Institut für Gebäude- und Solartechnik Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D-38106 Braunschweig Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde M. Sc. Christian Kley DKV-Deutscher Kälte- und Klimatechnische Verein Tagung 2014, 20. 21. November 2014, Düsseldorf
F&E Projekt Betriebsstrategien für EnergiePLUS-Gebäude am Beispiel der Berghalde Laufzeit (Folgeprojekt) : 08/2013-08/2015 Förderung: Früher vormals 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 2
Definition - EnergiePlus Standard Bilanzraum Anforderungen Heizung Warmwasser Lüftung Hilfsenergie Beleuchtung Haushaltsstrom Erneuerbare Energien EEV PEV Elektromobilität < 0 < 0 EEV: Endenergieverbrauch PEV: Primärenergieverbrauch Jahresbilanz Primärenergie und Endenergie 0 Eigenverbrauch und PV-Deckungsanteil > 30 % 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 3
Ziele Hohe Energieeffizienz und Wohnkomfort Ansprechende Architektur Optimale Nutzung der Sonnenenergie hoher Eigenstromnutzungsanteil Schnittstelle zwischen Gebäude und Stromnetz 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 4
Architektur Einfamilienhaus (4 Personen) nahe Stuttgart, 2010 260 m² Wohnfläche Energieeffizient durch - Ausrichtung - Gebäudeform - hochwertige, luftdichte Hülle 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 5
Energiekonzept 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 6
Vorstudie - Simulationen 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 7
PV-Eigennutzungs- und PV-Deckungsanteil PV-Eigennutzungsanteil (ENA) PV-Deckungsanteil (DA) ENA = PV-Eigennutzung PV-Ertrag PV-Anlage DA = PV-Bedarfsdeckung Strombedarf PV-Anlage Strombedarf Strombedarf Batterie Batterie Stromnetz Gebäude Stromnetz Gebäude 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 8
Erhöhung der Eigenstromnutzung 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 9
Einsparung am Netzstrombezug 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 10
Ergebnisse über drei Betriebsjahre (2011 2013) 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 11
Optimierung Steigerung Eigenverbrauch Betrieb stromintensiver Elektrogeräte und Aggregate (Wärmepumpe) zeitgleich mit dem regenerativen PV-Stromertrag Nutzung aller verfügbaren thermischen Speicherkapazitäten (Fußbodenheizung und Pufferspeicher) Gezielte Steuerung der Wärmepumpe Umsetzung von Regelstrategien zur Erhöhung der Laufzeit der Wärmepumpe Erhöhung der Speichertemperatur Erhöhung der Oberflächen- und Vorlauftemperatur der FBH Einbindung von zwei Blei-Batterien Der Nutzerkomfort wird / darf nicht eingeschränkt werden! 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 12
Jahresstrombilanz Strommenge [kwh/a] 2011 EnergiePlus 7 247 kwh = 80% 2012 2013 EnergiePlus 4 863 kwh = 44% EnergiePlus 1 650 kwh = 13% 18% 32% 33% 48% 30% 34% 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 13
Wöchentl. Arbeitszahl der Wärmepumpe Arbeitszahl [-] 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 14
Deckungsanteile Wärmepumpe 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 15
Jahresbilanz End- und Primärenergie Energiemenge [kwh/a] + 57% + 50% + 17% EnergiePlus 7.247 kwh EnergiePlus 21.5267 kwh EnergiePlus 4.863 kwh EnergiePlus 14.776 kwh EnergiePlus 1.650 kwh EnergiePlus 4.620 kwh 2011 2012 2013 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 16
Ausblick und Fazit AUSBLICK Umsetzen weiterer Maßnahmen zur Steigerung des Eigenstromanteils: Ausbau der thermischen Speichermasse (Pufferspeichererweiterung) aktive Funktionsbeschreibung und optimierte Regelstrategien Komfortmessungen zur Steigerung des Nutzerkomforts Plus-Energie-Gebäude = wichtiger Baustein für unsere zukünftige Energieversorgung mit erneuerbaren Energien FAZIT vorbildliches Beispiel für integrale Planung ermöglicht die Erforschung zukunftsorientierter Technik- und Energiekonzepte Hohe Eigenstromnutzung = zukunftsweisende Pilotprojekte 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 17
EnergiePLUS Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequellen Relevante Planungsaspekte der Architektur, der Energieversorgung, des Nutzerkomfort und der Gebäudeeinrichtungen Realisierte Beispiele für Wohn- und Nicht- Wohngebäude, städtische Quartiere sowie Potenziale für eine globale Anwendung In Deutsch und Englisch verfügbar Über amazon.de oder das IGS zu beziehen 20. November 2014 M Sc. Christian Kley Plus-Energie-Gebäude: Konzept mit Zukunft Demonstrationsprojekt Berghalde Seite 18
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