Gebäude als System – Denken für 100 Jahre
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4 ENERGIE Gebäude als System – Denken für 100 Jahre NEUE MONTE ROSA-HÜTTE Die ETH Zürich und der Schweizerische Alpenclub SAC haben gemeinsam das Konzept der Neuen Monte Rosa-Hütte entwickelt, im Bereich der Energie- und Gebäudetechnik wurden sie dabei von der Hochschule Luzern – Technik & Architektur unterstützt. Die Energie- und Gebäudetechnik der Neuen Monte Rosa-Hütte geht neue Wege, um auf umweltschonende Weise einen möglichst hohen Autarkiegrad zu gewährleisten. Im hochalpinen Raum auf 2 883 m ü. Meer soll der Betrieb der Hütte mit einem Autarkiegrad (ohne Kochen) von 90 Prozent gewährleistet werden. Das heisst, nur ein Zehntel des gesamten Energiebedarfs für den Betrieb der Hütte wird mit dem Helikopter von Aussen der Hütte zugeführt. Dies ist ein weit überdurchschnittlicher Standard. 90 Prozent des Energiebedarfs werden mit Solarenergie gedeckt: Mittels Photovoltaikpaneelen wird Sonnenergie für die Versorgung der elektrischen Geräte gewonnen. Überschüssige Energie wird in Batterien gespeichert; dies garantiert eine lückenlose Versorgung auch bei bedecktem Himmel oder in der Nacht. Als ergänzende Stromquelle bei Spitzenlasten oder als redundantes System bei einem Ausfall der Photovoltaikanlage wird ein mit Rapsöl betriebenes Blockheizkraftwerk eingesetzt, das Wärme und Elektrizität erzeugt. Ein wichtiger Faktor in der Realisierung des hohen Autarkiegrades wird das Energiemanagement sein: nicht nur die einzelnen Komponenten werden energiesparend ausgelegt, vor allem das Zusammenspiel dieser Komponenten wird mittels intelligenter Regelung optimiert. Neben den aktuellen Klimadaten (Temperaturen, Einstrahlung) und verschiedenen Gebäudedaten (Ladezustand der Energie- und Wasserspeicher) werden auch Informationen wie Besucher- oder Wetterprognosen ins System eingespeist. Dies erlaubt eine vorausschauende Regelung des Gesamtsystems und somit eine weitere massgebliche Steigerung der Effizienz. In der Neuen Monte Rosa-Hütte wird der Ansatz „Gebäude als System“ konsequent umgesetzt. Dank eines integralen Planungsansatzes resultiert ein Vorzeigeobjekt mit Ausstrahlungspotenzial auf viele andere Objekte sowohl im hochalpinen Raum wie auch im Mittelland. www.neuemonterosahuette.ch ENERGIE Eine gute Dämmung der Gebäudehülle, auf dem Dach eine Fotovoltaikanlage, Sonden zur Nutzung der Erdwärme, rezykliertes Regenwasser zur WC-Spülung, vielleicht gar einen Windgenerator im Garten: Solche Konzepte werden heute als fortschrittlich gelobt. Aber sind sie auch nachhaltig? Ist das alleine der Königsweg für nachhaltiges Bauen? Autoren: Matthias Sulzer, Urs-Peter Menti auwerke überdauern mehrere Generationen und spielen demzufolge eine wichtige Rolle in allen Nachhaltigkeitsüberlegungen. Wir erkennen diese langfristigen Auswirkungen, wenn wir Konzepte zur Sanierung bestehender Gebäuden suchen und wir müssen uns dessen bewusst sein, wenn wir heute Bauten für die nächsten 100 Jahre erstellen. Folglich müssen die gewählten Massnahmen wohl überlegt sein, um den gewünschten Effekt bezüglich Nachhaltigkeit auch real zu bewirken – und immer mit dem Ziel vor Augen, der Ressourcenverknappung und dem Klimawandel entgegenzutreten. B Positive Umweltbilanz Nimmt man den Ansatz „Denken für 100 Jahre“, stellt man fest, dass die Aufgabe des Bauens vielschichtig und komplex geworden ist: Das Gebäude ist als System zu betrachten, welches aus vielen einzelnen Teilsystemen mit spezifischen Rollen und Aufgaben besteht. Das Gesamtsystem funktioniert dabei nur, wenn jedes Teilsystem in sich funktioniert, aber auch das Zusammenspiel all dieser Teilsysteme optimal klappt. Dies bewerkstelligen ist eine klassische Ingenieuraufgabe: Ein Problem in Teilprobleme zerlegen, die Teilprobleme lösen und anschliessend alles wieder zu einem Gesamtsystem zusammenführen. Mit diesem Ansatz kann die Entwicklung und Funktionsweise eines Gebäudes von der Erstellung bis zum Rückbau besser verstanden werden. Bei der Ausgestaltung der einzelnen Teilsysteme eines Gebäudes sind nun im Sinne der Nachhaltigkeit verschiedenste Aspekte zu beachten: Die einzelnen Teile müssen über den ganzen Lebenszyklus eine positive Umweltbilanz aufweisen. Sie dürfen so wenig wie möglich ineinander greifen und sie sollten aus Elementen bestehen, die untereinander jeweils eine möglichst gleiche, der Nutzung angepasste Lebensdauer aufweisen. Gleichzeitig müssen die Teilsysteme aber eine hohe Flexibilität aufweisen, sie müssen an veränderte Randbedingungen (beispielsweise betreffend Nutzung) angepasst werden können und sie müssen Fortschritte in der Bautechnik aufnehmen können. Systeme zusammenfügen Hat man diese Zielsetzungen erfüllt, besitzt man erst ein Konglomerat von optimierten Teilsystemen. Jetzt gilt es, allen oben erwähnten Ansprüchen auch beim Zusammenfügen der einzelnen Teile zu einem Gesamtsystem gerecht zu werden – nur so erhält man dann das in jeder Hinsicht optimierte Ergebnis. Es geht also nicht nur darum, die beste Wärmepumpe mit der besten Photovoltaikanlage und der dicksten Gebäudehülle zusammenzubauen, sondern auch darum, die HOCHSCHULE LUZERN – TECHNIK & ARCHITEKTUR Die Hochschule Luzern ist die schweizweit einzige Ausbildungsstätte für Gebäudetechnikingenieure auf Hochschulstufe. Der Studiengang Gebäudetechnik umfasst die drei Studienrichtungen Heizung-Lüftung-Klima, Heizung-Sanitär und Gebäude-Elektroengineering. Im Zentrum der praxisnahen und interdisziplinär ausgerichteten Ausbildungen stehen neben den notwendigen Ingenieurwissenschaften die Projektmodule. Innerhalb dieser werden die Kompetenzen aller übrigen Module vernetzt und angewendet. Leitgedanke der Ausbildung ist für alle drei Studienrichtungen nebst der Projektfokussierung eine integrale, ganzheitliche Denkweise. Das Zentrum für Integrale Gebäudetechnik der Hochschule Luzern (ZIG) bearbeitet eine breite Palette von Forschungs- und Dienstleistungsaufträgen. Zu den Kernkompetenzen gehören die Anwendung von Simulationsmethoden sowie wärme-, strömungstechnische und akustische Messungen. Ausserdem prüft das ZIG HLK-Komponenten auf ihre Funktionalität und Leistung. Zudem ist das ZIG die einzige Zertifizierungsstelle für MINERGIE-P®-Gebäude in der Deutschschweiz. (www.hslu.ch/zig) Prof. Urs Rieder, Abteilungsleiter Gebäudetechnik; [email protected] Urs-Peter Menti, Leiter Bereich Energie + Gebäude, ZIG; [email protected] 5 6 ENERGIE richtige Kombination von Einzelelementen zu finden, welche die grösstmögliche Nachhaltigkeit für das jeweilige Bauvorhaben erzielt. Grosse Bedeutung übernimmt dabei während der Betriebsphase eines Gebäudes die Gebäudeautomation. Nur diese kann sicherstellen, dass alle Systeme aufeinander abgestimmt betrieben werden. Wer ist aber in der Konzeption und Planung für dieses „intelligente Kombinieren“ zuständig? Braucht es dafür einen „Systemingenieur“? Oder sind wir schon heute in der Lage, unsere Bauprojekte so zu gestalten? Unabhängig von diesen Fragen ist es eine grundlegende Voraussetzung, dass alle am Bau Beteiligten nicht nur in ihrem Fachgebiet ein tiefes Wissen haben, sondern auch ein breites Wissen über die anderen Fachgebiete besitzen. Nur so können die Berührungspunkte und Schnittstellen zwischen den einzelnen Teilsystemen diskutiert und damit gelöst werden. Streben wir aber Systeme an, welche beständig und robust für die Entwicklung der nächsten 100 Jahre sind, müssen wir unseren heutigen Planungsprozess und die entsprechenden Anforderungen an Ingenieure und Architekten überdenken. Gesamtheitliche Gebäudekonzepte Vielleicht bietet die Schaffung eines „Systemingenieurs“ wie man ihn in der Informatik kennt, auch im Baubereich die notwendige Perspektive für die Entwicklung gesamtheitlicher Gebäudekonzepte. Vielleicht kann aber auch einer der heute schon beteiligten Fachspezialisten diese Rolle übernehmen: Schon heute kommt dem FINDE DEN UNTERSCHIED! EINFACH GENIAL ! Herkömmliches Haus Energieeffizientes Haus Thomas ist es egal, dass das Haus nach der Totalsanierung mehr wert ist und 53 % weniger Energie frisst. Hauptsache, es gibt Spaghetti und die Treppe ist noch da. Das Programm für Energieeffizienz und erneuerbare Energien. www.energie-schweiz.ch ENERGIE Gebäudetechnikingenieur immer mehr diese zentrale Rolle zu: Er ist für das optimale Zusammenfügen aller technischen Teilsysteme verantwortlich – dies aber immer unter Berücksichtigen der architektonischen Randbedingungen und der Anforderungen seitens Nutzer und Betreiber. Gerade dies macht den Beruf des Gebäudetechnikingenieurs so spannend und herausfordernd. Es geht nicht nur darum, Lüftungskanäle zu dimensionieren oder das richtige Heizsystem auszuwählen. Es geht auch nicht nur darum, eine Fotovoltaikanlage zu planen oder die Dämmstärke der Gebäudehülle zu berechnen. Der Gebäudetechnikingenieur muss sich in Zukunft mit viel anspruchsvolleren und kreativeren Aufgaben auseinandersetzen, denn er muss – mit Unterstützung der anderen Fachspezialisten – ein nachhaltiges Gesamtsystem für 100 Jahre entwerfen. Auf diesen Ansätzen baut sowohl die Lehre als auch die Forschung an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur auf. Das „Gebäude als System“ steht im Zentrum und der Gebäudetechnikingenieur übernimmt mit einer systemorientierten Denkweise die anspruchsvolle Entwicklungsaufgabe. In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit der Architektur und den anderen Ingenieurwissenschaften werden nachhaltige, gesamtheitliche Gebäudekonzepte gelehrt und entwickelt. Konzepte, die weiter gehen, als eine effiziente Fotovoltaikanlage, viele Erdsonden oder rezykliertes Regenwasser zur WC-Spülung zu planen. Systemdenken und „Denken für 100 Jahre“ stehen im Zentrum – nicht nur als Schlagworte sondern als Inhalte mit dem Ziel, die aktuellen Herausforderungen zu meistern. Calmotherm und Alpha-InnoTec – Ein starkes Team für Wärmepumpen! Wärmepumpen, Wärmepumpen Heiztechnik mit Zukunft Zufriedene Kunden sind die beste Referenz Moderne Wärmepumpen heizen, bereiten Warmwasser auf und kühlen sehr effizient. Entscheiden Sie sich für äusserst niedrige Heizund Betriebskosten sowie für einen minimalen Schadstoffausstoss. Mit einer Wärmepumpe werden Sie zu dem unabhängig von Öl und Gas. Jährlich werden allein in der Schweiz über 1`500 neue Alpha-InnoTec Wärmepumpen installiert. Der eigene, gut ausgebaute Kundendienst nimmt die Geräte in Betrieb, instruiert die Bauherrschaft, bietet kundengerechte Garantieverträge an und wartet einen Feldbestand von über 10`000 Anlagen in der Schweiz. Gute Partner Zwei seit Jahren ausschliesslich auf Wärmepumpen spezialisierte Firmen, äusserst erfahrene Fachberater und innovative Produkte garantieren optimale Lösungen! Generalvertretung Schweiz Calmotherm AG 6246 Altishofen LU Tel.: 062 748 20 00 www.alpha-innotec.ch 7
