Energieinnovationen in Neubau und Sanierung

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1 EnOB-Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung Neues aus der Forschung für mehr Energieeffizienz, Raumkomfort, Wirtschaft lichkeit und Nachhaltigkeit März 2014 Essen, Zeche Zollverein

2 Impressum Dieser Tagungsband erscheint zum EnOB-Symposium am 20. und in Essen. Er dokumentiert die Tagung mit Kurzfassungen der Vorträge und ergänzt Poster von mehr als 135 aktuellen Forschungsprojekten der Forschungsinitiative Energieoptimiertes Bauen (EnOB). Informationen zu Forschung für Energieoptimiertes Bauen auf Veranstalter Konzipiert und organisiert wurde die Veranstaltung von dem EnOB Begleitforschungsteam um Prof. Anton Maas (Universität Kassel), Prof. Karsten Voss (Bergische Universität Wuppertal) und Prof. Andreas Wagner (KIT Karlsruhe). Herausgeber Projektträger Jülich (PtJ) Forschungszentrum Jülich GmbH Jülich Verantwortlich: Markus Kratz Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Projektträger Jülich (PtJ) Verantwortlich: Markus Kratz Redaktionsschluss: 28.Februar 14 Das Urheberrecht sowie die inhaltliche Verantwortung für die einzelnen Beiträge liegen bei den jeweils genannten Autoren. Nachdruck und Weitergabe nur mit schriftlicher Genehmigung durch den Herausgeber möglich.

3 P2-48 Adaptives Heizungssystem H.-T. Le, R. Kuntsche, J. Polowczyk P2-49 IUPiTER - Interaktive Umsetzung von Wetterprognosen in TGA zur energieoptimierten Raumkonditionierung S. Hardt, A. Hammer, E. Lorenz, O. Jainta P2-50 Sommerliche Raumkühlung im Wohnungsbau mittels kombinierter Heiz- und Kühlsysteme und gleitender nicht normierter Raumtemperaturen R. Gritzki, C. Felsmann, J. Haupt, M. Rösler, P. Seidel P2-51 EnEff: Reine Räume V. Hofer, H. Rotheudt, B. Zielke, M. Kriegel P2-52 Energiemustercampus UdS: Liegenschaftsweite Energieverbrauchsoptimierung (EULE) P. Bauer, G. Frey, C. Schäfer, A. Baumeister, S. Rögele, P. Schweizer-Ries P2-53 Energieeffiziente Hochschule - Campus Information Modeling : HoEff - CIM W. Jensch, W. Lang, U. Häufle, S. Buchholz, R. David, C. Dotzler, P. Eichel, J. Hofbauer, O. Jainta, D. Kierdorf, R. Regel P2-54 Energieeffiziente Beleuchtung in Museen Tageslichtnutzung und konservatorische Aspekte S. Aydınlı, S. Gramm, H. Kaase, S. Völker P2-55 Energetisch und ergonomisch optimierte Beleuchtungssysteme für Sanierungen und Neubau M.Knoop Posterbeiträge: Demonstrationsgebäude Neubau P3-01 Campus Energy 21: Büroneubau mit multivalentem Energiesystem S. Uhrhan, A. Gerber P3-02 Monitoring und Betriebsoptimierung der Kreissparkasse Göppingen M. Tritschler, J. Hahn P3-03 REG II - Bürogebäude Z3 als Labor für nachhaltiges Bauen U. Eicker, M. Genswein, A. Biesinger P3-04 Monitoring einer zentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energien für ein Verwaltungszentrum C. Schwenk, R. Gross P3-05 Neubau der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt in Hamburg K. Duus, G. Schmitz

4 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-06 Science College Haus Overbach - Energie-Effizient gelehrt und gelebt J. Göttsche, S. Röther P3-07 Plusenergie -Schule Hohen Neuendorf mit Low-Tech-Ansatz H. Glowatzki, M. Oleck P3-08 Lessons learned in der Plusenergiegrundschule Hohen Neuendorf F. Sick, S. Dietz P3-09 Nachhaltiges Hochschulgebäude mit innovativem Energiesystem M. Kappert, K. Weber P3-10 Energieeffizientes Büro- und Laborgebäude mit Abwärmenutzung K. Hänel, S. Brummack P3-11 Living Lab - das Energy Efficiency Center des ZAE Bayern in Würzburg S. Weismann, R. Kastner, H. Weinläder, H.-P. Ebert, T. Rampp P3-12 Plus-Energie-Kinderhaus in Höhenkirchen-Siegertsbrunn U. Mayer, J. Daubenmerkl, H. Erhorn, A. Hoier, A. Hack, M. Wambsganß P3-13 Neubau St. Franziskus-Grundschule Nullenergiehaus in Holzbauweise G. Hollenbach P3-14 Gebäudeevaluierung und energetische Optimierung des Campusneubaus der Hochschule Ruhr West J. Lacombe, N. Rumler, M. Rehm, P. Engelmann, S. Herkel P3-15 Monitoring und Betriebsoptimierung im Freizeitbad Kelsterbach H.Garrecht, S. Reeb, M. Klein P3-16 Passivhaus-Hallenbad Bambados E. Gollwitzer, S. Peper, F. Gressier P3-17 Zweifeldsporthalle in Passivhausbauweise C. Felsmann, J. Schmidt, D. Kalz, K. Vietor P3-18 Neubau Sportzentrum Fürth mit transluzenter, doppelter Membran-Dachkonstruktion A. Beck, U. Eicker, J. Cremers P3-19 ALDI hocheffizienter Supermarkt mit geothermiegestütztem CO 2 -Kälteverbund N. Réhault, D. Kalz P3-20 Krankenhaus Plus: Neubau und Sanierung im Universitätsklinikum Frankfurt am Main M. Schmidt, G. Hilmann, M. Korolkow, R. Jakobiak, H. Schiller P3-21 Demonstrationsvorhaben Energieoptimierte Neubauten Claudius-Höfe Bochum D. Vagelpohl P3-22 Solar Decathlon Europe 2012 Teilnahme der RWTH Aachen D. Müller, P. Russell, A. Knels, T. Schell P3-23 Solar Decathlon Europe ECOLAR Home T. Stark, L. Schönrock Posterbeiträge - Übersicht

5 P3-24 Solar Decathlon Europe 2014 Team OnTop - FH Frankfurt S. Fiedler, H.-J. Schmitz P3-25 Team rooftop Berlin - Solar Decathlon Europe 2014 en France A. Jänicke, C. Nytsch-Geusen, F. Nasrollahi P3-26 Techstyle Haus - SolarDecathlon 2014 Team InsideOut - Erfurt Posterbeiträge: Demonstrationsgebäude Sanierung P4-01 Generalsanierung und Umbau des Luitpoldhauses für die Stadtbibliothek Nürnberg E. Anlauft, W. Stephan, F. Büttner P4-02 Plusenergie - Gebäude im Bestand Energieeffizienz in der Praxis Betriebsgebäude der AS Solar GmbH L. Kühl, K. Ackermann P4-03 Niedrigstenergiehotel als Nur-Strom-Gebäude im Monitoring M. Wambsganß, J. Zauner, F. Zach P4-04 Energetische Betriebsoptimierung der Kunsthalle Mannheim L. Früh, S. Plesser, N. Fisch, J. Reiß, H. Erhorn, R. Kilian, V. Huckemann P4-05 Umfassende energetische Sanierung und Neustrukturierung eines Universitätsgebäudes B. Lenz P4-06 Workout für die Dreifeldsporthalle in Dormagen B. Döring, M. Feldmann, J. Göttsche P4-07 Das erste Betriebsjahr im Max- Steenbeck-Gymnasium Cottbus T. Häusler P4-08 Plus-Energie-Schule Rostock Demonstrationsvorhaben zur energetischen Sanierung C. Behlke, G. Mainka, S. Winiger, H. Winkler P4-09 Plusenergieschule Hoffmannallee Kleve P. Engelmann, F. Hülsmann, T. Mutz P4-10 Gymnasium Marktoberdorf NAERCO - Nachhaltige Heizungssanierung durch Erfolgscontracting W. Stephan, G. Mengedoht P4-11 Sanierung Berufskolleg Detmold zur Plusenergie-Schule H.Semke, S. Schwickert, O. Glahn

6 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung Demonstrationsgebäude Neubau P3 Demonstrationsgebäude Neubau 245

7 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-01 Campus Energy 21: Büroneubau mit multivalentem Energiesystem Mit dem Neubau der Konzernzentrale für ca Mitarbeiter wurden ein geringer Energieverbrauch und eine Verbesserung der Primärenergiebilanz für das angrenzende Betriebsgelände angestrebt. Das Herzstück des multivalenten Energiesystems bilden zwei Blockheizkraftwerke. Neben einem effizienten Gebäude leisten diese einen wesentlichen Beitrag zum Projektziel. Erdgas Netzstrom BHKW Module Luft- Erdreichwärmetauscher Bestandsgebäude und Halle Bay HTW- Puffer NTW- Puffer Kompressionswärmepumpe Kompressionskältemaschine Erdsonden Grundwasser NTK- Puffer Absorptionskältemaschine Rückkühler HTK- Puffer HT-Wärme: WW-Bereitung, stat. Heizung, Nacherhitzer RLT NT-Wärme: Flächenheizung, Heiz- Kühldecke, RLT NT-Kälte: RLT, Umluftkühler (RZ, IT, ELT), NSV Gemischkühler HT-Kälte: Flächenheizung, Kühldecke, Umluftkühler (USV, ELT) Vorkonditionierung der Raumluft Strom Gebäudekonzept Durch die kubische Form der Gebäudehülle wird eine kompakte Bauweise realisiert. Sie ist gekleidet in ein Wärmedämmverbundsystem mit einer Dämmung von 22cm. Das Gebäude ist in verschiedene funktionale Einheiten aufgeteilt, so dass eine nutzungsspezifische Steuerung und Regelung möglich ist. Ein Großteil wird als offene Großraumbüros genutzt. Daneben gibt es wenige Einzelbüros, einige Besprechungsräume und einen Kantinen- und Küchenbereich. Durch die Innenhöfe, geteilte Jalousien und eine arbeitsplatzbezogene Beleuchtung mit Präsenzschaltung soll die visuelle Behaglichkeit erhöht und der Energieverbrauch gering gehalten werden. Energiekonzept Zentrales Element der Energieversorgung ist ein Kraft-Wärme-Kälte-Verbundsystem. Dieses umfasst im Kern zwei gasbetriebene Blockheizkraftwerke. Im Sommer wird eine Absorptionskältemaschine als Wärmesenke genutzt. Die BHKWs dienen auch zur Wärmeversorgung des Campus und ersetzen ineffiziente Wärmeversorgung im Bestand. Ergänzt wird die Erzeugung durch einen Grundwasserbrunnen und Erdwärmesonden, sowie freie Kühlung über Rückkühlwerke und eine reversible Kompressionskältemaschine. Die Wärme- bzw. Kälteabgabe an die Räumlichkeiten erfolgt zum größten Teil über Kühl- bzw. Heizdecken im Erdgeschoss und über Betonkerntemperierung in den Obergeschossen. Abgerundet wird dies durch die Raumlufttechnik, die ausgenommen in der Küche mit Wärmerückgewinnung ausgestattet ist und über Erdreichluftregister ihre Zuluft bezieht. Forschungsfokus Die Betriebsführung und Optimierung des komplexen multivalenten Energieversorgungssystems in Abstimmung mit den Betreibern vor Ort steht im Fokus der begleitenden Forschung. Dazu wurde ein Informationssystem aufgebaut, das den Betreibern zukünftig ein eigenständiges Energiemanagement basierend auf den Forschungsergebnissen ermöglicht. Weitere Untersuchungsschwerpunkte waren die Optimierung der Beleuchtung, die Analyse des sommerlichen Wärmeschutzes sowie die Kälteversorgung. Energiekennwerte Der EnOB-Zielwert hinsichtlich des Primärenergieverbrauchs des Büroneubaus wurde von Anfang an unterschritten und ist trotz des schwankenden Nutzenergieverbrauchs im Laufe der Zeit weiter reduziert worden. Hauptgrund ist die gesteigerte Nutzung des Wärmeverbundes und die damit verbundene stärkere Auslastung der BKKWs. Insgesamt nimmt der Primärenergieverbrauch von 105 kwh/m² im Jahr 2010 um fast 50% auf 56 kwh/m² im Jahr 2012 ab. Da in Zukunft ein Ausbau des Verbundes hinsichtlich der Kälteversorgung angestrebt wird, ist von einer weiteren Reduktion auszugehen. Lessons Learnt Die Erfüllung der Nutzerzufriedenheit in den Bürobereichen ist Grundvoraussetzung für die Akzeptanz der Optimierung des Verbrauchs und der Energiebereitstellung im Gebäude. Darüber hinaus verlangt die Optimierung eine flexible Gebäudetechnik z.b. für die Regelung der Luftvolumenströme. Der in der Planung als sehr ergiebig eingeschätzte Grundwasserbrunnen ist schnell ermüdet und eine Reaktivierung ist wirtschaftlich nicht darstellbar. Des Weiteren lohnt bei großen Gebäuden und vielseitiger Anlagentechnik eine simulationsbasierte Ermittlung der Kapazitäten und der Betriebsweise der Anlagen. Gebäudesteckbrief Projektstatus Abgeschlossen Standort Carl-Benz-Straße 34, Bietigheim-Bissingen Baufertigstellung Inbetriebnahme 6/2009 7/2009 Bauherr Dürr AG Betreiber Dürr AG Bruttorauminhalt m 3 Arbeitsplätze Nutzfläche (nach EnEV) m 2 A/V 0,31 m 2 /m 3 AutorInnen Stefanie Uhrhan, Hochschule Biberach, uhrhan@hochschule-bc.de Andreas Gerber, Hochschule Biberach, gerber@hochschule-bc.de Förderkennzeichen L Demonstrationsgebäude Neubau

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9 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-03 REG II - Bürogebäude Z3 als Labor für nachhaltiges Bauen Das Z3 der Ed. Züblin AG ist ein Bürogebäude mit innovativen Konzepten in Baukonstruktion und Gebäudetechnik. Das global agierende Bauunternehmen wollte mit dem Neubau mehr Raum für seine Mitarbeiter am Standort Stuttgart schaffen und errichtete zugleich für das eigene Unternehmen ein Labor für nachhaltiges Bauen. Das kompakte Gebäude bezieht seine Energie fast vollständig über eigene Energiegewinne. Temperatur [ C] / Leistung [kw] Außenzone 3.252m² Maximale Kühlleistung: 20 W/m² Kühlenergie: 6,95 kwh/m² Außentemperatur Kühlleistung Büros Rücklauftemperatur Büros Vorlauftemperatur Büros Heizmodus Kühlmodus Zusammenfassend betrachtet, wie zufrieden sind Sie insgesamt mit? (Skala von -3 bis +3) sehr zufrieden Zufriedenheit sehr unzufrieden Fraunhofer IBP 3 Akustik Raumklima Licht & Beleuchtung Mittelwerte: -0,09 1,28 0,96 Die Abbildung zeigt die Ergebnisse als Boxplots. Der schwarze Strich innerhalb der Box markiert den Median. Oberhalb und unterhalb des Medians liegen jeweils 50% der Werte. Die untere Grenze der Box beschreibt das 25% Perzentil und die obere Grenze das 75% Perzentil. Projektbeschreibung Der Erweiterungsbau Z3 sollte einen minimalen Energieverbrauch ausweisen, was durch das Nachhaltigkeitszertifikat des DGNB in Gold bestätigt wurde. Das Z3 sollte die Ambitionen seiner beiden Vorgänger weiterführen: Das Züblin-Haus (Z1) hatte in den 1980er Jahren Maßstäbe gesetzt mit dem Einsatz von durchgefärbten Betonfertigteilen und mit einer Glashalle, welche zwei Büroriegel großzügig verbindet. Das Z-Zwo, ein Haus ohne Ecken fällt heute noch auf durch horizontale, rundum laufende Fensterbänder. In diesem Gebäude wurden zudem zukunftsweisende Bürostrukturen realisiert und das 2002 fertiggestellte Gebäude erhielt das DGNB-Zertifikat in Silber. Forschungsfokus Im Rahmen eines begleitenden Forschungsprojekts sollen Ressourceneffizienz und Performance des Gebäudes im laufenden Betrieb und unter wissenschaftlichen Kriterien gemessen und bewertet werden. Das wissenschaftliche Monitoring erfolgt durch das Zentrum für nachhaltige Energietechnik, zafh.net. Die Hochschule Biberach und das Fraunhofer-Institut IBP übernehmen weitere, spezielle Monitoring- und Optimierungsaufgaben. Im Fokus der Untersuchungen steht der optimale Betrieb der Wärme-Kälte-Kopplung. Weitere Schwerpunkte liegen in der Analyse der verschiedenen Verschattungs- und Fassadensysteme, sowie in der Optimierung des hybriden Lüftungskonzeptes. Nicht zuletzt kann diese Forschung dem Bauunternehmen helfen, seine Planungsmethoden und Tools sowie die Bauprozesse zu optimieren. Gebäudekonzept Das fünfgeschossige Bürogebäude schließt das Areal mit einer klar definierten Kante nach Süden hin ab und schafft zwischen Neubau und Bestandsgebäuden eine begrünte Zone. Der Bürobau ist als Stahlbeton-Skelettbauweise ausgeführt. Die Fassade ist das auffälligstes Merkmal des kompakten Kubus. Die durch Holzlisenen vertikal gegliederte Fassade ist als vorgefertigte Holzrahmenkonstruktion konzipiert. Die sanft geschwungenen Lisenen sind aus unbehandeltem Lärchenholz gefertigt, das einem natürlichen Alterungsprozess durch Wind und Wetter unterliegt. Das honiggelbe Holz wird sich im Laufe der Zeit silbergrau einfärben. Energiekonzept Zentrales Element im Energiekonzept dieses Neubaus ist eine Wärme-Kälte-Kopplung. Mit einem angepassten Lastmanagement wird anfallende Wärme oder Kälte für andere Anwendungen nutzbar gemacht. Beispielsweise wird die Abwärme des Rechenzentrums zur vollständigen Beheizung des Z3 genutzt. Der Wärmebedarf des Gebäudes ist so gering, dass die Abwärme sogar ausreicht, die Zufahrt zur Tiefgarage im Winter eisfrei zu halten. Erste Betriebserfahrungen Die ersten Auswertungen bestätigen die Planungsansätze hinsichtlich der Heiz- und Kühlfunktion im Z3. Die benötigten Systemtemperaturen liegen sehr nahe an den Raumtemperaturen. Entsprechend gering sind folglich die Verteilleitungsverluste und die Effizienz der Wärme-/Kältemaschine wird deutlich gesteigert. Die sich einstellende Häufigkeit der Systemumschaltung (Change-Over-Betrieb) ist als optimal zu werten und erfüllt zugleich stets die Zielvorgabe an das Raumklima. Eine Auswertung der Raumtemperaturen in der Kühlperiode bestätigt dies. Erreicht wurde Kategorie I der DIN Eine durch das Fraunhofer IBP durchgeführte Befragung bestätigt zudem den hohen Nutzerkomfort im Z3. Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Albstadtweg 5, Stuttgart, Baden-Württemberg Baufertigstellung Inbetriebnahme 8/2012 9/2012 Bauherr Ed. Züblin AG (Nutzer, Investor) Betreiber BRVZ GmbH & Co.KG FB Immobilien STRABAG Property and Facility Services GmbH Bruttorauminhalt m 3 Arbeitsplätze 250 Nutzfläche (nach EnEV) m 2 A/V 0,27 m 2 /m 3 AutorInnen Prof. Dr. habil. Ursula Eicker, HFT Stuttgart, ursula.eicker@hft-stuttgart.de Markus Genswein, Ed. Züblin AG, Zentrale Technik, markus.genswein@zueblin.de Andreas Biesinger, HFT Stuttgart, andreas.biesinger@hft-stuttgart.de Förderkennzeichen Verbundvorhaben 03ET1035G und 03ET1035F HFT Stuttgart zafh.net Demonstrationsgebäude Neubau

10 P3-04 Monitoring einer zentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energien für ein Verwaltungszentrum Im Juni 2012 wurde das Passiv-Bürogebäude der Firma Wagner & Co Solartechnik in Cölbe bei Marburg in Betrieb genommen. Ein nahegelegenes Bürogebäude mit angegliederter Werkhalle ist in das Gesamtkonzept integriert, hier sind die Energiezentrale sowie das firmenweite IT-Zentrum untergebracht. Die Universität Kassel führt in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IBP ein Langzeitmonitoring zur Ermittlung der Gebäudekennwerte durch. Energiezentrale im Nachbargebäude Holzpelletkessel Solarthermieanlage Grundwasserwärmetauscher Grundwasserpumpe Deckensegel einrollbar Dezentrale Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung Bauteilaktivierung durch Zuluftrohre PV-Module Richtung SO-SW Sonnenschutz Markise Büro Sonnenschutz Lamellen geteilt Vorkonditionierung Büro der Zuluft SOMMER Sonnenschutz Gebäudekonzept Das Verwaltungsgebäude ist als zweigeschossiger Rundbau konzipiert, der ein Atrium als Kommunikations- und Begegnungszone umschließt. Das Gebäude verfügt entsprechend dem Passivhausniveau über einen sehr guten Wärmeschutz. Zur Gebäudebeheizung wie auch zur sommerlichen Kühlung ist ein Lüftungskonzept umgesetzt, welches die thermische Aktivierung der Betondecken in einem schlanken System mit der Raumluftkonditionie rung zum Ziel hat. Durch die Zuluftführung innerhalb der Betondecken mittels spezieller Lüftungs rohre (Kiefer-System) werden die Baumassen aktiviert, was ein zusätzliches, Wasser führendes System ersetzt. Dabei wird lediglich die hygienisch notwendige Luftmenge eingebracht. Energie- und Klimakonzept Die Energieversorgung des Gesamtkomplexes erfolgt über eine gemeinsame Energiezentrale. Zur regenerativen Wärme- bzw. Kälteerzeugung stehen ein Holzpellet-Heizkessel, ein Grundwasserbrunnen und eine solarthermische Anlage zur Verfügung. Atrium Galerie Deckensegel zur Verhinderung von nächtlicher Auskühlung nachts geschlossen Gründach für Wasserrückhaltung und Mikroklimaverbesserung Büro Büro WINTER Eine Adsorptions-Kältemaschine erzeugt die erforderliche Kälte für das IT-Zentrum. Als konventionelle Backup-Systeme sind ein Kaltwassersatz und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) installiert. Von der Energiezentrale aus erfolgt die Wärmeversorgung der Gebäude über ein Nahwärmeverbundsystem. Ein Wärmespeicher mit 3000 Liter Speicherinhalt, über den sowohl die Zuluft-Temperierung für die Büroräume als auch die Wärme für die solarthermische Kühlung bereitgestellt wird, bildet das Kernstück der Wärmeversorgung. Ein Grundwasserbrunnen liefert Kühlenergie in einen zentralen Kälte- Pufferspeicher, der wiederum die Server- und Zuluftkühlung speist. Im Heizfall dient das Grundwasser zur Vortemperierung der Zuluft. Dabei wird das Temperaturniveau des Grundwassers über einen Trennwärmetauscher direkt genutzt. Zur regenerativen Stromversorgung des Gebäudekomplexes sind PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von ca. 175 kwp installiert. Monitoring Sämtliche Energieströme werden mittels Wärmemengenzählern erfasst, was eine vollständige Bilanzierung der zu- und abgeführten Energiemengen ermöglicht. Für eine detailliertere Untersuchung des Verwaltungsgebäudes und der Serverkühlung wurden mehrere exemplarische Räume zusätzlich jeweils mit folgender Messtechnik ausgestattet: CO 2 -Sensor VOC-Sensor 3 Bauteiltemperatursensoren 3 Oberflächentemperatursensoren 3 Wärmestromdichtesensoren Austrittstemperaturfühler Lüftung Raumlufttemperaturfühler P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Lahnstraße 16, Cölbe, Hessen Baufertigstellung 6/2012 Inbetriebnahme 6/2012 Bauherr Wagner & Co. Immobilien (und Investor) Betreiber Wagner & Co Solartechnik GmbH (und Nutzer) Bruttorauminhalt 9500 m³ Arbeitsplätze 100 Nutzfläche (nach (EnEV) m² A/V 0,38 m²/m³ AutorInnen Dipl.-Ing. Christiane Schwenk, Universität Kassel, christiane.schwenk@uni-kassel.de Dipl.-Ing. Rolf Gross, Universität Kassel, rolf.gross@uni-kassel.de Förderkennzeichen 03ET1035H 249

11 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-05 Demonstrationsgebäude Neubau

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13 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-07 Plusenergie -Schule Hohen Neuendorf mit Low-Tech-Ansatz Hohen Neuendorf ist eine dynamisch wachsende Stadt vor den Toren Berlins. Bei dem deshalb erforderlichen Neubau einer Grundschule wurde auf innovative Konzepte gesetzt. Es sollten Nachhaltigkeit der Energienutzung, Komfort für die Nutzer und die Umsetzung moderner pädagogischer Konzepte miteinander verbunden werden. Außenverschattung Nanogelverglasung Öffnungsmotor Architekturkonzept Dreizügige Grundschule mit Dreifeld-Sporthalle, die auch für den Vereinssport genutzt wird. An einer zentralen Erschließungsachse sind drei Klassen- Flügel, Fachräume, Mensa/Aula und Sporthalle angeordnet. Die Klassenräume sind nach Süden ausgerichtet, Flurzonen und Nebenräume befinden sich auf der Nordseite. Die Fassaden der Fachunterrichtsräume sind nach Osten orientiert. Massivbau aus Stahlbeton, Passivhausstandard Energiekonzept Um Energiebedarf und Betriebskosten (Lebenszykluskosten) zu minimieren, sollte die Zahl aktiver Komponenten so gering wie möglich gehalten werden, und wo immer möglich, natürliche Prozesse und passive Techniken eingesetzt werden. Belichtung statt Beleuchtung Durch die Südausrichtung der Klassenräume verbunden mit einer Belichtung auch von der gegenüberliegenden Seite wird das Tageslicht optimal ausgenutzt. Die elektrische Beleuchtung wird von einer präsenz- und raumtiefenabhängigen Beleuchtungssteuerung nur im erforderlichen Umfang hinzu dosiert. Einsatz von Lichtlenkgläsern zur gleichmäßigeren Belichtung des Raumes. Nutzung von LED- Leuchten als Grundbeleuchtung der Verkehrswege. Freie Lüftung statt (mechanischer) Lüftungsanlage Alle Räume besitzen eine natürliche Lüftung; maschinelle Lüftung wird nur als Unterstützung und dort, wo sie notwendig oder energetisch sinnvoll ist eingesetzt (automatische Fensterlüftung in den Pausen mit Unterstützung durch die Lüftungsanlage während der Unterrichtsstunden). Durch eine Mehrfachnutzung der Fortluft in nachgeordneten Räumen und Wärmerückgewinnung wird der Lüftungswärmeverlust gering gehalten. Wärmespeicherung und freie Lüftung statt Klimatisierung Auf eine Klimaanlage wurde verzichtet, statt dessen werden die Speichermassen des massiven Stahlbetonbaus genutzt, um eine sommerliche Überhitzung zu verhindern. Die Wärmespeicher werden durch eine automatische nächtliche Lüftung wieder entladen. Schnelle Aufheizmöglichkeit statt (Niedertemperatur-) Flächenheizung Durch den Passivhausstandard ist der Transmissionswärmeverlust minimiert. Um den regelmäßigen Lüftungswärmeverlust schnell ausgleichen zu können, wurde keine träge Niedertemperaturheizung eingesetzt. Eine Beheizung bei gleichzeitiger Dauerlüftung wird durch Magnetkontakte an den Fenster und Thermostatventile mit elektrischen Antrieben verhindert. CO 2 -neutrale Energieversorgung Nutzung nachwachsender Rohstoffe (Holzpellets) und Energiegewinn durch Photovoltaik und Mini-BHKW. Es wird eine positive Jahresenergiebilanz angestrebt, d.h. im Jahresmittel soll mehr Energie gewonnen werden, als für den Gebäudebetrieb verbraucht wird. Passive Solarenergienutzung durch Südausrichtung der Klassenräume. Konstruktiver Sonnenschutz durch Dachüberstände, zusätzlich Außenverschattung bzw. elektrochrome Gläser. Inbetriebnahme Mini-Pellet-BHKW konnte noch nicht beschafft werden, daher noch keine ausgeglichene Jahresenergiebilanz Optimierung der automatischen Lüftungszeiten als Ergebnis des Monitorings Entwicklung des Nutzerverhaltens Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Goethestraße 1, Hohen Neuendorf, Brandenburg Inbetriebnahme 6/2011 Bauherr Stadt Hohen Neuendorf Betreiber Stadt Hohen Neuendorf Nutzer Anzahl Schülerplätze Grundschule und Hort Niederheide, Breitensport 540 Bruttorauminhalt m 3 Nutzfläche (nach EnEV) m 2 A/V 0,39 m 2 /m 3 AutorInnen Dr.-Ing. Harald Glowatzki, Stadtverwaltung Hohen Neuendorf, glowatzki@hohen-neuendorf.de Dipl.-Ing. Michael Oleck, Stadtverwaltung Hohen Neuendorf, oleck@hohen-neuendorf.de Förderkennzeichen K Demonstrationsgebäude Neubau

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15 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-09 Demonstrationsgebäude Neubau

16 P3-10 Energieeffizientes Büro- und Laborgebäude mit Abwärmenutzung Das Zentrum für Energietechnologie an der BTU Cottbus-Senftenberg ist als Gebäude mit einem geringen Energiebedarf errichtet worden, wobei die Wärmeversorgung ausschließlich über Anfallenergie und regenerative Quellen in Verbindung mit einem großen Schichtenspeicher gedeckt wird. Als Anfallenergie soll die Abwärme aus den Serverräumen eines Nachbargebäudes genutzt werden. Architekturkonzept Das Energiezentrum ist ein nicht unterkellertes Büro- und Laborgebäude mit vier Vollgeschossen. Es besitzt eine kompakte quaderförmige Kubatur. Im Nordteil des Gebäudes befindet sich eine große Laborhalle über drei Geschosse. Darüber liegt ein Schulungszentrum als größerer zusammenhängender Bereich. Der Südteil des Gebäudes besitzt ein innen liegendes Atrium über alle Geschosse. Hier ist auch der sichtbare Aufstellungsort für den Schichtenspeicher. An den Ost- und Westseiten sind überwiegend Büroräume angeordnet, während sich auf der Südseite kleinere Labore befinden. Energie- und Klimakonzept Das energetische Konzept für das Energiezentrum beruht auf den Säulen Minimierung der Energieverluste, Einsatz energieeffizienter Technologien, Nutzung von Abwärme und erneuerbarer Energie in Form von Erdwärme sowie Energiespeicherung. Durch die hohe Dämmqualität der Gebäudehülle wird der Wärmebedarf des Gebäudes gering gehalten. Der verbleibende Wärmebedarf soll durch Abwärme aus den Serverräumen eines benachbarten Lehrgebäudes sowie Erdwärme aus insgesamt 31 Erdsonden mit je 100 m Tiefe und nachgeschalteter Wärmepumpe bereitgestellt werden. Die Deckung des Kühlenergiebedarfs erfolgt über die Erdsonden und die Wärmepumpe sowie durch eine Kompressionskältemaschine. Die Wärmepumpe kann im Heizbetrieb als Wärmequelle den Kältespeicher für die Serverräume im Gebäude nutzen und somit gleichzeitig Wärme und Kälte bereitstellen. Für einen Ausgleich zwischen Wärmeangebot und Wärmebedarf im Gebäude wurde ein Schichtenspeicher mit einem Fassungsvermögen von 25 m³ installiert, der als ein zentraler Teil der Gebäudetechnik gut sichtbar im Foyer des Gebäudes zu sehen ist. Inbetriebnahme und Optimierung Im Mai 2013 erfolgte die Übergabe des Gebäudes an den Nutzer. Seitdem erfolgen schrittweise die Ausstattung und der Bezug des Gebäudes durch die Lehrstühle. Im Dezember 2013 wurde der Anschluss an den Rückkühler des Nachbargebäudes zur Abwärmenutzung fertig gestellt. Forschungsfokus Ein wesentliches Ziel des Forschungsprojektes sind Aussagen zum energetischen und ökonomischen Potential im Hinblick auf die Verwertung von Abwärme aus Serverräumen von Nachbargebäuden zur Heizungsunterstützung sowie deren regelungstechnische Aspekte und Optimierungsmöglichkeiten in Verbindung mit anderen Wärmeerzeugern und der installierten Speichertechnik. Weiterhin steht der Abgleich von Bedarf und Verbrauch, die energetische Effizienz einzelner Anlagenkomponenten sowie das Verhalten des Erdreichs unter Wärmeentzug und -eintrag im Fokus des Forschungsprojektes. Energiekennwerte Der Energiebedarf des Gebäudes, der schon während einer frühen Planungsphase in einem Konzept aus dem Jahr 2008 gemeinsam mit Bauherr und Nutzer festgelegt wurde, zielt auf das Niveau der Energieeinsparverordnung 2014/16. Der Primärenergiebedarf der Berechnung nach DIN V beträgt für die Planungsvariante bei Wärmebereitstellung durch Erdwärme und Abwärme ca. 84,0 kwh/m²a und liegt somit 68 % unter den Anforderungen der EnEV 2007 aus der Planung bzw. 46 % unter den Anforderungen der derzeit gültigen EnEV Weitere energetische Planungskennzahlen für das Gebäude sind die Heizlast von Q H = 131 kw (ca. 35 W/m² NGF ) und die Kühllast von Q K = 149 kw (ca. 39 W/m² NGF ). P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Siemens-Halske-Ring 13, Cottbus Baufertigstellung Inbetriebnahme 05/ /2013 Bauherr Brandenburgischer Landesbetrieb für Liegenschaften und Bauen (BLB) Betreiber BTU Cottbus-Senftenberg Nettorauminhalt m 3 Nutzfläche (nach EnEV) A N m 2 Energiebezugsfläche A NGF m 2 A/V 0,30 m²/m³ AutorInnen Prof. Dr. K. Hänel, BTU Cottbus-Senftenberg, haenel@tu-cottbus.de Dipl.-Ing. S. Brummack, BTU Cottbus-Senftenberg, brummack@tu-cottbus.de Förderkennzeichen A 255

17 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-11 Demonstrationsgebäude Neubau

18 P3-12 Plus-Energie-Kinderhaus in Höhenkirchen-Siegertsbrunn Das Kinderhaus Arche Noah ist ein Gebäude, das architektonisch, bauökologisch und energetisch vorbildhaft konzipiert ist. Das Plus-Energie-Gebäude soll mehr Energie erzeugen als es durch seine Nutzung benötigt. Dies wird durch Minimierung des Energiebedarfes sowie innovative und energieeffizente Systeme erreicht. Durch die verwendeten Materialien verpflichtet sich der Bauherr einer regionalen Wertschöpfung und einem gesunden Raumklima. Architekturkonzept Neben einem flexibel nutzbaren und kindgerechten Raumkonzept musste der Entwurf auch die Nutzung sämtlicher energetischer Potenziale erfüllen. Mit dem umgesetzten Entwurf konnte es trotz des länglichen Nord-Süd-orientierten Grundstückes gelingen, die Aspekte Südausrichtung und Kompaktheit umzusetzen. Durch eine tiefer gelegte, vorgelagerte Terrasse konnte die Südfassade vergrößert und das Potential an solaren Gewinnen und Tageslicht erhöht werden. Forschungsfokus, Inbetriebnahme, Optimierung Das Projekt wurde von Anfang an fachübergreifend, integral und unter wissenschaftlicher Begleitung geplant. Seit September 2013 wird durch ein zweijähriges Monitoring das Gebäudeverhalten unter realer Nutzung analysiert und weiter optimiert. Das Zusammenspiel von innovativen Komponenten und Systemen erfordert eine sorgfältige Inbetriebnahme. Im Erfolgsfall soll das Konzept in weiteren vergleichbaren Gebäuden eingesetzt werden. Energiekonzept und technologische Innovationen Das energetische Konzept setzt auf eine Minimierung des Energiebedarfs. Durch eine luftdichte und nahezu wärmebrückenfreie Gebäudehülle werden Wärmeverluste minimiert. Das hybride Lüftungskonzept beinhaltet im Sommer eine gezielte Fensterlüftung und eine passive Kühlung durch Nachtlüftung - unterstützt durch einen Solarkamin. In den kalten Jahreszeiten kommt die zentrale Lüftungsanlage mit einer Rückwärmzahl über 90% bedarfsgeführt zum Einsatz. Verschiedene Lichtmanagementsysteme reduzieren den elektrischen Energiebedarf. Der verbleibende Bedarf wird mit regenerativen Energieträgern gedeckt. Zur Wärmeerzeugung dienen zwei aufeinander abgestimmte Grundwasser-Wärmepumpen, die durch eine thermische Solaranlage ergänzt werden. Der Strombedarf für den gesamten Gebäudebetrieb wird im Jahresverlauf bilanziell durch die Photovoltaik-Anlage auf dem Dach erzeugt. Pädagogikkonzept Im Betrieb des Kinderhauses geht es nicht nur darum, dass innerhalb eines Jahres mehr Energie erzeugt als verbraucht wird, sondern auch darum, die kleinen Nutzer des Gebäudes und die Besucher hautnah für das Thema Energieeffizienz zu sensibilisieren. Energie- und Kostenkennwerte Ohne Berücksichtigung der PV-Anlage wird nach DIN V ein jährlicher spezifischer Endenergiebedarf von 20,7 kwh/m²a erwartet, inkl. der sonstigen Elektroverbraucher 29,3 kwh/m²a. Dies ergibt Primärenergetisch bewertet 53,9 bzw. 76,2 kwh/m²a. Der EnEV- Anforderungswert beträgt 142,7 kwh/m²a. Die PV-Anlage soll 31,2 kwh/m²-ngf*a Strom erzeugen. Die erste Berechnung für KG 300 von 1653 /m² konnte im Kostenanschlag mit 1845 /m² nicht eingehalten werden. KG 400 blieb im Kostenanschlag mit 702 / m² unter der ersten Kostenberechnung von 857 /m². Lessons Learnt-Inbetriebnahme Bei der Inbetriebnahme zeigte die TW-Wärmepumpe deutlich erhöhte Ausgangstemperaturen, obwohl die Regelgröße fest integriert sein sollte. Nach einem Eingriff in die GLT konnten die VL-Temperaturen gesenkt werden. Die Arbeitszahlen stiegen unmittelbar von 3,3 auf 3,8. Die Arbeitszahlen beider WP sinken allerdings deutlich, wenn der elektrische Bedarf für die GW-Pumpe in der Bilanzierung mit berücksichtigt wird. Die störungsfreie Funktionsweise einiger Lüftungsklappen war noch im Januar eine Herausforderung. In Teilbereichen wurde die Auslegung der Kunstlichtlösung angepasst. Das Monitoring half und hilft diese Situationen zu erfassen und abzustellen. P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Altlaufstraße 44, Höhenkirchen-Siegertsbrunn, Bayern Baufertigstellung Inbetriebnahme 9/2013 9/2013 Bauherr Gemeinde Höhenkirchen-Siegertsbrunn Betreiber Evang.-Luth.-Kirchengemeinde Bruttorauminhalt m 3 Betreuungsplätze Arbeitsplätze Nutzfläche (nach EnEV) m 2 A/V 0,38 m 2 /m 3 AutorInnen Ursula Mayer, Gemeinde Höhenkirchen-Siegersbrunn, bgm@hksbr.de Joachim Daubenmerkl, Asböck Architekten GmbH, jd@asboeck-architekten.de Hans Erhorn, IBP Fraunhofer, hans.erhorn@ibp.fraunhofer.de Anna Hoier, IBP Fraunhofer, anna.hoier@ibp.fraunhofer.de Andreas Hack, Hochschule Rosenheim, andreas.hack@ .fh-rosenheim.de Mathias Wambsganß, Hochschule Rosenheim, m.wambsganss.fh-rosdenheim.de Förderkennzeichen P 257

19 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-13 Demonstrationsgebäude Neubau

20 P3-14 P3 259

21 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-15 Demonstrationsgebäude Neubau

22 P3-16 Passivhaus-Hallenbad Bambados Bei dem Ende 2011 eröffneten Bamberger Erlebnishallenbad Bambados handelt es sich um ein Pilotprojekt des Passivhaus-Hallenbadkonzeptes. Durch die Abstimmung von Gebäudehülle und Anlagentechnik wird ein Optimum an Behaglichkeit bei deutlich reduziertem Energieeinsatz ermöglicht. Damit soll das Bambados als Vorbild für eine neue Generation von Freizeitbädern dienen. Abb. 1 Das Gebäude Das Hauptgebäude bildet einen kompakten Baukörper und beinhaltet ein 50 m-sportbecken, ein Freizeitbecken, eine Sauna- und Rutschenlandschaft und einen Gastronomiebereich. Mit einer beheizten Fläche von m², einer Höhe von etwa 10 m über Grund und einer Gesamtbeckenfläche von insgesamt ca m² ergeben sich großzügige Räume für die Hallenbereiche. Passivhaus-Hallenbad-Konzept Hallenbäder haben aufgrund der Raumtemperaturen von bis zu 34 C und der hohen Beckenwasserverdunstung einen sehr hohen Energiebedarf. Im Rahmen einer Grundlagenuntersuchung wurde dargelegt, dass der Passivhausstandard dabei einen bedeutenden Beitrag zur Energieeinsparung leisten kann. Den größten Einfluss auf die Energiebilanz haben bei Hallenbädern die Lüftungswärmeverluste. Eine Gebäudehülle in Passivhausqualität eröffnet hier die Möglichkeit, höhere Raumluftfeuchten zu realisieren als im Standardfall. Dreischeibenverglasungen mit einer minimalen Oberflächentemperatur von 22,4 C erlauben ca. 60 % relative Feuchte. Eine Erhöhung der Feuchte ggü. Standard bewirkt eine Reduktion des Außenluftanteils, was erheblich niedrigere Lüftungs- und Verdunstungsverluste bedeutet. Aufgrund der verbesserten Gebäudehülle kann auch der Umluftanteil entfallen, was den Lüftungs-Stromverbrauch minimiert. Eine verbesserte Hülle stellt also nur einen Teil der möglichen Einsparung von ca. 50 % dar (siehe links Abb. 1). Abb. 1 Primärenergiebedarf dreier Modellhallenbäder (1. nach EnEV, 2. mit optimierter Hülle und 3. mit gleicher Hülle und erhöhter Luftfeuchte) mit Entfeuchtung über die Außenluftmenge Energiekonzept und Gebäudetechnik Die Wärmelieferung erfolgt durch ein effizientes Holzgas- BHKW (max. 270 kw), das gleichzeitig Strom (max. 125 kw) erzeugt. Verheizt werden eigens dafür in der Nähe angebaute Pappeln. Die elf Lüftungsanlagen weisen durchweg druckverlustarme Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher mit hohen Wirkungsgraden auf. Zur weiteren Enthalpierückgewinnung aus der Luft verfügen die fünf Hallengeräte zusätzlich über Wärmepumpen mit Beckenwasserkondensatoren zur Nacherwärmung des Beckenwassers und Kältemittelunterkühlern, mithilfe derer das Aufwärmen von kaltem Frischwasser möglich ist. Die Dachfläche wird für eine Photovoltaikanlage (216 kwp) genutzt. Monitoring und Erkenntnisse Der Vergleich der realen mit der geplanten Betriebsweise und die Auswirkungen auf die Verbrauchswerte ist Gegenstand des umfassenden Monitorings. Hierfür werden alle relevanten Energieverbräuche, Raumluftzustände, Betriebsweisen der Lüftung und der Badewassertechnik über mehrere Jahre hinweg messtechnisch erfasst und ausgewertet. Bei der Realisierung des Bades zeigt sich erneut, wie fundamental eine integrale Planung ist. Mit dem Bambados wurde ein attraktives Freizeitbad mit minimiertem Energieverbrauch geschaffen, das von den Bürgerinnen und Bürgern gut angenommen wird. Im Laufe der weiteren Untersuchung soll die Betriebsweise noch stärker nach den Konzeptvorschlägen der Grundlagenuntersuchung angepasst und die energetischen Auswirkungen überprüft werden. Erste Bewertungen der Wärmeverbräuche des Bades zeigen, dass erhebliche Einsparungen realisiert werden konnten. P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Pödeldorfer Straße 174, Bamberg, Bayern Baufertigstellung 06/2011 Inbetriebnahme 10/2011 Bauherr Stadtwerke Bamberg Bäder GmbH Betreiber Stadtwerke Bamberg Bäder GmbH Bruttorauminhalt m³ Arbeitsplätze 37 Energiebezugsfläche m² (beheizte Fläche) A/V 0,24 m²/m³ Gesamtbeckenfläche m² AutorInnen Esther Gollwitzer, Passivhaus Institut, Darmstadt Søren Peper, Passivhaus Institut, Darmstadt Florian Gressier, Passivhaus Institut, Darmstadt Förderkennzeichen M 261

23 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-17 Demonstrationsgebäude Neubau

24 P3-18 P3 263

25 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-19 Demonstrationsgebäude Neubau

26 P3-20 P3 schiller engineering 265

27 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-21 Demonstrationsgebäude Neubau

28 P3-22 Solar Decathlon Europe 2012 Teilnahme der RWTH Aachen Der Solar Decathlon ist ein, alle zwei Jahre stattfindender, internationaler Wettbewerb, in dem Hochschulteams ein energieeffizientes und solar betriebenes Wohnhaus planen, bauen und betreiben. In zehn Wettbewerbskategorien wird innovative Gebäudetechnik in Verbindung mit anspruchsvoller Architektur bewertet. Abschließend präsentieren die Teams fertige Prototypen am Wettbewerbsort Madrid unter gleichen Randbedingungen. Solar Decathlon Europe Seit 2010 wird, neben dem amerikanischen Wettbewerb, die europäische Version als Solar Decathlon Europe [SDE] in Madrid organisiert. Neben der Präsentation der technischen Möglichkeiten für Plusenergiehäuser liegt ein Hauptfokus beider alternierend stattfindenden Wettbewerbe in der Sensibilisierung von Studierenden für Energieeffizienz sowie der Öffentlichkeitsarbeit für solare und erneuerbare Energien. Am letzten SDE im September 2012 haben deutsche Teams von der RWTH Aachen und der HTWG Konstanz teilgenommen. Der Wettbewerbsbeitrag der RWTH Aachen wurde vor allem von Studierenden erarbeitet, die fakultätsübergreifend von Lehrstühlen unterstützt wurden, wodurch das weitgefächerte Fachwissen und Forschungsergebnisse der gesamten Universität in das Projekt eingebracht wurden. Idee des Counter Entropy House Die Konzeptidee des Teams basiert auf einer Lebenszyklusbetrachtung des Gebäudes und der Baumaterialien. Im Sinne der Nachhaltigkeit sollen nicht nur der zum Gebäudebetrieb notwendige Energiebedarf betrachtet werden, sondern auch der Energieaufwand für Erstellung und späterer Entsorgung. Daher wurde in der Ausführungsplanung besonderer Wert auf recycelte Materialien sowie lösbare Verbindungen in der Detailplanung gelegt. Beispiele für diesen Materialeinsatz sind die Fassade aus recycelten CDs und der Fußbodenbelag aus Balken des ehemaligen Fußballstadions in Aachen. Darüber hinaus integriert der architektonische Entwurf passive Elemente, welche als Grundlage für ein effizientes Gebäudetechnikkonzept notwendig sind. Das entwurfsbestimmende Element des Hauses ist das frei auskragende Dach, welches gleichzeitig das energieproduzierende Element des Energieversorgungskonzeptes ist. Energie- und Gebäudetechnikkonzept Dieses Konzept basiert auf der Idee eines thermischen Kühlsystems welches auf eine mechanische Wärmepumpe verzichtet. Stattdessen werden die Photovoltaikpaneele für einen Strahlungsaustausch mit dem Nachthimmel genutzt, in dem ein dünner Wasserfilm auf die Paneele gerieselt wird. Das nächtlich erzeugte Kaltwasser wird für die Kühldecke verwendet, welche mit einem pumpbaren Phasenwechselmaterial, bestehend aus einem Paraffin-Wasser-Gemisch, betrieben wird. Diese Strahlungskühlung im Innenraum wird durch eine sorptionsgestützte Klimatisierung mit adiabater Verdunstungskühlung und Wärmerückgewinnung ergänzt. Für die notwendige Regeneration der Sole wird solarthermisch generierte Wärme genutzt, die zeitlich optimiert betrieben werden kann. Ausschließlich Pumpen und Ventilatoren arbeiten mit elektrischer Hilfsenergie aus Photovoltaik. Integrale Planung In dem Projekt hat ein interdisziplinäres Team eng zusammengearbeitet und in Madrid ein ambitioniertes Energieversorgungskonzept, integriert in einen auffallenden Architekturentwurf, präsentiert. Mit dieser Interpretation eines Wohnkonzepts der Zukunft konnte das Team der RWTH Aachen die Öffentlichkeit und Juroren für das Counter Entropy House begeistern und die zehn gestellten Aufgaben erfüllen. Damit wurde der fünften Platz in der Gesamtwertung erreicht. Um weitere Erfahrungen mit diesem Gebäude zu sammeln und die bisherigen Ergebnisse einem interessierten Publikum zugänglich machen zu können, wird das Counter Entropy House im FZ Jülich erneut aufgebaut und als Büro-, Besprechungs- und Präsentationsgebäude genutzt. P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus Wiederaufbau Standort Forschungszentrum Jülich, Jülich, NRW Baufertigstellung Inbetriebnahme 4/2014 4/2014 Bauherr FZ Jülich Betreiber FZ Jülich Bruttorauminhalt 204 m 3 Arbeitsplätze 1-6 Nutzfläche (nach EnEV) 48 m 2 A/V 1,99 m 2 /m 3 AutorInnen Univ.-Prof. Dr.-Ing. D. Müller, RWTH Aachen, dmueller@eonerc.rwth-aachen.de Univ.-Prof. Dipl.-Ing. M.Arch P. Russell, russell@caad.arch.rwth-aachen.de Dipl.-Ing. A. Knels, RWTH Aachen, aknels@eonerc.rwth-aachen.de Dipl-Ing. Architekt T. Schell, RWTH Aachen, tschell@caad.arch.rwth-aachen.de Förderkennzeichen F 267

29 EnOB Symposium 2014 Energieinnovationen in Neubau und Sanierung P3-23 Solar Decathlon Europe ECOLAR Home Im Rahmen des Hochschulwettbewerbs Solar Decathlon Europe 2012 entstand an der HTWG Konstanz das Projekt ECOLAR Home, an dem über 100 Studierende interdisziplinär aus allen Fakultäten zusammengearbeitet haben. Inhalt des Wettbewerbs war es, ein Wohngebäude zu konzipieren, zu planen und zu realisieren, das seinen Energiebedarf ausschließlich über selbst produzierte Solarenergie deckt. Das Gebäudekonzept Der zentrale Grundansatz der ECOLAR-Architektur ist ein hoher Vorfertigungsgrad der Bauteile und die mögliche Erweiterbarkeit (oder auch Reduktionsmöglichkeit) des Raumkonzeptes in alle drei Dimensionen: Länge, Breite und Höhe. Die ECOLAR- Architektur basiert daher auf einem Baukastensystem, dass ein 16 Quadratmeter großes Raummodul als Grundlage hat. Als Dämmstoff wurden ausschließlich heimische, schnell nachwachsende und rein biologisch behandelte Hanffasern eingesetzt. Alle unverschatteten Fassadenflächen werden für eine aktive Solarenergienutzung herangezogen, sind gestalterisch in das Gesamtkonzept integriert und erfüllen jeweils einen Mehrfachnutzen. Wetterschutzblenden an der Außenseite der Tragkonstruktion und ein Regenwasser ableitendes Energiedach komplettieren die Gebäudehülle. Die solare Energieversorgung Die Hauptkomponenten des solaren Energieversorgungskonzeptes sind ein Energiedach aus Hybridelementen mit Photovoltaikzellen und solarthermischen Absorbern, opake Fassadenelemente mit passiver Wärmegewinnung und Dünnschicht-Photovoltaikzellen, ein externer Pufferspeicher unter dem Gebäude (2,4 m³) sowie eine zweistufige Wärmepumpe im Technikraum. Bezogen auf den Bedarf an Strom wird die dreifache Ertragsmenge produziert. Ergänzend wurde eine Solarladestation für ein Elektrofahrzeug im integrierten Carport realisiert. Forschungsfokus Das Forschungsprojekt verfolgte das Ziel, ein neuartiges Gebäudekonzept für nachhaltigen Wohnungsbau zu entwickeln, zu realisieren und im Betrieb zu testen. Die Forschungsthemen umfassten dabei verschiedenen Bereiche, von einem neuartigen, modularen Konstruktionssystem aus kerngedämmten Holzhohlkastenprofilen über ein flexibles und erweiterbares Raum- und Wohnkonzept bis zur Entwicklung neuer Systeme für die Gebäudehülle zur passiven und aktiven Solarenergiegewinnung. Ergänzend konnte eine spezifische Gebäudeautomation und ein messtechnisches Konzept entwickelt und realisiert werden. Lesson learned Das Gesamtprojekt konnte im geplanten Zeitraum und Kostenrahmen umgesetzt werden. Mit intensiver Unterstützung von über 60 Unternehmen aus der Baubranche wurden zahlreiche neuartige Konzepte und Prototypen realisiert. Als vielversprechende Entwicklung ist das Konstruktionssystem aus kerngedämmten Holzhohlkastenprofilen zu nennen. Eine Problematik stellt hier die geringe Winddichtigkeit durch die zahlreichen Fugen dar. Das Energiedach aus wasserhinterströmten Photovoltaikmodulen hat sich sowohl in Hinblick auf die Stromerzeugung als auch zur passiven Kühlung bestens bewährt. Im Wettbewerbszeitraum konnten bei durchgängigen Tagestemperaturen von über 30 C maximale Innentemperaturen von 25 C vom System sichergestellt werden. Großes Optimierungspotenzial wurde hingegen im hohen Stromverbrauch beim Beleuchtungskonzept auf LED-Basis und in der Gebäudeautomation erkannt. Sehr positiv ist die Integration des Forschungsprojektes in die Hochschullehre zu bewerten. In dem interdisziplinären Projekt ECOLAR konnte so auf innovative Weise Lehre, Forschung und Praxis vereint werden. Das Ecolar-Home dient heute als Lehr- Demonstrations- und Forschungsgebäude für Energieeffizientes Bauen auf dem Hochschulcampus und bildet damit eine sehr wertvolle Infrastruktur für die zukünftige Entwicklung. Gebäudesteckbrief Projektstatus In Betrieb Standort Paul-und-Gretel-Dietrich Straße, Konstanz Baufertigstellung Inbetriebnahme Projektlaufzeit /2013 Bauherr Hochschule Konstanz (HTWG) Betreiber Fachgebiet Energieeffizientes Bauen, Prof. Stark Bruttorauminhalt ca. 320 m 3 Arbeitsplätze - Nutzfläche (nach EnEV) 70 m 2 A/V 0,22 m 2 /m 3 AutorInnen Prof. Dr. -Ing. Thomas Stark, HTWG Konstanz, stark@htwg-konstanz.de Lena Schönrock M.A., HTWG Konstanz, lena.schoenrock@htwg-konstanz.de Projektseite im Internet: Förderkennzeichen G Demonstrationsgebäude Neubau

30 Frankfurt am Main Moussonstr. 35, Frankfurt am Main Energy Consumption Tgesammelt > 55 C Refurbishment + Symbiont + Plant System Energy demand Decrease TW ~ 10 C TW Thoch ~ 55 C TWW Bypass Energy Effciency Energy Production 8 TLuft Tw Ts TLuft < Ttief Ventil Ttief Ttief < 20 C Tex Tair Elektrical energy produktion Energy waste Recycling P3-24 Solar Decathlon Europe 2014 Team OnTop - FH Frankfurt Das Team OnTop der FH Frankfurt entwickelt als Beitrag zum SDEurope 2014 einen Lösungsansatz für dringende gesellschaftliche Herausforderungen. Mit Hilfe eines neuen Bausteins - dem Symbionten- wird der Gebäudebestand aufgewertet. Synergien in wirtschaftlicher (neuer Wohnraum), ökologischer (Energiewende) und sozialer (Demografischer Wandel) Hinsicht entstehen. Buildings in the context of their environment Pilot project - Existing building Energy strategy Existing building Solarthermie Kollektorfläche Ttief > 45 C Thoch > 95 C Pumpe Fortluft Tgesammelt Tgesammelt Tgesammelt < 55 C Heizkörper OnTop strategy Energy strategy Refurnishment Energy Balance Trinkwasserstation Trinkwasserstation TW TWW Abluft aus den Wohnungen Luftmischer + Symbiont Wärmepumpe Prototype Versailles Abluft Zuluft T ~ 32 C + Plant System Lüftungsgerät + adiabate Kühlung + Nachheizregister Wärmetauscher Spitzenlastkessel Hochtemperaturspeicher fossile Brennstoffe Fortluft OnTop strategy Frischluft Frischluft Symbiont Niedertemperaturspeicher Bestand Wohneinheit Bestand Kellergeschoss Architekturkonzept Die Grundidee ist die innerstädtische Nachverdichtung durch das Aufsetzen einer neuen Wohneinheit auf ein bestehendes Gebäude. Somit wird zusätzlicher Wohnraum geschaffen und mittels gebäudeintegrierter, aktiver Solartechnik ein Energieüberschuss produziert. Dieser wird an das Bestandsgebäude abgegeben, auf das die Einheit aufgesetzt wird. So trägt der Bestandsbau den Neubau und der Neubau versorgt sich selbst und zum Teil den Bestand. Eine Symbiose entsteht. Den kleineren Partner unseren Prototyp für den SDEurope 2014 bezeichnen wir als Symbionten. Aus dem Symbionten und dem Bestandsgebäude entsteht ein neues Ganzes wir bezeichnen es als Symbiogenese - das sich als innovativer und intelligenter Knoten in die Energie-, Mobilitäts- und Sozial-Netzwerke der Stadt einbindet. Das Konzept OnTop wird von den Studierenden am Beispiel eines realen Gebäudes in Frankfurt am Main- Ostend erprobt und die Übertragbarkeit der dabei gewonnenen Erkenntnisse auf andere Bestandssituationen untersucht. Dabei stehen vor allem die städtebauliche und soziale Situation, sowie die baulichen und technischen Voraussetzungen des Bestandsgebäudes im Vordergrund. Aber auch die wirtschaftliche Umsetzbarkeit des Konzeptes für unterschiedliche Eigentümergruppen von Bestandsgebäuden, sowie rechtliche Fragestellungen werden untersucht. Dabei soll aufgezeigt werden, dass das Konzept OnTop unter den heute gegebenen technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Voraussetzungen umgesetzt werden kann und somit hier und jetzt als Lösungsansatz für die Schaffung neuen Wohnraumes, bei gleichzeitiger Aufwertung des Gebäudebestandes und der vorhandenen Infrastruktur zur Verfügung steht. Symbionize now! Energiekonzept & technische Innovationen Symbinonisiert wird indem einerseits die Energieverluste aus dem Bestand nutzbar gemacht werden und andererseits die solaren Energien aus dem Symbionten dem Bestand zur Verfügung gestellt werden. Während im Bestand eine Abluftanlage nachgerüstet wird, erhält der Symbiont eine Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung, Nachheizregister und adiabater Kühlung. Bestandteile des Energiekonzeptes sind der Hochtemperatur-Speicher, welcher Heizung und Warmwasserbereitung versorgt und der Hybridspeicher, der auf niedrigem Temperaturniveau Abwärme nutzbar machen kann. Die Energieverluste des Bestands werden durch eine Abluftwärmepumpe genutzt oder sie laden den Hybridspeicher. Die thermischen Solargewinne werden direkt zur Warmwassernutzung verwendet und des weiteren wird der Hochtemperatur-Speicher geladen. Wenn dieser voll ist oder die Temperatur der Solaranlage zu gering, wird die Energie im Hybridspeicher gespeichert. Die solaren Erträge aus den PV-Anlagen auf dem Symbionten werden größtenteils zum Eigenverbrauch im gesamten Gebäude verwendet. Überschüsse werden ins Netz eingespeist oder es werden die Elektroautos geladen, welche der OnTop-Community als Car-Sharing zur Verfügung stehen. Ausblick Vom 27. Juni bis 14. Juli konkurriert das Team OnTop mit 19 internationalen Teams in Versailles um den begehrten Titel. Nach dem Wettbewerb wird das Gebäude im Rhein-Main-Gebiet einer Nachnutzung zugeführt. Der Prototyp wird im Lehrbetrieb durch ein Monitoring auf Optimierungsmöglichkeiten untersucht. Ziel ist es, das Konzept OnTop umzusetzen und auf weitere Bestandsituationen zu übertragen. P3 Gebäudesteckbrief Projektstatus In Bearbeitung Baufertigstellung & Inbetriebnahme 6/2014 Bauherr Fachhochschule Frankfurt am Main Förderer und Sponsoren Bien-Zenker AG,Nassauische Heimstätte, Mainova AG, Stadt Frankfurt Endenergiebedarf Bestandsgebäude ca kwh/a Endenergiebedarf Bestandsgebäude ca kwh/a saniert & Symbiont AutorInnen Team OnTop unter der Leitung von Prof. Sebastian Fiedler Prof. Dr. Hans-Jürgen Schmitz Projektmanagement: Forschungspromotorin am FFin: weitere Informationen: Fördernummer 03ET1238A sebastian.fiedler@fb1.fh-frankfurt.de hans.juergen.schmitz@fb1.fh-frankfurt.de Dipl.-Ing. Dieter Blome Dr. Ulrike Reichhardt 269

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