IG IG S Energieeffizienz - Planen, Bauen und Betreiben von Nichtwohngebäuden Univ. Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch IGS, TU Braunschweig EGSplan, Stuttgart, Energydesign, Braunschweig, Shanghai, Dubai
Energieeffizienz Nutzerkomfort Mensch im Mittelpunkt
Planen Bauen und Betreiben! Idee Konzept Energiedesign Planung - Umsetzung Betriebsanalyse -Optimierung
Energy Design - Our strategy Location Building Envelope Technology Comprehensive Energy Concept
Energieoptimiertes Bauen (EnOB) - Forschungsfeld am BMWi www.enob.info Ziel (2002) EnBau 20 Gebäude mit PE Bedarf < 100 kwh/(m 2 a) - Faktor 3 bis 4! Fensterlüftung Keine mech. Kühlung
Primärenergieverbrauch neuer Bürogebäude Jahres-Primärenergieverbrauch 700 600 Mittelwert: 349 kwh/(m² NGFr a) Jahres-Primärenergieverbrauch kwh/(m² NGFr *a) 500 400 300 200 100 0 003 011 013 018 006 005 019 016 008 014 007 017 012* 010 002 004 009 015 001 EVA-Gebäude Wärmeanteil Stromanteil Mittel
Energy performance of office buildings - Standard today? 1600 Office buildings: Primary Energy Use [kwh PE /(m² NGF a)] 1200 800 400 100 today* / 60ties factor 2 today* / 60ties factor 2 Jin Mao Tower Shanghai 600 kwh/(m 2 a)? 0 EnBau EnOB Germany Natural ventilation Germany Mechanical ventilation USA China * within 60-100 kwh PE /(m² NGF a) equipment
Energieoptimiertes Bauen (EnOB) - Forschungsfeld am BMWi Planung Bau Betrieb ZZB Berlin Informatikzentrum TU - BS EnergieForum Berlin
Energieoptimiertes Bauen (EnOB) - Forschungsfeld am BMWi EnBau- Gebäude am IGS Energieforum - Berlin, 2003 Entwurf: BRT, Hamburg Informatik Zentrum, TU Braunschweig, 2001 Architekt: Pysall, Stahrenberg + Partner, Braunschweig Neues Regionshaus Hannover, 2007 Architekt: Bünemann & Kollegen, Hannover
Energieforum Berlin Baukosten: 55 Mio. Fertigstellung: 2003 BGF: 22 200 m² ISC Ostbahnhof Spree Energieforum - Berlin, Entwurf, Bothe, Richter, Teherani
Energieforum Berlin Form follows Energy
Energieforum Berlin Himmelsrichtung angepasste Hülle Wärmeschutzverglasung Folienrollo Sonnenschutzverglasung g- Wert ca. 0,34 t- Wert ca. 0,66 U- Wert ca. 1,3 W/(m2K) Sonnenschutzverglasung Retrolux- Behang
Referenzgebäude EnergieForum Berlin Energieforum Berlin Kühlfall Heizfall
Energieforum Berlin Primärenergie- Einsatz - Messungen
Energieforum Berlin Thermischer Komfort
Energieforum Berlin Energy costs -64% Energieforum Berlin
EnBau- Gesamtergebnis - Energie Primary energy balance (kwh/(m 2 a))
EnBau- Gesamtergebnis Investitionskosten KG 300 + 400
EnBau - Fazit Demonstrationsprojekte EnBau (ca. 22 Gebäude seit 1997): Hohe Energieeffizienz ist möglich (Zielwert: 100 kwh/(m²a)! Guter Nutzerkomfort kann erreicht werden! Keine erhöhten Baukosten (KG 300 + 400: 1.100 1.400 /m² NGF brutto) Regionshaus Hannover: 1. EnOB-Gebäude im PPP (KG 300 + 400: 1.050 /m² NGF brutto) EnergieForum Berlin Informatikzentrum TU Braunschweig Neues Regionshaus Hannover Die Gebäude brauchen zusätzliche Qualitätssicherung in Planung, Bau und Betrieb!
Effizienzstandard in der Praxis? Energieoptimiertes Betreiben und Nutzen: Projekt EVA Fragen: Neue Bürogebäude funktionieren die innovativen Konzepte und Techniken? Welche Energieeffizienz wird tatsächlich erreicht? Welche Potenziale (Energieverbrauch, Nutzerkomfort,..) können mit wirtschaftlichen Mitteln erschlossen werden?
Neues Forschungsfeld in EnOB: Energetische Betriebsoptimierung EnBop Evaluierung Bürogebäude - Vorhaben am IGS EVA Evaluierung von Energiekonzepten WKSP Wärme/Kältespeicherung im Gründungsbereich DEAL Dezentrale außenwandintegrierte Lüftungsgeräte TwinSkin Doppelfassaden in der Praxis
EnBop F+E- Projekt EVA Evaluierung von Energiekonzepten Jedes innovative Gebäude ist ein Experiment Unser Ziel: Entwicklung von methodischen Grundlagen der Evaluierung Pilotanwendung in 19 Fallstudien
Endenergiebedarf - Bürogebäude F+E- Projekt EVA Endenergieverbrauch Wärme und Strom Kennwerte in der Praxis
F+E- Projekt EVA Primärenergiebedarf - Primärenergieverbrauch Bedarf und Verbrauch 700 600 500 400 300 200 Jahres-Primärenergiebedarf nach DIN V 18599 [kwh/(m²*a)] EnBau- Gebäude + Betriebsoptimierung Jahres-Primärenergieverbrauch [kwh/(m²*a)]? 100 0 018 019 008 014 017 012 002 004 001
F+E- Projekt EVA Monitoring Lüftungsanlagen Lüftung Detaillierte Anlagenaufnahme Berechnung des Strombedarfs nach DIN V 18599 Langzeit-Messungen (im Einzelfall) Kurzzeit-Messungen in Schaltschränken Berechnung des Jahresstromverbrauchs
F+E- Projekt EVA Monitoring Lüftungsanlagen Jahres-Betriebsstunden von Lüftungsanlagen in Bürobereichen 7.000 6.000 5.000 [h/a] 4.000 3.000 2.000 1.000 0 12.a 2.a 2.b 8.b 2.c 4.d 12.c 4.a 4.b 4.c 8.a DIN V 18599 notwendig
F+E- Projekt EVA Monitoring Lüftungsanlagen Beispiel: Lüftungsanlagen Monitoring von Lastgängen Erfassung von Verbräuchen Prüfung von Anlagenlaufzeiten Kalibrierung von Messfühlern Analyse von Regelungsschemen und Regelungsparametern Abstimmung von Heiz- und Kühlbetrieb hier: optimierter Betrieb Lüftungsanlagen (- 40%)
F+E- Projekt EVA Betriebsoptimierung Betriebsoptimierung Optimierung: Neue Gebäudeleittechnik Modifikation der dezentralen Lüftungsgeräte Ergebnis: Erhebliche Komfortverbesserung Erhebliche Energieeinsparung Jährliche Kosteneinsparung: ca. 30.000 / a
F+E- Projekt EVA Monitoring Energieeffizienz Energie Extrem große Spanne von Energiekennwerten (Faktor 6!) Primärenergieverbrauch zum Teil > 50 % über dem normierten Bedarf! Stromverbrauch ca. 70-90 % des PE- Verbrauchs Anteil Kälte überwiegend < 10 % des PE- Verbrauchs Effiziente Beleuchtungssysteme werden erfolgreich eingesetzt. Lüftungsanlagen werden effizient geplant, aber ineffizient betrieben.
F+E- Projekt EVA Kurzzeit- Monitoring Indoor Environment Spot-Monitoring Messkonzept für 1.300 Messungen und Kurzbefragungen Analyse von typischen Räumen, nicht speziell problematische Räumen Auswertungssystematik nach DIN 7730 Benchmark gegenüber Vergleichsgebäuden und gegenüber Grenzwerten der DIN 7730
F+E- Projekt EVA Langzeit- Monitoring Raumlufttemperatur Überhitzungsstunden in Büroräumen, sortiert nach Verglasungsanteilen 600 Jährliche Überhitzungsstunden [h/a] 500 400 300 200 100 Überhitzungsstunden in der Nutzungszeit (Mo.-Fr., 8-18 Uhr) Grenzwert Überhitzungsstunden (10 % der Nutzungszeit > 26 C) * 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 * DIN 4108 gibt je nach Klimazone unterschiedliche Grenzwerte für Überhitzung zwischen 25 und 27 C < 50 % 50-70 % > 70 % Messräume
F+E- Projekt EVA Fazit: - Innovative Konzepte können in der Praxis bestehen! - Betriebsoptimierung ist notwendig und hochwirtschaftlich! - Evaluierung beschleunigt Innovation!
Energetische Betriebsoptimierung - EnBop! Teilautomatisiertes Werkzeug zur energieoptimierten Betriebsführung - GLTplus