16 ISZ Berlin_2 - SolarBau : MONITOR
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16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:51 Uhr Seite 1 Projektportrait Besonderheiten Portrait Nr. 16 EnergieForum Berlin Das Energieforum Berlin im Zentrum Zukunftsenergien bietet Geschäftsräume für Produktund Dienstleistungsanbieter aus dem Bereich der Umwelt- und Energietechnik. Die Lage in einem städtischen Entwicklungsgebiet direkt gegenüber dem Ostbahnhof in Berlin-Friedrichshain gewährleistet eine gute Anbindungen an das städtische Verkehrsnetz. Der Gesamtkomplex teilt sich in ein denkmalgeschütztes Magazingebäude und zwei L-förmige Seitenflügel auf, dazwischen befindet sich ein Atrium. Das Gebäude wird vom Stralauer Platz über eine in das Atrium führende „Eingangsröhre“, dem ‘Kaleidoskop’, bzw. von der Spreeuferseite her direkt durch das Atrium erschlossen. Insgesamt bietet das Gebäude Raum für ca. 800 Arbeitsplätze, die Flächen können achsbezogen (1,3 m) je nach Bedarf unterteilt werden. Das rund 1200 m2 große Atrium kann für Großveranstaltungen wie Messen und Kongresse genutzt werden, im EG stehen angrenzend an das Atrium Tagungsräume zur Verfügung. Der Einsatz von Komponenten der Niedrigenergie- und Solartechnik unterstreicht die Gebäudenutzung durch Firmen im Bereich der Umwelt- und Energietechnik. Der Neubau ist auf 190 ca. 8,5 m tiefen Ortbetonpfählen gegründet, welche als „Energiepfähle“ genutzt werden. Die „Energiepfähle“ und eine Nachtlüftung der Büros durch automatisch öffenbare Fenster und Lüftungsklappen decken den gesamten Kältebedarf des Gebäudes. Verkaufsstätten 16 Heil- und Pflegeeinrichtungen Hotels und Gastronomie Alle zwei Wochen finden Treffen zwischen Betreiber, Eigentümer und Monitoringteam statt, Erkenntnisse aus dem Gebäudemonitoring können so direkt umgesetzt und somit der Nutzerkomfort verbessert und der Energieverbrauch reduziert werden. Integraler Entwurfsprozess Simulation Erhöhter Wärmeschutz Passive Kühlung Das Planungsteam des Gebäudes erhielt für die besondere, innovative Planungsleistung auf dem Gebiet der Bauphysik und der Energietechnik den Bauphysikpreis 2003 (Auslober: Verlag Ernst & Sohn, Berlin). Zusätzlich fand das Projekt bereits ein breites Echo in den Medien. Tageslichtnutzung Atrium Solarthermie Solarstrom Atrium Wärmerückgewinnung N Erdwärme -, Erdkältenutzung Kraft-/WärmeKopplung Wärme-/KälteVerbund Abb. 1: Grundriss 2.OG Impressum Institute, Schulen und Hochschulen Produktionsstätten Ein im Atrium angebrachtes Display informiert die Besucher über die aktuellen Wetterdaten und Energieverbräuche des Gebäudes sowie über das Energiekonzept und dessen Komponenten. Magazin Büro und Verwaltung SolarBau : MONITOR Dieses Dokument wurde im Rah forschungsprojekts »SolarBau : M Die Begleitforschung dokument und kommuniziert die Ergebniss Demonstrationsprojekte des För Energieoptimiertes Bauen des B Verantwortung für Faltblatt: Bergische Universität Wuppertal Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Ko Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebä Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingeni Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildun Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung Bundesministerium für Wirtscha und Arbeit BMWA über Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich Abb. 3: Luftbild des Gebäudes Wärmepumpe Abbildungsnachweis Gebäudeautomation Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) Abb. 2: Querschnitt 2 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 Biomassenutzung Regenwasserkonzept Baustoffökologie Titel: Institut für Gebäude- und Braunschweig (IGS) Abb. 1-2: Bothe, Richter,Tehran Architekten Abb. 3: Dr. Valentin Energiesoft Abb. 4, 6-9: Institut für Gebäud Solartechnik, TU-Braunschweig 1. Auflage, 2004 Besuchen Sie uns im Inter http://www.solarbau.de 16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:51 Uhr Seite 1 Projektportrait Besonderheiten Portrait Nr. 16 EnergieForum Berlin Das Energieforum Berlin im Zentrum Zukunftsenergien bietet Geschäftsräume für Produktund Dienstleistungsanbieter aus dem Bereich der Umwelt- und Energietechnik. Die Lage in einem städtischen Entwicklungsgebiet direkt gegenüber dem Ostbahnhof in Berlin-Friedrichshain gewährleistet eine gute Anbindungen an das städtische Verkehrsnetz. Der Gesamtkomplex teilt sich in ein denkmalgeschütztes Magazingebäude und zwei L-förmige Seitenflügel auf, dazwischen befindet sich ein Atrium. Das Gebäude wird vom Stralauer Platz über eine in das Atrium führende „Eingangsröhre“, dem ‘Kaleidoskop’, bzw. von der Spreeuferseite her direkt durch das Atrium erschlossen. Insgesamt bietet das Gebäude Raum für ca. 800 Arbeitsplätze, die Flächen können achsbezogen (1,3 m) je nach Bedarf unterteilt werden. Das rund 1200 m2 große Atrium kann für Großveranstaltungen wie Messen und Kongresse genutzt werden, im EG stehen angrenzend an das Atrium Tagungsräume zur Verfügung. Der Einsatz von Komponenten der Niedrigenergie- und Solartechnik unterstreicht die Gebäudenutzung durch Firmen im Bereich der Umwelt- und Energietechnik. Der Neubau ist auf 190 ca. 8,5 m tiefen Ortbetonpfählen gegründet, welche als „Energiepfähle“ genutzt werden. Die „Energiepfähle“ und eine Nachtlüftung der Büros durch automatisch öffenbare Fenster und Lüftungsklappen decken den gesamten Kältebedarf des Gebäudes. Verkaufsstätten 16 Heil- und Pflegeeinrichtungen Hotels und Gastronomie Alle zwei Wochen finden Treffen zwischen Betreiber, Eigentümer und Monitoringteam statt, Erkenntnisse aus dem Gebäudemonitoring können so direkt umgesetzt und somit der Nutzerkomfort verbessert und der Energieverbrauch reduziert werden. Integraler Entwurfsprozess Simulation Erhöhter Wärmeschutz Passive Kühlung Das Planungsteam des Gebäudes erhielt für die besondere, innovative Planungsleistung auf dem Gebiet der Bauphysik und der Energietechnik den Bauphysikpreis 2003 (Auslober: Verlag Ernst & Sohn, Berlin). Zusätzlich fand das Projekt bereits ein breites Echo in den Medien. Tageslichtnutzung Atrium Solarthermie Solarstrom Atrium Wärmerückgewinnung N Erdwärme -, Erdkältenutzung Kraft-/WärmeKopplung Wärme-/KälteVerbund Abb. 1: Grundriss 2.OG Impressum Institute, Schulen und Hochschulen Produktionsstätten Ein im Atrium angebrachtes Display informiert die Besucher über die aktuellen Wetterdaten und Energieverbräuche des Gebäudes sowie über das Energiekonzept und dessen Komponenten. Magazin Büro und Verwaltung SolarBau : MONITOR Dieses Dokument wurde im Rah forschungsprojekts »SolarBau : M Die Begleitforschung dokument und kommuniziert die Ergebniss Demonstrationsprojekte des För Energieoptimiertes Bauen des B Verantwortung für Faltblatt: Bergische Universität Wuppertal Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Ko Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebä Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingeni Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildun Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung Bundesministerium für Wirtscha und Arbeit BMWA über Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich Abb. 3: Luftbild des Gebäudes Wärmepumpe Abbildungsnachweis Gebäudeautomation Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) Abb. 2: Querschnitt 2 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 Biomassenutzung Regenwasserkonzept Baustoffökologie Titel: Institut für Gebäude- und Braunschweig (IGS) Abb. 1-2: Bothe, Richter,Tehran Architekten Abb. 3: Dr. Valentin Energiesoft Abb. 4, 6-9: Institut für Gebäud Solartechnik, TU-Braunschweig 1. Auflage, 2004 Besuchen Sie uns im Inter http://www.solarbau.de 16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:51 Uhr Seite 2 Gebäudeinformation Erste Erfahrungen Energiekonzept GebäudeTechnikkon Abb. 4: PV-Paneele auf der Fassade Das bestehende Magazingebäude wurde saniert. Dabei wurde das Dach erneuert und mit einer Aufsparrendämmung ausgeführt. Das zwischen 60 und 90 cm dicke Mauerwerk wurde mit einer 8 cm dicken Innendämmung sowie einer adaptiven Wasserdampfsperre versehen, zusätzlich wurden neue Fenster mit Zuluftelementen eingesetzt und eine Abluftanlage mit Wärmepumpe eingebaut. Der Neubau ist in Massivbauweise mit Flachdecken und durchgehenden Rundstützen aus Stahlbeton errichtet. Während die Ost- und Westfassade als Lochfassade mit vorgehängten Metallelementen ausgebildet ist, setzt sich Nutzung die Streifenfassade der Süd- bzw. Atriumsseite aus elementierten Pfosten-Riegelkonstruktionen zusammen. Das Dach der Seitenflügel ist als geneigtes Flachdach aus wasserundurchlässigem Beton mit Wärmedämmung aus extrudiertem Polystyrol ausgeführt (Kaltdach). Die Dachkonstruktion des Atriums besteht aus einer tragenden Konstruktion aus Stahlfachwerkbindern. Das Atriumdach ist mit einer farbneutralen Sonnenschutzverglasung (τ > 65 %, g-Wert 34 %) verglast. Wärmeschutznachweis Nutzungszeiten Anzahl der NutzerInnen Fertigstellung Mo-Fr 7-19 Uhr, 800 Sommer 2003 Baukörper Geschosse mittlere Raumhöhe (NRI/NGF) A/V-Verhältnis 6-8 5,6 m 0,15 m -1 Bauteil Außenwände Dach Fenster Dach Atrium (Rahmen und Verglasung) Boden gegen Erdreich Mittlerer U-Wert U-Wert W/(m2K) 0,21 0,17 1,30 1,30 0,30 0,69 Jahresheizwärmebedarf (Qh) nach WSVO ´95 Flächen und Volumen, DIN 277 Volumen BruttoRaumInhalt 118.782 m3 16,4 kWh/m3a maximal zulässiger Qh/V 8,7 kWh/m3a Qh/V vorhanden 48,8 kWh/m2a Qh/An vorhanden Unterschreitung von max. zul. Qh um 47 % Flächen NettoGrundFläche 21.241 m2 HauptNutzFläche 15.521 m2 Fensterflächen Nord 35% 35% West Ost 48% 64% Süd Anteil der Fensterflächen an den Fassadenflächen. In Summe 0,17 m2 Fensterfläche je m2 NGF. Kosten Das Gebäude wurde im Sommer 2003 den Nutzern übergeben. Der Vermietungsstand liegt derzeit (Sommer 2004) bei rund 65 %, was angesichts des hohen Leerstandes der Büroimmobilien in Berlin ein guter Wert ist. Die im Herbst 2003 begonnene Messdatenerfassung wies einen relativ hohen Heizwärmebedarf von 50 kWh/(m2a) aus. Grund dafür waren fehlende Zeitprogramme der Lüftungsanlagen und Probleme mit der Wärmerückgewinnung. Nach Berechnungen kann bei einer korrekten Funktion der Lüftungsanlage der angestrebte Heizwärmebedarf erreicht werden. Im Herbst 2003 wurde die Wärmepumpe der Energiepfahlanlage in Betrieb genommen. Zu Beginn des Wärmeentzugs lag die Temperatur der Wärmelieferung aus dem Erdreich bei ca. 15 °C und sank bis zum Frühling auf 6,3 °C, womit sich das Erdreich für die Kühlung in der Sommerperiode regeneriert hat. Die im Messzeitraum entzogene Wärmemenge überschreitet mit 135 MWh die prognostizierte Wärmemenge um 42 %, da das Erdreich andere thermische Eigenschaften (Wärmekapazität) aufweist, als in den Simulationen angenommen. Tab. 1: Kennwerte der Energieversorgung Das EnergieForum, Alt- und Neubau, ist in Niedrigenergiebauweise errichtet, dabei unterschreitet er die Anforderungen der zur Bauzeit gültigen WSVO´95 um 47 %. Das Gebäude ist durch das Atrium sehr kompakt und erreicht ein A/V-Verhältnis von nur 0,15 1/m. m Fernwärme Wärmepumpe Abluft (Altbau) Wärmepumpe Energiepfähle Energiepfähle Solarstromanlage Brennstoffzelle (Vorhaltung) Spez. Leistung in W/m2 NGF Der Heizwärmebedarf wird zu rund 85 % über Fernwärme gedeckt, die restlichen 15 % der Heizwärmeversorgung übernimmt eine Kompressions-Wärmepumpe in Verbindung mit 190 „Energiepfählen“. Das Erdreich wird über die Gründungspfähle als saisonaler Niedertemperatur-Wärme-/Kältespeicher genutzt. Rund 10 % des Stroms für den Gebäudebetrieb erzeugt die Solarstromanlage, die auf eine maximale Leistung von 55 kWp ausgelegt ist und damit einen jährlichen Energieertrag von 45 bis 48 MWh erreichen soll. Dies wird durch erste Messergebnisse bestätigt. Ein Brennstoffzellen-BHKW mit rund 5 kW elektrischer Leistung, dessen Einbau geplant ist, hat in erster Linie Demonstrationscharakter und deckt nur einen sehr geringen Teil des Strom- und Wärmebedarfs des Gebäudes. Der Großteil des Energiebedarfs für die Elektrizität wird aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen. 2 Lüftung und Heiz Strom kW Wärme kW 885 45,8 106,8 87,8 14,4 19,0 500 55 4,6 7 53,3 Kälte kW 150 7,1 PVGenerator Netzstrom Strom Kälte Altbau Erdgas AbluftBrenn stoffzelle wärmepumpe Wärmepumpe Erdwärmesonden Sorptionsrad Fernwärme Wärme Wärmerückgewinnung Solarkollektor Winter (ϑamb,72h < Die beiden Flügel zwei Zu-/Abluftanl tauscher (Wärmer belüftet. Der Heizw Niedertemperaturh tiefen Außenluftte lastdeckung die Be der Geschossdeck jeweils 8,5 m lang messer: 0,5 m) wi Wärmepumpe Wä BKT mit einer zwis den Vorlauftempe genutzt. Die Zu- und Abluft bei Außenlufttemp Windgeschwindigk Das Atrium wird m auf 15 °C temperi Übergangszeit (12 Die Lüftungsanlag dann in Betrieb, w voll ist. Sind die Lü tet, so gibt eine LE für die Fensterlüftu ist deaktiviert, die schaltet werden. A Bürotemperatur w lüftung ausgelöst. der Büros von der über Abluftklappe Abb. 5: Energieversorgung Da entgegen der ursprünglichen Planung die Energiepfahlwärmepumpe im Winter 2002/2003 nicht in Betrieb und das Erdreich nicht ausreichend abgekühlt war, kam es im Sommer 2003 mit seiner extremen Hitzeperiode zu höheren Raumlufttemperaturen als durch die Simulation prognostiziert. Weiter erwies sich die Abstimmung der verschiedenen Systeme zur Gebäudeheizung und Kühlung als problematisch. Basierend auf Messungen und thermischen Simulationen im Rahmen des Gebäudemonitorings wurden Lösungsvorschläge (z. B. neue Regelstrategien) erarbeitet, die ab Herbst 2004 umgesetzt werden. BKT ohne ( mit (Winter Bauwerkskosten Brutto, Stand Kostenberechnung Flur Bezug BruttoRaumInhalt DIN 277 NettoGrundFläche DIN 277 3 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 Baukonstruktion DIN 276: KG 300 204 €/m3 Technische Anlagen DIN 276: KG 400 83 €/m3 Bauwerkskosten KG 300+KG 400 287 €/m3 1.138 €/m2 462 €/m2 1.600 €/m2 Mec und Abb. 6: Energiekonzept, Winterfall Abb. 10: Das Lüftun Abb. 7: Energiepfähle 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 4 16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:51 Uhr Seite 2 Gebäudeinformation Erste Erfahrungen Energiekonzept GebäudeTechnikkon Abb. 4: PV-Paneele auf der Fassade Das bestehende Magazingebäude wurde saniert. Dabei wurde das Dach erneuert und mit einer Aufsparrendämmung ausgeführt. Das zwischen 60 und 90 cm dicke Mauerwerk wurde mit einer 8 cm dicken Innendämmung sowie einer adaptiven Wasserdampfsperre versehen, zusätzlich wurden neue Fenster mit Zuluftelementen eingesetzt und eine Abluftanlage mit Wärmepumpe eingebaut. Der Neubau ist in Massivbauweise mit Flachdecken und durchgehenden Rundstützen aus Stahlbeton errichtet. Während die Ost- und Westfassade als Lochfassade mit vorgehängten Metallelementen ausgebildet ist, setzt sich Nutzung die Streifenfassade der Süd- bzw. Atriumsseite aus elementierten Pfosten-Riegelkonstruktionen zusammen. Das Dach der Seitenflügel ist als geneigtes Flachdach aus wasserundurchlässigem Beton mit Wärmedämmung aus extrudiertem Polystyrol ausgeführt (Kaltdach). Die Dachkonstruktion des Atriums besteht aus einer tragenden Konstruktion aus Stahlfachwerkbindern. Das Atriumdach ist mit einer farbneutralen Sonnenschutzverglasung (τ > 65 %, g-Wert 34 %) verglast. Wärmeschutznachweis Nutzungszeiten Anzahl der NutzerInnen Fertigstellung Mo-Fr 7-19 Uhr, 800 Sommer 2003 Baukörper Geschosse mittlere Raumhöhe (NRI/NGF) A/V-Verhältnis 6-8 5,6 m 0,15 m -1 Bauteil Außenwände Dach Fenster Dach Atrium (Rahmen und Verglasung) Boden gegen Erdreich Mittlerer U-Wert U-Wert W/(m2K) 0,21 0,17 1,30 1,30 0,30 0,69 Jahresheizwärmebedarf (Qh) nach WSVO ´95 Flächen und Volumen, DIN 277 Volumen BruttoRaumInhalt 118.782 m3 16,4 kWh/m3a maximal zulässiger Qh/V 8,7 kWh/m3a Qh/V vorhanden 48,8 kWh/m2a Qh/An vorhanden Unterschreitung von max. zul. Qh um 47 % Flächen NettoGrundFläche 21.241 m2 HauptNutzFläche 15.521 m2 Fensterflächen Nord 35% 35% West Ost 48% 64% Süd Anteil der Fensterflächen an den Fassadenflächen. In Summe 0,17 m2 Fensterfläche je m2 NGF. Kosten Das Gebäude wurde im Sommer 2003 den Nutzern übergeben. Der Vermietungsstand liegt derzeit (Sommer 2004) bei rund 65 %, was angesichts des hohen Leerstandes der Büroimmobilien in Berlin ein guter Wert ist. Die im Herbst 2003 begonnene Messdatenerfassung wies einen relativ hohen Heizwärmebedarf von 50 kWh/(m2a) aus. Grund dafür waren fehlende Zeitprogramme der Lüftungsanlagen und Probleme mit der Wärmerückgewinnung. Nach Berechnungen kann bei einer korrekten Funktion der Lüftungsanlage der angestrebte Heizwärmebedarf erreicht werden. Im Herbst 2003 wurde die Wärmepumpe der Energiepfahlanlage in Betrieb genommen. Zu Beginn des Wärmeentzugs lag die Temperatur der Wärmelieferung aus dem Erdreich bei ca. 15 °C und sank bis zum Frühling auf 6,3 °C, womit sich das Erdreich für die Kühlung in der Sommerperiode regeneriert hat. Die im Messzeitraum entzogene Wärmemenge überschreitet mit 135 MWh die prognostizierte Wärmemenge um 42 %, da das Erdreich andere thermische Eigenschaften (Wärmekapazität) aufweist, als in den Simulationen angenommen. Tab. 1: Kennwerte der Energieversorgung Das EnergieForum, Alt- und Neubau, ist in Niedrigenergiebauweise errichtet, dabei unterschreitet er die Anforderungen der zur Bauzeit gültigen WSVO´95 um 47 %. Das Gebäude ist durch das Atrium sehr kompakt und erreicht ein A/V-Verhältnis von nur 0,15 1/m. m Fernwärme Wärmepumpe Abluft (Altbau) Wärmepumpe Energiepfähle Energiepfähle Solarstromanlage Brennstoffzelle (Vorhaltung) Spez. Leistung in W/m2 NGF Der Heizwärmebedarf wird zu rund 85 % über Fernwärme gedeckt, die restlichen 15 % der Heizwärmeversorgung übernimmt eine Kompressions-Wärmepumpe in Verbindung mit 190 „Energiepfählen“. Das Erdreich wird über die Gründungspfähle als saisonaler Niedertemperatur-Wärme-/Kältespeicher genutzt. Rund 10 % des Stroms für den Gebäudebetrieb erzeugt die Solarstromanlage, die auf eine maximale Leistung von 55 kWp ausgelegt ist und damit einen jährlichen Energieertrag von 45 bis 48 MWh erreichen soll. Dies wird durch erste Messergebnisse bestätigt. Ein Brennstoffzellen-BHKW mit rund 5 kW elektrischer Leistung, dessen Einbau geplant ist, hat in erster Linie Demonstrationscharakter und deckt nur einen sehr geringen Teil des Strom- und Wärmebedarfs des Gebäudes. Der Großteil des Energiebedarfs für die Elektrizität wird aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen. 2 Lüftung und Heiz Strom kW Wärme kW 885 45,8 106,8 87,8 14,4 19,0 500 55 4,6 7 53,3 Kälte kW 150 7,1 PVGenerator Netzstrom Strom Kälte Altbau Erdgas AbluftBrenn stoffzelle wärmepumpe Wärmepumpe Erdwärmesonden Sorptionsrad Fernwärme Wärme Wärmerückgewinnung Solarkollektor Winter (ϑamb,72h < Die beiden Flügel zwei Zu-/Abluftanl tauscher (Wärmer belüftet. Der Heizw Niedertemperaturh tiefen Außenluftte lastdeckung die Be der Geschossdeck jeweils 8,5 m lang messer: 0,5 m) wi Wärmepumpe Wä BKT mit einer zwis den Vorlauftempe genutzt. Die Zu- und Abluft bei Außenlufttemp Windgeschwindigk Das Atrium wird m auf 15 °C temperi Übergangszeit (12 Die Lüftungsanlag dann in Betrieb, w voll ist. Sind die Lü tet, so gibt eine LE für die Fensterlüftu ist deaktiviert, die schaltet werden. A Bürotemperatur w lüftung ausgelöst. der Büros von der über Abluftklappe Abb. 5: Energieversorgung Da entgegen der ursprünglichen Planung die Energiepfahlwärmepumpe im Winter 2002/2003 nicht in Betrieb und das Erdreich nicht ausreichend abgekühlt war, kam es im Sommer 2003 mit seiner extremen Hitzeperiode zu höheren Raumlufttemperaturen als durch die Simulation prognostiziert. Weiter erwies sich die Abstimmung der verschiedenen Systeme zur Gebäudeheizung und Kühlung als problematisch. Basierend auf Messungen und thermischen Simulationen im Rahmen des Gebäudemonitorings wurden Lösungsvorschläge (z. B. neue Regelstrategien) erarbeitet, die ab Herbst 2004 umgesetzt werden. BKT ohne ( mit (Winter Bauwerkskosten Brutto, Stand Kostenberechnung Flur Bezug BruttoRaumInhalt DIN 277 NettoGrundFläche DIN 277 3 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 Baukonstruktion DIN 276: KG 300 204 €/m3 Technische Anlagen DIN 276: KG 400 83 €/m3 Bauwerkskosten KG 300+KG 400 287 €/m3 1.138 €/m2 462 €/m2 1.600 €/m2 Mec und Abb. 6: Energiekonzept, Winterfall Abb. 10: Das Lüftun Abb. 7: Energiepfähle 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 4 16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:49 Uhr Seite 2 Gebäude- und Technikkonzept Abb. 8: LED-Anzeigen in den Büros Lüftung und Heizung ärme kW 885 45,8 106,8 87,8 7 53,3 Kälte kW 150 7,1 Strom Kälte tionsad Wärme larektor Winter (ϑamb,72h < 10 °C) Die beiden Flügel des Neubaus werden über zwei Zu-/Abluftanlagen mit Rotationswärmetauscher (Wärmerückgewinnungsgrad 75 %) belüftet. Der Heizwärmebedarf wird über Niedertemperaturheizkörper gedeckt. Bei tiefen Außenlufttemperaturen wird zur Grundlastdeckung die Betonkerntemperierung (BKT) der Geschossdecken zugeschaltet. Über 190 jeweils 8,5 m lange Gründungspfähle (Durchmesser: 0,5 m) wird dem Boden mittels einer Wärmepumpe Wärme entzogen und über die BKT mit einer zwischen 20 und 26 °C gleitenden Vorlauftemperatur zur Raumheizung genutzt. Die Zu- und Abluftklappen des Atriums sind bei Außenlufttemperaturen unter 15 °C und Windgeschwindigkeiten ab 8 m/s geschlossen. Das Atrium wird mit einer Fußbodenheizung auf 15 °C temperiert. Übergangszeit (12 °C < ϑamb,72h < 18 °C) Die Lüftungsanlagen im Neubau sind nur dann in Betrieb, wenn dies energetisch sinnvoll ist. Sind die Lüftungsanlagen ausgeschaltet, so gibt eine LED-Anzeige „grünes Licht“ für die Fensterlüftung. Die BKT zum Heizen ist deaktiviert, die Heizkörper können zugeschaltet werden. Abhängig von Außen- und Bürotemperatur wird die automatische Nachtlüftung ausgelöst. Eine nächtliche Querlüftung der Büros von der Umgebung ins Atrium (dort über Abluftklappen) ist möglich. BKT ohne (Sommer)/ mit (Winter) Wärmepumpe Sommer (ϑamb,72h > 18 °C) Die Büros und das Atrium werden natürlich belüftet. Die Nachtlüftung wird abhängig von der Außenluft- und der Bürotemperatur ausgelöst. Abhängig von der Außentemperatur wird die BKT (Vorlauf 18 °C) zur Abführung der Wärmelasten aktiviert. Dazu werden die hydraulischen Kreise der „Energiepfahlanlage“ und der Geschossdecken über einen Wärmetauscher direkt gekoppelt. Das Erdreich wird so als Wärmesenke genutzt, im Laufe des Sommers steigen die Erdreichtemperaturen im Bereich um die Pfähle auf bis zu 15 °C. Für die Kühlung des geplanten Gastronomiebereichs im südwestlichen Kopf des Neubaus ist eine solarunterstützte sorptive Kühlung über die Zuluft mit den entsprechenden technischen Vorhaltungen vorgesehen. Tageslicht und Beleuchtung Alle nach Süden, Osten und Westen orientierten Fenster sind mit einer farbneutralen Sonnenschutzverglasung (g = 34 %, τ = 68 %) versehen. Der innenliegende Sonnenschutz an der Westfassade ist zweigeteilt. Das obere Drittel dient der Tageslichtlenkung, der untere Bereich hat einen perforierten Sonnen-/Blendschutz. An der Süd- und an der Ostfassade werden innenliegende Retrolux und Retroflexlamellen eingesetzt, die im Winter die Solarstrahlung in den Büroraum lenken und im Sommer in die Umgebung reflektieren. Ein Sichtkontakt nach außen ist bei beiden Systemen möglich. Die Beleuchtung (Direkt-/ Indirekt-Leuchten) wird fassadenseitig über Kunstlichtsysteme mit einem EVG und einer Konstantlichtregelung realisiert. Die zweite hintere Leuchtenreihe der Büros wird manuell zugeschaltet. Für die zusätzliche Kühlung der Serverräume wird ein Kaltwassernetz (6/12 °C) vorgehalten. Abb. 9: Innenliegender verspiegelter Sonnen- und Blendschutz in den Büros Regelung über Präsenzmelder Automatische Nachtlüftung über Fensterklappen Manuelle Schaltung natürliche Lüftung (Sommer) Mechanische Zuund Abluft (Winter) Heizkörper mit Themostatventil Wärmerückgewinnung Fortluft Zuluft 3,0 m LED-Anzeige Fensterlüftung sinnvoll ja/nein Büro Lichtreflexion 65 % indirekte Beleuchtung Luftwechsel: 4 m3/hm2 Flur Lamellen ganzjährig heruntergefahren, bei Horizontalstellung weiter Sichtverbindung nach außen Tageslichtabhängige Kunstlichtregelung 35 % direkte Beleuchtung Flur: 105 Lux 9,7 W/m2 Flur 500 Lux 15,0 W/m2 Büro 1,8 m 5,7 m Abb. 11: Beleuchtung der Büros Abb. 10: Das Lüftungskonzept der Standardbüros EnergieForum Berlin Stand 8/2004 4 16 EnergieForum Berlin Stand 8/2004 5 16 ISZ Berlin_2 10.11.2004 10:49 Uhr Seite 1 Impressum Projektteam SolarBau : MONITOR Team Monitoring Bauherr HANSEATICA Sechzehnte Grundbesitz Investitionsgesellschaft mbH & Co.KG Vertretung durch die HPE Development GmbH als Geschäftsbesorger Ansprechpartner: Herr Hempel Friedrichstr. 194-199 10117 Berlin TU Braunschweig Institut für Gebäude- und Solartechnik (IGS) Ansprechpartner: Herr Prof. Dr.-Ing.Fisch, Herr Himmler Mühlenpfordtstr. 23 38106 Braunschweig Tel. 0531-391 3655 Fax: 0531-391 3636 Email: [email protected] [email protected] Internet: www.igs.bau.tu-bs.de ulen ulen 6 egen zess z Dieses Dokument wurde im Rahmen des Begleitforschungsprojekts »SolarBau : MONITOR« erstellt. Die Begleitforschung dokumentiert, analysiert und kommuniziert die Ergebnisse der NeubauDemonstrationsprojekte des Förderkonzepts Energieoptimiertes Bauen des BMWA Verantwortung für Faltblatt: Bergische Universität Wuppertal Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Koordination Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingenieure Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildung Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung ung e- e- Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit BMWA über Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich e Abbildungsnachweis Titel: Institut für Gebäude- und Solartechnik, TUBraunschweig (IGS) Abb. 1-2: Bothe, Richter,Tehrani / Jentsch Architekten Abb. 3: Dr. Valentin Energiesoftware GmbH Abb. 4, 6-9: Institut für Gebäude- und Solartechnik, TU-Braunschweig (IGS) - 1. Auflage, 2004 Besuchen Sie uns im Internet http://www.solarbau.de Architektur Altbau Jentsch Architekten Ansprechpartner: Herr Jentsch Comeniushof Gubenerer Str. 47 10243 Berlin Entwurf Neubau Bothe Richter Teherani Ansprechpartner: Herr Richter Holzdamm 28-32 20099 Hamburg Bauleitung Werner Jahn – Guido Jahn freischaffende Architekten Ansprechpartner: Herr Jahn Düsterhauptstr. 1 13289 Berlin Förderung Monitoring: 536.277,69 € Laufzeit: 1.6.2001 bis 31. 8 2005 Projektadresse EnergieForum Berlin im Zentrum Zukunftsenergien Stralauer Platz 34 10243 Berlin-Friedrichshain Tragwerksplanung Neubau Pichler Ingenieure GmbH Ansprechpartner: Herr Saradshow Giesebrechtstr. 13 10629 Berlin Brandschutz Hosser, Hass & Partner Ansprechpartner: Herr Kiel Am Bruchtor 4 38100 Braunschweig Technische Gebäudeausrüstung Winter Beratende Ingenieure für Gebaudetechnik GmbH Ansprechpartner: Herr Schultz EnergieForum Berlin Stralauer Platz 34 10243 Berlin-Friedrichshain Bauherr Energiekonzept, Simulation, Bauphysik, Schallschutz, Akkustik, Planung Brennstoffzelle und solare Kühlung Steinbeis-Transferzentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik Ansprechpartner: Herr Prof. Dr.-Ing. Fisch, Herr Himmler Heßbrühlstr. 15 70565 Stuttgart Architektur Bauleitung Tragwerk TGA Energiekonzept Bauphysik Simulation
