Das Aktivhaus. 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 1

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1 Das Aktivhaus 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 1

2 Aktivhaus vom Passiv- zum Energieplushaus Aktivhäuser in Theorie und Praxis - Grundlegende Anforderungen an die Bauaufgabe Innere und äußere Rahmenbedingungen Entwicklung einer Konzeptidee - Planungsparameter für Aktivhäuser Was verändert sich in der Planung gegenüber Passivhäusern Baukörper- und Hüllflächenentwicklung Beispiele integraler Planung anhand verschiedener Gebäudetypen und konzepte - Ausblick über die Energie und das Gebäude hinaus Bilanzierungsbereiche heute und in Zukunft Welche Rolle spielt der Nutzer? 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 2

3 Aktivhäuser entwickeln 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 3

4 Innere Anforderungen Thermische Hygienische Akustische Visuelle Behaglichkeit 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 4

5 Äußere Rahmenbedingungen Klima Regenerative Energiequellen Thermische Behaglichkeit Hygienische Behaglichkeit Akustische Behaglichkeit Visuelle Behaglichkeit Senken zu Quellen Mikroklima 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 5

6 Entwicklung einer Konzeptidee 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 8

7 Wechselspiel zwischen passiv und aktiv 2. April 2014 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 9 Quelle: Aktivhaus vom Passiv- zum Energieplushaus, Callwey Verlag 2013

8 Verfügbare Energiequellen 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 10

9 Kompaktheit vs. Energieerzeugung über Hüllfläche 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 11 Quelle: Aktivhaus vom Passiv- zum Energieplushaus, Callwey Verlag 2013

10 Ertrag von Photovoltaik-Anlagen 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 12

11 Aktivhaus-Beispiele Beispiel 1: Neubau Solar Decathlon 2007 Beispiel 2: Sanierung EPA (Effizienzhaus Plus im Altbau) Beispiel 3: Neubau Mehrfamilienhaus Aktiv-Stadthaus 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 14

12 2007 Solar Decathlon - Neubau 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 15

13 Bilanzräume Bilanzraum Solar Decathlon 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 16

14 Konzeptentwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 17

15 Grundrissentwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 18

16 Passive Maßnahmen - Baukörperentwicklung von innen: Grundrisszonierung nach Temperaturzonen 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 19

17 Passive Maßnahmen - Baukörperentwicklung von außen: kompakter Baukörper zur Optimierung der Hüllfläche 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 20

18 Passive Maßnahmen - Hüllflächenentwicklung Wärmedämmung und Dichtheit der Gebäudehülle 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 21

19 Passive Maßnahmen - Hüllflächenentwicklung Steuerung passiver Solargewinne 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 22

20 Passive Maßnahmen - Wärmespeicher Latentwärmespeicher im Leichtbau 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 23

21 Passive Maßnahmen - Querlüftung Nachtkühlung zur Auskühlung der Speichermasse 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 24

22 Passive Maßnahmen - Nachtauskühlung zusätzliches passives Nachtkühlsystem über die PV-Module 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 25

23 Aktive Systeme - Stromerzeugung Stromerzeugung durch 3 verschiedene Arten von Photovoltaik Opaker Bereich: 40 Sunpower SPR-215 Module, 3 Neigung zugunsten Architekturintegration, Leistung PV: 9kWp Loggia: 6 Scheuten Glas-Glas-Module mit Sunways perforierten Zellen Sonnenschutz, Wetterschutz & Energiegewinnung, Leistung 2kWp Süden, Osten und Westen: PV-aktiviert: 34 Flügel / 1054 Lamellen Leistung: Ost/West: 0,5 kwp, Süd 1kWp 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 26

24 Aktive Systeme - Wärmegewinnung Warmwasserbereitung mit solarthermischen Kollektoren 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 27

25 Aktive Systeme - Wärmegewinnung Lüften, Kühlen und Heizen mit reversibler Wärmepumpe 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 28

26 Aktive Systeme - Haushaltsgeräte Energieeffiziente Haushaltsgeräte und Leuchten 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 29

27 2014 Effizienzhaus Plus im Altbau - Sanierung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 30

28 Effizienzhaus Plus im Altbau - Sanierung Bilanzraum Effizienzhaus Plus 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 31

29 Grundrissentwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 32

30 Konzeptentwicklung EG EG OG OG DG DG EG OG DG 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 33

31 Passive Maßnahmen - Baukörperentwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 34 Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang

32 Passive Maßnahmen - Hüllflächenentwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 35 Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang

33 Passive Maßnahmen solare Gewinne Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang, ina Planungsgesellschaft mbh 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 36

34 Aktive Maßnahmen Stromerzeugung Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang, ina Planungsgesellschaft mbh 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 37

35 Aktive Maßnahmen Heizen und Lüften Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang, ina Planungsgesellschaft mbh 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 38

36 Monatsbilanz Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang, ina Planungsgesellschaft mbh 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 39

37 Energiebilanz Quelle: o5 architekten bda raab hafke lang, ina Planungsgesellschaft mbh 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 42

38 Lebenszykluskosten Baukosten + Energiekosten Baukosten Sanierung:1.600 /m 2 Energieverbrauch: Effizienzhaus Plus: kWh Strom Referenzgebäude: kWh Öl, kWh Strom Energieproduktion: Effizienzhaus Plus: kWh Strom (Eigennutzung: 38%; 51%) Referenzgebäude: 0kWh Energiepreise: Öl: 0,06 Strom: 0,20 Energiepreissteigerung: 4% Einspeisevergütung: 0,164 /kwh (über 20 Jahre garantiert) Jährliche Kosten Energie 2014: Effizienzhaus Plus: 0,53 /m 2 Referenzgebäude: 11,87 /m 2 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 43

39 Lebenszykluskosten Baukosten + Energiekosten Baukosten bis zu Gleiche Lebenszykluskosten nach 20 Jahren

40 2013 Aktiv-Stadthaus Frankfurt HHS Planer + Architekten AG

41 Lageplan

42 Grundriss Erdgeschoss

43 Grundriss Regelgeschoss

44

45 Aktiv-Stadthaus Energiekonzeption Energieflussdiagramm Quelle: FGee, TU Darmstadt

46 Energiekonzept

47

48

49 Energiebilanz Endenergie

50 Energiebilanz Primärenergie

51 Nutzer-Interface - Startseite Bezugsgr.: WE 74 Wohnungen Guthaben Bonus-Malus Konzept Guthabenanzeige für Strom und Wärme (WW, Heizung) Anzeige für Woche, Monat, Jahr Anzeige in %, kwh,

52 Energie-Speicher

53 Lebenszyklusanalyse - Vorgehensweise Vergleichende Ökobilanz von Passiv- und Plus-Energie-Haus Ausgangsbasis: Gebäudehülle im Passivhausstandard (Referenz) Bilanz Plus-Energie-Haus: Passivhaus + energiegewinnende Gebäudetechnik Bauteilaufbauten und Massenermittlung entsprechend der realen Planung des Aktiv-Stadthaus Methode: Vereinfachtes Verfahren nach DGNB / BNB Detaillierung im Bereich der energiegewinnenden Gebäudehülle. Daten aus verschiedenen Quellen: IPCC Report, Studie Uni Stuttgart, GEMIS Datenbank. Umweltwirkungen des Energieverbrauch entsprechend der PHPP Berechnung / EnEV-Referenzgebäude Quelle: TU Darmstadt, FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen

54 Treibhauspotential Vergleich Aktivhaus / Passivhaus Treibhauspotential Konstruktion Passivhaus: 5,98 kg CO 2 -Äqv./m 2 NGFa Treibhauspotential Konstruktion Aktivhaus: 9,78 kg CO 2 -Äqv./m 2 NGFa Mehremissionen ca. 164% Mehremissionen Gesamtgebäude: kg CO2 (jährlich über 50 Jahre) Das entspricht einer Autofahrt von ca km (jährlich über 50 Jahre) Quelle: TU Darmstadt, FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen

55 Treibhauspotential Vergleich Aktivhaus / Passivhaus Treibhauspotential Aktivhaus bilanziert: 9,45 kg CO 2 -Äqv./m 2 NGFa Treibhauspotential Passivhaus bilanziert: 27,09 kg CO 2 -Äqv./m 2 NGFa Treibhauspotential DGNB Referenzgebäude bil.: 42,70 kg CO 2 -Äqv./m 2 NGFa Einsparung Aktivhaus: Ca. 65% gegenüber Passivhaus Quelle: TU Darmstadt, FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Ca. 78% gegenüber DGNB Referenzgebäude

56 Treibhauspotential Vergleich Aktivhaus / Passivhaus Quelle: TU Darmstadt, FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen

57 HHS 62

58

59 HHS 64

60 HHS 65

61 HHS 66

62 Energieeffizientes Bauen Notwendige Entwicklungen

63 Ausblick über die Energie hinaus 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 68

64 Ausblick über die Energie hinaus 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 69

65 Reboundeffekt 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 70

66 Auf dem Weg zur nachhaltigen Entwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 71

67 Auf dem Weg zur nachhaltigen Entwicklung 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 72

68 Nutzerverhalten 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 73 Nutzer-Interface zur Darstellung von Erzeugung und Verbrauch, Aktiv Stadthaus, Frankfurt, HHS Planer + Architekten AG, Kassel

69 Monitoring Messkreis Verbrauch Büro Messkreis Leistung PV Quelle: Energy Monitoring SD 07, FG ee 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 74

70 Vom Aktivhaus zur Aktivstadt 2. April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 75

71 Plusenergiehäuser Vom Prototyp zum Gebäudestandard Einfamilienhäuser Neubau Mehrfamilienhäuser Nichtwohngebäude Bestand Einfamilienhäuser Mehrfamilienhäuser

72 Speicher Monitoring, Nutzerinterfaces Elektromobilität Planungsprozesse

73 Aktivhaus Energieplusstandard in Abhängigkeit von Nutzungsart und Geschosszahl Quelle: Aktivhaus vom Passiv- zum Energieplushaus, Callwey Verlag April 2014 Fachbereich Architektur FG Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 78

74 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Aktivhaus Das Grundlagenwerk Vom Passiv- zum Energieplushaus erschienen März 2013 im Callwey Verlag Manfred Hegger, Johannes Hegger, Caroline Fafflok, Isabell Passig 2. April 2014 Fachbereich Architektur Institut Entwerfen und Energieeffizientes Bauen Prof. Manfred Hegger 80

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