles Konzept Nutzen definieren (Komfort) Energieaufwand (Investition, Betrieb) Komfort nachweisen alware Konzept Komfort nachweisen Nutzbedarf bestimmen Aufwand minimieren Komfort darstellen zu jeder Stunde Energiebedarf ermitteln Ursache & Wirkungen aufzeigen Extreme Wetterperioden untersuchen Zukünftige Klimaentwicklung untersuchen Erfassung IST-Verbrauch Strom Erfassung IST-Verbrauch Warmwasser Optimierung aufzeigen & bilanzieren (Warmwasser für Wasch- und Spülmaschine ) Jahreszeitliche Abweichungen erkennen und berücksichtigen Stündliche Deckungsanteile ermitteln (BHKW, KWK, Photovoltaik, Wind) Aufwand minimieren Anlagenverhalten stündlich aufzeigen, Volllaststunden ermitteln => nachhaltig auslegen Maßnahmen auf Wirksamkeit untersuchen, Regelungsstrategien entwickeln Versorgungsvarianten vergleichen Nachhaltige Gebäudekonzepte entwickeln Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 5

6 Individuelle Architektur Einfamilienhaus in Wentorf Dachgaube? Dämmung Geschossdecke? Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 6

7 Referenz: EFH Single Roof Beratung zum thermischen Raum- und Bauteilverhalten mit PCM Typ: Dach Bauteil: Dach-Süd U [W/m² K]=,153 Dicke d[m]=,319 -,1,1,2,3,4,5,6,7 unten, innen oben, außen Bauteildicke [m] Lehmbauplatte 15 mm Luft, Dach/Decke Dämmung 35 Holzfaserplatte_Hart 15 mm Luft, Dach/Decke Glas als PV Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 7

8 Referenz: EFH Single Roof Beratung zum thermischen Raum- und Bauteilverhalten mit PCM Temperatur [ C] ,2 -,1,1,2,3,4,5,6 innen unten (innen) Bauteildicke [m] oben (außen) außen , 5 Uhr , 12 Uhr , 19 Uhr 1. 8., 5 Uhr 1. 8., 12 Uhr 1. 8., 19 Uhr 1. 8., 16 Uhr , 16 Uhr Erläuterung: Temperaturverlauf im Bauteil am Wintertag und am Sommertag 1.8. Die solare Aufheizung mittags von außen kommt nicht im Raum an. Die Raumtemperatur in Korrelation über der Außentemperatur. Im Winter halten der Raumtemperatur auf 5 C und im Sommer Begrenzung der Überhitzung auf 46 C. Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 8

9 Referenz: Studie Massivhaus Beratung zum thermischen Raumverhalten und Energiebedarf Überhitzungshäufigkeit [%] während der Betriebszeit 2% 15% 1% 5% TZ_Süd TZ_Nord TZ_Dach GEBÄUDE HEIZUNG und RAUMTEMPERATUR % Variation: KfW-4 [ C] [ C] KfW-6 [> 3 C] (Vergleichswerte aus gesamt der Studie vom ) [> 26 C] Thermische Zone Heizenergiebedarf Raumtemperatur, Häufigkeit Heizenergiebedarf Raumtemperatur, Häufigkeit TZ_Keller Raumtemperatur [Klassen] [kwh/a] [%/a] ( > 26 C) [ C] ( Max.) [kwh/a] [%/a] ( > 26 C) [ C] ( Max.) Variation: Massiv Holz Anteil Massiv Holz Massiv Holz Massiv Holz Anteil Massiv Holz Massiv Holz TZ_Süd % 7,1% 19,2% 2% 29,2 33, % 3,4% 13,1% 28,9 32,8 TZ_Nord %,6% 2,9% 27,1 29, %,3% 1,7% 26,7 TZ_Süd 29,5 Holzhaus TZ_Dach % 2,2% 15% 8,% 28,5 32, % 2,% 6,2% 28,4 32,5 TZ_Keller % 2,5 2, % 19,5 19,9 1% Summe % % TZ_Nord Summe (ohne Keller) Bodenfläche [m²], netto Summe [pro m²] (ohne Keller) Überhitzungshäufigkeit [%] während der Betriebszeit Massivhaus % 5% % 132,1 135,9 13% % 138,8 141,2 12% [ C] [ C] [> 3 C] 25,6 28, 19% 41,4 39,3 95% Raumtemperatur [Klassen] gesamt [> 26 C] TZ_Dach TZ_Keller Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 9

10 Referenz: Studie Massivhaus Beratung zum thermischen Raumverhalten und Energiebedarf Derselbe solare Wärmeeintrag überhitzt das Massivhaus weniger als das Holzhaus. Die tägliche Temperaturschwankung ist ebenfalls viel geringer. Solarer Eintrag [W/m²] Wochengang der Raumtemperatur VERGLEICH im Sommer Tage der Woche 34 vom 2.8. bis Massivhaus - Solarer Eintrag [W/m²] Massivhaus - Raumtemperatur [ C] Außentemperatur [ C] Massivhaus Holzhaus - Solarer Eintrag [W/m²] Holzhaus - Raumtemperatur [ C] Holzhaus Raumtemperatur [ C] Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 1

11 Referenzprojekt Einsparung bei Investition und Betrieb Durch alware-konzept Sicherstellung thermischer Komfort Geothermie: kleinere Auslegung Heizleistung (-6%) Investitionskosten in T Wärmepumpe Beratung alware Planung 1 alware 2 Einsparung Betriebskosten Projekt: Sanierung Erdwärmeheizung Wohnanlage, Stuttgart, 29 Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 11

12 Referenzprojekt Vermeidung unnötiger Investition Geplante Maßnahmen: Dachbegrünung, Umglasung SSV Durch alware-konzept Maßnahmen als wirkungslos erkannt thermischer Komfort sichergestellt Investitionskosten in T Dachbegrünung SSV Beratung alware Planung 1 Planung 2 alware Projekt: Luftfahrtbundesamt, Braunschweig, 29 Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 12

13 Referenzprojekt Vermeidung von Planungsfehlern Trotz Planung nach Norm unzumutbare Überhitzung (Sanierung erforderlich) Durch alware-konzept Optimierung Betriebsweise Kühlung Investitionskosten in T Nachrüstung Sonnenschutz Nachrüsten äußerer Sonnenschutz Nachrüstung Kühlleistung Nachrüstung Kühlleistung Nachrüstung Betriebsweise Planung 1 Planung 2 alware Durch alware hätte die Fehlplanung vermieden werden können. Projekt: Palucca Tanzschule, Dresden, 26 Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 13

14 Heizung [W/m²] Nachhaltige Energiekonzepte Effizienz ermitteln, vergleichen und vorausschauen Wärmebedarf Heizung Wärmebedarf Warmwasser Strombedarf Elektrische Verbraucher Analyse: Bedarf und Deckung Analyse: Bedarf und Deckung Stunden im Jahr [h] (876 h/a = 24h/d * 365 d/a) Geräte+Beleuchtung [W/m²] Stunden im Jahr [h] (876 h/a = 24h/d * 365 d/a) Versorgungskonzept BHKW Heizung [W/m²] % 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 1% Zeitraum: Jahr [876 h] Strom [W/m²] % 1% 2% 3% 4% 5% 6% Zeitraum: 7% 8% Jahr 9%1% [876 h] BHKW Speicher Kessel Verteilung 55% Wärme 35% Strom 1% Verlust Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 14

15 Nachhaltige Energiekonzepte Energetisches Konzept entwickeln (auf Spitzen-Heizlast + BHKW immer an) Leistungen [kw] Wochengang Bericht TZ-1--OG1--S+N-Teamr BHKW-Versorgung Bedarf Wochengang der Leistung [kw] BHKW-Versorgung Mo Di Mi Do Fr Sa So Tag Wo Mo Di Mi Do Fr Sa So Tag Wo 3-DModell mit allen Bauteilen, Komfort definieren, Komfort & Leistungen stündlich ermitteln (Winter - Sommer - Übergang), Zukunftsszenarien prüfen, Regelungsstrategien Messdaten Nutzersensitivität/-verhalten berücksichtigen (Strom, Warmwasser) Anlagenlaufzeiten und Erträge ermitteln, Amortisation Haushalt 1 Haushalt 1 Haushalt 1 Haushalt 1 BHKW 1 BHKW 1 BHKW 1 BHKW 1 BHKW 1 BHKW 1 BHKW 1 Variationen durch Kombinationen: Ergebnis Ergebnis Ergebnis Ergebnis Eingabe Ergebnis Ergebnis Ergebnis Ergebnis Ergebnis Ergebnis Q_Bedarf_Str Name der Studie (z.b. BasisVariations-Wort, sollte om Q_Bedarf_Wär Q_Bedarf_Str me om - - Q_Überschuss_Wärme [kw] - Q_BHKW_Deckung_Wärme [kw] - Q_Bedarf_WW [kw] - Q_Bedarf_Heiz [kw] Q_Rest-Bedarf_Strom [kw] - Q_Überschuss_Strom [kw] - Q_BHKW_Deckung_Strom [kw] - Q_Bedarf_Strom [kw] - Beispiel: Tage der Woche 1 vom 4.3. bis 1.3. (Übergangszeit) Q_Bedarf_Wär BHKW- Q_BHKW_Dec Q_BHKW_Dec Q_BHKW_Dec Q_BHKW_Dec Erzeuger, me Leistung, ges. kung_strom kung_wärme kung_strom kung_wärme Vollast-Std. Erzeuger, Vollast-Std. Studie Variation_kurz kw kw MWh/a MWh/a kw kw kw MWh/a MWh/a h/a h/a Referenzfall 12 kw BHKW 7,8 6,4 1,1 12,8 12, 4,2 6,4 1,1 12, Variation 5 kw BHKW 7,8 6,4 1,1 12,8 5, 1,8 2,8 8,4 11, Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 15

16 alware Ihre Ansprechpartner Dipl.-Phys. Ing Andreas Lahme alware GmbH Rebenring Braunschweig Telefon Fax Internet B.Sc. (Arch.) Marco Bieke Ingenieurbüro für Bauphysik und Gebäudesimulation Seite 16