Energieeffizienz in Industriebau und Gewerbe ein Gesamtkonzept

Transkript

1 Ressourceneffiziente Produktion in Industrie und Gewerbe Energieeffizienz in Industriebau und Gewerbe ein Gesamtkonzept Arch. DI Dr. Iva Kovacic Technische Universität Wien Industriebau und interdisziplinäre Bauplanung PROJEKT INFO VORTRAG PROJEKT INFO Dr. Iva Kovacic

2 Inhalt Problemstellung Ausgangslage Energiefluss im Industriebu Ebene Produktion Ebene Gebäude Ebene TGA Ebene Planungsprozess Forschungsprojekt INFO Problemstellung Industrie Methodik Bereich Gebäude Ausblick

3 Institutsvorstellung

4 Forschungsschwerpunkte

5 Problemstellung Bis vor kurzem höchste Priorität in der Planung der Industriebauten -> ERWEITERBARKEIT und FLEXIBILITÄT Gründe: Produktlebenszyklus wesentlich kürzer als Gebäudelebenszyklus -> Thema: Nachnutzung der Halle, Umnutzung auf andere Produktionsprozesse (neue Produkte) (Müller, 2005)

6 Problemstellung Planungs-Anforderungen: Kurze Planungs- und Fertigstellungszeiten Niedrige Herstellungskosten Green Buildings + Green Business Energieeffizienz Minimierung der Lebenszykluskosten Quelle: BBC

7 Energiefluss im Industriebau Die Energieflüsse welche bei einem Werk im Laufe des Lebenszyklus stattfinden: Produktion Gebäude (passive/aktive solare Gewinne, PEI in Gebäudestruktur) Technische Gebäudeausrüstung (Heizung, Kühlung, Lüftung, Beleuchtung) Gesteuert durch lebenszyklusorientierte Planungsprozesse: Planung, Ausführung Betrieb

8 Energiefluss im Industriebau Gebäude TGA Medien Produktion

9 Ebene Produktion Energieverbrauch minimieren Abwärme Emissionen minimieren Heizung, Warmwasser ABWÄRME

10 Ebene Produktion Haupt-Stromabnehmer: die Kompressoren hydraulischen Pumpen für den Kühlschmierstoff bei der spanabhebenden Fertigung; auch dazu zählen die Pulverbeschichtungsprozesse ht sowie Lackieranlagen mit sehr hohen Temperaturen (bis zu 70 C). Die größten Abwärme-Produzenten: Härteöfen mit Temperaturen von C, (meistens mit Gas betrieben ) Druckluftkompressoren sowie Kühlschmierstoffzubereitungh it Serverraum (EDV) State of the art - Abwärme-Nutzung: Warmwasserzubereitung die Heizung benachbarter Büro- sowie Forschungs- und Entwicklungsgebäude

11 Ebene Gebäude Wesentliche Elemente: Gebäudehülle: Wärmebrückenfreie Fassade, Dächer, Bodenplatte (Nachrüstung bei Industriebau schwierig Thema Umnutzung) Gebäudehülle wesentlich für Belichtung- und Belüftungskonzept Dach- und Fassadenlandschaften durch große Fläche solare Stromerzeugung (PV Anlagen, Building Integrated PV, etc.) Solon Gebäude, Adlershof Berlin

12 Ebene TGA Wesentliche Elemente: Regenerative Systeme für Heizung/Kühlung Zusammenspiel Gebäude- und Produktionstechnik t ik -> Nutzung der Synergie-Effekte Lüftungskonzept H. Böll Stiftung, Berlin

13 Ebene Planungsprozess Frühe Planungs-Phasen Phasen (Soll-Stand, Stand Konzept): Maßnahmen zur Energieeffizienz zahlreiche Simulationen Betrieb: Nachträgliche Umbau/Umrüstung nur schwer möglich (Betriebsstörung, Unwirtschaftlich) Messung/getrennte Zähler: um die Verbräuche zu Identifizieren LCC-Probelmatik: Kosten-Erfassung nicht getrennt durchgeführt (Überlagerung Fertigung mit TGA) (Ast,2008, Industriebau)

14 Projekt INFO INFO Interdisziplinäre Forschung zur Energieoptimierung in Fertigungsbetrieben Das Projekt ist gefördert von FFG und Klimafond: Neue Energien 2020

15 Projektpartner Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik Institut für Thermodynamik und Energiewandlung Institut für Rechnergestützte Automation Institut für Hochbau und Technologie Institut für interdisziplinäres Bauprozessmanagement Institut für Städtebau, Landschaftsarchitektur und Entwerfen Institut für Architekturwissenschaften

16 Projekt INFO Hauptziel: Eine ganzheitliche Simulation und Optimierung der energieeffizienten Fertigung von Mikro- (Maschine) bis Makro- (Prozess und Gebäude) Ebene entlang der Wertschöpfungskette. Maschine Produktions- Gebäude prozess ATP Architekten und Ingenieure, Funder Werk

17 Projekt INFO Forschungsfragen in Bezug auf Optimierung: Entwicklung der Messungsmethodik, Spitzenverbräuche bzw. produktionsabhängige Wärmeprofile Energieabgabepotentiale der einzelnen Maschinen Erfassung der Produktionsbereiche Zentrale versus dezentrale Medienversorgung Druckluft- sowie Kühlschmierstoffzubereitung Stand By-Betrieb: Abschaltung am Wochenende; benutzerorientierten Maßnahmen ( Abschaltung der Maschine im Stillstand-Intervall)

18 Methodik GEBÄUDE ENERGIE MASCHINE/PROZESS Forschungsbereich Industriebau Forschungsbereich Thermodynamik Forschungsbereich Fertigungstechnik Lösungen: Architektonische Konstruktive Bauphysikalische Fertigungslogik /Layout Messung Daten Erfassung Integrale Gebäudesimulation (Fertigung, Gebäude, TGA) Messung Daten Erfassung Optimierung der Fertigung Simulation der energieeff. Fertigung Gemeinsame Definition des Anforderungskatalogs für Modellierung und Evaluierung Gemeinsame Datenbank Entwicklung der Teilmodelle Evaluierung der Teilmodelle in Workshops Integrale Simulation

19 Projekt INFO INTEGRALES MODELL für GESAMTSIMULATION:

20 Bereich Gebäude Klassisch Hybrid Atrien

21 Bereich Gebäude Büro Eingehängt

22 Ausblick Herausforderung: Schaffung einer gemeinsamen Methodik für interdisziplinäre Planung (gemeinsame Sprache) Datenerfassung für Benchmarks für LCC und LCA (für Industriebau kaum vorhanden) ZEIT-ASPEKT: unterschiedliche h zeitliche Granulierung der Messung und Simulation Solon Gebäude, Adlershof Berlin

23 Ergebnisse INTEGRALE SIMULATION : Maschine-Prozess-Gebäude BIM-Masterplan, mit allen Daten der Simulation Simulation wird anhand des konkreten Gebäudemodells für Industriepartner Hörbiger durchgespielt Energieausweis für Industriebau