Energieeffizientes und solares Bauen für eine nachhaltige

Energieeffizientes und solares Bauen für eine
nachhaltige Energieversorgung von
Gebäuden
Prof. Dr. Gerd Hauser
12. Oktober 2010, Berlin
FVEE
Entwicklung des energieeffizienten Bauens
Quelle: TUM, Lehrstuhl für Bauphysik, Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser
RICHTLINIE 2010/…/EU DES EUROPÄISCHEN
PARLAMENTS UND DES RATES
über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden
(Neufassung)
DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT UND DER RAT DER
EUROPÄISCHEN UNION –
Brüssel, 7. April 2010
Artikel 9
Niedrigstenergiegebäude
(1) Die Mitgliedstaaten gewährleisten, dass
a) bis 31. Dezember 2020 alle neuen Gebäude
Niedrigstenergiegebäude sind und
b) nach dem 31. Dezember 2018 neue Gebäude, die von
Behörden als Eigentümer genutzt werden,
Niedrigstenergiegebäude sind.
Prognose
Neubauten
von Wohn- und Bürogebäuden, Schulen und
vergleichbaren Gebäuden sind
ab 2020
Plusenergiehäuser
(Minikraftwerke)!
Plusenergiehäuser
sind Gebäude mit
• ausgereizter Energieeffizienz
• integrierten Systemen zur Gewinnung erneuerbarer Energie
die weniger Endenergie verbrauchen als sie erzeugen.
Das Plus-Energie-Haus des BMVBS
Außenwand
UAW = 0,10
W/(m2K)
Nordfassade
Dach
UW = 0,32 W/(m2K)
g
= 0,37
UDA = 0,10 W/(m2K)
Südfassade
UW = 0,56 W/(m2K)
g
= 0,51
Bodenplatte
UKD = 0,40 / 0,10 W/(m2K)
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Wärmepumpe
PV mit 15 / 11,4 kWp
Flachkollektoren
Solarhaus Solar Decathlon Team Deutschland 2007
SurPLUShome – Gewinner beim Solar Decathlon 2009
Yes, we can
but…
•
Ist es wirklich ökologisch notwendig?
•
Ist es volkswirtschaftlich sinnvoll?
Für den Masseneinsatz müssen nachhaltigere Lösungen
gefunden werden
d.h. Lösungen mit hoher
•
ökologischer
•
ökonomischer
•
soziokultureller und funktionaler
Qualität.
Umsetzungsstrategien zur Steigerung der
Gebäudeenergieeffizienz
• Öffentlich-rechtliche Anforderungen (EnEV)
• Förderprogramme
• Aufklärung
• Demonstrationsprojekte
• Technische Innovationen
MFH 2007
MFH 2009
MFH 2012
-40
-20
0
20
40
60
80
Jahres-Wärmebilanz (Nutzenergiebedarf) [kWh/(m²a)]
Trinkwarmwasserbereitung
solare Gewinne (nutzbar)
Lüftungswärmeverluste
interne Gewinne (nutzbar)
Transmissionswärmeverluste
resultierende Nutzenergie
MFH 2007
MFH 2009
WRG
MFH 2012
-40
-20
0
20
40
60
80
Jahres-Wärmebilanz (Nutzenergiebedarf) [kWh/(m²a)]
Trinkwarmwasserbereitung
solare Gewinne (nutzbar)
Lüftungswärmeverluste
interne Gewinne (nutzbar)
Transmissionswärmeverluste
resultierende Nutzenergie
Dämmstoffintegrierter Lüftungskanal
Lüftungskanäle
• Die Dämmelemente bilden bei der
Installation von „rechten“ und
„linken“ Elementen den vertikalen
Lüftungskanal an der Außenwand.
• Mit Hilfe von Kernbohrungen
werden die Zu- und Abluftkanäle an
die Räume angebunden.
• Die Anbindung an ein
Zentrallüftungsgerät wird über
Sammelleitungen im Sockelbereich
eines Gebäudes hergestellt
FAW-System®
Kernbohrung
¾Anschluss der Lüftungskanäle
Beispielgebäude
• Forschungsvorhaben
• Messung Druckverlust
• Temperaturen,
Wärmerückgewinnungsgrad …
Beispielgebäude
• Anschluß Zuluftseite
über Sockelkanal
• Kreuzungsfreie
Luftführung über
Stichkanal im
Kellerbereich
Energiemodul
Energiemodul
PV-Modul
Fluid-führendes Element
(z.B. Kapillarrohrmatte)
Dämmung
beliebige
Tragkonstruktion
High Performance Indoor Environment, HiPIE
inHaus 2 „multi purpose office space“
Multifunktionale Bauteile
9 Kosteneffizienz
9 Gestalterische Flexibilität
9 Leistungsfähigkeit
9 Komfort und Gesundheit
9 „Mut neue Wege zu gehen“
Motivation und Stand der Technik
ƒ Akustik?
ƒ Gestaltung?
Quelle: A. Liebl, B. Jödicke, H. Baumgartner, S. Schlittmeier, J. Hellbrück, H. Drotleff, “Efficient Office,”
Proceedings of INTER-NOISE 2008
Streifenansatz
Ab
so
r
be
r
Beton
Schallabsorptionsgrad αs [--]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
125
ƒ Wie viele Absorberstreifen und welches Material?
ƒ Thermische Wirksamkeit?
ƒ Baupraktischer Einsatz?
250
500
1k
Frequenz [Hz]
2k
(Multi-) Funktionale Bauteile / Werkstoffe
(Prototyp) Phonestop in TAB Decke
Gebäude als Energiespeicher
m = 1.486.790 kg
Gebäude als Energiespeicher
Q = 442.358 Wh/K
Gebäude als Energiespeicher
Q = 321,7 Wh/( K.m² WFL)
Gebäude als Energiespeicher
Gesamtwohnfläche in Deutschland
3,375 Mrd. m²
Gebäude als Energiespeicher
1,09 TWh/K
Gebäude der Zukunft
Energieerzeuger
und
Energiespeicher