Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität - Technische Informationen und Details - Plus
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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 17
Effizienzhaus 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 19
Effizienzhaus 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 21
Effizienzhaus 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 23
Effizienzhaus 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 24 25
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