Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität - Technische Informationen und Details - Plus
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Effizienzhaus Plus
mit Elektromobilität
Technische Informationen und Details
Plus
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Abb.1:.Visualisierung Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Inhalt
Ministervorwort.........................................................................................3
Entwicklung.des.energiesparenden.Bauens.in.Deutschland.......................4
Forschung.am.Effizienzhaus.Plus.mit.Elektromobilität................................6
Forschungsförderung.des.BMVBS..............................................................6
Wettbewerb.............................................................................................7
Lage.........................................................................................................7
Konzept....................................................................................................8
Architektonische.Umsetzung.und.Flexibilität...........................................10
Belüftung,.Belichtung.und.Beleuchtung..................................................13
Erstausstattung.......................................................................................13
Aufnahmen.vom.Haus.nach.Fertigstellung...............................................14
Gebäudehülle:.Tragwerk,.Konstruktion.und.Aufbauten............................16
Details....................................................................................................18
Haustechnik............................................................................................20
Energieeffizienz.an.der.Schnittstelle.
zwischen.Gebäude.und.Fahrzeug...........................................................22
Gebäude-.und.Anlagensimulation...........................................................23
Energiemanagementsystem....................................................................24
Messtechnische.energetische.Validierung...
des.Effizienzhaus.Plus.mit.Elektromobilität..............................................25
Informationskonzept...............................................................................25
Material-.und.Recyclingkonzept..............................................................26
Nachhaltigkeitsbewertung......................................................................27
Rolle.der.Elektromobilität........................................................................28
Impressum..............................................................................................29
1
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Ministervorwort
Der verantwortungsvolle Umgang mit Ressour-
cen und der Schutz des Klimas gehören zweifel-
los zu den wichtigsten Aufgaben von Politik und
Gesellschaft. Ein wichtiger Ansatzpunkt hierbei
ist das Thema Energieeffizienz. In besonderer
Verantwortung stehen der Gebäude- und Ver-
kehrsbereich. Denn beide Sektoren zusammen
sind in Deutschland aktuell für rund 70 Prozent
des Endenergieverbrauchs und für rund 40 Pro-
zent aller CO2-Emissionen verantwortlich.
Was liegt also näher, als nach Wegen zu suchen,
die in beiden Sektoren zu Einsparungen führen?
Im Gebäudebereich soll es möglich werden, dass
neu gebaute Gebäude ab 2019 klimaneutral be-
trieben werden können. Unter anderem diesem
ehrgeizigen Ziel widmet sich die ‚Forschungs-
initiative Zukunft Bau’ des Bundesministeriums
Vom ersten Tag an wird das Projekt einer inten-
für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS).
siven wissenschaftlichen Begleitung unterzogen.
Neben der Entwicklung von Konzepten für kli-
Die gewonnenen Forschungsergebnisse sollen
maneutrale Gebäude wollen wir Möglichkeiten
für die breitenwirksame Errichtung solcher inno-
schaffen, energetisch hoch effiziente Gebäude
vativen Gebäude und für die Weiterentwicklung
mit der Zukunftstechnologie Elektromobilität zu
von technischen Systemen zur Verfügung ge-
kombinieren. Das „Effizienzhaus Plus mit Elek-
stellt werden. Ab März 2012 wird eine im öffent-
tromobilität“ verwirklicht diesen Ansatz beispiel-
lichen Bewerbungsverfahren ermittelte Familie
haft. Das 130 qm große Bauprojekt ist mehr als
für 15 Monate das Haus bewohnen. Neben der
nur ein Einfamilienhaus. Es ist Kleinkraftwerk,
wissenschaftlichen Begleitung zur Erforschung
Ressourcendepot, Forschungsprojekt, Dialog-
der Schnittstelle zwischen Mensch und Technik
plattform und nicht zuletzt ein Beitrag zu mo-
werden vielfältige Forschungsaufgaben am Haus
derner Baukultur.
durchgeführt. In den Zeiten vor Einzug und nach
Die Öffentlichkeit ist nunmehr eingeladen, die- Auszug der Gastfamilie lädt das Haus als An-
ses Haus zu besichtigen und einen Eindruck über schauungs-, Informations- und Veranstaltungs-
komfortables, klimaneutrales und energieeffi- plattform zum gesellschaftlichen Forschungs-
zientes Leben der Zukunft zu gewinnen. Dieses dialog ein.
Modell- und Forschungsvorhaben des BMVBS im
Herzen der deutschen Hauptstadt wird sicher die Ich bin gespannt, welche Erkenntnisse aus dem
ihm gebührende Aufmerksamkeit erhalten. „echten“ Leben in dem „Effizienzhaus Plus“ ge-
wonnen werden und hoffe, dass das Projekt zur
Bei der Konzeption spielten neben Energieeffi- breiten Einführung dieser Zukunftsvision im Bau-
zienz und Ressourcenschonung im Wohn- und und Verkehrsbereich beiträgt.
Verkehrsbereich insbesondere Nachhaltigkeitsas-
pekte eine zentrale Rolle. So sind alle verwende-
ten Materialien recyclingfähig. Das Haus verfügt
zudem über ein modernes, wandelbares Design
und eine außerordentlich hohe Nutzerfreund-
lichkeit. Es ist ein hervorragendes Beispiel dafür, Dr. Peter Ramsauer
dass hocheffizienter und sparsamer Energiever- Bundesminister für Verkehr, Bau
brauch auch ohne Komfortverzicht möglich ist. und Stadtentwicklung
Die von dem Gebäude erzeugten Energieüber-
schüsse werden in eine Hausbatterie sowie in
Elektrofahrzeuge geleitet, die auf diese Weise zu-
gleich als Speicher und Verbraucher fungieren.
Immobilie und Mobilität werden somit autark
und vom öffentlichen Stromnetz weitestgehend
unabhängig.
2 3
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Entwicklung des energiesparenden Bauens
in Deutschland
Der Gebäudesektor verfügt über eines der größ- Bilanzierung von Gebäuden zum Standard. Die tät Darmstadt 2007 und 2009. Dabei geht es um Das Modellvorhaben soll anschaulich beweisen,
ten Entwicklungspotenziale für nachhaltiges Richtlinie wurde in Deutschland mit der Energie- Gebäude, die eine positive Jahresenergiebilanz dass eine vollständige erneuerbare Energie-
Wirtschaften und Klimaschutz. Immerhin ist der einsparverordnung umgesetzt, die insbesondere haben. Das heißt, dass das Gebäude mehr Ener- versorgung in zwei zentralen Lebensbereichen
Gebäudebestand mit etwas mehr als einem Drit- neben dem baulichen Wärmeschutz die Effizienz gie bereitstellt, als für den Gebäudebetrieb benö- schon heute möglich und alltagstauglich ist,
tel der größte Energieverbraucher der Volkswirt- der Anlagentechnik und die Nutzung erneuer- tigt wird. nach dem Motto: Mein Haus – meine Tankstel-
schaft und damit auch einer der Sektoren, die für barer Energien bewertet. Trotz der mehrfachen le! Zugleich ist das Effizienzhaus Plus mit Elek-
den CO2-Ausstoß verantwortlich ist. Verschärfung der Verordnung bleiben Standard- Nachdem eine vielfältige Komponentenent- tromobilität das gebaute Vorbild für das im Au-
gebäude Energieverbraucher, für die insbeson- wicklung stattgefunden hat und erste Modelle gust 2011 aufgelegte neue Bauförderprogramm
Nicht künstliche Verknappung wie bei den Öl-
dere aus fossilen Quellen Energien bereitgestellt untersucht wurden, will das BMVBS mit seinem des BMVBS, das die breitenwirksame Einführung
krisen in den 70er Jahren, sondern ein stetiges
werden müssen. Forschungsvorhaben „Effizienzhaus Plus mit dieser neuen Gebäudegeneration in Deutsch-
Nachfragewachstum macht Energie heute so
Elektromobilität“1 ein derartiges Gebäude unter land unterstützen soll. Mit dem neu entstehen-
teuer wie noch nie. Deutschland hat eine lan- Die novellierte EU-Richtlinie fordert, dass ab
realen Bedingungen testen und gleichzeitig Vor- den Netzwerk sollen neueste Komponenten im
ge Tradition, auf diese Herausforderungen zu 2021 Häuser errichtet werden, die nur noch so
schläge für ein Energiemanagement bis hin zur Dauerstandsverhalten getestet, Vorschläge für
reagieren. Seit der ersten Wärmeschutzverord- viel Energie verbrauchen, wie mit erneuerba-
Elektromobilität unterbreiten. Dafür werden Sy- die Fortentwicklung unterbreitet und die Wirt-
nung von 1977 kommt den ordnungsrechtlichen ren Energien erzeugt werden kann. Die gebau-
nergien zwischen neuer Gebäude- und Verkehrs- schaftlichkeit derartiger Projekte weiter verbes-
Regelungen dabei eine besondere Bedeutung te Umwelt muss nicht nur eine höhere Effizienz
generation (Elektro-Haus und Elektro-Mobil) auf sert werden.
zu. Sie sollen nachhaltiges, ökologisches Bauen aufweisen, sondern künftig selbst Energie erwirt-
ihre Nachhaltigkeit, Alltagstauglichkeit und
durchsetzen, der allgemeinen Daseinsvorsorge schaften. Damit ist die Forschung gefordert, Mög-
Marktfähigkeit erforscht. Den 2010 öffentlich
dienen und dazu beitragen, neue Techniken lichkeiten zur langfristigen Etablierung „effizien- 1 BMVBS-Begriffsbestimmung zum Effizienzhaus Plus, Stand
ausgelobten Architektur- und Hochschulwettbe-
und Technologien auf dem Gebiet des baulichen ter und klimaneutraler Gebäude“ aufzuzeigen. August 2011: Das Effizienzhaus Plus-Niveau ist erreicht,
werb hierzu gewann die Universität Stuttgart mit wenn sowohl ein negativer Jahres-Primärenergiebedarf
Wärmeschutzes und der Anlagen der techni- (∑Qp < 0 kWh/m2a) als auch ein negativer Jahres-Endener-
Modellvorhaben der Forschungsinitiative Zu- dem Büro Werner Sobek. Mit einer Reihe von
schen Gebäudeausrüstung am Bau einzuführen. giebedarf (∑Qe < 0 kWh/m2a) vorliegen. Alle sonstigen Be-
kunft Bau des Bundesministeriums für Verkehr, wissenschaftlichen Untersuchungen am Haus dingungen der Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV) wie
Insbesondere mit der Einführung der EG-Richt- Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) präsentieren übernimmt die Fraunhofer Gesellschaft die wis- z. B. die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz
sind einzuhalten (siehe auch BMVBS-Broschüre „Wege zum
linie über die Gesamtenergieeffizienz von Ge- diese neue Gebäudegeneration, wie zum Beispiel senschaftliche Begleitung des Gesamtprojekts. Effizienzhaus-Plus“).
bäuden wurde die ganzheitliche energetische die „Solarweltmeister“ der Technischen Universi-
Standardhaus Effizienzhaus Plus Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Das.Standardhaus.bezieht.Energie.aus.dem.öffentlichen. Das.Effizienzhaus.Plus.erzeugt.selbst.Energie.und.stellt. Das.Effizienzhaus.Plus.mit.Elektromobilität.erwirtschaf- •. 100.%.selbstständige.Versorgung.mit.regenerativer.
Versorgungsnetz.und.gibt.diese.an.die.Bewohner.ab. die.gewonnene.Energie.den.Bewohnern.zur.Verfügung. tet.Energie.und.stellt.diese.den.Nutzern.und.ihren.Fahr- Energie.im.Jahresmittel
oder. speist. den. Energieüberschuss. in. das. öffentliche. zeugen.zur.Verfügung..Überschüssige.Energie.kann.ins. •. Rezyklierbarkeit.aller.zum.Bau.des.Hauses.verwende-
Stromnetz.ein. öffentliche.Stromnetz.eingespeist.oder.in.der.Hausbat- ten.Materialen
terie.zwischengespeichert.werden. •. Begleitung. auf. Forschungsebene. durch. ein. umfas-
sendes.Monitoring-Programm
•. Nachhaltigkeitsbewertung.nach.der.deutschen.Zerti-
fizierungssystematik
PHOTOVOLTAIK
PHOTOVOLTAIK PHOTOVOLTAIK
PHOTOVOLTAIK PHOTOVOLTAIK
PHOTOVOLTAIK PHOTOVOLTAIK
PHOTOVOLTAIK ELEKTROFAHRZEUGE
ELEKTROFAHRZEUGE ELEKTROFAHRZEUGE
ELEKTROFAHRZEUGE
FORSCHUNG
FORSCHUNG FORSCHUNG
FORSCHUNG
STADT/ENERGIENETZ
STADT/ENERGIENETZ STADT/ENERGIENETZ
STADT/ENERGIENETZ
WÄRMEPUMPE
WÄRMEPUMPE STADT/ENERGIENETZ
STADT/ENERGIENETZ
WÄRMEPUMPE
WÄRMEPUMPE STADT/ENERGIENETZ
STADT/ENERGIENETZ
HAUSBATTERIE
HAUSBATTERIE HAUSBATTERIE
HAUSBATTERIE
NACHHALTIGKEIT
NACHHALTIGKEIT NACHHALTIGKEIT
NACHHALTIGKEIT
WWÄRMEPUMPE
ÄRMEPUMPE WÄRMEPUMPE STADT/
WÄRMEPUMPE STADT/ STADT/
STADT/
STANDARDHAUS
STANDARDHAUS STANDARDHAUS
STANDARDHAUS EFFIZIENZHAUS
EFFIZIENZHAUS
PLUS
PLUS ENERGIENETZ
ENERGIENETZ
EFFIZIENZHAUS
EFFIZIENZHAUS
PLUS
PLUS ENERGIENETZ
ENERGIENETZ
EFFIZIENZHAUS
EFFIZIENZHAUS
PLUS
PLUS
MIT
MIT
E-MOBILITÄT
E-MOBILITÄT
EFFIZIENZHAUS PLUS
EFFIZIENZHAUS MITMIT
PLUS E-MOBILITÄT
E-MOBILITÄT
REZYKLIERBARKEIT
REZYKLIERBARKEIT REGENERATIVE
REGENERATIVE
REZYKLIERBARKEIT
ENERGIE
ENERGIE
REZYKLIERBARKEIT REGENERATIVE
REGENERATIVE ENERGIE
ENERGIE
ELEKTROFAHRZEUGE
ELEKTROFAHRZEUGE ELEKTROFAHRZEUGE
ELEKTROFAHRZEUGE
BEWOHNER
BEWOHNER BEWOHNER
BEWOHNER
BEWOHNER
BEWOHNER BEWOHNER
BEWOHNER BEWOHNER
BEWOHNER BEWOHNER
BEWOHNER HAUSBATTERIE
HAUSBATTERIE HAUSBATTERIE
HAUSBATTERIE KEINE
KEINE
COCO
2-EMISSIONEN
2-EMISSIONEN KEINE
KEINEKEINE
KEINE CO 2CO
-EMISSIONEN
FOSSILE
FOSSILE-EMISSIONEN
2ENERGIE
ENERGIE KEINE
KEINE FOSSILE
FOSSILE ENERGIE
ENERGIE
Abb..2:.Energieflüsse im Standardhaus Abb..3:.Energieflüsse im Effizienzhaus Plus Abb..4:.Energieflüsse im Effizienzhaus Plus mit Abb..5:.Besondere Eigenschaften des
Elektromobilität Effizienzhauses Plus mit Elektromobilität
4 5
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Forschung am Effizienzhaus Plus Wettbewerb Lage
mit Elektromobilität
Neben der umfangreichen messtechnischen Vali- ellen Kraftwerk“ zusammenschalten lassen. So Ziel des in der 2. Jahreshälfte 2010 durchgeführ- Das Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität liegt
dierung des Hauses werden verschiedene wissen- kann mit Strom aus erneuerbaren Quellen Regel- ten Realisierungswettbewerbs war es, „anhand in zentraler Lage in der Berliner Innenstadt (Fa-
schaftliche Untersuchungen durchgeführt. Dazu energie im Minutenbereich gleichmäßig bereit- eines real gebauten, architektonisch attraktiven sanenstraße 87a, 10623 Berlin-Charlottenburg).
zählen insbesondere: gestellt werden. Forschungs-Pilotprojektes den Stand der Entwick- Durch die unmittelbare Nähe zum Bahnhof Zoo-
lung in der Vernetzung von energieeffizientem, logischer Garten ist eine optimale Anbindung an
Wärme- und Feuchtetransporte in Batteriezellenwiederverwendung/ nachhaltigen Bauen und Wohnen in der Bundes- den öffentlichen Personennahverkehr gewähr-
hochgedämmten Außenbauteilen Dimensionierung von Hausbatterien republik Deutschland aufzuzeigen.“ leistet. Eng getaktete S- und U-Bahnverbindun-
Im Realtest werden mittels Messfühlern in hoch Gebrauchte Lithium-Ionen-Batteriezellen aus der gen sowie zahlreiche Busverbindungen erschlie-
gedämmten Holzaußenwänden kontinuierlich Elektromobilität werden auf ihre Alterung, ihre 1. Preisträger war die Arbeitsgemeinschaft der ßen das gesamte Stadtgebiet und die Berliner
Temperatur, Feuchte sowie Wärmestrom in Au- Restkapazität und ihren Einsatz in Hausbatte- Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau Ent- Flughäfen nahezu rund um die Uhr; zahlreiche
ßenwänden, im Dach und im Fußboden gemes- rien mit neu eingesetztem Batteriemanagement- werfen und Konstruieren von Prof. Dr.-Ing. Dr.- Regionalzüge bieten Anschluss an das Umland.
sen und ausgewertet. Damit soll insbesondere system und der Lade-/Wechselrichtereinheit Ing. E.h. Werner Sobek mit dem Institut für Ge- Nationale und internationale Fernzüge sind be-
das Feuchteverhalten offenporiger Dämmmateri- erforscht. Für die Dimensionierung von Haus- bäudeenergetik, dem Lehrstuhl für Bauphysik, quem vom knapp 4 Kilometer entfernt liegenden
alien besser beschrieben werden. batterien (Batteriespeichern) in Effizienzhäusern dem Institut für Arbeitswissenschaft und Techno- Hauptbahnhof erreichbar.
Plus wird erstmalig eine Softwarearbeitshilfe ent- logiemanagement, Werner Sobek Stuttgart und
Energiemanagement wickelt, die die aktuell hohen spezifischen Kos- Werner Sobek Green Technologies.
Das Energiemanagementsystem des Gebäudes ten zukünftig beim Einsatz von Hausbatterien
soll mittels Wettervorhersagen die selbst erzeug- wirtschaftlich absichert. Auszug aus dem Preisgerichtsprotokoll: „Dieses
te Energiemenge und den Energieverbrauch Konzept stellt in überzeugender Weise die Kom- Flughafen.Tegel
(Haus, Elektromobil) schätzen und so Vorgaben Sozialwissenschaftliche Betreuung bination zwischen energieeffizientem Wohnen Hauptbahnhof
für die Nutzung des Batteriespeichers ableiten. der Familie und Elektromobilität dar. Die Interaktion zwi- Effizienzhaus.Plus Reichstag.
Damit kann die Eigennutzung des von der Photo- Eine vierköpfige Familie bewohnt das Haus von schen Nutzer, Haus und Fahrzeugen wird intel- Bahnhof.Zoo
voltaik erzeugten Stroms verbessert werden. März 2012 bis Mai 2013 und wird in dieser Zeit ligent … geplant … Als tragfähiges und archi-
sozialwissenschaftlich betreut, um Erkenntnisse tektonisch zeitgemäßes und anpassungsfähiges
Stromnetzstabilisierung hinsichtlich der Schnittstellen zwischen Mensch Konzept ist dies ein innovativer Beitrag.“
Die stabilisierende Wirkung des Batteriespei- und innovativer Technik, der Akzeptanz und Flughafen.
chers auf das Stromnetz soll erforscht werden. Anwendung neuer Technologien, der Nutzung Schönefeld
Gleichzeitig werden Grundlagen erarbeitet, wie intelligenter Netze zur Bedienung des Gebäudes Abb..7:.Lage innerhalb Berlins
sich mehrere Batteriespeicher zu einem „virtu- und der Elektromobilität zu erlangen.
Verwaltungsgebäude
e
raß
Forschungsförderung des BMVBS
nst
ane
Fas
Rampe
Das BMVBS fördert mit seiner bauangewandten Bund für technische Innovationen und deren Effizienzhaus
Plus
Forschungsinitiative „Zukunft Bau“ Wirtschaft, Forschungsbegleitung). Das BMVBS unterstützt
Wissenschaft und Gesellschaft bei der Energie- die Erstellung von Gebäuden, die deutlich mehr Kunstwerk
wende im Bauwesen. Im Rahmen der BMVBS- Energie produzieren, als für ihren Betrieb not-
Forschungsinitiative Zukunft Bau werden mit wendig ist. Die Modellvorhaben werden im
folgenden Forschungsclustern Impulse gesetzt: Rahmen eines wissenschaftlichen Begleitpro-
Abb..6:.Visualisierung Abb..8:.Lageplan M 1:1000
gramms ausgewertet. Mit den Ergebnissen soll
• Nachhaltiges Bauen, Bauqualität das Energiemanagement von modernen Gebäu-
• Energieeffizienz, erneuerbare Energien im den verbessert werden. Außerdem sollen die not-
Gebäudebereich, Berechnungs-Tools wendigen Komponenten für die energieeffizien-
• Modernisierung des Gebäudebestands te Gebäudehülle und die Nutzung erneuerbarer
• Neue Konzepte/Prototypen für energiesparen- Energien fortentwickelt werden.
des Bauen, Null- bzw. Effizienzhäuser Plus
Weitere Informationen zu Forschungsthemen,
• Neue Materialien und Techniken
Förderrichtlinien und Forschungsvorhaben des
• Demographischer Wandel
BMVBS können abgerufen werden unter:
• Regelwerke und Vergabe
www.forschungsinitiative.de
Die Forschungsinitiative setzt sich zusammen Baufeld
aus der Ressort- und Antragsforschung und aus
der Forschungsförderung für Effizienzhäuser
Plus (anteilige Investitionsförderung durch den Abb..9:.Umgebungsfoto.
6 7
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Konzept
Photovoltaik
1
1 Photovoltaik-Module,. Trinkwasser- Warmwasser
speicher
in.die.Fassade.integriert.und.auf.dem.Dach ca..288.L
Kaltwasser
2 Energie.und. Außenluft
Technikzentrale Lüftungsgerät
Wärme-
Fortluft rückgewinnung Zuluft Abluft
3 Batterie
2 Puffer
4 Informationsdisplay.und.konduktives. 3 5
Ladesystem 4 Luft-
Wasser-
6 Wärme-
pumpe
5 Feststehende.Lamellen
Fußbodenheizung Kaltwasser
6 Treppe at
priv
Elektromobil
Gebäude-
n
7 leittechnik.
er
7 Induktives.Ladesystem Hausbatterie
ek
(GLT)
h
gi
ic
ntl
Netz
er
En
e
öff
Abb..10:.Konzeptionelle Schlüsselkomponenten im Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Abb..12:.Schema des technischen Konzepts
Das Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität ver- der sich die privat genutzte Terrasse des Hauses
1.Baufeld körpert anschaulich die Faktoren, die für ein orientiert. Bruttogrundfläche:. 181.m2
energieeffizientes Gebäude von zentraler Bedeu- Nettogrundfläche:. 147.m2
Die Wohnräume verteilen sich auf zwei Ebenen: Bruttorauminhalt:. 645.m2
tung sind:
Im Erdgeschoss liegt der Wohn- und Essbereich, Heizwärmebedarf:. 21,1.kWh/m2a
• Optimierte städtebauliche Ausrichtung die Schlafzimmer liegen im Obergeschoss. Der
Heizen:
• Größtmögliche Kompaktheit „Energiekern“, der alle technischen Funktionen
Luft/Wasser-Wärmepumpe
• Maximierung der Energiegewinne und Mini- des Hauses beherbergt, stellt die Schnittstelle Kompaktlüftungsgerät
2.Stapelung mierung der Wärmeverluste durch die Gebäu- zwischen Immobilie und Mobilität anschaulich Heizleistung:. 5,8.kW
dehülle dar. In dem der öffentlichen Straße zugewand-
• Optimierung der Gebäudetechnik ohne Kom- ten Schaufenster parken und laden die Elektro- Warmwasserspeicher 288.l
fortverlust für den Nutzer fahrzeuge des Hauses. Interessierte können sich
Lüften: 400.m3/h
• Deckung des Energiebedarfs durch erneuerba- dort über das Haus und seine Eigenschaften in-
re, lokal erzeugte Energien. formieren. Mechanische.Lüftung...
Wärmerückgewinnung:. >.80%
3.Energiekern Ziel des Gebäudes ist es, Nutzern und Bewohnen Das Energiekonzept vereint bewährte und inno-
höchsten Komfort zu bieten – und gleichzeitig vative Komponenten. Energie wird aus zwei Quel- Photovoltaik.Dach:. 98,2.m2
eine optimale energetische Bilanz zu erreichen. len gewonnen. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe 14,10.kWp
Hierfür wurden Beschaffenheit und Orientierung gewinnt die im Winter notwendige Heizener-
Photovoltaik.Fassade: 73,0.m2
des Baugrundstücks sorgfältig analysiert. Das gie aus der Außenluft. Die Photovoltaikpaneele
8,0.kWp
Effizienzhaus Plus nutzt das gesamte zur Verfü- auf dem Dach und an der Südfassade erzeugen
gung gestellte Baufeld und maximiert dadurch Strom. Der so erzeugte Strom kann sofort oder Prognostizierte.Egergieerzeugung: 16.625.kWh
die Dachfläche, die zur Energiegewinnung durch – nach einer Zwischenspeicherung in der haus-
Photovoltaik verwendet werden kann. Die ge- internen Batterie – zu einem späteren Zeitpunkt Prognostizierter.Energieverbrauch: 16.210.kWh
4.Schaufenster (inkl.30.000.km/a.Fahrleistung)
schlossene Fassade auf der Nordseite minimiert verbraucht bzw. zum Laden der Elektrofahrzeuge
die thermischen Verluste. Die mit Photovoltaik verwendet werden. Darüber hinaus anfallender Prognostizierte.Bilanz: +.415.kWh
belegte Südfassade maximiert den Energiege- Strom kann in das öffentliche Versorgungsnetz
winn. Der Zugang zum Haus erfolgt von der eingespeist werden. Durch innovative Techno-
Fasanenstraße, also von der Westseite, über das logie und intelligentes Energiemanagement
Schaufenster, in dem die Elektrofahrzeuge ge- kann die Batterie bidirektional, d. h. sowohl als
parkt und geladen werden. Auf der Ostseite be- Energieverbraucher als auch als Energielieferant
Abb..11:.Entwurfskomponenten findet sich eine baumbestandene Grünfläche, zu auch für das öffentliche Netz aktiv sein. Abb..13:.Technische Daten
8 9
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Architektonische Umsetzung
und Flexibilität
Das Effizienzhaus zeichnet sich auch durch geschoss ist barrierearm; d. h. bei Bedarf kann das
sein flexibles Nutzungskonzept aus. Das Innere gesamte Geschoss ebenso wie der Zugang hierzu
kann an sich ändernde Bedürfnisse der Nutzer ohne wesentliche bauliche Veränderungen bar-
angepasst werden, ohne dass hierfür größere rierefrei gestaltet werden. Das Haus ist modular
11 12
bauliche Maßnahmen erforderlich wären. Das aufgebaut und kann bei Bedarf für völlig andere
Erdgeschoss ist – mit Ausnahme der Küchen- Belange und Anforderungen umgenutzt werden,
einrichtung – barrierefrei konzipiert. Das Ober- z. B. als Ort der Informationsvermittlung.
d
6 7
öffentlich Energiekern privat
A 8 A
14 14
c
1 13
5
22 27 25
OG
2
Eingang
10
a 9
11 12 EG
6 7 8
1 2 13 10 b
16 16
15 15 15 14
Abb..14:.Querschnitt A-A Abb..16:.Grundriss Erdgeschoss Wohnnutzung
Legende Schnitt Legende EG
1.. Rampe 1.. Rampe
2. Schaufenster 2. Schaufenster
6. Haustechnik 3. Eingangsbereich
7. Küche 4. Garderobe
8.. Essen 5.. WC,.barrierefrei
10.. Terrasse 6. Haustechnik
11. Informationsdisplay.und.Bildschirm 7. Küche
12. Konduktives.Ladesystem 6 7 8.. Essen 6 7
13. Induktives.Ladesystem 9.. Wohnen
A A
14. Photovoltaik 10.. Terrasse
15. Stahlbeton.Streifenfundamente 11. Informationsdisplay.. .
16. Unterlüfteter.Raum.unter.Boden- und.Bildschirm
platte 12. Konduktives.Ladesystem
22. Bad/WC 2 5 13. Induktives.Ladesystem 2 5
25. Kind.1 10 10
27.. Flur
4 3 4 3
a a
Legende Möblierung
a.. Regal.mit.Medienzugang
c b c b
b. Bildschirm/Fernseher
0 1m 5m c. Sideboard/Info
Abb..15:.Grundriss Erdgeschoss Veranstaltungsnutzung Abb..17:.Grundriss Erdgeschoss Konferenznutzung
10 11
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Belüftung
Eine mechanische Be- und Entlüftung sorgt für
eine sehr gute Innenraumluftqualität. Jeder be-
Zuluft
wohnte Raum des Hauses kann zusätzlich ma- Abluft Abluft
nuell belüftet werden. Die in der Abluft enthal-
Außenluft
tene Wärme wird zurück gewonnen, bevor die
Zuluft
Fortluft des Gebäudes in den Zwischenraum zwi-
23 24 Abluft
schen Erdreich und aufgeständerter Bodenplatte
abgeleitet wird. Fortluft
A A
Abb..20:.Schematische Darstellung Belüftung
28 22 25
Belichtung und Beleuchtung
21 27
Durch die vollflächige Verglasung der Ost- und
26
Westseite entsteht ein großzügiges Raumgefühl
und gelangt viel Tageslicht in das Gebäude. Die Sonnenlicht LED.Leuchten
Ostseite ist mit einem außenliegenden, bewegli-
chen Sonnenschutz versehen. Die Lamellen des
Sonnenschutzes verhindern eine Überhitzung
14 des Gebäudes und wirken im Bedarfsfall auch LED.Leuchten
einer Blendung durch die flach stehende Sonne
Abb..18:.Grundriss Obergeschoss Wohnnutzung
entgegen. Auf der Westseite erfüllt das vorgela-
gerte Schaufenster diese Funktion, so dass dort
auf einen außen liegenden Sonnenschutz ver- Abb..21:.Schematische Darstellung Belichtung/
zichtet werden konnte. Die künstliche Beleuch- Beleuchtung
tung des Hauses erfolgt über energieeffiziente
LEDs. Die Beleuchtung ist dimmbar und wird
Legende OG über Präsenzmelder gesteuert.
21.. Treppe/Flur
22. Bad/WC
23. Hauswirtschaftsraum
24. Eltern
25.. Kind.1
26. Kind.2
27. Flur
28.. Luftraum.Schaufenster Erstausstattung
29.. Aufenthalt/Mitarbeiter.. .
A
(bei.Bedarf).
Das Gebäude wurde komplett mit Möbeln und
22 29
sonstigen Gebrauchsgegenständen ausgestattet.
Soweit wie möglich kommen hierbei ökologisch
verträgliche Materialen und Produkte zum Ein-
21 27
satz, die möglichst rückstandsfrei rezykliert wer-
den können. Die Inneneinrichtung ist ästhetisch
anspruchsvoll, verkörpert aber gleichzeitig auch
29 bis ins kleinste Detail den Leitgedanken eines
nachhaltigen Gebäudes. Sie zeigt eindrucksvoll,
dass bereits heute auf dem Markt frei erhältliche
Produkte den Anforderungen an Nachhaltigkeit
0 1m 5m und Rezyklierbarkeit entsprechen und gleich-
zeitig höchsten Gestaltungsansprüchen gerecht
Abb..19:.Grundriss Obergeschoss Veranstaltungsnutzung/Forschungsnutzung werden können. Abb..22:.Räumliche Aufteilung
12 13
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Blick in eines der Kinderzimmer (1. OG)
Offene Küche im Wohn- und Essbereich (EG)
Blick vom Elternschlafzimmer in den Flur
(1. OG)
Badezimmer
Frontaler Blick in das Schaufenster
Abb. 23–28:
Aufnahmen nach
Außenansicht mit Blick vom Garten Baufertigstellung
14 15
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
außen Dachaufbau Wandaufbau
10.mm. Bautenschutzmatte.aus.Recyclingkautschuk innen 12,5.mm. GK-Beplankung,.gestrichen
2.mm. Kunststoffabdichtung 60.mm. Installationsebene.mit.Hanfdämmung
20.mm. OSB-Platte . Dampfbremse
400–520.mm.. Zellulosedämmung 20.mm. OSB-Platte
360.mm. Zellulosedämmung
20.mm. OSB-Platte
. Feuchtigkeitssperre
400.mm.. Holzstegträger
25.mm.. OSB-Platte
. Dampfbremse
160.mm.. Installationsbereich.mit 30.mm. Vertikallattung
50.mm.. Hanfdämmung 30.mm. Agraffenprofil.(Alu)
12,5.mm.. Gipskarton-Beplankung,.gestrichen,.. 30.mm. Dünnschicht-PV-Module.als.vorgehängtes.
auf.Metall-Unterkonstruktion Fassadenelement
innen außen
Abb..29:.Aufbau Dach über Wohnbereich (gedämmt). Abb..32:.Aufbau gedämmte, opake Außenwand
Deckenaufbau
OG 15.mm. Holzbelag.schwimmend.verlegt
3.mm.. Ausgleichsschicht.(Kork)
2.x.12,5.mm.
30.mm..
Trocken-Estrich
Holzfaserelemente.mit.Alukaschierung.zur.
Gebäudehülle:
25.mm.
Verlegung.der.Fußbodenheizung
Wabenelement.mit.Schüttung Tragwerk, Konstruktion und Aufbauten
25.mm.. OSB-Platte
300.mm. Hanfdämmung
15.mm. OSB-Platte Das Haus ruht auf einer Flachgründung aus vor- fahrbar ausgeführt. Die der Witterung ausgesetz-
45.mm. Federabhängung gefertigten Streifen- und Einzelfundamenten aus te Holzkonstruktion im Bereich des Schaufensters
12,5.mm.. Gipskarton-Beplankung.. Stahlbeton. Über diesen Fundamenten spannt besteht aus Lärche, einem sehr witterungsbe-
auf.Metall-Unterkonstruktion freitragend die in Holztafelbauweise ausgeführte ständigen, heimischen Holz. Der Bodenbelag im
EG
Bodenkonstruktion des Erdgeschosses. Auch das Schaufenster besteht aus massiver Eiche, sodass
Dach und die Deckenkonstruktion sind – ebenso auch hier auf chemischen Holzschutz verzichtet
Abb..30:.Aufbau Decke zwischen EG und OG. wie die tragenden äußeren und inneren Wände – werden kann. Die Terrasse ist in ähnlicher Weise
in Holztafelbauweise hergestellt. Entlang der voll- konstruiert.
ständig verglasten Ost- und Westfassade dienen
einzelne Stahlstützen als zusätzliche Auflager für Die großzügigen Glasfassaden sind mit Dreifach-
die Decken- und Dachkonstruktion. Isolierverglasung versehen; der Scheibenzwi-
schenraum ist mit dem Edelgas Argon gefüllt.
Die in Holztafelbauweise ausgeführten Bestand- Die Glasfassade auf der Ostseite des Gebäudes be-
außen Bodenaufbau teile der Gebäudehülle sind durch eingeblasene sitzt darüber hinaus einen außenliegenden Son-
15.mm. Holzbelag.schwimmend.verlegt
3.mm.. Ausgleichsschicht.(Kork) Zellulosedämmung hoch wärmegedämmt. Eine nenschutz aus Aluminium-Lamellen, der sowohl
2.x.12,5.mm. Trocken-Estrich zusätzliche Hanfdämmung sorgt für hohen akus- automatisch als auch manuell gesteuert werden
30.mm.. Holzfaserelemente.mit.Alukaschierung.zur. tischen Komfort im Innenraum. kann.
Verlegung.der.Fußbodenheizung
25.mm. Wabenelement.mit.Schüttung
25.mm.. OSB-Platte Sämtliche Boden- und Wandbeläge werden – Die geschlossenen Fassaden sind südseitig
400.mm. Zellulosedämmung soweit nach dem heutigen Stand der Technik mit hinterlüfteten Dünnschicht-Photovoltaik-
15.mm. Feuchtigkeitsresistente.Spanplatte möglich – ohne Verklebung angebracht, um Modulen, nordseitig mit optisch gleich erschei-
bei einem Um- oder Rückbau eine einfache und nenden, aber nicht Strom erzeugenden, farbig
möglichst sortenreine Trennung klar identifizier- bedruckten Gläsern verkleidet. Die Dachfläche
barer Materialen zu erlauben. wird nahezu vollständig mit monokristallinen
innen Photovoltaik-Modulen belegt.
Im Schaufensterbereich wird die Konstruktion
Abb..31:.Aufbau Bodenplatte ungedämmt, aber für die Elektrofahrzeuge be-
16 17Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Details
1 Detail 1 30 Detail 2
2
3
31
32
20 4
21
5
22 33
23 6
24 7
34
25
26
38
27 Schnitt opake Fassade Wohnen Schnitt transparente Fassade Wohnen
8 9
28
Dachaufbau Transparente Fassade
29 1. Bautenschutzmatte 30. Brettschichtholz.100.x.400
2. Kunstoffabdichtung,.mechanisch. 35 OG 31. Blende.Alu.schwarz
OG befestigt 36 32. Blende.Alu.grau.
3. OSB-Platte.20.mm 40 41 42 43 33. Sonnenschutz.(Lamellen)
40 41 42 43 4. Zellulosedämmung 34. Blende.Alu.weiß
5. Brettschichtholzträger.bzw..Holzsteg- 35. Absturzsicherung.VSG.10.mm
träger 37 44 36. Dreifachverglasung
44 6. OSB-Platte.25.mm 37. Blende.Alu.grau
7. Feuchteadaptive.Dampfbremse 38. Kreuzstütze.Stahl
8. Hanfmatten.50.mm
45
45 9. Gipskarton-Beplankung.12,5.mm
Zwischendeckeaufbau
46 40. Holzbelag.15.mm
46 Bodenaufbau 41. Ausgleichsmatte.3.mm
10. Holzbelag.schwimmend.verlegt. 42. Trocken-Estrich.2.x.12,5.mm
15.mm 47 43. Holzfaser,.FB-Heizung.30.mm
47 11. Ausgleichsschicht.(Kork).3.mm 44. Papier-Wabenelement.mit.Schüttung
12. Trockenestrich.2.x12,5.mm 45. Hanfdämmung
13. Holzfaserelemente.mit.Alukaschierung 46. federabgehängte.Unterkonstruktion.
. zur.Verlegung.der.Fußbodenheizung. 45.mm
EG 30.mm 47. Gipskarton-Beplankung.12,5.mm
Außen EG
14. Wabenelement.mit.Schüttung.25.mm
15. OSB-Platte.25.mm 51
Außen 10 11 12 13 16. Zellulosedämmung.400.mm
17. Feuchteresistente.Spanplatte.15.mm Sonstiges
18. Unterlüftungszwischenraum 50. Streifenfundament
14
15 19. Streifenfundament 51. Terrasse.Eichendielen
.
16
Wandaufbau
20. Dünnschicht-PV-Module
21. Agraffenprofile
50
22. Vertikallattung.und.Hinterlüftung
17 23. Feuchtigkeitssperre
24. OSB-Platte.20.mm
9 25. Zellulosedämmung
26. OSB-Platte.20.mm
18
27. Dampfbremse Fügung
28. Installationsebene.mit
19 . Hanfmatte.60.mm Die hier gezeigten Details
29. Gipskarton-Beplankung.12,5.mm veranschaulichen, wie be-
reits in der Planung und
während der Umsetzung
die Weichen für die spätere
Demontierbarkeit und Rezy-
klierbarkeit gelegt werden.
Abb..33:.Detail 1 Schnitt durch gedämmte, opake Außenwand Abb..34:.Detail 2 Schnitt durch Glasfassade Ost
18 19Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Haustechnik
Die technischen Anlagen sind im sogenannten
Energiekern mit gläsernem Technikraum unter-
Sonnenlicht gebracht. Dieser Raum ist integraler Bestandteil
des Informationskonzepts des Hauses. Die Technik
wird hier für alle Besucher sichtbar und nachvoll-
Photovoltaik-Anlage ziehbar.
Wärmepumpe
Beim Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Luft
wird die Energiequelle Sonne durch zwei ver-
schiedene Energieträger genutzt: Eine Photovol-
taikanlage generiert Strom aus dem einfallenden
Abb..35:.Schema Energieerzeugung im Effizienz- Sonnenlicht, eine Wärmepumpe nutzt die Au-
haus Plus mit Elektromobilität. ßenluft als Wärmequelle für die Erwärmung von
Wasser.
Die Photovoltaikmodule auf dem Dach und an der
Südfassade erzeugen im Jahresmittel ausreichend
PHOTOVOLTAIK
Energie, um den kompletten Bedarf des Hauses
und der Elektrofahrzeuge zu decken. Das Haus als
Kraftwerk ist für Besucher durch die sichtbare Flä-
chenbelegung mit Photovoltaik begreifbar. Abb..38:.Visualisierung Technikraum vom Schaufenster gesehen
Das Effizienzhaus Plus ist für eine Standzeit von
zwei bis drei Jahren ausgelegt. Auf die Nutzung kurz wie möglich; darüber hinaus sind sie auch aber gezeigt, dass sie problemlos noch jahrelang
von Geothermie wurde verzichtet, da der Auf- wärmegedämmt – Verteilverluste können somit als stationäre Speicher verwendet werden kön-
wand für den Rückbau der Erdsonden unver- auf ein absolutes Minimum reduziert werden. nen. Für dieses Vorhaben wurden die Zellen von
hältnismäßig hoch wäre. Stattdessen wird eine der Firma BMW (Mini E) zur Verfügung gestellt.
Bei der auf dem Dach platzierten Photovoltaik-
hocheffiziente Luft-Wasser-Wärmepumpe einge-
anlage kommen monokristalline Hochleistungs-
setzt, die thermische Energie aus der Außenluft Aufgabe der Hausbatterie ist es, als Pufferspei-
module mit einem hohen Wirkungsgrad zum
Elektromobilität Hausverbrauch gewinnt. cher zu dienen, um den Eigennutzungsanteil
Einsatz; diese Module eignen sich besonders gut
des vor Ort gewonnenen Stroms zu erhöhen. Der
für die Umwandlung von direkter solarer Strah-
Der Heizbedarf in den Wintermonaten wird in der Batterie gespeicherte Strom kann für alle
Rückspeisung Hausbatterie
lung in elektrische Energie. In der Fassade kom-
durch eine im Fußboden verlegte Flächenheizung Anwendungen des Hauses sowie für das Aufla-
men amorphe Dünnschichtmodule zum Einsatz;
gedeckt. Auch bei der Verlegung des Heizsystems den der Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.
diese Module eignen sich besonders für diffuse
Abb..36:.Funktionsweise Photovoltaik wurde auf größtmögliche Rezyklierbarkeit durch
Strahlung, wie sie hauptsächlich im Bereich von Die gesamte Haustechnik kann ebenso wie die
lösbare, mechanische Verbindungen geachtet. Ein
Fassaden vorliegt. Ein Teil der aus der Photovol- Ladetechnik von den Nutzern über zwei Touch-
Trockenestrich im Fußbodenaufbau bietet zusätz-
taik gewonnenen elektrischen Energie betreibt panels im Haus sowie über Smartphones einge-
lich Speichermasse in dem ansonsten sehr leich-
WÄRMEPUMPE die Luft-Wasser-Wärmepumpe, die aus der in sehen und gesteuert werden.
ten Holzbau. Aufgrund der geringen Trägheit der
der Außenluft enthaltenen Energie auch bei
Heizung kann das Gebäude schnell auf veränderte
niedrigen Außentemperaturen Wärme für das
Lastzustände in den einzelnen Räumen reagieren.
Haus erzeugen kann. Diese wird über die me-
Untersuchungen für den Standort Berlin zeigen,
chanische Belüftung und die Fußbodenheizung
dass die mittlere Tageslufttemperatur an 312 Ta-
verteilt.
gen im Jahr unter 18 °C liegt und dass somit ge-
heizt werden müsste. Die tatsächlichen Heiztage Die Nutzung erneuerbarer Energien im Effi-
werden aber durch die solaren Gewinne, die das zienzhaus Plus ist stark witterungsabhängig;
Warmwasser Gebäude erzielen kann, deutlich reduziert. Speicher helfen dabei, Angebot und Nachfrage
besser in Einklang miteinander zu bringen. Der
Auf den Einsatz von Kühlung wird beim Effizienz- lokal erzeugte Strom wird in einer 40 kWh-Li-
Heizen.Luft
haus Plus mit Elektromobilität verzichtet. Außen- thium-Ionen-Batterie zwischengespeichert, die
liegende, steuerbare Verschattungselemente ver- sich aus „Secondary Use“-Fahrzeugbatterien
Fussboden- hindern eine sommerliche Überhitzung. Durch zusammensetzt. Diese Fahrzeugbatterien sind
heizung die Bündelung der Gebäudetechnik im Energie- aufgrund eines bis zu 20%igen Kapazitäts- und
kern können die Leitungswege kurz gehalten wer- Leistungsabfalls für die Fahrzeugindustrie nicht Abb..39:.Leitungsführung im Effizienzhaus Plus mit
Abb..37:.Funktionsweise Wärmepumpe. den. Alle Verteilleitungen und Luftkanäle sind so mehr brauchbar. Erste Modellversuche haben Elektromobilität (schematische Darstellung)
20 21Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Energieeffizienz an der Schnittstelle Gebäude- und Anlagensimulation
zwischen Gebäude und Fahrzeug
Wh/m2 Der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen und Durch eine sorgfältige Standortanalyse wurden
961.000+ anderen Systemen zur Energiegewinnung wird die Grundlagen für ein erfolgreiches Energie- kWh/a Strombedarf
864.900 immer größer; ähnliche Verbesserungen sind konzept gelegt. Zur Optimierung der Planung
768.800 auch in Bezug auf Wärmedämmung und Energie- im Hinblick auf Komfort und Energieeffizienz
672.700 management zu beobachten. Diese Entwicklun- sowie zur Prognose des Energiebedarfs während
E-Mobilität. 6.000
576.600 gen ermöglichen den Übergang von Gebäuden der Nutzungsphase wurde das Effizienzhaus Plus
480.500 mit einer ausgeglichenen Energiebilanz (Null- mittels dynamischer gekoppelter Anlagen- und
384.400 Gebäudesimulationen untersucht. Die dynami- Hilfsenergie. 810
energiehäuser) hin zu Gebäuden, die über den
288.300 sche Simulation wurde in der Planungsphase als Elektrische.Geräte. 3.130
Jahresverlauf gesehen einen Energieüberschuss
192.200 iteratives Optimierungswerkzeug angewendet,
produzieren (Plusenergiehäuser). Beleuchtung. 1.120
96.100 d. h. aus den Ergebnissen eines Simulations-
0 durchgangs wurden Rückschlüsse für das weitere Warmwasser. 1.870
Der Energiebedarf des Effizienzhaus Plus beträgt
Vorgehen gezogen, was wiederum zu weiteren
Abb..40:.Strahlungsanalyse (direkte und indirekte voraussichtlich weniger als 10.000 kWh/a. Dies Heizung. 2.450
Modifikationen der Simulation führte.
Strahlung), Globalstrahlung im Jahr lässt sich durch den konsequenten Einsatz ener-
gieeffizienter Anlagentechnik gekoppelt mit in- In einer solchen Simulation müssen diverse Rand- -15.380 kWh/a
telligenter Steuerungstechnologie realisieren. Für bedingungen – die bauphysikalischen Eigenschaf- Prognostizierte
den Energieertrag werden mehr als 16.000 kWh/a ten der Gebäudehülle, die vorgesehene Nutzung Jahres-Energiebilanz
prognostiziert, wodurch ein beachtlicher Energie- und das voraussichtliche Nutzerverhalten, die
überschuss entsteht, der für die Elektromobilität Gebäudetechnik sowie die örtlichen Klimadaten
verwendet werden kann. Die angenommene Fahr- – abgebildet werden. Im Einzelnen bedeutet dies:
leistung der Elektrofahrzeuge beträgt insgesamt Bauphysik: Für alle Simulationsgänge während
29.000 km/a, davon entfallen ca. 25.000 km/a auf des Planungsprozesses wurden stets die aktuel-
PV-Dach. 11.578
die beiden Autos und ca. 4.000 km/a auf das Elek- len Geometrien und bauphysikalischen Kenn-
trofahrrad. Für diese angenommene Fahrleistung werte verwendet. Ein besonderes Augenmerk
von 29.000 km/a wird ein Bedarf in Höhe von ca. galt hierbei den großen Glasfassaden inklusive
6.000 kWh/a erwartet, der durch den Ertrag der Sonnenschutz, welche durch solare Wärmequel-
Photovoltaikanlage gedeckt wird. len einerseits und Transmissionswärmesenken
andererseits Energiebedarf und Komfort beson-
PV-Fassade. 5.048
Das Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität ist an ders stark beeinflussen. Die Infiltration – also
das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen die Luftdichtigkeit der Gebäudehülle – wurde
und kann elektrische Energie aus dem Netz be- konservativ abgeschätzt. Dieser Wert wird nach kWh/a Stromertrag +16.626 kWh/a
ziehen oder sie in dieses einspeisen. Durch die Fertigstellung des Gebäudes gemäß Ergebnis des
Möglichkeit, den lokal erzeugten Strom in der Bat- Luftdichtigkeitstests überprüft und in der Simula- Abb..43:.Prognostizierte jährliche Energieerzeugung
terie zu speichern und dadurch zeitlich versetzt tion angepasst werden. und Energiebedarf, Stand Oktober 2011
Abb..41:.Verschattungsanalyse, Schattenverlauf am
21. Juni, 9–17 Uhr verfügbar zu machen, wird die Abhängigkeit vom Nutzung: In der Simulation wird das Gebäude in
öffentlichen Netz deutlich reduziert und ein Bei- Zonen unterteilt, denen jeweils ein spezifisches
trag zur Vermeidung von Lastspitzen geleistet. Im Nutzungsprofil zugeordnet wird. Dies bedeutet, kWh/a
Jahresmittel wird der Energiebedarf des Hauses dass für Belegung, Beleuchtung, Lüftung und
Solltemperatur typische Lastgänge angesetzt 2.000
und des Fuhrparks durch lokal selbst generierte
Energie mehr als gedeckt. werden, die sich je nach Nutzungsart und Wo-
chentag voneinander unterscheiden. Beim Effizi-
1.500
Die Fahrzeuge können konduktiv über einen ge- enzhaus Plus sind alle Profile auf eine vierköpfi-
normten Stecker an einer Ladesäule geladen wer- ge Familie ausgelegt.
Konduktive.Ladung
400.Volt den oder induktiv. Bei der induktiven Ladung wird Klima: Die klimatischen Randbedingungen beein- 1.000
der Ladestrom elektromagnetisch und damit be- flussen das Ergebnis einer Simulation stark. Für
rührungslos von einer Spule auf eine andere Spule die Optimierung der Planung und die Überprü-
übertragen. Das häufige Ein- und Ausstecken der fung der energetischen Ziele wurde von Beginn 500
Induktive.Ladung Stromkabel und die im urbanen Raum oftmals an ein Testreferenzjahr des Deutschen Wetter-
230.Volt
als störend empfundenen Ladesäulen können da- dienstes (DWD) verwendet.
Jan Feb März Apr Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez
mit entfallen. Diese Ladetechnologie funktioniert
Gebäudetechnik: Die anlagenspezifischen Wir-
auch bei Eis und Nässe. Häufigere Ladezyklen und
kungsgrade wurden ebenfalls in allen Simula-
damit seltenere Tiefenentladungen erhöhen die . Elektromobilität . Beleuchtung
tionsgängen fortlaufend angepasst. Infolge der
Lebensdauer moderner Lithium-Ionen-Batterien. . Hilfsenergie . Warmwasser
kontinuierlichen Rückkopplung zwischen Simu- . Elektrische.Geräte . Heizung
Abb..42:.Ladesysteme der Elektrofahrzeuge. Diese komfortable Ladetechnologie könnte die lation und Planung stieg die Genauigkeit der Er-
(schematische.Darstellung) Akzeptanz der Nutzer erhöhen. gebnisse kontinuierlich. Abb..44:.prognostizierter Energiebedarf in kWh/a
22 23Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Energiemanagementsystem Messtechnische energetische Validierung
des Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität
Während das „Smart Grid“ unsichtbar die Energie- Im Rahmen eines Monitoringprogramms wer- mengen gemessen, die für die Beheizung der
Fahrzeugbatterie Hausbatterie
ströme zwischen mobilen und immobilen Strom- den die Energieströme des Demonstrationsge- Räume sowie für die Erwärmung des in Bad und
erzeugern, -speichern und -verbrauchern steuert, bäudes messtechnisch erfasst und energetisch Küche gezapften Warmwassers benötigt werden.
Smartphone
Steuerung Reaktion hilft ein Informations- und Kontrollsystem, die bewertet. Die Messkonfiguration ist so ausgelegt, Es werden die Wärmeverluste des Warmwasser-
Information Information
Nutzerakzeptanz dieser Energiesymbiose zu erhö- dass einerseits die Bildung von vollständigen speichers ermittelt und darüber hinaus die ggf.
Elektrofahrzeug Effizienzhaus Plus
hen. Zum Aufbau eines solchen Informations- und monatlichen Energiebilanzen und andererseits erforderliche Strommenge der elektrischen Not-
Steuerungssystems werden Smartphones einge- die Bewertung der Performance der installier- beheizung des Warmwasserspeichers erfasst.
Bewohner setzt. Viele Nutzer organisieren mit ihnen bereits ten Anlagentechnik möglich sind. Ferner erfolgt
Ladestation Photovoltaik
ihren Alltag. Viele Automobilhersteller treiben die die kontinuierliche Messung der Lufttemperatur Parallel zur Wärmeversorgung wird auch die
Elektromobilität Smartphone E-Mobilie
Integration von Smartphones in das Informations- und der CO2-Konzentrationen in repräsentativen Elektroversorgung des Hauses messtechnisch
und Unterhaltungskonzept ihrer Fahrzeuge voran. Räumen, und es werden die nutzbaren und über- bewertet. Dazu werden die Betriebsdaten aller
Abb. 45: Steuerungskonzept Der nächste Schritt ist eine Anwendung, die dem schüssigen Beiträge aus der Photovoltaikanlage Hauptverbraucher und des Batteriespeichers se-
Fahrer Zugang zu allen relevanten Informationen sowie der Verbrauch aller Geräte im Haus fort- parat erfasst. Daneben wird die Energiemenge
ermöglicht. laufend aufgezeichnet. aufgezeichnet, die für das Beladen der Elektro-
fahrzeuge erforderlich ist. Dem wird die aus den
Durch das autonom arbeitende Energiemanage- Zur Bestimmung der Effizienz der Wärmepumpe Photovoltaikanlagen gewonnene Strommenge
WÄRMEVERSORGUNG mentsystem wird bei diesem Projekt eine Opti- werden die Strommenge, die für den Betrieb der gegenübergestellt und ins Verhältnis zum Ge-
WÄRMEVERSORGUNG
mierung der Energieströme im Gesamtsystem, be- Wärmepumpe benötigt wird, und die Wärme- samtbedarf gesetzt. Übers Jahr aufsummiert soll
Fortluft Abluft stehend aus PV-Anlage, öffentlichem Stromnetz, menge die von der Wärmepumpe an die Hei- dabei der mit der Photovoltaikanlage „geernte-
Wärme-
rückgewinner
Lufterwärmer Fahrzeugen sowie thermischen und elektrischen zungsverteilung abgegeben wird, gemessen. te“ Stromgewinn größer sein als der Gesamt-
Außenluft Zuluft Energiespeichern, erreicht. Neben dem Ziel einer Auf der Verbraucherseite werden die Wärme- stromverbrauch für Wohnen und E-Mobilität.
positiven Energiebilanz wird die Minimierung des
Fußboden-
heizung Netzbezugs durch einen möglichst hohen Eigen-
verbrauch der am Gebäude erzeugten Energie
EZ EZ W W W
Warm-
angestrebt. Ein netzschonender Betrieb kann er-
Wärme- W
reicht werden, indem Verbrauchs- und Einspeise-
Informationskonzept
wasser- Verteilung
pumpe speicher
W Kalt-
Aktuelle Messwerte – Elektrische Energie
wasser
spitzen vermieden werden. Der finanzielle Ertrag
aus der Netzeinspeisung wird ebenfalls berück-
sichtigt, indem bevorzugt in Hochtarif-Zeiten ein- Energiequelle Energieverbraucher
MESSDATEN: EZ - Elektrozähler W - Wärmemengenzähler - Lufttemperatur - Wassertemperatur Im Bereich des sogenannten Schaufensters sind
gespeist wird. Monitore und Displays in die Gebäudehülle inte- 80 % 33 %
Photovoltaik Hausverbrauch
Abb. 46: Messstellenplan für die Bestimmung der griert. Hier kann sich die interessierte Öffentlich-
Die Möglichkeiten, die Energieflüsse zu steuern, keit über die Energiebilanz des Gebäudes infor-
Energieströme im Wärmeversorgungssystem des
bestehen neben der Be- und Entladung der ther- mieren.
11 %
Hauses Rückspeisung
mischen und elektrischen Energiespeicher darin, 20 %
Netz-
den elektrischen Energieverbrauch nach Möglich- Präsenzmelder erkennen die Anwesenheit von versorgung
36 %
keit in günstige Tarif-Zeiten zu schieben. Das La- Personen im Außenbereich und aktivieren die Elektromobilität
demanagement für die Elektrofahrzeuge wird an Displays – die Informationsvermittlung beginnt.
das zu erwartende Angebot an elektrischer Ener- Der Betrachter erhält Informationen über die 20 %
ELEKTROVERSORGUNG
ELEKTROVERSORGUNG gie angepasst, so dass diese vor allem in Energie- Hausbatterie Hausbatterie
energetische Leistung des Gebäudes: beispiels-
überschusszeiten, entweder aus der Hausbatterie weise die aktuelle oder die durchschnittliche
Photovoltaik- Außenklima
oder nachts aus dem öffentlichen Netz, geladen Leistung der Photovoltaikanlage.
anlage
- Solarstrahlung werden. Auch auf die Wärmeversorgung des Ge- Aktuelle Messwerte – Thermische Energie
- Außenlufttemperatur
- Relative Außenluftfeuchte
bäudes kann immer unter Einhaltung der Kom- Auf einem weiteren Bildschirm werden Informa-
Netz
fortkriterien Einfluss genommen werden. Energiequelle Energieverbraucher
tionen zur Geschichte und Entwicklung der Effi-
EZ EZ EZ Batterie PKW
zienzhäuser Plus des Bundes gezeigt. 20 %
Ein wesentliches Kennzeichen des Systems ist Warmwasser
seine Fähigkeit, aufgrund von Wetterprognosen
die von der PV-Anlage erzeugte Energie und den 100 % 36 %
Heizung, Warmwasser EZ EZ Wärmepumpe Heizen.Luft
Gebäude Wärmebedarf des Gebäudes vorherzusagen. Der
Hilfsenergie Anlage EZ EZ Beleuchtung,
Haushalt Verbrauch von elektrischer Energie durch die
44 %
Bewohner und die Fahrzeuge wird ebenfalls pro- Fußboden-
gnostiziert. Die eingesetzten intelligenten Ver- heizung
MESSDATEN: EZ - Elektrozähler
fahren sind adaptiv, das heißt, sie passen sich an
Abb..48:.Visuelle Informationsvermittlung am
Abb. 47: Messstellenplan für die Bestimmung der Veränderungen der Witterungsverhältnisse oder
Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität:
Energieströme in der Elektroversorgung des Hauses im Nutzerverhalten selbständig an.
z. B. Darstellung der Energieströme
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