Abschließender Projektbericht

Olaf Herms, Peter Ritzenhoff, Lür Bräuer
Abschlussbericht zum Teil 2 des Forschungsvorhabens
Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1 und 2
Neubau eines Büro und Laborgebäudes für Facility–Management,
Energie– und Umwelttechnik in zwei Bauabschnitten optimiert nach
solaren, energetischen und ökologischen Gesichtspunkten
Bremen, im Juni 2001
Abschlussbericht
Forschungsvorhaben
Solaroptimiertes Bauen, TK 3: Neubau eines Büro– und Laborgebäudes für
Facility–Management, Energie– und Umwelttechnik
Phase II: Messprogramm, Evaluierung und Ergebnistransfer
Förderkennzeichen: 0335006H/7
Gesamtlaufzeit
1.7.1997 bis 31.12.2000
Projektleitung
Institut Technik und Bildung (ITB), Universität Bremen
Prof. Dr. Felix Rauner
Wilhelm-Herbst-Str. 7
28359 Bremen
Autoren des Berichtes
Dipl.-Ing. Olaf Herms
Prof. Dr.-Ing. Peter Ritzenhoff
Dipl.-Ing. Lür Bräuer
Projektförderung
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
über
Projektträger Biologie, Energie, Umwelt des BMBF und BMWi
Herr Dr. Bertram
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich
Bremen, im Juni 2001
I
Vorwort
Das Projekt „Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1 und 2“ ist das erste Demonstrationsvorhaben,
das im Rahmen des Förderkonzeptes „SolarBau, Teilkonzept 3: Solar optimierte Gebäude mit
minimalem Energiebedarf“ entstanden ist. In diesem Bericht werden die Ergebnisse der Phase 2:
„Messprogramm, Evaluierung und Ergebnistransfer“ dieses Projektes vorgestellt, mit dem Ziel,
diese einer breiten Fachöffentlichkeit zugänglich zu machen.
Unser Dank gilt dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) und dem Projektträger Biologie, Energie und Umwelt (BEO), die neben der finanziellen Förderung des Projektes, durch die Gesamtkonzeption des TK–3–Programmes ideale Rahmenbedingungen für einen
erfolgreichen Projektverlauf geschaffen haben.
Die fachliche Unterstützung durch das SolarBau:Monitor–Team und die im Rahmen der Begleitforschung regelmäßig veranstalteten Workshops, welche die Diskussion zwischen den Akteuren
der TK–3–Projekte gefördert haben, waren ein weiterer Baustein für die erfolgreiche Durchführung des Projektes.
Hervorzuheben ist auch die gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit unserem Projektpartner, der Firma ECOTEC GmbH, die mit der Phase 1: „Planung, Bauausführung und Systemoptimierung“ des Forschungsvorhabens betraut war.
Wir danken Dr.-Ing. Joachim Dittrich, der als Lektor, fachlicher Berater und Institutskoordinator
das Projekt während der gesamten Laufzeit unterstützt hat.
Die von Dr.-Ing. Armin Gregorzewski, der in dem Zeitraum 5/99 bis 3/00 das Projekt geleitet hat,
durchgeführten Auswertungen der kontrollierten Be– und Entlüftung durch die Wärmepumpen
sind in Abschnitt 12 dieses Berichtes mit eingeflossen.
Das anspruchsvolle Messprogramm und die umfassende Evaluierung ließen sich in diesem Umfang nur durch die tatkräftige Unterstützung der Diplomanden und der studentischen Mitarbeiter
realisieren. Besonders erfreulich ist in diesem Zusammenhang, dass sie zum großen Teil ihr Studium erfolgreich abgeschlossen haben und teilweise in unterschiedlichen Bereichen des energieoptimierten Bauens arbeiten.
Die Autoren
4
I
ABSCHLUSSBERICHT ZUM PROJEKT
I.
EINLEITUNG
9
1.
Ursprung des Projektes EcoSol
10
2.
Entwicklung von EcoSol
10
II.
PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
3.
4.
5.
Planungsphase und Ablauf des Vorhabens
Energetisches Auswertekonzept
4.1.
Messkonzept
4.1.1. Betriebsdaten
13
13
14
Verbrauchsdaten
14
4.1.3.
4.1.4.
Temperaturmessungen
Separate Messungen des elektrischen Stromes
15
15
4.2.
4.3.
Nutzung der Gebäudesimulation
Blower–Door–Test
16
17
4.4.
Thermografie
18
Einbindung der Nutzer
5.1.
Nutzerinformation
18
19
5.2.
19
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
III.
8.
12
4.1.2.
6.
7.
12
Ermittlung der Nutzerakzeptanz
Öffentlichkeitsarbeit und Know–how–Transfer
Transferkonzept
Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit
CD–ROM
Know–how–Transfer im Bereich von Universität und Fachhochschule
OBJEKTBESCHREIBUNG
26
26
28
30
31
33
Architektonisches Konzept
7.1.
Städtebauliche Einbindung
33
33
7.2.
35
Raumaufteilung und –gestaltung
Bautechnik und Bauausführung
8.1.
Gebäudestruktur
8.2.
Wandaufbauten
37
37
38
8.3.
Sohl–, Dach– und Deckenaufbau
42
8.4.
8.5.
Verwendete Bau– und Werkstoffe
Bauausführung
43
43
5
I
9.
9.1.
Technische Gebäudeausrüstung
Heizung, Lüftung, Klima
9.2.
9.3.
44
44
Bereitstellung des warmen Trinkwassers
Solarenergienutzung
48
50
Thermische Solaranlage
Fotovoltaikanlage
50
53
Gebäudeautomation
Der Europäische Installationsbus Instabus EIB
54
56
9.4.2.
Beleuchtungssteuerung
57
9.4.3.
9.4.4.
Markisensteuerung
Zentrale Netzfreischaltung
59
61
9.5.
9.6.
Beleuchtung
Sommerlicher Wärmeschutz
61
64
9.7.
9.7.1.
Zutrittskontrolle und Schließsystem
Beschreibung des Systems
64
65
9.3.1.
9.3.2.
9.4.
9.4.1.
9.7.2.
9.7.3.
9.8.
Praktischer Umgang mit dem Zutrittskontrollsystem
66
Zum Umgang mit der Alarmanlage
Aufzug
67
68
10.
Flächen– und Raumnutzung
IV.
ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
11.
Gesamtenergiebedarf
11.1.
Energetische Vergleichskennzahlen
11.2.
11.3.
Planungswerte nach WSVO‘ 95
Dynamische Simulationsrechnungen
12.
Analyse der Verbrauche
12.1.
Gesamtenergieverbrauche und Kennwerte
12.2.
Gebäudebeheizung mit Fernwärme und Solarthermie
12.2.1. Heizkreise
12.2.2. Warmwasser–Pumpen
12.3.
Lüftung mit Wärmepumpen
70
74
74
74
75
79
84
84
87
87
90
91
12.3.1. Analyse der Wärmepumpenkompressoren
12.3.2. Betrieb der Lüfter
91
94
12.3.3. Kopplung von Lüftungswärme und Heizung
12.3.4. Einsatz einer hocheffektiven Wärmerückgewinnung
94
96
12.4.
Künstliche Beleuchtung
12.4.1. Bürobeleuchtung
12.4.2. Tageslicht
12.4.3. Beleuchtung von Fluren und sonstigen Räumen
12.5.
Elektrische Energie
97
97
100
102
106
12.5.1. Analyse des jahreszeitlichen Verlaufes der elektrischen Energieverbrauche im Gebäude ECOTEC 1 106
12.5.2. Elektrischen Energieverbrauche in 1998 und 1999
109
12.5.3. Verbrauchergruppen
12.5.4. Analyse der elektrischen Energieverbrauche im Staffelgeschoss von ECOTEC 1
12.6.
6
Trinkwasserversorgung mit Solarthermie
109
113
116
I
12.6.1. Betrieb der Solarkollektoren
117
12.6.2. Energetische Analyse des Warmwasserbereitstellung
12.7.
Fotovoltaikanlage
119
122
12.8.
Bautechnische Details
12.8.1. Blower–Door–Test
126
126
12.8.2. Thermografische Untersuchung des ECOTEC 1–Gebäude
130
12.8.3. Auswirkungen des ungedämmten Luftansaugschachtes anhand von lokalen Temperaturmessungen 132
12.8.4. Auswirkungen der Attika im 2. Obergeschoss
136
12.8.5. Endoskopie
136
13.
ECOTEC 2
13.1.
Heizwärmebedarf
13.2.
Elektrischer Energiebedarf
13.3.
Ausrichtung der Gebäude
14.
Maßnahmen zur energetischen Optimierung
14.1.
Maßnahmen zur Optimierung
14.2.
»Lernkurve« ECOTEC 3, 4 und 5
14.2.1. ECOTEC 3
14.2.2. ECOTEC 4
14.2.3. ECOTEC 5
V. ÖKONOMISCHE BETRACHTUNGEN
137
137
139
140
141
142
144
144
145
145
147
15.
Gesamtgebäude nach DIN 276
147
15.1.
Auflistung der Kosten nach DIN 276
147
15.2.
Darstellung der Kosten in bezug auf die Nettogrundfläche (NGF) und den Bruttorauminhalt (BRI) nach
DIN 277
148
15.3.
15.4.
Vergleich mit Kostenkennwerten
Rahmenbedingungen des SolarBau–Programms
16.
Einzelkomponenten
16.1.
Thermische Solarenergie
16.2.
16.3.
Fotovoltaik
Umbau der Flurbeleuchtung
148
150
150
150
152
153
VI.
ZUSAMMENFASSUNG
155
VII.
LITERATUR
158
VIII.
ANHANG
159
17.
Abbildungsverzeichnis
159
18.
Tabellenverzeichnis
162
7
I EINLEITUNG
19.
Messdatenlisten
163
20.
Liste der elektrischen Verbraucher
166
21.
Blower Door Messung
175
22.
Thermografiebilder
182
23.
Veröffentlichungen und Lehrveranstaltungen
23.1.
Publikationen
23.2.
23.3.
Diplomarbeiten
Lehrveranstaltungen
187
187
23.4.
Zeitungsartikel
188
24.
Auswertung der Nutzer/–innenbefragung für die Gebäude ECOTEC 1 und ECOTEC 2
24.1.
Auswertung der Nutzer/–innenbefragung
8
186
186
188
188
I.1 URSPRUNG DES PROJEKTES ECOSOL
I.
Einleitung
Mit dem Einsatz von Energie können notwendige Aufgaben des täglichen Lebens erleichtert werden, können Ideen umgesetzt werden und auch komfortable und angenehme Lebens- und
Wohnumfelder geschaffen werden. Zugleich ist die Energie eine begrenzte Ressource, die es zu
schonen gilt und durch deren Nutzung die Umgebung beeinflusst bzw. verändert wird. Insofern
besteht im effizienten Einsatz von Energie eine sowohl gesellschaftliche wie auch technologische
Herausforderung.
Die großen Potenziale zur Reduzierung des Energieverbrauch im Gebäudesektor sind hinlänglich
bekannt. Für die Gebäudehülle im Neubaubereich werden die Randbedingungen zu energieeffizienten Gebäuden bereits seit 1977 durch die mittlerweile 1984 und 1995 novellierten Wärmeschutzverordnungen gesetzt. In der voraussichtlich 2002 wirksam werdenden Energieeinsparverordnung EnEV wird mit der Einbindung der Heizungsanlagenverordnung erstmalig ein integraler
Ansatz in der Gesetzgebung verfolgt.
Bei der Bewertung der Energieeffizienz bestehender Gebäude existieren Vergleichswerte für die
mittleren Energieverbrauche von Referenzgebäuden. Diese sowohl thermischen als auch elektrischen Energiemengen sind z.B. in der VDI 3807 in Abhängigkeit verschiedener Gebäudetypen
dargestellt. Für den aussagefähigen Vergleich sind die Verbrauche zu festgelegten Kennwerten
zu verdichten.
Insgesamt gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten energieeffiziente Komponenten für Gebäude zu
planen. Aber erst das Ineinandergreifen der Möglichkeiten im Rahmen einer integralen Planung
eröffnet Aussichten auf Erfolg. Darin besteht der Grundgedanke des vom Bundeswirtschaftsministerium initiierten SolarBau-Förderprogramms, bei dem die Planung und Evaluation großer solaroptimierter bzw. energieoptimierter Gebäude im Nichtwohnungsbau unterstützt wird. Voraussetzung für die Förderung sind anspruchsvolle energetische Kennwerte, die nach einer primärenergetischen Bewertung maximal 100 kWh/(m2 a) zulassen. Darin sind der gebäudespezifische
Wärme- und entsprechend bewertete Stromverbrauch für Heizung, Lüftung, Klima und Licht enthalten. Das im vorliegenden Bericht beschriebene Projekt Solaroptimierter Neubau ECOTEC I
und II (EcoSol) ist das erste von insgesamt 25 geplanten Gebäuden innerhalb dieses Programms.
Die gesetzten energetischen Ziele sind nur erreichbar, wenn die gegenseitige Beeinflussung der
jeweiligen Lösungen wie z.B. passive Solarenergienutzung, effektive Wärmedämmung, solarthermische Klimatisierungssysteme, Erdreichwärmetauscher, Tageslichtnutzung, effektive Steuerung elektrischer Verbraucher Beachtung findet. Bei der Vielzahl der Aufgaben und entsprechenden Lösungen ist eine frühzeitige Einbindung der beteiligten Fachplaner im Sinne einer integralen
Planung notwendig, die durch übergreifende Simulationsrechnungen unterstützt wird. Die kompetente Umsetzung von Planungen z.B. hinsichtlich der Vermeidung von Wärmebrücken und zur
Erzielung hoher Luftdichtigkeit stellt die Herausforderung an die ausführenden Gewerke dar.
Auch energieeffiziente Gebäude sind in erster Linie für ihre Nutzer errichtet. Die gesetzten Zielwerte sollen demnach nicht zu Einschränkungen im Nutzungskomfort führen. Darüber hinaus ist
9
I EINLEITUNG
die Zufriedenheit der Nutzer mit Ihrem baulichen Umfeld Grundlage für den energetischen Erfolg
und eine positive Beteiligung der Nutzer am ressourcenschonenden Umgang mit Energie.
1.
Ursprung des Projektes EcoSol
Das Projekt EcoSol ist auf Grund einer vorher schon bestehenden engen Zusammenarbeit zwischen dem Institut Technik und Bildung (ITB) der Universität Bremen mit der Firma ECOTEC
GmbH entstanden. ECOTEC hatte als eine aus dem Handwerk hervorgegangene Firma für Gebäudeautomation, Gebäudemanagement, Energie– und Umwelttechnik vor, auf dem Gelände
des Technologieparks der Universität Bremen einen Gebäudekomplex mit besonderer Ausstattung und Technik zu errichten.
Es entstand die Idee, ein energetisch effizientes Gebäude zu errichten, in das sowohl ECOTEC
als auch das ITB als Gebäudenutzer einziehen sollten. Dadurch konnte einerseits die Wirkung der
verschiedenen Maßnahmen untersucht und transparent gemacht werden sowie andererseits die
Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft ausgebaut werden. Die Interessen von
ECOTEC lagen in der Weiterentwicklung der installierten Technik. Das ITB wollte mit dem Projekt
EcoSol die energetischen Wirkungen der Technik aufzeigen und gleichzeitig die Erkenntnisse
einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen.
Während der Planungen entstanden auf Grund der Lage des Grundstücks zwei vom Grundriss
baugleiche Gebäude (Bauabschnitte), die jedoch eine unterschiedliche Ausrichtung haben. Diese
Tatsache versprach zusätzliche Erkenntnisse bei der Weiterentwicklung solaroptimierter Gebäude.
2.
Entwicklung von EcoSol
Nach der Entwicklung des konkreten Projektes mit dem Projektträger Biologie, Energie und Umwelt in Jülich konnte EcoSol zum 1. Juli 1997 starten. Der erste Bauabschnitt wurde zum 1. Oktober 1997 bezogen. Die konkrete Planungsphase war somit bei Projektbeginn abgeschlossen.
Gleichzeitig war es damit das erste fertig errichtete Gebäude im Rahmen des Forschungs–Programms „Solar–optimiertes Bauen“. Die offizielle Einweihung des Gebäudes wurde am 13. März
1998 begangen zusammen mit einer zweitägigen Fachtagung zum Thema: „Energieoptimierte
Gebäude − Eine Herausforderung für Wissenschaft, Industrie und Handwerk“. Im Rahmen der
Tagung wurden neben einem ersten Treffen der Akteure der bis dahin bewilligten Demonstrationsgebäude innerhalb dieses Forschungsprogramms zwei weitere Tagungsschwerpunkte mit
Fachteilnehmern aus der Region veranstaltet, die insgesamt auf breite Resonanz gestoßen ist.
Im April 1998 wurde der zweite Bauabschnitt bezogen. Die nachfolgende Zeit war geprägt durch
die Bearbeitung der inhaltlichen Fragestellungen des Projektes sowie die relativ intensiven
Transferaktivitäten. Einen Schwerpunkt der Transferaktivitäten stellten kontinuierlich stattfindende
Führungen verschiedenster Gruppen durch das Gebäude dar. Gleichzeitig wurden Kontakte zu
verschiedenen Fachbereichen und Hochschulen in Bremen und dessen Umgebung hergestellt
über die u.a. einige Diplomarbeiten entstanden. Eine intensive Zusammenarbeit mit dem Labor
für Bauphysik an der Hochschule Bremen konnte auf Grund personeller Wechsel an der Hoch10
I.2 ENTWICKLUNG VON ECOSOL
schule nicht aufgebaut werden. So wurde zur Bearbeitung der bauphysikalischen Fragestellungen
und der Gebäudesimulation der Bauingenieur Herr Dipl.–Ing. Lür Bräuer am ITB eingestellt.
Die inhaltliche Arbeit konzentrierte sich zu Beginn auf den weiteren Ausbau und die Installation
verschiedener Messtechnik–Hardware sowie die Entwicklung geeigneter Werkzeuge zur Auswertung der von ECOTEC bereitgestellten Messdaten. Dabei wurden verschiedene Effekte ausgemacht, die den Energieverbrauch mehr oder weniger stark ungünstig beeinflusst haben. Teilweise konnte dabei Abhilfe geschaffen werden. Die thermischen wie auch elektrischen Energieverbräuche haben jedoch insgesamt nicht die ursprünglich anvisierten Zielwerte erreicht.
Nach etwa 1¾ Jahren ist der Projektleiter Herr Dr. Peter Ritzenhoff, der den Projektantrag gestellt
hat, aus dem Projekt ausgeschieden, da er eine Professur für Gebäudetechnik an der Hochschule Bremerhaven angetreten hat. Durch die enge inhaltliche Verbindung konnte der Kontakt zu
ihm jedoch bis zum Projektabschluss gehalten werden. Herr Dr. Gregorzewski wurde zur Nachfolge der Projektleitung eingestellt. Er hat sich in der Folgezeit schwerpunktmäßig mit der Auswertung der für die kontrollierte Be– und Entlüftung installierten Wärmepumpen beschäftigt. Da
Herr Gregorzewski jedoch noch vor Ablauf eines Jahres das ITB wieder verlassen hat, wurde die
Projektleitung in der Schlussphase von Herrn Dipl.–Ing. Olaf Herms wahrgenommen. Herr Herms
hatte bereits beim Start von EcoSol an dem Projekt als studentische Hilfskraft gearbeitet und war
somit mit den inhaltlichen Aufgaben und der Struktur des Projektes vertraut. Gleichzeitig konnte
Herr Bräuer bis zum Projektende am ITB gehalten werden und Herr Ritzenhoff nochmals etwas
intensiver in das Projekt eingebunden werden, so dass einem erfolgreichen Projektabschluss
nichts im Wege stand.
Das Projekt wurde mit einer Tagung am 14. September 2000 abgeschlossen, auf der die zentralen Ergebnisse des Projektes präsentiert und mit weiteren Experten sowohl auf der Referentenseite als auch unter den Teilnehmern diskutiert wurden.
In dem hier vorliegenden Projektbericht werden der Projektverlauf und insbesondere die Projektergebnisse dargelegt. Zunächst erfolgt eine Objektbeschreibung bevor die detaillierte energetische Analyse vorgenommen wird. Die ökonomische Betrachtung schließt den Bericht ab.
11
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
II.
Projektverlauf und Projektziele
Der Projektverlauf und die Ziele sind bestimmt durch die Planungsvorgaben und das energetische
Auswertekonzept. Darüber hinaus wurde aber auch die tragende Rolle der Nutzer in das Projekt
mit einbezogen sowie dem öffentlichen Interesse des Demonstrationsgebäudes vor Ort von Beginn an besondere Aufmerksamkeit gewidmet.
3.
Planungsphase und Ablauf des Vorhabens
Das Errichten energieeffizienter Gebäude setzt neben der Konzeption eine qualitativ hochwertige
Bauausführung voraus. Die Sensibilisierung der ausführenden Gewerke hinsichtlich der energetischen Ziele und der zu implementierenden technischen Komponenten, sowie die gewerkeübergreifende Kommunikation und Kooperation sind dabei unverzichtbarer Bestandteil des Planungsprozesses und der Ausführungsphase (vgl. Energieoptimierte Gebäude – Eine Herausforderung für Wissenschaft, Industrie und Handwerk 1998, S. 11 ff.).
In diesem Zusammenhang wird unter dem Stichwort „Integrale Planung“ die ganzheitliche Betrachtung hervorgehoben, die neben der fachlichen Qualifikation das Verständnis und die Bereitschaft zum teamorientierten Vorgehen voraussetzt.
Das Planungsteam des Projektes „Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1 und 2“ setzte sich folgendermaßen zusammen (vgl. Abb. 1):
•
Bauherr, Nutzer, Projektsteuerung:
ECOTEC GmbH – Bremer Institut für Gebäudemanagement, Gebäudeautomation, Energie–
und Umwelttechnik GmbH, Herr Dipl.–Ing., Dipl.–Wirt.–Ing. Hans–Jürgen Niemeyer
•
Architektur, Bauphysik, Statik
Hahndorf und Wucherpfennig, Ingenieure und Architekten, Herr Dipl.–Ing. Wolfgang Peinemann
•
Technische Gebäudeausrüstung, Energiekonzept
Ingenieurbüro Niemeyer, Herr Ernst Bödeker
Abbildung 1: Organisationsstruktur des Planungsteams
12
II.4 ENERGETISCHES AUSWERTEKONZEPT
Mit dem einfachen und schlanken Aufbau der Organisationsstruktur und der ausgeprägten gemeinsamen Projekterfahrung der Akteure sowie der guten Kommunikationskultur wurden günstige Rahmenbedingungen für das Gelingen des Projektes geschaffen. Neben den erforderlichen
Abstimmungsprozessen waren zwei weitere Aspekte für die qualitativ hochwertige Bauausführung maßgeblich:
1. Die Ausführung der Gewerke wurde zum Teil von den zur Unternehmensgruppe Niemeyer
gehörenden Handwerksbetrieben durchgeführt, was zur Optimierung der gewerkeübergreifenden Kommunikation und der Kooperation beigetragen hat.
2. Die Bauüberwachung wurde durch das Planungsteam sehr konsequent wahrgenommen.
Die Planungs– und Bauphase befand sich während der Antragstellung bereits in einem fortgeschrittenen Stadium, so dass sich die ersten Tätigkeiten im Rahmen der Phase II „Messprogramm, Evaluierung und Ergebnistransfer“ des Projektes „Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1
und 2“ im wesentlichen auf die Bereiche Inbetriebnahme und Anpassung der bestehenden Anlagen sowie auf die Vorbereitungen für die Auswertungen der Messwerte beziehen. Weitere Informationen sind daher im Schlussbericht der Phase I „Planung, Bauausführung und Systemoptimierung“ enthalten.
Die Maßnahmen zur Überprüfung der Qualität der Bausführung wurden in Form einer Luftdichtigkeitsmessung (Blower–Door–Test, s. Abschnitt 12.8.1) und einer thermografischen Untersuchung
(s. Abschnitt 12.8.2) nach dem Bezug der Gebäude durchgeführt. Die dynamische Gebäudesimulation (vgl. Abschnitt 11.3, sowie Schlussbericht der Phase I) erfolgte im Rahmen der vertieften
Evaluierung nach Fertigstellung der Gebäude.
4.
Energetisches Auswertekonzept
Die Auswertungen des energetischen Betriebsverhaltens stützen sich auf verschiedene Evaluationen und Validierungen. Dazu zählen im wesentlichen die verschiedenen Messdaten, dynamische Simulationsrechnungen sowie verschiedene Tests.
4.1.
Messkonzept
Die zur Verfügung stehenden Messungen unterteilen sich in Langzeitmessungen und exemplarische Kurzzeitmessungen. Die Langzeitmessungen wurden in erster Linie mit der durch den Bauherrn installierten Gebäudeleittechnik aufgenommen. Dabei wurde nach Betriebs– und
Verbrauchsdaten unterschieden. Die Betriebsdaten sind Daten, die für den kontinuierlichen Betrieb des Gebäudes benötigt werden, jedoch nicht unbedingt über einen längeren Zeitraum gespeichert werden müssten. Nur durch die Anforderungen des Projektes EcoSol wurde ein bestimmter Teil der Daten zur Speicherung ausgewählt. Die Verbrauchsdaten werden zusätzlich zur
Auswertung durch das Projekt vom Bauherrn für die Nebenkostenabrechnung benötigt. Die Abspeicherung erfolgt in etwas größeren Zeitabständen.
Zusätzlich wurden in speziellen Bereichen Sondermessungen vorgenommen. Dazu zählen u.a.
Temperaturmessungen in speziellen Gebäudebereichen, Messungen einzelner Stromverbraucher wie z. B. Wärmepumpe, Ventilatoren, einzelner Beleuchtungseinrichtungen usw.
13
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
4.1.1.
Betriebsdaten
Die Betriebsdaten werden von dem Gebäudeleitsystem EMS der Firma Landis&Staefa aufgenommen. Das Gebäudeleitsystem läuft auf einem handelsüblichen PC, auf dem das Betriebssystem OS/2 installiert ist. Die Daten wurden mittels einer Ethernet–Verbindung in Abständen von
zwei bis drei Monaten zum ITB überspielt. Eine Übersicht über alle gespeicherten Betriebsdaten
befindet sich im Anhang.
Abbildung 2: ECOTEC–Leitzentrale
Die gemessenen Daten liegen in Zeitabschnitten von 15 Minuten vor. Zu den Betriebsdaten zählen die Messwerte der Wettermessstation: Außentemperatur [°C], Außenfeuchte [% rF], Sonnenintensität [W/m2], Windstärke [m/s], Windrichtung [°], Lichtstärke [klx]. Weiterhin werden die Zu–
und Ablufttemperaturen aller Zonen der Gebäude sowie einzelne Raumtemperaturen exemplarisch kontinuierlich erfasst. Für die einzelnen Heizgruppen werden die Vor– und Rücklauftemperaturen sowie der Druck [mWS] und der Mengendurchfluss [m3/h] des Heizmediums gespeichert. Schließlich erfolgt eine kontinuierliche Aufnahme der für die Beurteilung der solarthermischen Anlage relevanten Daten sowie die Aufsummierung der von der PV–Anlage auf dem
ECOTEC 1–Dach produzierten elektrischen Energie.
4.1.2.
Verbrauchsdaten
Für die Erfassung der Verbrauchsdaten wird das System „SynerGyr“ der Firma Landis&Staefa
eingesetzt. Dieses System hat den Vorteil, dass es auch von Seiten des Energieversorgers für die
Nebenkostenabrechnung genutzt werden darf. Eine Übersicht über alle gespeicherten
Verbrauchsdaten befindet sich im Anhang.
Die Verbrauchsdaten werden durch den Betreiber jeweils einmal an jedem Wochentag abgespeichert. In den Datensätzen sind die jeweils aktuellen Zählerstände zum Ablesezeitpunkt enthalten.
14
II.4 ENERGETISCHES AUSWERTEKONZEPT
Des weiteren enthält jeder Datensatz die Verbrauche der letzten 12 Monate, so dass auch im
Falle eines fehlenden Tagesdatensatzes die genaue monatliche Zuordnung möglich ist.
Mit den Verbrauchsdatenzählern werden Kalt– und Warmwassermengen [m3], Wärmemengen
[kWh] und Stromverbrauche [kWh] erfasst. Die Messungen erfolgen für alle Versorgungszonen
sowie einzelne separate Abnehmer wie z. B. die Außenbeleuchtung, Wasserverbrauche im Behinderten–WC etc.
4.1.3.
Temperaturmessungen
Über spezielle z. B. bautechnisch bedingte Effekte bezüglich des thermischen Gebäudeverhaltens können mit den zur Verfügung stehenden Betriebs– und Verbrauchsdaten keine Aussagen
getroffen werden. Daher wurde ein mobiles System zur Messung von vier Temperaturstellen aufgebaut, das im folgenden zur Darstellung verschiedener Einflüsse verwendet wurde.
Abbildung 3: Mobile Temperaturmesseinrichtung
Mit Hilfe dieser Einrichtung konnten Temperaturverläufe an verschiedenen Stellen eines Raumes
wie auch auf verschiedenen Oberflächen gemessen werden. Sie wurde eingesetzt, um z. B.
Wärmeströme an möglichen Wärmebrücken abschätzen zu können. Ein weiteres Einsatzfeld lag
in der Darstellung von Temperaturgradienten innerhalb bestimmter Bereiche.
4.1.4.
Separate Messungen des elektrischen Stromes
Die Zuordnung des gesamten Stromverbrauches zu einzelnen Verbrauchergruppen war mit den
fest installierten Strommessungen nur teilweise möglich. Daher wurden an exemplarischen Stellen Stromverbrauchszähler installiert. Als Zähler wurden dabei Messgeräte der Firma CONRAD
vom Typ energy control 230/400 verwendet. Die Daten mussten in regelmäßigen Abständen
durch die Mitarbeiter des Projektes abgelesen und auf Listen notiert werden.
15
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Abbildung 4: Energiezähler
Lüftung / Wärmepumpen
Zur Auswertung des Betriebes der Wärmepumpen liegen als Betriebsdaten die 15–Minuten–
Werte der Zu– und Ablufttemperatur für alle Zonen, sowie ein Wert für die Außentemperatur vor.
Weitere Informationen z. B. über die geförderten Volumenströme gibt es nicht. Da die Lüftung
jedoch einen großen Anteil am elektrischen Energieverbrauch aufweist, wurden zusätzliche
Messungen zur Erfassung der Energien für Lüfter, Wärmepumpe und Steuerung der Anlage mit
obigen Messgeräten vorgenommen. Um das Taktverhalten der Wärmepumpe zu analysieren
wurden an der Wärmepumpe exemplarisch für diese Analyse relevante Temperaturen abgelesen.
Beleuchtung u.a.
Auch die Beleuchtung weist in Bürogebäuden einen meist nicht unerheblichen Anteil am gesamten Stromverbrauch auf. Um diese Einflüsse quantifizieren zu können, wurden die Beleuchtung in
einem Büroraum im 2. OG sowie die Flurbeleuchtung im 2. OG, Zone 2 für einen begrenzten Zeitraum separat gemessen.
Gleiches gilt für die Verbrauche durch die umfassend im Haus installierten Einrichtung der Gebäudeautomation. Damit sollte u.a. nachgewiesen werden, inwieweit die auch zu Energiesparzwecken installierte Automationstechnik ihre gesteckten Ziele im täglichen Betrieb erreicht.
4.2.
Nutzung der Gebäudesimulation
Die dynamische Gebäudesimulation wurde mit dem Programm Thermal Analysis Software (TAS)
vorgenommen. TAS ist ein Programm mit einer grafischen Bedienoberfläche und CAD–ähnlichen
Oberfläche für die Eingabe der geometrischen Gebäudeabmessungen. Das Programm hat dadurch eine vergleichsweise übersichtliche Bedienstruktur. Als Nachteil stellt sich die begrenzte
Möglichkeit beim Einsehen des Programm–Codes dar. Der Nutzer des Programms weiß nicht,
wie die angebotenen Lösungsalgorithmen umgesetzt sind und kann einerseits den vorliegenden
16
II.4 ENERGETISCHES AUSWERTEKONZEPT
Algorithmus nur bedingt an eigene spezielle Anforderungen anpassen und andererseits gewisse
Fehlerquellen, die noch im Programm enthalten sein könnten, nicht verifizieren.
Die von TAS angebotenen Simulationsmöglichkeiten bieten jedoch auch für ausgefallene Gebäude ausreichende Darstellungsmöglichkeiten. Gleichzeitig hat sich bereits in verschiedenen vergleichenden Tests gezeigt, dass die Simulationsergebnisse mit TAS mit denen anderer dynamisch arbeitender Programme vergleichbar sind. Vielmehr ist das Ergebnis stärker vom Bediener
als vom jeweils genutzten Programm abhängig. Ein Argument für das mittlerweile sowohl im Wissenschaftsbereich als auch im kommerziellen Bereich eingesetzte Programm TAS war daher die
Bedienerfreundlichkeit.
TAS teilt sich in verschiedene Module. Das zentrale Modul stellt A–TAS dar, in dem die bauphysikalischen Berechnungen vorgenommen werden. Die simulationstechnische Abbildung der installierten technischen Gebäudeausrüstung erfolgt in B–TAS. Mit Hilfe der Simulationsrechnungen
soll bei den nachfolgenden Untersuchungen insbesondere das thermische Gebäudeverhalten in
Extremsituationen gezeigt werden.
Weiterhin werden mit der Simulation mittlere monatliche Energieverbrauche ermittelt, um sowohl
das gemessene thermische Verhalten des Gebäudes überprüfen als auch spezielle Einflüsse
durch Parametervariationen theoretisch abschätzen zu können. So wurde u.a. der Einfluss des
feuchten Untergrundes des Gebäudes auf den Energiebedarf ermittelt. Die Vergleiche der gemessenen mit den simulierten Werten erlauben Interpretationen, ob mögliche Abweichungen auf
die Nutzer, auf bautechnische Besonderheiten oder klimatische Randbedingungen zurückzuführen sind. Insbesondere sind mit diesem Werkzeug theoretische Abschätzungen sowohl hinsichtlich momentaner Betriebsbedingungen als auch hinsichtlich der Entwicklung von Energieverbrauchen möglich.
4.3.
Blower–Door–Test
Die Lüftungswärmeverluste werden sowohl durch die kontrollierte Be– und Entlüftung als auch
über Fugenlüftung und Lüftung durch das Öffnen von Fenstern und Türen hervorgerufen. Die mit
den Betriebsdaten aufgenommenen Zu– und Ablufttemperaturen erlauben eine Abschätzung der
durch die Lüftungsanlage hervorgerufenen Wärmeverluste. Diese Verluste sind überdies auch für
die Einstellung einer angenehmen Luftqualität notwendig. Schwieriger ist es die Verluste durch
die beiden anderen Effekte abschätzen, die einerseits durch die Nutzer und andererseits durch
die Bauausführung bestimmt sind.
Zur Beurteilung der Qualität der Bauausführung existiert jedoch mit dem Blower–Door–Test ein
anerkanntes Verfahren. Üblicherweise wird dieser Test kurz vor dem Beginn des Innenausbaus
vorgenommen, um mögliche Mängel noch ohne allzu großen Aufwand beseitigen zu können.
Beim ECOTEC 1–Gebäude wurde ein Blower–Door–Test nach 2–jähriger Betriebszeit (Prüftermin 7.7.1999) vorgenommen.
Bezogen auf ein Gebäudevolumen von über 10.000 m3 war es zweifelhaft, ob das gesamte Gebäude mit nur einem Lüfter untersucht werden konnte, da der zum Einsatz gekommene Lüfter nur
bis etwa 8.000 m3/h Luft fördern konnte. Der Test konnte daher nur ohne größeren Aufwand
durchgeführt werden, weil die Luftdichtigkeit des Gebäudes unterhalb des n50–Wertes von 0,8 lag.
17
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
4.4.
Thermografie
Neben der Untersuchung der baulichen Qualität des Gebäudes mittels des Blower–Door–Testes
gibt es mit der Thermografie eine weitere Möglichkeit zur Abschätzung der Baukonstruktion und
der bautechnischen Ausführung. Thermografische Aufnahmen zeigen sehr genau Verläufe von
Oberflächentemperaturen. Mittels dieser Aufnahmen wird ein Gebäude auf mögliche Wärmebrücken untersucht.
Bei der Thermografie wird die von einem Gebäude ausgehende Infrarotstrahlung von einer dafür
besonders durchlässigen Optik erfasst und auf einen hochempfindlichen flächen–, linien– oder
punktförmigen Detektor geleitet. Die Anzahl der Wärmepunkte, in die das Strahlungsbild aufgeteilt
wird, liegt üblicherweise bei 30–40.000 Bildpunkten. Um die Eigenstrahlung der Geräte auszuschalten, werden die Detektoren durch flüssigen Stickstoff ständig auf –196°C gekühlt. Moderne
Wiedergabegeräte erlauben, bereits Temperaturunterschiede von 0,1 K zu bestimmen. Die tatsächliche Genauigkeit der angezeigten Temperatur wird jedoch maßgeblich durch den eingestellten Emissionsgrad bestimmt, der dem Objekt zugewiesen wird. Da der richtungsabhängige
Emissionsgrad jedoch nicht immer eindeutig bekannt ist, sollte die Interpretation sehr sorgfältig
erfolgen.
Sehr gute Einsatzmöglichkeiten verspricht die Thermografie bei qualitativen Aussagen über z. B.
Wärmebrücken, die mit Hilfe von Temperaturunterschieden an der Oberfläche der Außenhülle
leicht lokalisiert werden können. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Ortung von Leckagen z. B. im
Warmwassersystem. Dies ist hier jedoch nicht weiter von Bedeutung.
Eine notwendige Voraussetzung für den Einsatz von Thermografie zum Aufspüren von Wärmebrücken sind ausreichende Temperaturunterschiede zwischen innen und außen. Nur bei niedrigen Außentemperaturen, vorzugsweise im Winter, treten beobachtbare Wärmeströme an den
kritischen Bauteilen und Konstruktionsmerkmalen auf.
5.
Einbindung der Nutzer
Die in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 implementierte Technik unterscheidet sich in vielen
Punkten deutlich von der Technik, die in einem konventionellem Einfamilienhaus vorhanden ist.
Bereits beim Betreten des Gebäudes ist unter Umständen die Hürde der Schließanlage zu überwinden. Spätestens das Einschalten der Beleuchtung stellt, auf Grund der „gewöhnungsbedürftigen“ EIB–Taster, eine besondere Herausforderung dar. Schließlich sind Raumtemperatur und
Sonnenschutz in den gewünschten Zustand zu versetzten. Während letzterer wie von „Geisterhand“ bei Wind und Regen wieder hochfährt, ist zumindest im Sanitärbereich mit der klassischen
Ausschaltung alles „beim Alten“ geblieben, was zur Folge hat, dass hier oft vergessen wird, dass
das Licht nicht von alleine ausgeht.
Der Einfluss der Nutzer ist bei energieoptimierten Gebäuden von großer Bedeutung. Ein „falsches“ Nutzerverhalten kann rasch zu einer deutlichen Steigerung des Energieverbrauches führen, wenn beispielsweise falsch gelüftet wird, elektrische Verbraucher nicht abgeschaltet werden
oder technische Einrichtungen bewusst manipuliert werden. Die Beispiele deuten das Spannungsfeld Nutzerverhalten an. Zum einen sind die Nutzer in Bezug auf energiebewusstes, bzw.
ressourcenschonendes Verhalten zu sensibilisieren. Zum anderen ist es von entscheidender Be18
II.5 EINBINDUNG DER NUTZER
deutung, Technik zu entwickeln, die sich am Gebrauchswert orientiert, sich also durch „Nutzerfreundlichkeit“ auszeichnet.
5.1.
Nutzerinformation
Der Eingangs beschriebene ungewohnte Umgang mit der Technik des ECOTEC–Gebäudes erforderte eine umfangreiche Information der Nutzer. Die Nutzerinformation besteht aus folgenden
Bausteinen:
Nutzerinformation „Schließsystem“
Mit der Aushändigung der Schlüssel und der Transponderkarte, erhält jeder neue Mitarbeiter eine
Informationsschrift, in der die Funktionsweise der Zutrittskontrolle beschrieben wird. In der Anfangsphase ist es trotzdem zu Fehlalarmen gekommen, weshalb durch gezielte Gespräche Informationen nachgeliefert und Unsicherheiten beseitigt wurden. Darüber hinausgehende Information erfolgte durch Gespräche mit den Kollegen
Multiplikatorensystem
Durch die „schlanke Organisation“ der in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 ansässigen Institute,
hat sich ein dezentrales Multiplikatorenmodell etabliert. Die neuen Mitarbeiter sind in der Regel
einem Koordinator zugewiesen, der neben der allgemeine Einführung Fragen zur Haustechnik
beantworten soll bzw. an die kompetenten Mitarbeiter weiterleitet.
Nutzerinformationsveranstaltung
In der ersten Nutzungsphase sind in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 Informationsveranstaltungen durchgeführt worden. Diese Veranstaltungen hatten das Ziel, das über das Handhabung hinaus bestehende Interesse an der Haustechnik zu befriedigen. Die Veranstaltungen haben eine
relativ große Resonanz erfahren.
Internetpräsenz des Projektes EcoSol
Ein weiterer Baustein der Nutzerinformation stellt die Internetpräsenz des Projektes EcoSol und
die über das Intranet verfügbaren Berichte dar. Interessierten Nutzern sind auf diesem Weg Hintergrundinformationen zugänglich gemacht worden. Dieses Angebot wurde insbesondere von
Wissenschaftlern genutzt, die auf Grund von eigenen Forschungsaktivitäten ein Interesse an der
Haustechnik haben.
Direkter Kontakt zu den Nutzern
Die Interaktion zwischen den Mitarbeitern des Monitoring und den Nutzern hat zu einem sehr intensiven Austausch von Informationen geführt. So konnten die Nutzer die Fragen direkt und unmittelbar stellen. Insbesondere temporär auftretende Effekte wurden auf diesem Weg identifiziert.
Es hat sich als sehr positiv herausgestellt, dass das Forschungsobjekt gleichzeitig Arbeitsplatz ist.
5.2.
Ermittlung der Nutzerakzeptanz
Bei der Ermittlung der Nutzerakzeptanz wurde das Konzept der formativen Evaluation angewandt. Formative, d. h. gestaltende Evaluation bedeutet für das Monitoringteam eine beobachtende, beratende und informierende Rolle. Damit war das Team nicht nur distanzierter, um Objektivität bemühter Beobachter, sondern zugleich handelndes, gestaltendes und beratendes Sub19
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
jekt. Das „klassische“ Modell der Begleitforschung – die summative Evaluation – ist auf Grund des
auf Seite 18 beschriebenen Spannungsverhältnisses ungeeignet.
Um möglichst frühzeitig Dysfunktionen der Gebäudetechnik zu identifizieren und Schritte zur Optimierung der Anlagen einzuleiten, ist zu einem sehr frühen Zeitpunkt eine Nutzerbefragung im
Gebäude ECOTEC 1 durchgeführt worden. Diese Befragung bezieht sich auf eine repräsentative
Stichprobe von 18 Probanden, die zu dem damaligen Zeitpunkt ca. ein Drittel der gesamten Mitarbeiterzahl ausgemacht haben.
Die zweite Befragung ist als Totalerhebung im Sommer 2000 durchgeführt worden. Zu diesem
Zeitpunkt verfügten die Nutzer in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 bereits über eine längere Erfahrung mit dem Gebäude.
Ergebnisse der ersten Befragung
Die Befragung wurde anhand von Leitfadeninterviews durchgeführt, um ein möglichst detailliertes
Bild der Nutzereindrücke zu gewinnen. Die Befragung erstreckte sich dabei über die Themenkomplexe:
-
Funktionsweise und Handhabung
-
der Beleuchtungsanlage
-
der Heizungsanlage
-
der Lüftungsanlage
-
der Markisensteuerung und
-
der Zutrittskontrolle
-
Allgemeiner Eindruck des Gebäudes
-
Verbesserungsvorschläge
Die Bewertung der Funktionsweise und Handhabung (vgl. Tab. 1) ist in den Schulnoten von 1 bis
6 erfolgt. Weiterhin wurde bei sehr schlechten oder bei sehr guten Ergebnissen nachgefragt, um
diese Antworten besser einschätzen zu können.
Beleuchtungs- Heizungsanlage
anlage
Lüftungsanlage
Markisensteuerung
Zutrittskontrolle
Funktionsweise
2,7
3
3
4,3
4
Handhabung
2,6
3
3
3,7
4
Tabelle 1: Nutzerbewertung der installierten Technik
Die Beleuchtungsanlage hat mit 2,7 für die Funktion und 2,6 für Handhabung relativ gute Werte
erhalten. Die Flurbeleuchtung wurde als viel zu hell charakterisiert (vor der Sanierung!), für die
WCs ist der Austausch der Halogenlampen durch „Energiesparlampen“ empfohlen worden. In
den Büros wurden teilweise Schreibtischleuchten nachgerüstet, weil sich einige Nutzer eine individuellere Ausleuchtung ihres Arbeitsplatzes gewünscht haben. Minuspunkte im Handling der
20
II.5 EINBINDUNG DER NUTZER
Bürobeleuchtung gab es für das gelegentliche Ausschalten des Lichtes bei wechselnder Bewölkung.
Die Heizungs– und Lüftungsanlage wurde mit „Befriedigend“ bewertet. Die Kritikpunkte lagen in
der zu hohen Raumtemperatur in einzelnen Zonen und den hohen Flurtemperaturen. Die Raumtemperatur konnte durch Änderung der Lüftungsparameter korrigiert werden. Die Flurtemperaturspitzen im Sommer wurden durch die Reduzierung der internen Lasten in Folge der Sanierung
der Flurbeleuchtung gesenkt. Die Einzelraumregelung im 2. Obergeschoss wurde mit gut bis sehr
gut bewertet. Vereinzelnd wurden Fragen zum Handling des Lüftungssystems1 gestellt.
Die Markisensteuerung hat in der Funktion die Note 4,3 und im Handling die Note 3,7 erzielt. In
den Büros auf der Nordostseite des Gebäudes trat in den Abendstunden eine extreme Blendung
auf, so dass dort nachträglich ein innenliegender Blendschutz installiert wurde. Die Mängel in Bezug auf Wind– und Regenanfälligkeit konnten nicht beseitigt werden.
Die Zutrittskontrolle (Note 4) wurde von fast allen Befragten als zu umständlich empfunden. Das
Handling von zwei Schlüsseln und einer Transponderkarte sei zu kompliziert. Die Funktion der
Alarmanlage ist für einige Benutzer unverständlich und durch die notwendige Überprüfung der
Anwesenheit weiterer Personen in der Zone vor dem Scharfschalten unpraktisch.
Im allgemeinen Gesamteindruck haben die komfortable Ausstattung, die großen hellen Büros
und die Sozial–, bzw. Besprechungsräume überzeugt. Das positive Ambiente wird durch den
schönen Ausblick und die architektonische Gestaltung des Gebäudes ergänzt. Verbesserungsvorschläge wurden hinsichtlich Problemen mit nutzerspezifischen Bürogeräten geäußert, die mit
gering–investiven Maßnahmen rasch behoben wurden.
Ergebnisse der zweiten Befragung
Die zweite Befragung war an die Nutzer der Gebäude ECOTEC 1 und 2 gerichtet. Um die Datenbasis auf eine empirisch verwertbare Größe zu beziehen, wurde eine Totalerhebung durchgeführt. Zur Zeit der Befragung war ein mildes Klima in Bremen vorherrschend, so dass Verfälschungen der Befragungsergebnisse durch extreme Wetterbedingungen ausgeschlossen werden
konnten. Mit einer Rücklaufquote von ca. 60 % ist die Befragung als repräsentativ2 anzusehen.
Der Fragebogen3 ist aufgeteilt in die drei Bereiche:
A. Einführung in die Technik
B. Spezielle Gebäudetechniken
C. Der Alltag im ECOTEC–Gebäude
Die Fragenkomplexe wurden durch sozialstatistische Angaben (Alter, Geschlecht und Berufsausbildung) und der Lage des Büros abgeschlossen.
1
Z. B:: „Muss trotz der Lüftungsanlage gelüftet werden und wenn ja wie? Geht dabei die Heizung automa-
tisch aus?“
2
Die Befragten bilden in Bezug auf Alter, Geschlecht, Funktion, sowie der beruflichen Verteilung ihrer Arbeitsplätze einen repräsentativen Querschnitt.
3
Die Gesamtauswertung ist im Anhang 24 dargestellt.
21
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Einführung in die Technik
Mit diesem Fragenteil sollen Aussagen zur Nutzerinformation erhoben werden und ggf. Defizite
identifiziert werden.
Die Frage, „Sind sie in die Funktionsweise und Handhabung der Technik eingeführt worden ?“,
haben 1/3 der Nutzer im Gebäude ECOTEC 1 (2/3 ECOTEC 2) mit „Ja“ geantwortet. Mit dieser
Frage wird die offizielle Informationsveranstaltung verbunden, so dass das schlechte Ergebnis für
das Gebäude ECOTEC 1 sich durch den längeren Zeitabstand erklärt. Die durch die projektförmige Arbeit bedingte hohe Fluktuation in dem Institut Technik & Bildung (ITB) hat dazu geführt, dass
viele der Befragten, bedingt durch ihren Neueintritt in das ITB nicht an der Einführungsveranstaltung teilgenommen haben.
Die hohe Zahl der Mitarbeiter (73 % ECOTEC 1), die sich eine bessere Aufklärung über die vorhandene Technik gewünscht haben, lässt darauf schließen, dass ein hoher Bedarf an Einführungs– und Informationsmaßnahmen besteht.
Spezielle Gebäudetechniken
Beleuchtung
Die Behaglichkeit und die Handhabung der Heizung wird mit gut bewertet. Das Ergebnis bestätigt,
dass das Handling der Einzelraumregelung als unproblematisch angesehen wird. Die schlechtere
Bewertung in ECOTEC 2 ist darauf zurückzuführen, dass in den Gebäudebereichen, u. a. bedingt
durch interne Lasten (Rechnerraum), eine unterschiedliche Wärmeverteilung eingetreten ist.
Durch die Optimierung der Heizungsanlage konnte die Situation verbessert werden.
Die Lüftungsanlage macht das Öffnen der Fenster überflüssig, weil der Luftwechsel und die Temperatur an die Bedürfnisse der Nutzer angepasst sein sollte. Deswegen können offene Fenster
ein Indiz für eine schlechte Luftqualität sein. Auf die Frage „Warum öffnen Sie in der Regel das/die
Fenster?“ haben die meisten Befragten geantwortet mit:
Die Luft ist
-
zu geruchsbelastet
-
zu sauerstoffarm
-
zu warm.
Es konnten keine besonders hohen Innenraumschadstoffe festgestellt werden, noch wurden besonders übel riechende Möbel oder Bodenbeläge identifiziert, so dass die Geruchsbelästigung
von allgemeinen Verschmutzungen und vor allem von den Rauchern ausgeht. In den Raucherbüros sind die Fenster i. d. R. immer geöffnet.
Die Nutzer empfinden kalte Außenluft als „frischer“, so dass davon auszugehen ist, dass eine
Korrelation der Aussagen „zu sauerstoffarm“ und „zu warm“ besteht. Insbesondere im Sommer
wird ein geöffnetes Fenster als sehr angenehm empfunden. An heißen Sommertagen wurde allerdings von einigen Nutzern „vergessen“, das morgendlich geöffnete Fenster zu schließen, so
dass sich die warme Außenluft mit der kalten Zuluft vermischt hat und den Raum zusätzlich aufheizte. Die Nutzer wurden deshalb explizit auf diesen Effekt aufmerksam gemacht.
22
II.5 EINBINDUNG DER NUTZER
Bei der Bewertung der Beleuchtungsanlage wurde nicht zwischen Kunstlicht und Tageslicht differenziert, so dass sich die mittlere Durchschnittsnote 3 für die Lichtverhältnisse am Arbeitsplatz
und die Handhabung ergeben hat. Die Blendwirkung durch das von außen einfallende Tageslicht
bei bestimmten Wetterlagen und Tageszeiten konnte durch die unzureichende Markisensteuerung nicht ausreichend reduziert werden. (s. Abschnitt 9.4.3)
Die vorhandenen Deckenleuchten wurden von einigen Nutzern durch Schreibtischleuchten ergänzt. Die Nutzer gaben an, dass der Wunsch nach erhöhter Leuchtdichte, die individuelle Regulierbarkeit und Gewohnheit die Gründe für den Gebrauch der Zusatzbeleuchtung sind.
Die Beleuchtungsteuerung der Flure, WCs, Teeküchen und des Treppenhauses erfolgt nicht automatisch. Aus diesem Grund wurden die Nutzer nach ihrer Einschätzung befragt, wie oft die Beleuchtung beim Betreten und beim Verlassen der Räume eingeschaltet ist, bzw. bleibt. Obwohl
das Licht in den Toiletten am häufigsten ausgeschaltet wird, ist nach Einschätzung der Hälfte der
Nutzer das Licht beim Betreten der WCs meistens oder immer eingeschaltet.
Im Gebäude ECOTEC 2 ist die Brenndauer der Treppenhausbeleuchtung deutlich länger als in
ECOTEC 1. Durch die ungünstigere Ausrichtung des Gebäudes ist in ECOTEC 2 der Tageslichtanteil des Treppenhauses geringer.
In den Fluren und in den Teeküchen ist ein reger Personenverkehr zu verzeichnen, so dass hier
die Beleuchtung während der Nutzungszeiten fast durchgängig eingeschaltet ist.
Zugang zum Gebäude
Das Abschließen der Zonen, bzw. der Eingangstür, bewirkt das Aktivieren der Alarmanlage und
der zentralen Netzfreischaltung. Zu Beginn des Gebäudebetriebes wurden Fehlalarme verursacht, die dazu geführt haben, dass einige Nutzer die Alarmanlage nie scharfschalten. Die Befürchtung, einen Fehlalarm zu provozieren hat die Nutzer in zwei Gruppen gespalten. Zum einen
lehnen einige Nutzer die Betätigung der Alarmanlage generell4 ab, zum anderen schließen die
übrigen Nutzer die Zonen konsequent ab. Ein weiterer Kritikpunkt der Nutzer ist das umständliche
Überprüfen der Anwesenheit von weiteren Personen in den Zonen5, bevor die Alarmanlage betätigt werden kann.
Die Handhabung der Transponderkarte wird von den Benutzern mit gut bewertet. Als Verbesserungen werden die Verlängerung der Zeitspanne in der die Türen offen sind und die automatische
Türöffnerfunktion gewünscht. Letzteres ist von außen nur mit speziellen Karten, die gehbehinderten Nutzern vorbehalten sind, möglich.
Markisensteuerung
4
Freie Antwort aus der Nutzerbefragung: „Katastrophe, wer eine Alarmanlage so programmiert, dass sie
wenige Sekunden nach dem Einschalten auslöst und dann auch noch Rechnungen schreibt, dem kann
Kundenzufriedenheit nicht allzu viel bedeuten.“
5
Freie Antwort aus der Nutzerbefragung: „Man kann von außen nicht sehen, ob alle Türen verschlossen
sind, mehr Parteien Nutzung der Zonen, Anzeige ob sich noch jemand in der Zone aufhält. Die Praxis über
den Flur zu brüllen, "ist noch jemand da?", nervt und muss durch eine technische Lösung ersetzt werden.“
23
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Die Markisensteuerung hat mit den Schulnoten 4,6 (ECOTEC 1) und 4,8 (ECOTEC 2) die
schlechteste Bewertung aller installierten Techniksysteme erhalten und sich gegenüber der ersten
Befragung um eine Schulnote verschlechtert. Die Blendung, die bei Tageslicht mit hohem Direktanteil und nicht heruntergefahrener Markise auftritt, wird als extrem störend empfunden und führt
teilweise zu Arbeitsbedingungen, die z. B. ein Arbeiten am PC unmöglich macht. Aus diesem
Grund wird die Funktionalität und das Handling besonders hoch bewertet.
Das Hauptproblem der Markisensteuerung ist die Windanfälligkeit6. Bei Wind und gleichzeitigem
Sonnenschein (eine Wetterlage, die in der Region Bremen durchaus vorkommen kann), ist die
Markisensteuerung blockiert und die Nutzer werden geblendet.
Die Steuerung erfolgt über die gesamte Fassade, so dass zu bestimmten Lichteinfallwinkeln die
Markisenstellung für den Nutzer A sehr sinnvoll sein kann und für den Nutzer B unsinnig ist. Dies
bezieht sich nicht nur auf die Raumausrichtung (die Ostseite sollte bei Sonnenschein morgens
und die Nordwestseite abends verdunkelt werden), sondern auch auf das Stockwerk. Die Abbildung 5 zeigt die Ostseite des Gebäudes ECOTEC 1 an einem sonnigen Vormittag. Die Büros in
dem 2. Obergeschoss werden durch das direkte Sonnenlicht erfasst, während die Büros in dem
Erd– und im 1. Obergeschoss durch das Gebäude ECOTEC 2 verschattet werden. Die Nutzer
müssen in diesem Fall die Markisensteuerung manuell betätigen.
Eine differenzierte Steuerung und eine geringere Windanfälligkeit ließe sich durch das Nachrüsten
zusätzlicher Sensoren, bzw. durch den Austausch der Markisen z. B. durch robustere Jalousien
realisieren. Diese Maßnahmen sind mit Investitionen verbunden, die zurzeit nicht getätigt werden.
6
Der Windalarm wird bei über 5 m/s in den Vollgeschossen ausgelöst.
24
II.5 EINBINDUNG DER NUTZER
Abbildung 5: Verschattete Fassade (ECOTEC 1)
Die verbrauchte Warmwassermenge ist in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 sehr gering (vgl.
Abschnitt 12.6), so dass ein Großteil der eingesetzten Wärme als Zirkulationsverluste verloren
gehen. Mehr als die Hälfte der Nutzer wünscht sich aus Komfortgründen die Bereitstellung von
warmen Wasser zu Hände waschen, so dass die Zirkulation trotz der geringen Wassermenge
beibehalten werden sollte.
Der Alltag im ECOTEC–Gebäude
Kommunikation
Die Kommunikationsmöglichkeiten werden mit gut bis befriedigend bewertet. Die wesentlichen
Orte für Kommunikation sind in beiden Gebäuden die Büros der einzelnen Mitarbeiter. Die Besprechungsräume haben eine Bedeutung für größere Besprechungen, wobei sich der große Besprechungsraum im Erdgeschoss auf Grund des „schlauchartigen“ Charakters als ungünstig erwiesen hat. Für Spontanbegegnungen sind ausreichend Funktionsbereiche vorhanden.
Der Bedarf an zusätzlichen Kommunikationsmöglichkeiten ist in beiden Gebäuden unterschiedlich. Während im Gebäude ECOTEC 1 ein Bedarf an zusätzlichen Besprechungszimmern, bzw.
kombinierten Sozial– und Besprechungsräumen besteht, wird in ECOTEC 2 eine Cafeteria gewünscht. Um flexibel auf Nutzerwünsche und sich evtl. ändernden Bedarf reagieren zu können,
sollte die Architektur des Gebäudes so offen gestaltet sein, dass Änderungen im Raumkonzept zu
einem späteren Zeitpunkt möglich sind.
25
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Information
Die Information der Nutzer z. B. hinsichtlich der Anschaffung energiesparender Geräte aber auch
die Rückmeldung über defekte Geräte erfolgt über die EcoSol–Homepage oder über den direkten
Kontakt mit den zuständigen Mitarbeitern der Firma ECOTEC. Die Kenntnis der EcoSol–Homepage ist in ECOTEC 1 mit 68 % der Befragten gut ausgeprägt, während in ECOTEC 2 mit nur 5
% der Nutzer ein Defizit zu erkennen ist. Als Hauptansprechpartner wurden die ECOTEC–Mitarbeiter genannt, die entweder direkt oder über das Institutsmanagement, bzw. Sekretariat angesprochen werden. Die Sensibilisierung der Nutzer hinsichtlich der Anschaffung energiesparender
Geräte (Stichwort: Senkung der internen Lasten) musste verbessert werden, weil bei weniger als
einem Drittel der Neuanschaffungen der Energieverbrauch eine Rolle gespielt hat.
Außenanlagen
Die Gestaltung der Außenanlagen wird positiv bewertet. Der Brunnen als gestalterischer Fixpunkt,
die Grünanlage und die Einbettung in das angrenzende Landschaftsschutzgebiet sind die zentralen Merkmale. Die Aufenthaltsqualität im Außenbereich könnte durch das Aufstellen von Bänken deutlich verbessert werden. Weiterhin wurden überdachte Fahrradständer in der Nähe des
Eingangsbereiche gewünscht.
Gesamteindruck
Der Gesamteindruck wird durch die Architektur der Gebäude geprägt. Die moderne und repräsentative Gestaltung wird von ca. zwei Dritteln der Nutzer hervorgehoben. Die hellen Büroräume,
der offene Eingangsbereich und das gelungene äußere Erscheinungsbild der Gebäude sind dabei maßgeblich. Ein Drittel der Nutzer kritisieren die „protzige“ und zu „sterile“ Aufmachung der
Gebäude und der Außenanlagen (hier wurde explizit der Brunnen genannt) sowie die verwendeten Baustoffe (insbesondere das Fehlen von „natürlichen“ Materialien wie Holz).
Die Gestaltung der Gebäudetechnik im Hinblick auf die Anforderungen der Nutzer – also dem
Gebrauchswert der Technik – hängt unmittelbar mit der Akzeptanz und der Zufriedenheit zusammen. Die Demonstrationsgebäude verfügen in diesem Zusammenhang über gute (Heizung/Lüftung, Bürobeleuchtung) und schlechte (Markisensteuerung/WC–Beleuchtung) Beispiele.
Durch eine gebrauchswertorientierte Planung ließen sich kostenintensive Planungsfehler vermeiden.
6.
Öffentlichkeitsarbeit und Know–how–Transfer
6.1.
Transferkonzept
Das Transferkonzept (Abbildung 6) basiert auf den in der ersten und zweiten Phase des Projektes, d. h. während der Planung, Ausführung und Evaluation gewonnenen Erkenntnissen, die
durch den Know–how–Transfer und Dialog den Zielgruppen zugänglich gemacht wurden.
26
II.6 ÖFFENTLICHKEITSARBEIT UND KNOW–HOW–TRANSFER
Institut
Technik
und Bildung
ECOTEC
Planung
Ausführung
Messtechnik
Systemoptimierung
Messung/Auswertung
Wirkungsanalyse
Kosten-/Nutzenanalyse
Systemoptimierung
Dokumentation
Know-how-Transfer
•
Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit
•
Transfermedium: CD-ROM
•
Know-how-Transfer im Bereich von Universität und
Fachhochschule
Architekten,
Bauträger, Planer,
Betreiber und
Experten aus dem
Bereich Facility
Management
Know-howEntwicklung
Handwerksbetriebe
der am Bau
energieoptimierter
Gebäude beteiligten
Gewerke
Know-howTransfer und
Dialog
Studenten der
ingenieurwissenschaftlichen und
gewerblichtechnischen
Studiengänge
Know-howZielgruppen
Abbildung 6: Know–how–Transferkonzept des Projektes EcoSol
Der Know–how–Transfer und Dialog besteht aus den drei Säulen:
•
Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit
•
Transfermedium: CD–ROM
•
Know–how–Transfer im Bereich von Universität und Fachhochschule.
Durch Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit wurden die „klassischen“ Transferleistungen (vgl.
Kapitel 6.2) erbracht. Die Verknüpfung von Forschung und Lehre wurde durch die umfangreiche
Einbindung von Studenten einschlägiger ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge an der Universität Bremen und an Fachhochschulen aus Bremen, Bremerhaven und Oldenburg erreicht. Die
intensive Zusammenarbeit mit Studenten aus dem Studiengang „Gewerblich technische Wissenschaften“ hat zu neuen Impulsen für die universitäre Ausbildung von Berufspädagogen aus den
Bereichen Metall– und Elektrotechnik geführt.
Mit der Konzeptionierung und Umsetzung einer CD–ROM ist ein didaktisch aufbereitetes Transfermedium entstanden, das eine attraktive Alternative zu den obligatorischen Printmedien darstellt
(vgl. Kapitel 6.3).
27
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Der Diskurs mit Experten und die öffentliche Diskussion der Projektergebnisse in Tagungen etc.
unterstreicht den Dialogcharakter des Know–how–Transfers.
6.2.
Publikationen und Öffentlichkeitsarbeit
Die im Projekt EcoSol geleistete Öffentlichkeitsarbeit umfasst die Bereiche:
•
Publikationen
•
Internet
•
Tagungen
•
Führungen
•
Presse
•
Sonstiges
Publikationen
In der Zeitschrift Sanitär– und Heizungstechnik SHT ist eine Artikelreihe über das Projekt EcoSol
veröffentlicht worden, bzw. zur Veröffentlichung vorgesehen. Die Artikelreihe umfasst die Themen
Konzeption und Untersuchungsdesign, Gebäudesystemtechnik mit EIB, Grobanalyse gemessener Energieströme, Betrieb der Wärmepumpen und Erfahrungen nach drei Betriebsjahren.
Im Rahmen des im März 1998 durchgeführten Symposiums wurde ein Tagungsband herausgegeben. Die Publikation „Erfahrungen mit energieoptimierten Gebäuden“ dokumentiert die im
September 2000 durchgeführte Tagung.
Die Vorträge zu den Tagungen „Statusbericht Solar optimiertes Bauen“ (1998 in Freiburg) und
„Solartechnik – Fotovoltaik in Gebäuden“ (1999 in Bremerhaven) sind in Berichtform erschienen.
Internet
Im Frühjahr 1998 wurde die Homepage des Projektes EcoSol in das Netz gestellt. Die Seite bietet
einen Überblick über das Projekt, wichtige Publikationen als Download–Dateien und aktuelle Informationen über neue Messwerte.
Darin eingebunden sind:
28
•
eine "Tour" mit den Projektdaten, Erläuterungen zum NEH–Standard, den Gebäudedaten
und den Projektzielen,
•
eine Fotogalerie mit einer 3D–Animation, auf der ein "Rundflug" um das Gebäude zu sehen ist, eine 360°–Dachansicht und eine Gebäudeführung mit 41 Bildern,
•
Informationen zum Projekt und Projektteam mit Links zu den Projektpartnern,
•
wichtige Publikationen als Download–Dateien,
•
und aktuellen Messdaten der Fotovoltaikanlage.
II.6 ÖFFENTLICHKEITSARBEIT UND KNOW–HOW–TRANSFER
Die Homepage wird durchschnittlich zweimal am Tag besucht, so dass bis zum Projektende im
Dezember 2000 ca. 1.500 Aufrufe zu verzeichnen waren7. Die EcoSol–Homepage wurde in der
Regel innerhalb der Woche (Montags – Freitags) zu normalen Arbeitszeiten (9 – 18 Uhr) aufgerufen.
Ein großer Teil der Nutzer gelangt mit Hilfe einer Suchmaschine auf die EcoSol–Homepage. Ein
weiterer Teil erreicht die Internetseiten über Links auf anderen Homepages, wie z. B. die Seiten
des SolarBau:MONITORs.
Die Internetpräsentation des Projektes EcoSol erfüllt eine wichtige Aufgabe bei der Herstellung
von Erstkontakten zu dem Projekt und dem Projektteam. So haben eine hohe Zahl von Kooperationen, Führungen und sogar Diplomarbeiten ihren Ursprung im Anklicken der Seite
www.ecosol.uni-bremen.de.
Tagungen
Im Rahmen des Projektes wurden zwei Tagungen durchgeführt, in denen die Ergebnisse des
Projektes EcoSol einem regionalen und überregionalen Fachpublikum vorgestellt wurden. Das
Feedback hat einen wichtigen Beitrag zur kritischen Reflektion geleistet. Durch externe Referenten sind Fragestellungen, die über das Projekt EcoSol hinausgehen, diskutiert worden.
Führungen
Die Gebäude ECOTEC 1 und 2 haben als Demonstrationsgebäude in der Region eine große
Resonanz erfahren. Es finden ca. zweimal im Monat Führungen durch das Gebäude statt. Insgesamt haben ca. 500 Personen an Führungen teilgenommen. Die Führungen werden teilweise
durch begleitende Vorträge vor Ort ergänzt. Zu den Besuchergruppen zählen Handwerkerdelegationen, Ingenieure, interessierte Gäste des ITB, studentische Gruppen mit ihren Betreuern wie
auch Umschüler der umliegenden Weiterbildungszentren.
Die Führungen haben sich auf die Gebäude ECOTEC 3 und 4 ausgeweitet, wobei insbesondere
die Weiterentwicklung der technischen Gebäudeausrüstung von Interesse ist.
Presse
Die Berichterstattung erfolgte in regionalen und überregionalen Zeitungen. Die Zeitungsartikel
beziehen sich zum großen Teil auf das Gesamtkonzept der Gebäude. Eine Übersicht der Zeitungsartikel ist im Anhang 23.4 aufgeführt.
Weiterhin war das Gebäude war Gegenstand von Berichten des regionalen Fernsehsenders.
7
Die Zahl der Zugriffe auf die EcoSol–Homepage wurde über einen Zähler ermittelt. Seitenaufrufe von EcoSol, bzw. ITB–Mitarbeitern wurden nicht erfasst.
29
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Sonstiges
Das Projekt EcoSol, bzw. technische und energetische Teilaspekte, waren Gegenstand einer
Reihe von Vorträgen, die z. B. auf Veranstaltungen des SolarBau:MONITOR, des VDE oder von
Hochschulen gehalten wurden.
Der mittlerweile in der 3. Auflage erschienene Projekt–Flyer bietet einen Überblick über das Projekt. Seit dem Frühjahr 2000 wird außerdem der Projekt–Flyer des SolarBau:MONITOR Interessierten zur Verfügung gestellt.
6.3.
CD–ROM
Die am Ende von Forschungsvorhaben veröffentlichten Abschlussberichte erreichen oftmals einen erheblichen Umfang. Der Gebrauchswert dieser Berichte ist aus zwei Gründen begrenzt. Für
viele Leser ist nur ein Teil der Arbeit (i. d. R. die Zusammenfassung) oder eine bestimmte Fragestellung von Interesse. Zusätzlich empfindet ein großer Teil der Nutzer die Berichte als unhandlich.
Aus diesen Gründen wurde ein Transfermedium konzipiert, das den potenziellen Adressaten die
im Projekt gewonnen Erfahrungen und Erkenntnisse zugänglich macht. Die als Hypermedia–Produkt realisierte CD–ROM ermöglicht ein Navigieren durch die umfangreichen Aspekte des Projektes. Aus der individuellen Sichtweise des Nutzers, des Technik– oder Energie–Interessierten
sind die Ergebnisse didaktisch aufbereitet dargestellt. Der induktive Aufbau erlaubt es, aus Einzelheiten und konkreten Anwendungen auf das Allgemeine zu schließen. Die CD–ROM verweist
auf weiterführende Themen und Links zu Internetseiten mit zusätzlichen Informationen.
Star tseite
Hauptpfade
Beschreibung
Anal yse und Optimierung
Nutzung
Welcome
to EcoSol
Technik
Energie
Projektinfo
Abbildung 7: Konzeption der CD–ROM
Die Navigation erfolgt durch die Wahl eines Hauptpfades, über den man zu den inhaltlichen Ebenen „Beschreibung, Analyse, Optimierung“ gelangt (Abbildung 7). Die CD–ROM–Seiten eines
30
II.6 ÖFFENTLICHKEITSARBEIT UND KNOW–HOW–TRANSFER
Pfades weisen Querverbindungen zu den Seiten anderer Pfade auf, so dass ein Thema aus drei
unterschiedlichen Perspektiven betrachtet werden kann.
Die CD–ROM ist für die Adressaten
•
Experten aus dem Bereich des energieoptimierten Bauens
•
Experten aus dem Bereich der Beruflichen Bildung
•
Studenten ingenieurwissenschaftlicher und gewerblich–technischer Fachrichtungen
konzipiert.
6.4.
Know–how–Transfer im Bereich von Universität und Fachhochschule
(Fach–)Hochschulabsolventen tragen durch ihren Einblick in die neuesten wissenschaftlichen
Erkenntnisse entscheidend zur Innovation in Industrie und Handwerk bei. Ein besonderes Augenmerk des Projektes lag deshalb bei dem Know–how–Transfer für die Zielgruppe der Studenten der ingenieurwissenschaftlichen und gewerblich–technischen Studiengänge.
Der Know–how–Transfer erfolgte durch die Vergabe von Diplomarbeiten, die Durchführung von
Lehrveranstaltungen und die Einbindung von studentischen Hilfskräften.
Diplomarbeiten
Während der Laufzeit des Projektes EcoSol wurden sieben Diplomarbeiten fertig gestellt, eine
Magisterarbeit befindet sich kurz vor dem Abschluss. Fünf Diplomarbeiten befassten sich mit konkreten technischen Aufgabenstellungen des Projektes. Zwei Diplomarbeiten untersuchten auf
dem Gebiet der Berufsfeldwissenschaft den Wandel gebäudebezogener Facharbeit im Bereich
der Gebäudeautomation und mögliche Implikationen der Gebäudeautomation auf die berufliche
Bildung. Die Magisterarbeit "Technikgestaltung und Nutzerakzeptanz" hat die Fragestellung nach
dem Zusammenhang zwischen der Nutzerakzeptanz und der Nutzerzufriedenheit im Hinblick auf
intelligente Gebäude zum Gegenstand.
Lehrveranstaltungen
Das im Studiengang Gewerblich–Technische Wissenschaften (GTW) im Sommersemester 1998
und Wintersemester 1998/99 durchgeführte Projekt "Gebäudeautomatisierung, Facharbeit und
berufliche Bildung" behandelte wesentliche Aspekte des Projektes EcoSol.
In dem Projekt wurden u. a. Fallstudien zur Facharbeit in der Gebäudeautomation erstellt, die in
der Zeitschrift Lernen und Lehren im April 2000 veröffentlicht wurden.
In einer Reihe von weiteren Lehrveranstaltungen wurde z. B. der Wandel und die Analyse der
Facharbeit in der Gebäudeautomation sowie einzelne technische Aspekte energieoptimierter Gebäude aufgenommen.
Fragestellungen, die sich aus dem Projekt EcoSol ergeben haben, sind beliebte Themen für
Hausarbeiten und mündliche Abschlussprüfungen.
31
II PROJEKTVERLAUF UND PROJEKTZIELE
Studentische Hilfskräfte
Insgesamt waren im Projekt EcoSol kontinuierlich bis zu sechs Studenten in Form von studentischen Hilfskraftverträgen eingebunden. Die Studenten arbeiteten an fachlichen Inhalten entsprechend ihrer jeweiligen Fähigkeiten und Kenntnisse und wurden so an das praktisch–wissenschaftliche Arbeiten herangeführt.
Durch die Tatsache, dass die Lehrveranstaltungen zum Teil im Gebäude ECOTEC 1 stattfanden,
war der Lernort gleichzeitig Arbeitsplatz.
32
III.7 ARCHITEKTONISCHES KONZEPT
III.
Objektbeschreibung
Die im Umfeld der Bremer Universität angesiedelten Gebäude haben eine auffallende architektonische Gestaltung. Die geplante Bautechnik wie auch deren handwerkliche Ausführung sollen
den Kriterien des Programms entsprechen.
Ein Schwerpunkt liegt auf der komplexen technischen Gebäudeausrüstung, die hier zum Einsatz
kam. Im Sinne des energieoptimierten Betriebs liegt eine Herausforderung in der intelligenten
Verknüpfung der verschiedenen Komponenten. Aber auch die Nutzungsstruktur hat einen Einfluss auf das energetische Gebäudeverhalten.
7.
Architektonisches Konzept
7.1.
Städtebauliche Einbindung
Die Gebäude ECOTEC 1 und 2 befinden sich am äußersten nordwestlichen Rand des Technologieparks der Universität Bremen (Abbildung 8). In nördlicher Richtung wird der Technologiepark
durch das Naturschutzgebiet „Westliches Hollerland“ begrenzt. Das Grundstück grenzt an den
Uni–Randgraben, der gemäß § 8a des Bundesnaturschutzgesetztes (BnatSchG) als Ersatz– und
Ausgleichmaßnahme für den Bebauungsplan renaturiert wurde.
Seit der Entstehung im Jahr 1986 haben sich im Technologiepark ca. 200 Unternehmen mit insgesamt rund 3.500 Beschäftigten angesiedelt. Die Gesamtfläche von rund 350.000 m2 ist nahezu
vollständig bebaut, so dass zurzeit über eine Erweiterung des Technologieparks diskutiert wird.
Ziel des Technologieparks ist es, technologieorientierte Unternehmen mit Forschungseinrichtungen der Universität und weiteren ansässigen Institutionen in Kontakt zu bringen. Der Austausch von Informationen, das Zusammenführen von Know–how und die Bearbeitung gemeinsamer Forschungs– und Entwicklungsprojekte führen an einem gemeinsamen Standort zu fruchtbaren Kooperationen. Hiervon profitieren besonders kleine und mittlere Unternehmen, die nicht
über größere Forschungs– und Entwicklungsabteilungen verfügen.
33
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Abbildung 8: Schemaskizze des Technologieparks der Universität Bremen
Durch die verkehrstechnisch optimale Lage an der BAB 27, die umfangreiche Forschungsinfrastruktur der Universität sowie die spezifische Unternehmensansiedlung ist der Technologiepark
Universität eine erste Adresse. Die gewollte Verflechtung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft
konnte in den vergangenen Jahren erfolgreich umgesetzt werden.
Verkehrliche Anbindung
Die Universität Bremen und der Technologiepark verfügen durch die unmittelbare Nähe zur
BAB 27 und die Anbindung an das überörtliche Straßennetz über eine sehr gute verkehrliche
Infrastruktur. Mit der Verlängerung der Straßenbahnlinie 6 zur Universität Bremen im Frühjahr
1998 ist eine deutliche Verbesserung des öffentlichen Personennahverkehrs eingetreten. Die
„Technologielinie“ verbindet die Universität über den Verkehrsknotenpunkt Bremer Hauptbahnhof
mit dem Bremer Flughafen. Die nächstgelegene Haltestelle „Klagenfurter Strasse“ ist ca. 7 Gehminuten von den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 entfernt.
Direkt am Gebäude verläuft der Kuhgrabenweg, eine Fuß– und Radwegeverbindung mit der sich
der Bremer Hauptbahnhof mit dem Rad in 15 Minuten (Entfernung ca. 4 km) jenseits der Durchgangsstraßen erreichen lässt.
34
III.7 ARCHITEKTONISCHES KONZEPT
In der Wilhelm–Herbst–Straße sind Parkplätze in ausreichender Zahl vorhanden. Die Fahrradstellplätze befinden sich hinter dem Gebäude ECOTEC 2. Seitens der Nutzer wurde der Wunsch
nach überdachten Fahrradständern in Eingangsnähe zu dem Gebäude ECOTEC 1 geäußert.
7.2.
Raumaufteilung und –gestaltung
Der Gebäudekomplex ist als viergeschossiger reiner Verwaltungsbau errichtet worden, wobei das
vierte Geschoss als zurückspringendes Staffelgeschoss ausgeführt ist. Jeder Bauabschnitt dient
etwa 85 Personen als Arbeitsplatz bei einer beheizten Nettogrundfläche von je 2.941 m2. Ein
Großteil der Büros ist als Zwei–Personen–Büro mit einer Fläche von 20 bis 25 m2 ausgebildet.
Die Gebäude sind teilunterkellert. In dem Teilkeller befinden sich die Hausanschlussräume zur
Versorgung der Gebäude sowie eine Tiefgarage, die 12 Fahrzeugen Parkmöglichkeiten zur Verfügung stellt. Die detaillierte Raumaufteilung ist im Abschnitt 10 dargestellt.
Der erste Bauabschnitt, das Gebäude ECOTEC 1, wurde im September 1997 bezogen. In den
Vollgeschossen ist das Institut Technik und Bildung (ITB) alleiniger Mieter, das Staffelgeschoss
wird von der ECOTEC GmbH genutzt. ECOTEC ist zugleich Bauherr beider Gebäude. Die Gebäudeleittechnik für die beiden Bauabschnitte (vgl. Abschnitt 9.4) befindet sich im Staffelgeschoss
des ersten Bauabschnittes.
Der zweite Bauabschnitt (ECOTEC 2) wird vom Bremer Forum genutzt. Das Bremer Forum der
Wirtschaft und Wissenschaft ist als wirtschaftswissenschaftliches Kompetenz– und Beratungszentrum im Technologiepark an der Universität Bremen angesiedelt. Wirtschaftswissenschaftler
und Beratungsunternehmen offerieren hier in enger Zusammenarbeit eine breite Palette an Beratungs– und Forschungsdienstleitungen rund ums Management. Das Beratungsangebot richtet
sich insbesondere an kleine und mittlere Unternehmen und an die öffentliche Hand. Teilnehmer
des Bremer Forums sind Einheiten des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaft der Universität
Bremen, der Bremer Ausschuss für Wirtschaftsforschung (BAW) sowie mehrere Unternehmensberatungsgesellschaften.
ECOTEC 2 wurde im März 1998 bezogen. Der Eingangsbereich jedes Gebäudes besteht aus
einem verglasten Foyer (vgl. Abbildung 9 und Abbildung 10), das bis zum 2. Obergeschoss offen
gestaltet ist. In diesem zentralen Bereich befindet sich auch der Treppenaufgang, der um den
Fahrstuhl angeordnet ist. Die erste und zweite Etage haben im Treppenhausbereich eine vorspringende Galerie, von der man durch die Glasfassade nach außen in Richtung des Technologieparks und der Universität Bremen schauen kann (vgl. Abbildung 11). Vom Foyer/Treppenhaus
sind die einzelnen Sektionen erreichbar, die in ECOTEC 1 sich etwa in Richtung der Ost/West–
Achse des Gebäudes orientieren. Das Staffelgeschoss teilt sich in zwei Zonen auf, die vom Fahrstuhl aus ebenfalls in der Ost/West–Achse verlaufen.
35
Zone 3
Zone 3
Zone 2
Zone 2
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Zone 1
Zone 1
F
Schnitt entspr.
Abb 11
Abbildung 9: Grundriss und Zonierung der ECOTEC–Gebäude
Abbildung 10: Ansicht des Gebäudes ECOTEC 1
36
III.8 BAUTECHNIK UND BAUAUSFÜHRUNG
Abbildung 11: Schnitt durch das Gebäude ECOTEC 1
8.
Bautechnik und Bauausführung
8.1.
Gebäudestruktur
Die Gebäude ECOTEC 1 und 2 wurden im Rastermaß geplant und ausgeführt. Die Gebäude
stehen sich spiegelsymmetrisch gegenüber, wobei jedes Gebäude nahezu die Form eines Viertelkreises mit angefügtem Rechteck aufnimmt (vgl. Abbildung 9).
Die Vollgeschosse der Gebäude sind mit tragenden Stützen, das Staffelgeschoss ist mit einer
Stahlträgerkonstruktion ausgeführt. Im Untergeschoss befindet sich eine Tiefgarage. Die Geschossdecken sind aus Stahlbeton gefertigt, die aus rotem Verblendmauerwerk (Klinker) bestehende Fassade ist zweischalig. Bei Fenstern und Paneelen handelt es sich um eine vorgefertigte
Aluminium–Kalt/Warm–Vorhangfassade. Die Dächer sind als leichte Flachdachkonstruktionen
ausgebildet. Detaillierte Informationen sind dem Kapitel 8.3 zu entnehmen.
Jede Zone eines Geschosses hat einen Sanitär– und Technikbereich sowie eine Teeküche, deren Stahlbeton– und Kalksandsteinwände wie auch der Fahrstuhl als aussteifende Elemente der
Gebäude fungieren.
37
III OBJEKTBESCHREIBUNG
8.2.
Wandaufbauten
Außenwände
Die Außenwände bestehen aus einem zweischaligem Mauerwerk mit folgendem Wandaufbau
von innen nach außen:
•
Gipsputz
•
Stahlbeton neben den Fenstern/Kalksandstein unter den Fenstern
•
mineralischer Faserdämmstoff
•
Luftschicht
•
Verblendmauerwerk (Klinker)
Der u–Wert des Wandaufbaus beträgt 0,286 W/(m2·K).
Innenwände
Die aussteifenden Innenwände des Foyers und des Fahrstuhls bestehen aus 24 bzw. 20 cm dickem, beidseitig verputztem und tapeziertem Stahlbeton, der vor Ort verarbeitet wurde.
Die Sanitär–, Technik– und Küchenbereiche in den Gebäuden wurden in 11,5 cm Kalksandstein
gemauert. Die Wände der Küche wurden beidseitig verputzt und tapeziert. Die Sanitärbereiche
wurden innenseitig gefliest und außenseitig verputzt und tapeziert. Die Wände der Technikräume
wurden innenseitig gestrichen und flurseitig verputzt und tapeziert.
Die nichttragenden Innenwände, d. h. die Trennwände der Büros, wurden in Leichtbauweise mit
C–Profilen erstellt. Die Dicke der Wände beträgt 10 cm, der Hohlraum zwischen den Gipskartonplatten wurde vollflächig mit Mineralfaserdämmstoff, zum Schallschutz zwischen den einzelnen
Büros, ausgefüllt.
Fenster– und Fassadenaufbau
Die Außenwände der ECOTEC–Gebäude bestehen aus einer zweischaligen Lochfassade, wobei
die innere Schale in Ortbeton und Kalksandstein und die äußere Schale in rotem Klinker ausgeführt wurde. Bei den Fenstern und Paneelen handelt es sich um eine vorgefertigte Aluminium–
Kalt/Warm–Vorhangfassade (TYP CW 80 der Firma Schüco).
38
III.8 BAUTECHNIK UND BAUAUSFÜHRUNG
Die Fassade – Beschreibung des Systems
Abbildung 12: CW–Fassade
Die Kalt/Warm–Vorhangfassade (CW–Fassade) wurde an die tragenden Außenwände, die in
Massivbauweise ausgeführt sind, montiert (vgl. Abb. 12). Die Bauwerksöffnungen wurden mit
isolierverglasten Fensterelementen geschlossen und die gedämmten Bauwerksflächen („Kalt“–
Bereich) mit einem Wetterschutz aus Glas versehen.
Das äußere Erscheinungsbild der CW–Fassade ist auch bei wechselweiser Anordnung von
Drehkipp–Flügeln und Festverglasungen im „Warm“–Bereich über die gesamte Fassadenfläche
gleichbleibend. Die von außen sichtbaren Deckschalenprofile haben eine gleichbleibende Ansichtsbreite von 80 mm.
Die Verglasung der Festfelder in den Fensterelementen erfolgte bei der CW–Fassade von innen,
im gesamten „Kalt“–Bereich von außen.
Die wärmegedämmten Baukörperflächen („Kalt“–Bereich) wurden mit einem Wetterschutz aus
verspiegeltem 8 mm dickem Glas (ESG = Einscheibensicherheitsglas) verkleidet.
Die Unterkonstruktion besteht aus 80 mm breiten Pfosten– und Riegelprofilen. Die Pfosten wurden mit Konsolen am Baukörper befestigt, die Riegel wurden mit den Pfosten verbunden. Die
Entwässerung und Belüftung des Glasfalzes erfolgt hier über den Riegel– und Pfostenfalz.
39
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Fassadenanschluss zum Baukörper
Der Blendrahmen des „Warm“–Bereichs ist aus Gründen der Schalldämmung und zur leichteren
Montage als umlaufendes Zargenprofil ausgebildet worden und wurde mit Konsolen am Baukörper befestigt (Abb. 13).
Abbildung 13: Fassadenanschluss
Umlaufend um den Blendrahmen wurde ein Wärmedämmkeil entsprechend DIN 18165 eingesetzt. Der Wärmedämmkeil ist durchgehend von der Außenkante des Warmteiles bis zum Baukörper wasserdicht mit einer elastischen Dichtbahn verkleidet worden. Der Warmteil der Fassade
ist an der Gebäudeinnenseite dampfdicht ausgeführt worden.
Verglasung
Die verwendete Verglasung besteht ebenso wie konventionelles Isolierglas aus zwei Floatglasscheiben, die durch einen hermetisch abgeschlossenen Scheibenzwischenraum (SZR) voneinander getrennt sind. Die beiden Glasscheiben wurden über ein Abstandhalterprofil auf eine Distanz von 16 mm zueinander gebracht und durch das Doppeldichtungssystem Butyl/Polysulfid
dauerelastisch verklebt. Der SZR ist mit einem Edelgas (Argon) gefüllt, und auf die Innenscheibe
zum SZR wurde eine hauchdünne Schicht aus Silber aufgebracht. Die Scheibenstärke der Innenseite beträgt 4, die der Außenseite, aus Gründen des erhöhten Schallschutzes durch die nahe
gelegene Autobahn, 8 mm.
40
III.8 BAUTECHNIK UND BAUAUSFÜHRUNG
In die Fensterelemente der CW–Fassade wurden Isolierglasscheiben mit einer Dicke von insgesamt 28 mm eingesetzt, die als Wärmeschutzverglasung ausgebildet ist und folgende Merkmale
aufweist:
•
u–WertVerglasung: 1,3 W/(m2·K)
•
u–WertFenster: 1,6 W/(m2·K) (Rahmenmaterialgruppe 2.1 nach DIN 4108 Teil 4)
•
Gesamtenergiedurchlassgrad
g–WertVerglasung: 0,46
•
Edelgasfüllung des Scheibenzwischenraumes (Argon)
•
Silber bedampftes Warmglas auf der Rauminnenseite (vgl. Abbildung 7)
•
Scheibendicke Innenseite: 4 mm
•
Scheibenzwischenraum: 16 mm
•
Scheibendicke Außenseite: 8 mm
Abbildung 14: Wärmeschutzverglasung
41
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Abbildung 15: Fassade des Gebäudes ECOTEC 1
8.3.
Sohl–, Dach– und Deckenaufbau
Sohlplatte, Tiefgaragen– und Kellerdecke
Die raumabschließende wärmeübertragende Sohlplatte, Tiefgaragen– und Kellerdecke weisen
folgenden Materialaufbau (von innen nach außen) auf:
•
Zementestrich
•
mineralischer Faserdämmstoff
•
PS–Partikelschaum
•
Stahlbeton
Die Elemente haben folgende u–Werte:
•
Sohlplatte:
0,288 W/(m2*K)
•
Tiefgaragendecke:
0,286 W/(m2*K)
•
Kellerdecke:
0,276 W/(m2*K)
Im Bereich der Büroflächen und der Flure ist als Oberbelag Auslegware verwendet worden. Im
Foyer und in den Galerien des ersten und zweiten Geschosses wurde Granit als Belag gewählt,
ebenso wie für die Treppenstufen im Treppenaufgang.
Die Teeküchen, die sanitären Bereiche sowie die Technikräume wurden gefliest.
42
III.8 BAUTECHNIK UND BAUAUSFÜHRUNG
Decke vom zweiten Ober– zum Staffelgeschoss
Die Decke, die vom zweiten Obergeschoss zum Staffelgeschoss (das vorhandene Staffelgeschoss ist eingerückt) an die Außenluft grenzt, wurde folgendermaßen von innen nach außen
ausgeführt:
•
Stahlbeton
•
mineralischer Faserdämmstoff
•
Bitumendachbahn
•
Kiesschüttung/Gehwegplatten
Staffelgeschossdecke
Die Staffelgeschossdecke ist als leichte Flachdachkonstruktion ausgebildet. Dies bedeutet, dass
sich auf einem Trapezblech lediglich 15 cm PS–Partikelschaum befindet. Auf den Partikelschaum
wurden Bitumendachbahnen aufgebracht, die miteinander verschweißt sind.
Bei annähernd allen Decken in den Vollgeschossen sowie im Staffelgeschoss handelt es sich um
abgehängte Decken. In dem Hohlraum zwischen der Abhängung und der Unterkante der Stahlbetondecke befindet sich das Rohrleitungssystem zur Be– und Entlüftung der Gebäude und die
restliche Installationstechnik. In den Technikräumen und im Keller wurden die Decken nicht abgehängt.
8.4.
Verwendete Bau– und Werkstoffe
Folgende Bau– und Werkstoffe wurden für den Bau der ECOTEC–Gebäude verwendet:
8.5.
•
Beton:
•
Betonstahl: BSt 500S und 500M
•
Baustahl: St 37
•
Klinker
•
Mörtel:
•
Mineralfaserdämmstoffe
•
Polystyrol–Partikelschaum (PS)
•
Gipsputz
•
Putz PG I und II
•
Zementestrich
•
Glas
B 25
MöGr IIa
Bauausführung
Die bei der Bauausführung zugrunde gelegte hohe Qualität ist u. a. auf die im Kapitel II.3 dargestellte Planung zurückzuführen. Durch regelmäßige Baubesprechungen, kontinuierliche Bau43
III OBJEKTBESCHREIBUNG
überwachung und die gewerkeübergreifende Kooperation sowie das Know–how der Handwerksbetriebe konnte der hohe Standard erzielt werden.
Bei der Auswahl der Baustoffe wurde der Stand der Technik unter ökonomischen Gesichtspunkten zugrunde gelegt. Die Gebäude wurden bereits in der Bauphase per Fernwärme versorgt; somit fand der Bauaustrocknungsprozess bereits während der Bauphase statt.
Die ausführenden Baufirmen haben die Gebäude sorgfältig und sehr winddicht erstellt, was im
Juli 1999 durch einen Blower–Door–Test im ersten Bauabschnitt nachgewiesen werden konnte
(vgl. Abschnitt 12.8.1). Geringe Undichtigkeiten zeigten sich an den Fensteranschlüssen sowie an
der Außentür.
Des weiteren wurde im März 2000 eine Thermografie der Gebäudehülle des ersten Bauabschnittes durchgeführt. Auch hier konnten keine nennenswerten Wärmeverluste durch Undichtigkeiten und Wärmebrücken festgestellt werden.
9.
Technische Gebäudeausrüstung
Die installierten technischen Komponenten in den untersuchten Gebäuden haben eine überdurchschnittliche Komplexität, so dass hier eine intensive Darstellung der Systeme erfolgt. Die beiden
Gebäude sind weitgehend identisch ausgestattet. Im folgenden wird das Gebäude ECOTEC1
beschrieben, auf evtl. Unterschiede für ECOTEC 2 wird jeweils ausdrücklich hingewiesen.
Zur Einstellung eines behaglichen Raumklimas werden die Räume beheizt und kontrolliert be–
und entlüftet. Die Grundheizung erfolgt über statische Heizflächen. Die für die zugeführte Frischluft benötigte Wärmezufuhr erfolgt mittels elektrisch betriebenen Wärmepumpen. Die Wärmepumpen können im Sommer auch für die Kühlung eingesetzt werden. Eine thermische Solaranlage unterstützt die Wärmezufuhr und wird in erster Linie für das warme Trinkwasser verwendet.
Die Fotovoltaikanlage stellt einen Teil der benötigten elektrischen Energie zur Verfügung.
Die jeweiligen Komponenten sind mittels einer umfangreichen Gebäudeautomationsanlage miteinander verbunden. Weiterhin sind darin die Regelung der Beleuchtungsanlage, die Markisensteuerung, die Zutrittskontroll– und Schließsysteme sowie der Aufzug eingebunden.
9.1.
Heizung, Lüftung, Klima
Für die Beheizung des Gebäudes steht als Energieträger Fernwärme aus einem nahegelegenen
Müllheizwerk zur Verfügung. Auf Grund von Auflagen der Stadt müssen alle Gebäude der Universität Bremen und des Technologieparks an der Universität an dieses bestehende Fernheizwerk
angeschlossen werden. Für die pro Bauabschnitt jeweils projektierten 65 kW Heizleistung wurde
ein gemeinsamer 200 kW leistender Wärmetauscher im Bauabschnitt 1 eingebaut (siehe Foto in
Abbildung 16). Der Wärmetauscher wird bei einer Vorlauftemperatur von etwa 130°C betrieben.
Die in Abbildung 16 dargestellte Verteilung der Wärme im Gebäude erfolgt über fünf verschiedene
Heizkreise. Die übereinander liegenden drei Zonen eines Gebäudes werden jeweils durch einen
Heizkreis versorgt und werden daher mit den gleichen Vorlauftemperaturen betrieben. Für das
Staffelgeschoss ist ein separater Heizkreis installiert. Der fünfte Heizkreis regelt die verschiede44
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Fußbodenhzg. SG
Staffelgeschoß
Zone 1
Zone 2
Zone 3
nen Heizschlangen in den Fußböden. Die Fußbodenheizungen sind jeweils in den zentralen Flurbereichen beim Haupteingang, zwischen den Zonen 2/3 bzw. 1 im 1. und 2. OG sowie teilweise
im Staffelgeschoss und im Keller installiert. Ein nicht direkt für den Gebäudebetrieb notwendiger
weiterer Heizkreis sorgt im Winter für eine schnee– und eisfreie Rampenabfahrt zur Tiefgarage.
Die Beschreibung der Einbindung der thermischen Solaranlage in die Heizungsanlage erfolgt in
Abschnitt 12.6.
Staffelgeschoß
Heizkreise für
statische Heizflächen
Fußbodenhzg. zentrale Flure
1. Obergeschoß
Erdgeschoß EG
Rampe
Keller
2. Obergeschoß
Heizkreise für
Fußbodenheizung
Keller
Abbildung 16: Schema der verschiedenen Heizkreise und Foto der Fernwärmeübergabe
sowie der zentralen Wärmeverteilung im Keller von ECOTEC 1
Für die Steuerung der Wärmezufuhr über die statischen Heizflächen sind in den Räumen des EG,
1.OG und des SG Thermostatventile eingesetzt. Im 2. OG ist eine Einzelraumregelung installiert,
die an die Gebäudeautomation angeschlossen ist (s. Abschnitt 9.4). Ein Heizköperventil sowie
das dazugehörige Raumbediengerät ist in Abbildung 17 zu sehen. Der Nutzer hat die Möglichkeit,
den Sollwert für die eigene Raumtemperatur um 3 K von dem voreingestellten Sollwert zu erhöhen oder zu verringern. Der voreingestellte Sollwert liegt bei 20°C. Mit der Funktionstaste unten
rechts ist ein Temperaturabsenkung für den Fall einer längeren Abwesenheit einstellbar.
Abbildung 17: links – automatisch angesteuertes Heizkörperventil; rechts – Raumbediengerät (und EIB–Taster)
45
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Luftklappen
Heat-Pipe
Wärmepumpe
Der nicht durch die statischen Heizfläche abgedeckte Wärmebedarf wird mittels der in jeder Zone
autark betriebenen Wärmepumpen bereitgestellt. Die elektrisch betriebenen Wärmepumpen arbeiten nach dem Luft/Luft–Prinzip. Sie nutzen die aus den Räumen abgeführte Abluft als Wärmereservoir und temperieren damit die den Räume zugeführte Zuluft. Umluftanteile gibt es nicht.
Außenluft
Zuluft
Abluft
Fortluft
Abbildung 18: Foto einer geöffneten NILAN–Wärmepumpe vom Typ VPL 25
Beide Luftströme (Außenluft−Zuluft und Abluft−Fortluft) werden im Gleichstrom durch die Geräte
geführt, wobei der Abluftstrom durch den unteren Kanal und der Zuluftstrom durch den oberen
Kanal geleitet wird (siehe Abbildung 18).
Den Wärmepumpen ist eine Wärmerückgewinnung vorgeschaltet. Sie ist senkrecht eingebaut
und arbeitet nach dem Heat–Pipe–Prinzip (Gravitations–Wärmerohr). Im Wärmerohr wird durch
die warme Abluft im unteren Teil ein Wärmeträgermedium verdampft. Durch den Kontakt mit der
kalten Außenluft im oberen Teil verflüssigt sich der Wärmeträger. Die frei werdende Kondensationswärme bewirkt so eine Vorwärmung der kalten Außenluft.
Im Sommer ist die Wirkrichtung über ein 4–Wege–Ventil umkehrbar, so dass die Wärmepumpe
dann als Kältemaschine betrieben werden kann. Die Luftvorwärmung hat dann jedoch bedingt
durch die Stromführung der Luft und die geringen Temperaturdifferenzen keine Wirkung.
46
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Die Steigungsschächte sowie alle Zu– und Abluftkanäle zur Luftverteilung sind wärmeisoliert. Alle
Zu– und Abluftkanäle sind zur Geräuschminderung mehrfach mit Schalldämpfern ausgestattet.
In jeder Zone ist eine separate und autarke Wärmepumpe installiert. Für die Vollgeschosse wurde
je Zone ein Luftvolumenstrom von 500 m3/h also 1500 m3/h pro Etage projektiert. Im Staffelgeschoss liegt der maximale Luftvolumenstrom bei 4500 m3/h. Der deutlich größere Luftwechsel
im Staffelgeschoss ist zur Abfuhr der großen solaren Wärmelasten im Sommer notwendig, die
durch den hohen Fensterflächenanteil im Staffelgeschoss hervorgerufen werden. Entsprechend
den Auslegungen sind die in Tabelle 2 zusammengestellten Typen der NILAN–Lüftungsgeräte in
jedem der beiden Gebäude eingebaut.
Anordnung im
Gebäude
Anzahl pro
Gebäude
Typ
Luftvolumenstrom
[m3/h]
Leistungszahl im Heizbetrieb
nach Herstellerangaben
EG – 2.OG
9
VPL 25
500
4,4
SG
1
VPL 30
1500
4,3
SG
1
VPL 45
3000
4,1
Tabelle 2: Auslegungsdaten der eingesetzten NILAN–Lüftungsgeräte pro Gebäude
In den ersten drei Geschossen reicht der Luftwechsel entsprechend von 0,7 bis 1,2 1/h in den Büroräumen über 2,4 bis 2,8 1/h in den Schulungsräumen und Toiletten. Im Staffelgeschoss liegen
die Luftwechselraten bei 3,2 bis 4,0 1/h in den Büroräumen, 3,6 1/h in Toiletten und Bistro und
4,8 1/h im Raum für die Fernüberwachung. Die Fernüberwachung bzw. Gebäudeleitzentrale hat
auf Grund der dort stehenden Computer (vgl. Abbildung 2) eine höhere interne Wärmelast, die
durch die Lüftungsanlage abgeführt werden muss.
Die folgenden technischen Auslegungsdaten beziehen sich auf eine Luftmenge von 500 m3/h mit
einer VPL 25. Im Heizfall liegt dabei eine Außentemperatur von –12°C und eine Zulufttemperatur
von 20°C vor. Die Kompressorleistung beträgt 1,05 kWl.
Die Ventilatoren für Zu– und Abluft haben jeweils eine Nennleistung von 200 W. Maximal wird
dabei unter Berücksichtigung der vorgeschalteten Heat–Pipe eine Wärmeleistung von 5,3 kW
abgegeben. Ohne die Heat–Pipe liegt dieser Wert bei 3,8 kW. Rechnerisch ergibt sich dadurch
bei Nennlast ohne Einbeziehung der Ventilatoren eine Leistungszahl von 5,0 bzw. 3,6. Die Jahresarbeitszahl liegt jedoch bedingt durch die wesentlich niedrigeren mittleren Außentemperaturen
unter diesen maximalen Arbeitszahlen.
47
III OBJEKTBESCHREIBUNG
6,00
5,50
Wärmeleistung
mit Heat-Pipe
5,00
4,50
Leistung [kW]
4,00
3,50
3,00
Wärmeleisung
ohne Heat-Pipe
2,50
2,00
KompressorLeistungsaufnahme
1,50
1,00
0,50
0,00
-12 -10 -8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20
Außentemperatur [°C]
Abbildung 19: Kennlinie einer NILAN Wärmepumpe VPL 25 (nach Herstellerangaben)
9.2.
Bereitstellung des warmen Trinkwassers
Die notwendige Energiebereitstellung für die Warmwasserbereitung des ECOTEC 1–Gebäudes
erfolgt auf zweierlei Arten. Zum einen primär über die thermische Solaranlage und zum anderen
sekundär über die Fernwärme. Das erwärmte Wasser wird auf Vorrat in einem 500 Liter Speicher–Wassererwärmer (SWE) zentral gespeichert.
Die Nutzung von Wasser beschränkt sich in den untersuchten Gebäuden auf Zapfstellen in den
WCs und den Teeküchen, die in jede Zone integriert sind. Das Gebäude verfügt über insgesamt
22 WC–Räume und 11 Teeküchen. Dies führt zu insgesamt 22 WCs, 18 Urinalen, 22 Waschtischen (WT) und 11 Küchenspülen (KSp). In den Technikräumen sind ebenfalls Zapfstellen für
kaltes und warmes Wasser vorhanden, die jedoch nur sehr selten genutzt werden.
Jede der drei Zonen eines Gebäudes hat einen eigenen Steigestrang mit der dazugehörigen Zirkulation, um das Wasser während der Betriebszeit ständig auf Betriebstemperatur zu halten und
einen entsprechenden Nutzungskomfort bereitzustellen. Das Leitungsschema in Abbildung 20 gilt
für Zone 1, die Leitungsverlegung in den Zonen 2 & 3 ist zu dieser weitgehend identisch. Da ein
Leitungsschema nicht vorhanden war, wurde anhand der installierten Sanitärobjekte eine entsprechende Zeichnung entworfen. Die verlegten Leitungen wurden nach den Leistungsabschnitten, die von der Zirkulationsmenge durchflossen werden (Zirkulationsleitungen), und denen, die lediglich bei der Entnahme von Warmwasser genutzt werden (Stockwerksleitungen),
unterschieden. Als Stockwerksleitungen werden die in Abbildung 20 als Teilstrecken 1, 2, 4, 5, 7,
8, 10 und 11 nummerierten Bereiche bezeichnet. Die Zirkulationsleitungen sind mit ca. 244 m
Länge nahezu doppelt so lang wie die Summe der Stockwerksleitungen mit 127 m.
48
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Verteilleitungen
Leitungslänge des
Zirkulationskreislaufes
Leitungslänge der
Stockwerksleitung
ΣVR [Liter /s]
Ltg ∅
DN
m
m
≤ 0,15
15 x 1
12
145
109
≤ 0,29
18 x 1
15
10,5
18
≤ 0,48
22 x 1
20
10,5
–
≤ 1,59
28 x 1,5
25
78
–
≤ 6,11
35 x 1,5
32
–
–
244 m
127 m
Tabelle 3: Leitungsdurchmesser und Leitungslängen für die Auslegung
In Tabelle 3 sind die Leitungsdurchmesser sowie die abgeschätzten Leitungslängen für die Trinkwasserinstallation angegeben. VR stellt den angenommenen Durchfluss bei der Wasserentnahme
über die Armaturen dar. Tabelle 4 zeigt die Mindestdicken der Rohrleitungsisolationen nach der
Heizungsanlagenverordnung von 1994. Eine stichprobenartige Überprüfung der eingesetzten
Dämmstärken hat ergeben, dass die vorliegende Installation entsprechend dem Standard der
Verordnung ausgeführt wurde.
Bei den Abschätzungen der jeweiligen Wärmeverluste wurden nachfolgende Einflüsse unter–
sucht:
• Verluste beim Start der Warmwasserzirkulation zum Aufheizen der Leitungen,
• Zirkulationsverluste, während des Betriebes,
• Stockwerksverluste während der Entnahme von Warmwasser sowie
• Bereitschaftsverluste durch den Wärmespeicher.
Nennweite (DN) der Rohrleitungen/Armaturen in mm
Mindestdicke der Dämmung, bezogen auf eine
Wärmeleitfähigkeit λ = 0,035 W/(m * K) in mm
bis 20
20
ab 22 bis 35
30
ab 40 bis 100
gleiche Nennweite
über 100
100
Tabelle 4: Dämmung nach Heizungsanlagen–Verordnung vom 22. 03. 1994
Als Wasserleitungen wurden Kupferrohre (Wärmeleitfähigkeit λCu = 372 W/(m⋅K) ) verwendet. Das
eingesetzte Material für die Leitungsdämmung hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(m⋅K).
Die Zirkulationspumpe ist täglich etwa 10h in Betrieb. Die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe beträgt Pel,ZP = 44 W. Für die Warmwasserentnahme ist eine Temperatur
von etwa 55°C vorgesehen. Die Temperaturen in den Zirkulationsleitungen liegen damit zwischen
50 und 55°C. Für den Wärmedurchgang ist die Temperaturdifferenz zur Umgebung der Rohre
relevant. Da die Rohre im Gebäude verlegt sind, kann von einer konstanten Umgebungstempera49
III OBJEKTBESCHREIBUNG
tur von 20°C ausgegangen werden. Für die Stockwerksleitungen wird bei der Ermittlung der
Wärmeverluste von einer mittleren Temperaturdifferenz von 35°C ausgegangen, da diese Leitungen nach einer Wasserentnahme auf etwa 50°C aufgeheizt werden, danach jedoch wieder auf
das Niveau der Umgebungstemperatur auskühlen. Mit den vorliegenden Werten ergibt sich ein
auf den laufenden Meter bezogener Wärmeverluststrom je nach Rohrquerschnitt zwischen etwa 4
und 7 W/m.
3 2 DN15
Staffelgeschoß
2 0,21
13 DN15
1 0,14
13 DN12
Stockwerksleitung
Nr der Teilstrecke / Summendurchfluß
Länge der Teilstrecke in m / Nennweite DN
TWK
TWZ
TWW
KSp
6 0,21
3,5 DN15
WT
WT
Steigleitung
5 0,28
1,5 DN15
4 0,14
10 DN12
2. OG
KSp
WT
WT
WT
9 0,49
3,5 DN20
8 0,28
1,5 DN15
7 0,14
10 DN12
1. OG
KSp
WT
WT
WT
12 0,77
3,5 DN25
11 0,28
1,5 DN15
13
-
EG
10 0,14
10 DN12
1,05
DN25
KSp
WT
WT
WT
Entnahme
3,7 MWh/a
Fernwärme
10,2 MWh/a
Keller
Solaranlage
SWE
500 l
5,1 MWh/a
TWK Versorgung
W
Abbildung 20: Leitungsschema der Trinkwasseranlage Zone 1 (Strang 1)
9.3.
9.3.1.
Solarenergienutzung
Thermische Solaranlage
Die solarthermische Anlage unterstützt die Bereitstellung der Wärme sowohl für das warme
Trinkwasser wie auch für Heizzwecke. Die Einbindung der Solaranlage in das Heizsystem ist in
Abb. 22 dargestellt. Auf jedem Gebäudedach sind 21 m2 Vakuumröhrenkollektoren der Firma
Viessmann installiert. Die unter 45° Neigung nach Süden ausgerichteten Kollektoren haben pro
Gebäudedach eine maximale Wärmeleistung von über 10 kWth. Im linken Teil von Abbildung 23
sind zwei der vier solarthermischen Felder à 5,25 m2 zu sehen. Im rechten Foto ist die Neigung
der Absorberflächen erkennbar, die trotz der flachen Dachmontage durch den Einsatz der Vakuumröhrenkollektoren möglich war.
50
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Die thermische Solaranlage ist direkt in die Heizungsanlage eingebunden. Da das solare Energieangebot nicht immer mit der Wärmenachfrage übereinstimmt, wird die von der Solaranlage
gelieferte Wärme in zwei Speichersystemen gespeichert. Ein 500 Liter fassender Tank wird als
Speicher für das warme Trinkwasser (WT3) eingesetzt. Zwei weitere Tanks mit jeweils 500 Liter
Fassungsvermögen (WT2) nehmen die Solarwärme auf, die für die Erzeugung des warmen Trinkwassers nicht mehr benötigt wird, und unterstützen die Beheizung des Gebäudes. Erst wenn der
Speicher für das warme Trinkwasser keinen Wärmebedarf mehr hat, wird die Solarwärme in die
Heizungsspeicher geführt. Um eine gesicherte Warmwasserversorgung zur Verfügung stellen zu
können, kann der Trinkwasserspeicher ebenfalls direkt über den Fernwärmeanschluss aufgeheizt
werden. Auf Grund der Leitungslängen im Gebäude ist für jeden Versorgungsstrang eine Zirkulationsleitung installiert und in Betrieb, die zusammen an einer Leitung aus dem Speicher gespeist
werden. Der Trinkwasserspeicher bzw. Speicherwassererwärmer WT3 hat damit insgesamt 7
Anschlusspunkte.
Abbildung 21: Foto der Speicherwassererwärmer (links + mittig: WT2 / rechts: WT3)
51
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Rampe.
FB-hzg.
Staffelg.
Zone3
Zone2
Zone1
Solarkollektoren
(∆T = 50°C)
Trinkwasser
warm
Heizgruppen
Trinkwasserzirkulation
T1
WT2
Fernwärmezufluß: 130 °C
Fernwärmeabfluß: 50 °C
WT3
T3
T2
WT1
Trinkwasser
kalt
WT1 - Rohrbündel-Gegenstrom-Wärmetauscher
WT2 - Speicherwassererwärmer (2 St. à 500 ltr. parallel)
WT3 - Speicherwassererwärmer (500 ltr.) mit Nachheizung
Abbildung 22: Schema des Heizungssystems mit thermischer Solaranlage
Die Kollektortemperatur muss um eine eingestellte Temperaturdifferenz größer sein als die untere
Speichertemperatur (T2), damit die Umwälzpumpe den bivalenten Speicherwassererwärmer
WT3 beschickt. Erreicht der Temperaturfühler T2 seine maximale Temperatur von 56°C, schaltet
die dazugehörige Umwälzpumpe ab, um möglichen Verbrühungen bei der Warmwasserentnahme an den Armaturen vorzubeugen. Daraufhin schaltet sich die zweite Umwälzpumpe ein,
welche den Pufferspeicher WT2 zur Unterstützung der Heizungsanlage beschickt. Durch die
Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturfühler T3 und dem Rücklauf der Heizungsanlage
wird mit Hilfe des Dreiwegeventils eine Rücklauftemperaturanhebung am Wärmetauscher WT1
erreicht.
In dem Zeitraum vom 20. Mai 1998 bis zum 10. August 1998 wurde der Speicherwassererwärmer
WT3 von der Fernwärme morgens für zwei Stunden zusätzlich zur Solarenergie aufgeheizt, um
die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Ansonsten wurde der Speicherwassererwärmer
WT3 permanent von der Fernwärme temperiert.
52
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Abbildung 23: Fotos der solarthermischen Anlage auf dem Dach von ECOTEC 1
Für die weitere Analyse des Verhaltens der Solaranlage liegen mit Abbildung 24 Informationen
über die Kennlinien der verwendeten Kollektoren vor. Die dabei erkennbaren Unterschiede in den
Angaben wurden nicht weiter untersucht, da die späteren Ergebnisse plausible Jahrenutzungsgrade von über 50% ergeben haben.
60
1000
800
40
600
2
k1 = 1,95 W/(m K)
20
2
400
2
k2 = 0,004 W/(m K )
Quelle: HWK Kassel; Schulung Solarthermie
geprüft nach ISO 9806-1
0
0
20
40
thermischer
Verlust
60
80
Temperaturdifferenz (Kollektor - Umgebung) in [°C]
100
2
in W/m
80
1000
800
600
40
400
2
k1 = 1,37 W/(m K)
20
2
2
k2 = 0,005 W/(m K )
Quelle: Viessmann, Allendorf
Datenblatt TuboSol (5811065)
200
60
Kollektorwirkungsgrad in [%]
thermischer
Verlust
optischer
Verlust
η0 = 0,79
2
80
100
in W/m
Kollektorwirkungsgrad in [%]
η0 = 0,795
solare Einstrahlung
optischer
Verlust
solare Einstrahlung
Kennlinien des Viessmann TuboSol-Vakuumröhrenkollektors
Kennlinien des Viessmann TuboSol-Vakuumröhrenkollektors
100
0
0
20
200
40
60
80
100
Temperaturdifferenz (Kollektor - Umgebung) in [°C]
Abbildung 24: Kennlinien nach ISO 9806–1 Prüfung [Schulungsunterlage der HWK KS]
und entspr. dem Herstellerdatenblatt (Fa. Viessmann, Allendorf)
9.3.2.
Fotovoltaikanlage
Auf den Dächern von ECOTEC 1 und 2 sind jeweils 9,4 kWP Fotovoltaikgeneratoren mit polykristallinen Zellen der Firma ASE (Abbildung 25) installiert. Die Module sind unter 31° Neigung
und einer Ausrichtung nach SSO (18° zur Südrichtung) aufgestellt.
Jeweils drei der 33 Module pro Gebäude sind zu 11 Strings in Reihe zusammengeschaltet und
arbeiten im Netzparallelbetrieb. Der Gleichstrom jedes Strings wird von dem dazugehörigen
Wechselrichter (Abbildung 25) von der Firma SMA in Netzstrom umgewandelt. Die technischen
Daten eines Fotovoltaikmoduls und eines Wechselrichters sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Aktuelle Betriebsdaten der Anlage können im Internet unter der Homepage des Projektes
www.ecosol.uni–bremen.de angesehen werden.
Fotovoltaikmodule
Wechselrichter
53
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Hersteller
ASE
Hersteller
SMA
Typ
300–DG–FT
Typ
SWR 700
Leistung
285Wp
Nennleistung
700W
IMPP
5,64A
Nennstrom
3,0A
UMPP
50,5V
Leistungsfaktor
1,0
Kurzschlussstrom
6,2A
Einspeisung ab
4,0W
Leerlaufspannung
60V
Euro–Wirkungsgrad
91,3%
Bruttofläche
2,43m2
Umwandlungswirkungsgrad
93%
Nettofläche
2,26m2
Nachtverbrauch
0W
Gewicht
50kg
Klirrfaktor
<3%
Tabelle 5: Technische Daten eines PV–Moduls und eines Wechselrichters
Abbildung 25: Foto eines Fotovoltaikmoduls und der Wechselrichter
9.4.
Gebäudeautomation
Betrachtet man die Entwicklung im Zweck– und exklusiven Wohnungsbau, wird deutlich, dass
der Anspruch an Flexibilität und Komfort in der Elektroinstallation ständig steigt. Die Aufgaben
werden komplexer, die Anzahl der installierten Anlagen steigt. Dementsprechend gründlich muss
die gesamte Installation mitsamt Leitungsnetz geplant werden. Im Gebäude entsteht ein dichtes
Netz an separaten Systemkabeln. Trotzdem stellt eine Veränderung oder Erweiterung oft ein unlösbares Problem dar. Die Lösung solcher Probleme kann die Zusammenlegung aller separaten
Leitungen auf ein gemeinsam genutztes Bussystem sein. Überall wo eine Busleitung vorhanden
ist, kann ein neues busfähiges Installationsgerät angeschlossen und betrieben werden. Schaltungsänderungen werden durch Parametrierungen am PC vorgenommen und erfordern meistens
keine Veränderungen an der Installation mehr.
Ein wesentlicher Unterschied der konventionellen Installationstechnik zur Bustechnik liegt in der
Leitungsführung. Wird in herkömmlichen Installationen der Laststrom meistens auch direkt vom
Schalter geschaltet oder die 230 Volt Netzspannung für Steuerzwecke herangezogen, übernimmt
54
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
der Installationsbus alle Schalt– und Steueraufgaben. Der Laststrom wird dabei entweder direkt
am Verbraucher oder im Verteiler durch einen "Aktor" geschaltet. Dieser Aktor ist mit dem Relais
oder dem Schütz der konventionellen Elektrotechnik zu vergleichen, das seine Ansteuerung durch
den Bus erhält. Wie der Aktor auf den Schaltbefehl reagiert, hängt auch von seiner Programmierung ab.
Die gesamte Haustechnik im ECOTEC–Gebäude ist, wie in Abbildung 26 dargestellt, informations– und automationstechnisch über verschiedene Bussysteme vernetzt. Teilweise werden die
Busteilnehmer über die Busleitung gleichzeitig mit Spannung versorgt. Die Automationsgeräte
oder DDCs (direct digital control) der Firma Landis&Staefa sind über den PROFIBUS miteinander
verbunden. Dort werden in erster Linie die versorgungstechnischen Komponenten wie z. B. die
Wärmeversorgung mit der Solaranlage gesteuert und geregelt. Für die einzelnen Zonen einschließlich der Einzelraumregelung sowie der Heizungsabschaltung über Fensterkontakte ist ein
eigener mit den DDCs kommunizierender FLN–BUS (Floor Level Network) installiert.
Neben diesen Systemen wird der Europäische Installationsbus (EIB) für die Beleuchtungs– und
Markisensteuerung sowie die zentrale Netzfreischaltung genutzt. Zur Realisierung spezieller
Steuerungen ist der EIB über Binärkontakte an den PROFIBUS angekoppelt. Für die Alarmanlage ist ein weiteres Bussystem installiert, das aus versicherungstechnischen Gründen von den
anderen Systemen separat betrieben werden muss. Über Binärkontakte können jedoch einzelne
Informationen, ob z. B. eine Zone „scharf“ geschaltet ist, an das restliche Gebäudeautomationssystem übermittelt werden. Schließlich existiert noch ein Zutrittskontrollsystem, dessen die Anbindung an die DDCs in Abbildung 26 angedeutet ist.
Die Erfassung der Verbrauchsdaten erfolgt mit dem separat betriebenen System SynerGyr
(Abbildung 26 oben links). Für die Auswertung des Gebäudeverhaltens und das darauf aufbauende Energiemanagement ist es jedoch dringend erforderlich, dass neben den Betriebsdaten
auch die Verbrauchsdaten regelmäßig erfasst und kontinuierlich überprüft werden. Die
Verbrauchsdaten werden daher über das interne Novell–Netzwerk auf den Leitrechner kopiert
und von dort aus per Ethernetanbindung zum Server des ITB überspielt. Die in beiden Bauabschnitten installierten Datenpunkte dienen den Kontroll–, Steuerungs– und Regelungsaufgaben.
Hiervon werden für die Erfassung der Betriebsdaten annähernd 150 Werte alle 15 Minuten gespeichert. Zu den Betriebsdaten zählen z. B. die Messungen der Wetterstation auf dem Dach, die
Zu– und Ablufttemperaturen der einzelnen Zonen sowie andere Temperaturen, Drücke und Zustandsmeldungen. Des weiteren werden 120 Verbrauchsdaten, wie z. B. Kalt– und Warmwassermengen, Wärmemengen zur Gebäudebeheizung sowie elektrische Verbräuche in den einzelnen
Zonen, täglich aufgezeichnet.
55
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Wetterstation
Unterstation
Strahlungssensor
Regensensor
Lichtsensor
°C
% r.F.
Differenzlicht-Sensor
WMZ
Verbrauchsdatenerfassung
Windsensor
Ethernet
ITB-Server
Sonnenschutzzentrale
Temperatur- Feuchtesensor
sensor
PhotovoltaikAnlage
Leitrechner
Unterstation
( DDC ) 3
Unterstation
( DDC ) 4
Staffelgeschoß
Profibus
1
EIB
AC
0
Binäreingang
1
0
Alarmanlage
Binäreingang
1
0
Binäreingang
1
0
Binäreingang
1
0
Beleuchtung
wie Zone 1
Alarmanlage
FLN
( Floor Level Network )
TEC
Einzelraumregelung mit Fensterkontakten ( nur 2. OG )
wie Zone 1
EIB
DDC
2. Obergeschoß
bis
Lüftung Zutritts-
Binäreingang
Sonnenschutz
kontrolle
Erdgeschoß
Helligkeits- Bewegungs- Zentrale Netzsensor
freischaltung
sensor
Unterstation ( DDC ) 1
Unterstation ( DDC ) 2
Zum
Gebäude
ECOTEC 2
Untergeschoß
Profibus
Pumpen-Bus ( Grundfos )
1
0
Alarmanlage
Binäreingang
Außenbeleuchtung
Aufzug
M
Lüftung
Tiefgarage
Rauchmelder
Tiefgarage
Solarthermische Anlage
Mischventile
für Heizkreise
°C
Vorlauftemp.
der Heizkreise
11 Pumpen
für Heizkreise
Abbildung 26: Gebäudeautomation im ECOTEC–Gebäude
9.4.1.
Der Europäische Installationsbus Instabus EIB
Grundsätzliches Merkmal in der Installation des Instabus EIB ist die vollkommene Trennung von
Informationen und Energie. Berührungspunkt dieser beiden Systeme ist erst die Stelle, an der
56
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
elektrische Energie geschaltet oder gesteuert wird. Sämtliche Schalt– und Steuerleitungen aus
Energieleitungen z. B. Typ NYM können durch zugelassene Busleitungen ersetzt werden.
Ein weiterer großer Unterschied zur herkömmlichen Elektroinstallation liegt in der Kombination der
einzelnen Leitungsnetze für die verschiedenen Steuer–, Schalt– und Meldeanlagen. Verfügen
Heizungs–, Lüftungs–, Klima– und Markisensteuerung sowie Brand– und Einbruchmeldeanlage
sonst über ein separates Leitungsnetz, können die Steuer– und Meldesignale über ein zentrales
Buskabel übertragen werden. Den Steuerbefehlen können Prioritäten zugeordnet werden, so
dass sicherheitsrelevanten Befehlen und Meldungen Vorrang in der Übertragung auf dem Bus
gewährt wird. Wesentliche Vorteile dieses Systems sind:
•
Die Position der einzelnen Geräte am Bus ist willkürlich und veränderbar.
•
Es können jederzeit zusätzliche Geräte durch einfaches Anbinden an eine noch nicht ausgelastete Linie in den Bus integriert werden.
•
Informationen, die über den Bus transportiert werden, können auf Wunsch über die einzelne
Linie hinaus an jede Stelle des Busses gesendet werden, so dass an beliebiger Stelle Informationen zur Gebäudeüberwachung ausgelesen werden können.
•
Veränderungen am Gebäudeaufbau, und damit an der Elektroinstallation, sind durch den Bus
jederzeit möglich und wesentlich vereinfacht. Soll die Grundfläche anders aufgeteilt werden,
sind diese Änderungen ohne Installationsarbeiten und nur durch Änderungen der Programmierung durchzuführen.
Der Instabus EIB ist ein dezentral aufgebautes System. Die Gefahr des Ausfalls der ganzen Gebäudetechnik auf Grund einer defekten Zentraleinheit ist damit ausgeschlossen. Jeder Teilnehmer am Bus, wie z. B. Aktoren oder Busankoppler, besitzt eine eigene Intelligenz in Form eines
Mikroprozessors und eines EEPROMS.
Zu den zentralen Bestandteilen der im ECOTEC–Gebäude installierten Gebäudesystemtechnik
zählen die Beleuchtungssteuerung, die Markisensteuerung sowie die zentrale Netzfreischaltung.
Funktion, Bedienung und erste Praxiserfahrungen dieser Anlagen werden nachfolgend dargestellt.
9.4.2.
Beleuchtungssteuerung
Die Beleuchtung in den Büros der ECOTEC–Gebäude ist mit einer tageslicht– und nutzungsabhängigen Steuerung ausgestattet, die auf dem Europäischen Installationsbus Instabus EIB basiert. Um den geltenden Vorschriften für Bildschirmarbeitsplätze gerecht zu werden, wurden direkt
und indirekt strahlende Deckeneinbauleuchten mit Kompaktleuchtstofflampen installiert. Diese
Leuchten sind mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) ausgestattet, die durch
einen Schalt–Dimmaktor des Instabus EIB angesteuert werden. Dadurch wird die nach DIN 5035
für Büroräume mit tageslichtorientierten Arbeitsplätzen erforderliche Beleuchtungsstärke von 300
lux zu jeder Zeit sichergestellt.
Mit dem Betätigen des Lichttasters am Eingang eines jeden Büros wird die Beleuchtungsautomatik des Raumes gestartet und die Leistungsaufnahme der jeweiligen Lampen auf 50 % der
maximal möglichen Leistung voreingestellt. Der in die Decke eingelassene Helligkeitssensor des
57
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Instabus EIB (siehe Bild 3) misst die Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsfläche und regelt parallel
dazu die Leuchten auf den parametrierten Wert ein. Je nach Erfordernis sendet der Sensor die
entsprechenden Dimmbefehle an den Schalt–Dimmaktor, der wiederum über eine 1–10 Volt
Steuerspannung das EVG ansteuert. Liegt die Beleuchtungsstärke im Einschaltmoment unter
dem frei programmierbaren Sollwert des Helligkeitssensors, werden die Leuchten langsam höher
geregelt, bis der geforderte Wert erreicht ist. Ist die Beleuchtungsstärke auf der Referenzfläche
z. B. durch das einfallende Tageslicht ausreichend, werden die Leuchtstofflampen zunächst abgedimmt. Ggf. sendet der Helligkeitssensor an der Decke den Befehl zum Ausschalten der Beleuchtung.
Ein automatisches Wiedereinschalten der Beleuchtung ist aus energetischen Gründen nicht vorgesehen, obwohl diese Funktion durch eine entsprechende Programmierung der Gerätesoftware
möglich ist. Zur exakten Einhaltung der Beleuchtungsstärke–Sollwerte war es nach der Möblierung der Büros notwendig, den Helligkeitssensor auf die räumlichen Gegebenheiten zu kalibrieren. Jeder Raum wurde dafür mit einem Luxmeter vermessen. Der Hersteller des Sensors liefert
eine Software, die es ermöglicht, diese einmalige Messung mit der Inbetriebnahmesoftware des
Instabus EIB (der EIB–Tool–Software ETS) durchzuführen.
Wird ein Raum verlassen, ohne dass die Beleuchtung abgeschaltet wird, erledigt ein Präsenzmelder diese Aufgabe, der wie in Abbildung 27 zu sehen ebenfalls an der Decke installiert ist.
Gegenüber handelsüblichen uP–Bewegungsmeldern, die in Schalterdosen neben der Raumtür
installiert werden, erfasst dieser Melder durch seine Position und den 360° Erfassungsbereich
auch kurze Bewegungen viel schneller und präziser.
Der Präsenzmelder registriert die von Personen abgegebene Wärme zur Anwesenheitserkennnung. Wird keine Bewegung mehr beobachtet, sendet der Melder nach einer Verzögerungszeit das Telegramm zum Abschalten der Leuchten. Diese Verzögerungszeit des Gerätes ist
notwendig, um ein unnötig häufiges Ein– und Ausschalten der Beleuchtung bei kurzer Abwesenheit zu verhindern, und setzt sich aus zwei Faktoren zusammen. Einerseits ermittelt der Sensor
aus der Nutzung des Raumes eine Verzugszeit. So lernt er selbständig, ob es sich um ein nur
kurzzeitig genutztes Papierlager oder um einen über den ganzen Tag genutzten Büroraum handelt. Andererseits lässt sich über ein Potentiometer am Gerät eine zweite, feste Zeitvorgabe zwischen zwei und 15 Minuten einstellen. Als praktikabel hat sich ein Wert von etwa sieben Minuten
erwiesen. Ist die Zeit auf nur zwei Minuten eingestellt, erlischt das Licht trotz Anwesenheit von
Personen, wenn sie bewegungsarme Tätigkeiten z. B. am PC oder beim Telefonieren verrichten.
58
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Helligkeitssensor
EIB - Bustaster
Präsenzmelder
direkt/indirekt
strahlende Leuchte
mit dimmbaren
Leuchstofflampen
Abbildung 27: Ansicht der abgehängten Decke eines Büros mit Teilen der Beleuchtungseinrichtung
9.4.3.
Markisensteuerung
Zur Vermeidung sommerlicher Überhitzungen der Büroräume sowie Blendungen am Arbeitsplatz
sind an den Fenstern außenliegende motorisch angetriebene Sonnenschutzeinrichtungen in
Form eines textilen Behangs angebracht. Die Markisen werden ebenso wie die Beleuchtung über
Aktoren und Taster des Instabus EIB gesteuert. Über den kombinierten 2–fach Beleuchtungs–
und Markisentaster neben der Bürotür kann der Behang vor Ort gefahren werden.
Von einer Sonnenschutzzentrale im Staffelgeschoss werden übergeordnete Zentralbefehle mittels
definierter Aktoren an die zu Gruppen zusammengefassten Markisen gesendet. Diese Zentralbefehle sind zum einen sonnenstandsabhängige Fahrbefehle, die vom einzelnen Nutzer im Büro
wieder aufgehoben werden können, und Wind– sowie Regenmeldungen, die zum Einfahren und
Verriegeln der Markise führen. Der Versuch, die Markisen über die Bürotaster zu steuern, bleibt
im zweiten Fall wirkungslos.
Für den Windalarm wurden mit 5 m/s für das Staffelgeschoss und 8 m/s für die Vollgeschosse
zwei unterschiedliche Windgeschwindigkeitsschwellen festgelegt. Da die Markisen im Staffelgeschoss mit 2,30 m um etwa 70 cm länger als die in den Vollgeschossen sind und nicht in den Nischen der Verklinkerung liegen sowie durch die höheren Windgeschwindigkeiten im Staffelgeschoss, war diese Unterscheidung notwendig, um mechanischen Schäden vorzubeugen.
Zusätzlich zur Wind– und Regenschutzeinrichtung werden die Markisen im Alltagsbetrieb nach
den Messwerten eines Differenzlichtsensors (siehe Abbildung 28) auf dem Dach des ECOTEC 1
Gebäudes gefahren. Das Bild zeigt vorne den nach Norden ausgerichteten Sensor zur Erfassung
der Helligkeit im Schattenbereich (Diffuslicht) und hinten den Sensor zur Messung der Helligkeit
des direkten Sonnenlichtes. Zur automatischen Steuerung der Markisen zum Schutz vor Blen59
III OBJEKTBESCHREIBUNG
dung sowie Überhitzung misst der Differenzlichtsensors die Stärke der direkten Sonneneinstrahlung. Durch Vergleich des sonnenabgewandten Nordhimmels mit dem Südhimmel wird
festgestellt, ob sonniges oder diffus–helles Wetter vorliegt.
Übersteigt die gemessene Differenz einerseits einen eingestellten Grenzwert und ist andererseits
eine zugeordnete Verzögerungszeit abgelaufen, wird von der in der Sonnenschutzzentrale (vgl.
Abbildung 26) hinterlegten Automatik die Freigabe für die Ab–Befehle gegeben. Diese Befehlsfreigaben arbeiten zusätzlich in Verbindung mit einem internen Zeitprogramm, das auf Grund der
Tages– und Jahreszeit feststellt, welche der betreffenden Fassadenflächen durch die direkte
Sonneneinwirkung betroffen sind. Nur wenn alle drei Bedingungen erfüllt sind (Überschreitung
des oberen Lichtgrenzwertes, Ablauf der Verzögerungszeit und Zeitfreigabe für die zugehörige
Fassade), werden die konkreten Ab–Befehle ausgelöst. Auf–Befehle werden automatisch ausgelöst, wenn der untere Lichtgrenzwert unterschritten ist oder auf Grund der Berechnungen des
Zeitprogramms die betreffende Fassade keiner direkten Sonneneinwirkung mehr ausgesetzt ist.
Messung des Direktlichtes
Messung des Diffuslichtes
Norden
Abbildung 28: Foto des Differenzlichtsensors
Die automatische Ansteuerung der Markisen auf Grund der Tageslichtmessungen durch den Differenzlichtsensor erfolgt immer nur für einzelne Fassadenflächen in Abhängigkeit der jeweiligen
Position der Sonne und einer Zeitvorgabe. Unterschreitet der Messwert des Differenzlichtsensors
über einen festgelegten Zeitraum einen bestimmten Grenzwert, geht das System davon aus, dass
die Nutzer in den Büros nicht mehr durch direktes Außenlicht geblendet werden und fährt den
Behang ein. Hierdurch kommt wieder mehr Tageslicht in die Büroräume, was sofort zu einem
automatischen herunterdimmen der Beleuchtung und damit zu einem sinkenden Strombedarf für
die Beleuchtung führt. Wird über einen definierten Zeitraum eine Überschreitung des Grenzwertes
festgestellt, wird zum Schutz vor übermäßiger Erwärmung der Räume und zum Schutz vor Blendung am Arbeitsplatz der Behang komplett ausgefahren.
Durch einen manuellen Eingriff kann der Raumnutzer die Markisen auf jede beliebige Stellung
zwischen dem geöffneten und geschlossenen Zustand einstellen. Erfolgt dann jedoch eine Wind–
oder eine Regenwarnung, wird die Markise wieder komplett eingefahren. Stehen keine Warnmeldungen an, kann sie erneut manuell reguliert werden. Bei der automatischen Steuerung werden
die Markisen immer bis zu ihren Endkontakten gefahren, so dass die Markisenstellung danach
60
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
entweder komplett offen oder komplett geschlossen ist. Nach einer automatischen Verstellung der
Markisen sind Zwischenstellungen daher nochmals manuell einzustellen.
Die Notwendigkeit für die niedrigere Windwarnschwelle im Staffelgeschoss wurde erst nach dem
Einzug festgestellt. Die Nutzer der Vollgeschosse monierten das häufige Auf und Ab der Markisen, was zu dem sogenannten Diskoeffekt führte. In Anbetracht der Bremer Wetterverhältnisse
wechseln sich gerade im Herbst des öfteren bedingt durch starken Wind häufig kurzzeitige Wolkenauflockerungen, die zu direkter Blendung durch die Sonne führen, mit völlig bedecktem Himmel ab. Als Folge davon wurden zusätzlich zu den Windalarmen auch die Verzugszeiten verändert, nach denen die Grenzwerte für die Helligkeitsveränderung nun mindestens 10 bis 20 Minuten über– bzw. unterschritten sein müssen. Der Effekt der z.T. häufigen und für die Raumnutzer
nicht nachvollziehbaren Kriterien der Markisenbewegungen konnte dadurch zumindest vermindert
werden.
9.4.4.
Zentrale Netzfreischaltung
Eine weitere, mit dem EIB verbundene Maßnahme zum Energiesparen, ist die zentrale Netzfreischaltung. Verlässt der letzte Mitarbeiter eine Zone des Gebäudes und aktiviert die Alarmanlage,
so geht die zentrale Netzfreischaltung in Betrieb. Damit wird ein Großteil der elektrischen Anschlüsse vom 230 Volt–Netz getrennt. Es handelt sich dabei um Geräte, die nicht in Betrieb sein
müssen, wenn sich am Wochenende oder am Abend niemand mehr in den Räumen befindet.
Dazu zählen die nicht automatisch gesteuerten Beleuchtungen oder auch Netzgeräte von Druckern. Das Netzteil eines gängigen Tintenstrahldruckers verursacht beispielsweise Stromkosten
von über 30 DM pro Jahr, selbst wenn das Netzkabel nur in der Steckdose steckt und der Drucker
kein einziges Mal in Betrieb war. Von Kaffeemaschinen, die versehentlich nicht ausgeschaltet
wurden, kann durch die Netzfreischaltung keine Brandgefahr mehr ausgehen. Die Einrichtung der
zentralen Netzfreischaltung verfolgt damit sowohl sicherheitstechnische als auch energiesparende Aspekte. Für Geräte, die nicht abgeschaltet werden dürfen, wie z. B. der Server–Computer, der u.a. unsere Internet–Homepage [3] enthält, existiert ein eigener Stromkreis, der nicht
von der Netzfreischaltung betroffen ist. In jedem Büro befinden sich Steckdosen, die von der zentralen Netzfreischaltung ausgeschlossen sind.
9.5.
Beleuchtung
Bürobeleuchtung
Die Bürobeleuchtung erfolgt durch Deckenleuchten mit Leuchtstofflampe und elektronischem
Vorschaltgerät vom Typ Ludwig–Leuchte DOJO EL 2TC–L55W–E (vgl. Abb. 27). Die Leistung
pro Leuchte beträgt 128 W, die installierte Leistung pro m2 Bürofläche 25 W/m2. Die Leuchten
werden mit einem EIB – Bustaster ein– bzw. ausgeschaltet.
Die künstliche Beleuchtung der Büros ist tageslichtabhängig geregelt und über Präsenzmelder
gesteuert. Die Beleuchtungsintensität wird durch einen Helligkeitssensor an der Decke erfasst.
Die Deckenleuchten sind mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten ausgestattet. Die Beleuchtungsstärke wird auf 300 lx geregelt. Ist der Tageslichtanteil ausreichend hoch, um den
Raum zu beleuchten, schaltet sich die Beleuchtung automatisch ab (s. Abschnitt 9.4.2).
61
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Wird ein Raum verlassen, ohne dass die Beleuchtung abgeschaltet wird, so schaltet sich die Beleuchtung nach 7 Minuten automatisch ab.
automatische und manuelle Steuerung
Automatische Regelung, Präsenzerkennung
2,75 m
Tageslicht
direkt/indirekt
Beleuchtung
300 Lux
25 W/m²
Senkrecht-Markise
als Sonnen- und
Blendschutz
BÜRO
5.4 m
Abbildung 29: Steuerung der Bürobeleuchtung
Flurbeleuchtung
Die Flurbeleuchten sind als Wandleuchte vom Typ ESTILUZ A – 1088 mit Kompaktleuchtstofflampe und konventionellem Vorschaltgerät ausgeführt. Die Leistung pro Leuchte beträgt inklusive
Vorschaltgerät ca. 58 [W]. Die installierte Leistung pro m2 Flurfläche beziffert sich auf 8,9 [W/m2].
Ursprünglich waren die Leuchten mit einer dimmbaren Halogenlampe vom Typ Osram 64701
(300W; 5000 lm) ausgestattet. Die Leuchten waren auf den Einstellwert von ca. 250W gedimmt,
wodurch sich eine installierte Leistung pro m2 Flurfläche von 46 [W/m2] ergab.
Die Flurbeleuchtung wird mittels EIB – Bustaster ein– bzw. ausgeschaltet. Der Schaltaktor umfasst jeweils eine Zone. Die Flurbeleuchtung wird durch das Betätigen der zentralen Netzfreischaltung ausgeschaltet.
62
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Abbildung 30: Flurbeleuchtung in Zone 2/3
Die Flure werden mit Ausnahme der Zone 1 ausschließlich durch Kunstlicht beleuchtet.
Die zunächst gewählten Wandleuchten erwiesen sich mit einer installierten Leistung von
46 W/m2 als ineffizient. Durch die energetische Sanierung im Februar 1999 konnte die
installierte Leistung um 80% auf ca. 9 W/m2 gesenkt werden.
manuell ein/aus
2,75 m
indirekte
Beleuchtung
50 Lux
9 W/m²
FLUR
Abbildung 31: Flurbeleuchtung
Beleuchtung der übrigen Räume
63
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Die Beschreibung der Beleuchtung der WCs, des Foyers, der Galerien, des Treppenaufganges
und der Teeküchen erfolgt in Kapitel IV.12.4.3, S. 102 ff.
9.6.
Sommerlicher Wärmeschutz
Zur Vermeidung von sommerlichen Überhitzungen sind im Gebäude sowohl passive als auch
aktive Komponenten eingebaut. Die im Sommer auf Kühlbetrieb umschaltbare Wärmepumpe
stellt dabei die aktive Kühlung dar. Die Kühlung wird mittels elektrischer Energie aus einer Kälteanlage erzeugt. In enger Verbindung mit der Lüftungsanlage ist die Möglichkeit zur Nachtauskühlung zu sehen. Sofern die in der Mittagszeit erfasste Außentemperatur einen hohen Wert (von
z.B. über 22°C) registriert, wird von der Wärmepumpensteuerung eine Nachtkühlung eingeleitet.
Dabei wird in den kältesten Nachtstunden der Ventilatorbetrieb der Lüftungsgeräte für 3 Stunden
eingeschaltet, mit dem Ziel die Speichermassen des Gebäudes herunterzukühlen.
Zu den passiven Merkmalen des sommerlichen Wärmeschutzes zählt die massive Bauweise des
Gebäudes. Die Außenwände sowie die tragenden Innenwände bestehen weitgehend aus Stahlbeton mit hoher spezifischer Wärmekapazität. Durch die Speicherwirkung der Wände erfolgt ein
ausgleichender Temperaturverlauf während eines Tages trotz sich ändernden äußeren Bedingungen. Der Temperaturausgleich ist u.a. anhand der Ergebnisse der dynamischen Gebäudesimulation zu sehen (s. Abschnitt IV.11.3).
Die außenliegenden Markisen tragen zur Verringerung von Überhitzungseffekten bei. Gleichfalls
sorgen sie für eine Blendungsbegrenzung in den meist mit Bildschirmarbeitsplätzen ausgestatteten Räumen. Die Markisen haben einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht von unter 10%
und reduzieren damit in ähnlicher Größenordnung die solaren Gewinne, die während der Sommermonate jedoch als Lasten zu bezeichnen sind. Die Ansteuerung der Markisen erfolgt automatisch über den EIB. Der Befehl zum Schließen der Markisen wird durch den Differenzlichtsensor
(Abbildung 28) ausgelöst. Dadurch wird die Aufheizung verringert, auch wenn der Raum nicht in
Benutzung ist (vgl. Abschnitt 9.4.3).
Eine sinnvolle Reduzierung von internen elektrischen Lasten innerhalb der Gebäude kann ebenfalls zu deutlichen Komfortsteigerungen bzgl. des sommerlichen Wärmeschutzes führen. Es
konnte gezeigt werden, dass Teile der Beleuchtungsanlage vor einer entsprechenden Erneuerung die Kühlleistung der Kälteanlage vollkommen kompensiert haben (vgl. Abschnitt 11.3).
9.7.
Zutrittskontrolle und Schließsystem
Ein Alarmsystem mit Zutrittskontrolle und Schließeinrichtungen gehört nicht primär zu den Anforderungen eines energieoptimierten Gebäudes. Dennoch wurden die Grundzüge des Systems in
die Untersuchungen zum Gebäude mit einbezogen, da sie fester Bestandteil der technischen
Einrichtung des Gebäudes sind. Weiterhin ist über die beschriebene zentrale Netzfreischaltung
(Kapitel 9.4.4) mit Hilfe der Alarmanlage eine energiesparende Funktion realisiert. Ein weiterer
Aspekt liegt in der nach außen sichtbaren Wirkung der Alarmanlage auf die Nutzer des Gebäudes, da die Bedienung der Alarmanlage eine gewisse Aufgeschlossenheit mit dem System voraussetzt. Die Anlage hat daher einen direkten Einfluss auf die Zufriedenheit der Nutzer und darf
nicht unerwähnt bleiben, wenn es um Fragen der Akzeptanz seitens der Nutzer gegenüber der
installierten Technik geht.
64
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
9.7.1.
Beschreibung des Systems
Durch die Alarmanlage können die einzelnen Zonen separat gesichert werden, wobei die Zonen 2
und 3 (vgl. Abb. 9) als eine zusammenhängende Nutzungseinheit betrachtet werden. Nur wenn
die Alarmanlage in allen Zonen scharf geschaltet ist, kann auch das gesamte Gebäude am
Haupteingang gesichert werden.
Das Gebäude ist außerdem mit einem Zutrittskontrollsystem ausgerüstet. In Bild 32 ist einer der
berührungslos arbeitenden Kartenleser dargestellt. Alle zum Zutritt berechtigten Personen besitzen eine Karte, die durch das Vorbeiführen am Kartenleser die Tür für einen Zeitraum von etwa
drei Sekunden zum Öffnen freigibt. Die Freigabe erfolgt auch noch bei einer Entfernung von etwa
10 cm zwischen Karte und Kartenleser. Gäste, die nicht über eine Karte verfügen, können über
die Sprechverbindung Kontakt zum Sekretariat aufnehmen, damit von dort aus die Tür zum manuellen Öffnen freigegeben wird. Jede Karte verfügt über eine eigene vom Hausherrn programmierte Codierung, wodurch sich der Nutzer eindeutig identifiziert. Dies hat folgende Vorteile:
•
Bei Verlust einer Karte muss nicht das gesamte Türschließsystem ausgetauscht, sondern
lediglich die verloren gegangene Karte gesperrt werden. Sie wird dann durch eine vor Ort neu
programmierte Karte ersetzt.
•
Werden einzelne Zonen von unterschiedlichen Mietern genutzt, kann die Zutrittsberechtigung
der Karten auf die jeweiligen Gebäudebereiche begrenzt werden.
•
Die mit elektrischen Türöffnern ausgestatteten Türen können für spezielle Gruppen (z. B.
Gehbehinderte) durch Nutzung der Karte automatisch geöffnet werden. Um Gefährdungen
durch eine – nach einer automatischen Öffnung – zufallende Tür zu verhindern, sind die Türen mit Infrarotsensoren ausgerüstet (vgl. Abbildung 32). Befindet sich beim Zufallen noch eine Person im Türbereich wird sie dadurch automatisch wieder geöffnet.
•
Es gibt die Möglichkeit, jede Türöffnung durch eine Karte zu speichern und dadurch z. B. auch
ein Zeiterfassungssystem einzurichten. Inwieweit solche Funktionen erwünscht oder sogar
unerwünscht sind, muss jeweils individuell unter Berücksichtigung des konkreten Nutzungsfalles entschieden werden. Beim vorliegenden Gebäude werden diese Informationen nicht
genutzt.
Flurseitig (vgl. Abbildung 32) bzw. an der Außenseite der Gebäudetür haben die Türen ein Alarmanlagenschloss, das sowohl zum Verriegeln als auch zum Aktivieren der Alarmanlage dient. Das
erfolgreiche Aktivieren wird dem Bediener durch einen kurzzeitigen Summton bestätigt. Ist kein
Summton zu hören bzw. ein dauerhafter Intervallton, konnte die Aktivierung nicht umgesetzt werden. Im letzteren Fall zeigt der Intervallton an, dass noch eines oder mehrere Fenster dieses Bereiches geschlossen werden müssen, bevor die Alarmanlage aktiviert werden kann. Im Erdgeschoss sind zur Realisierung des Einbruchsschutzes die Fenster mit Öffnungskontakten versehen
und mit der Alarmanlage verbunden. Folglich muss die Bereichstür wieder aufgeschlossen werden, um in jedem Raum die Fenster zu prüfen und ggf. zu schließen. Dies kann jedoch im Einzelfall Schwierigkeiten bereiten, da die Bürotüren mit herkömmlichen Schlössern versehen sind
und neben den jeweiligen Türschlüsseln nur noch mit einem Generalschlüssel zu öffnen sind.
Solche Generalschlüssel sind aber verständlicherweise nicht allgemein zugänglich.
65
III OBJEKTBESCHREIBUNG
Ähnlich wie bei den Bereichstüren gibt es ein Zutrittskontrollsystem am Hauseingang, an den alle
Bereiche angeschlossen sind. Bei verschlossenen Türen außerhalb der Kernzeiten kann man
auch dort eine Sprachverbindung zu dem gewünschten Bereich herstellen. Weiterhin sind dort
Leuchtdioden installiert, die anzeigen, in welchen Bereichen die Alarmanlage eingeschaltet ist. Ist
in allen Bereichen die Alarmanlage aktiviert, so kann jetzt auch der Eingangs– und Treppenhausbereich gesichert werden. Fehlbedienungen sind hier durch die automatische Abfrage der
Alarmanlagenzustände in den Bereichen nicht möglich.
Infrarotsensor
Alarmanlagenschloß
Videosichtgerät
Sprachverbindung
mit Bereichsklingel
Kontrollampen
Kartenleser
Abbildung 32: Bereichstür mit Zutrittskontrollsystem
9.7.2.
Praktischer Umgang mit dem Zutrittskontrollsystem
Die richtige Wahl von Zutrittskontroll– wie auch von Alarmsystemen hängt in hohem Maße von
der angestrebten Nutzung eines Gebäudes ab. Im vorliegenden Fall wird die oberste Etage von
der Firma ECOTEC, die sich mit Gebäudemanagement, Gebäudeautomation, Energie– und
Umwelttechnik beschäftigt, und die ersten drei Etagen vom Institut Technik und Bildung (ITB) der
Universität Bremen genutzt. Viele Bürogebäude werden hauptsächlich innerhalb allgemein üblicher Tageszeiten an Werktagen z. B. zwischen 8 und 17 Uhr genutzt Von daher können verschiedene Arten der Zutrittskontrolle dort relativ einfach mit festen Zeitschaltprogrammen realisiert
werden. Dem Unternehmen ECOTEC, das hier auch das Gebäudemanagement betreibt, bieten
66
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
sich durch das installierte Zutrittskontrollsystem gute Möglichkeiten, die eigenen Sicherheitsbedürfnisse zu befriedigen.
Die Nutzung durch ein Universitätsinstitut erfordert jedoch flexiblere Zutrittssysteme. Der Auftrag
an Universitäten ist auf Transparenz und Öffentlichkeit ausgerichtet. Dazu gehört z. B. die Veranstaltung von Workshops und Tagungen wie auch die Betreuung von Studenten und Diplomanden. Es gibt daher viele Personen, die nicht über eine Zutrittskarte verfügen und dennoch zu
bestimmten Zeiten auch außerhalb üblicher Bürostunden freien Zutritt zu dem Gebäude haben
sollen. Die Arbeitszeiten können von den Uni–Mitarbeitern selbst eingeteilt werden. Des öfteren
finden auch abends oder an Wochenenden Besprechungen und evtl. Tagungen statt, die den
freien Zutritt von Gästen notwendig machen. Jedoch können in solchen Fällen die Sekretariate, in
denen die Geräte für die Sprachverbindungen zur Tür einschließlich der Klingeln installiert sind,
nicht durchgängig besetzt sein, da in den Instituten keine Mittel für solche Organisationsstrukturen
vorhanden sind. Die hohen Anforderungen an die variable Gestaltung der Zutrittskontrolle eines
wissenschaftlichen Institutes kann nur erfüllt werden, wenn von jedem Nutzungsbereich die Zeiten
für die freie Türöffnung selbst eingestellt werden kann. Andernfalls müssen die Ansprüche an die
Gebäudesicherheit durch eine generelle Türfreigabe in einem sehr großen Zeitbereich entsprechend eingeschränkt werden.
Ein zu starres Zutrittskontrollsystem behindert in einem solchen Fall die tägliche Arbeit. Die dauerhafte Freigabe der Türen der ITB–Etagen während der Kernarbeitszeiten gehörte daher zu einer der ersten programmtechnischen Änderungen des Systems. Außerhalb der Kernzeiten wird
die Zutrittskontrolle wie beschrieben mittels der Karten realisiert. Im Sinne einer einfacheren
Handhabung wäre bei zukünftigen Systemen darüber nachzudenken, ob eine Reduzierung der
notwendigen Schlüsselzahl (Raumschlüssel, Alarmanlagenschlüssel und Karte) technisch und
wirtschaftlich möglich ist.
9.7.3.
Zum Umgang mit der Alarmanlage
Wird eine Zone abends oder am Wochenende scharf geschaltet, obwohl sich noch eine Person
dort aufhält, ertönt der Alarm erst, wenn die eingeschlossene Person den Flur betritt. Zwischen
dem irrtümlichen Aktivieren der Alarmanlage und dem daraufhin ausgelösten Fehlalarm vergeht
also eine gewisse Zeit, die im Extremfall sogar im Stundenbereich liegen kann. Eine Kontrolle
aller Räume, in denen sich Personen aufhalten könnten, ist daher vor dem Verschließen der Alarmtür unerlässlich. Jedes Alarmsystem ist nur so effektiv, wie dessen Nutzung von den jeweiligen Hausbewohnern angenommen und auch eingesetzt wird.
Eine Person, die ahnungslos Alarm in einer Alarmzone ausgelöst hat, weil ein anderer versehentlich die Alarmanlage aktiviert hat, ist dann auf Grund des verriegelten Alarmanlagenschlosses in
der Zone eingesperrt. Um eine mögliche Panik der eingesperrten Person zu verhindern und um
zu gewährleisten, dass sie auch ohne Zuhilfenahme von Schlüsseln oder dergleichen den entsprechenden Bereich verlassen kann, ist auf der Innenseite des Alarmanlagenschlosses (vgl.
Abbildung 32) ein Knauf installiert, mit dem durch Drehen desselben die Tür wieder zu entriegeln
ist.
Im ersten Jahr der Nutzung dieser Anlage hat es bereits über 20 Fehlalarme gegeben. Die Gründe für das Auslösen von Fehlalarmen liegen zu etwa 75 % der Fälle an „Bedienungsfehlern“
67
III OBJEKTBESCHREIBUNG
durch die Nutzer. Die restlichen Alarme wurden während technischer Arbeiten an der Anlage
ausgelöst. Bei zwei Alarmen konnte der Grund für die Auslösung nicht rekonstruiert werden. Die
nutzerbedingten Fehlalarme wurden in fast allen Fällen durch eine nicht oder unzureichend
durchgeführte Prüfung der einzelnen Räume einer Alarmzone ausgelöst. In zwei Fällen war der
Anlass das Verschließen der Zone mittels des Knaufes innerhalb dieses Alarmbereiches.
Der hohe Anteil an Bedienungsfehlern stellt ein Problem bei der Nutzung des Alarmsystems dar,
das auf zwei Einflüssen beruht. Erstens kann dies durch eine geringe Akzeptanz der Nutzer oder
zweitens durch eine nicht angepasste Technik bedingt sein. Eine geringe Bereitschaft der Nutzer
mit dem Alarmsystem umzugehen ist zweifelsfrei festzustellen. Dabei wird der Aufwand in jedem
einzelnen Büro nachzusehen, ob evtl. noch jemand da ist, als zu groß erachtet. Gleichzeitig sind
einige Mitarbeiter durch die vergleichsweise große Anzahl von Fehlalarmen verunsichert und rühren daher die Anlage gar nicht an. Denn jeder Fehlalarm verursacht auch einen finanziellen Aufwand, da er von einem Mitarbeiter des Gebäudebetreibers quittiert werden muss. Meist geschieht
dies außerhalb der regulären Dienstzeiten, so dass zusätzlich noch eine gesonderte Anreise dieses Mitarbeiters anfällt. Wird ein Gebäudealarm – der außerhalb des Gebäudes durch eine rote
Signalleuchte angezeigt wird – auch von der Polizei bemerkt, kommt sie automatisch zu diesem
Gebäude. Im Falle eines Fehlalarms stellt sie dann auch eine Rechnung wegen fehlerhafter Alarmierung aus.
Neben dem Umgang der Nutzer mit der Anlage ist als zweiter Faktor die installierte Technik zu
untersuchen. Die Hauptfehlerquelle, dass ein Mitarbeiter in einer Zone eingeschlossen wird, lässt
sich automatisch nur durch die Kopplung mit Bewegungsmeldern lösen. Die an den EIB in den
Büros angeschlossenen Bewegungsmelder dürfen jedoch aus versicherungstechnischen Gründen nicht an die Alarmanlage angeschlossen werden, da der EIB vom Verband der Sachversicherer nicht als alarmanlagentauglich angesehen wird. Es müssten also mit hohem Aufwand
weitere Präsenzmelder installiert werden, die das Gebäude lückenlos überwachen könnten.
Eine Lösung dieser Fragen kann nur in einer intensiven Aufklärung der jeweiligen Nutzer liegen.
Die Nutzer müssen dabei grundsätzlich entscheiden, ob sie das zur Verfügung stehende Alarmsystem nutzen wollen oder nicht. In jedem Fall sind die Konsequenzen zu tragen. Diese bestehen
zum einen in dem zusätzlichen Kontrollaufwand beim Verlassen der Räume und zum anderen in
den eingeschränkten Sicherheitsfunktionen.
9.8.
Aufzug
Die installierte Aufzugsanlage (techn. Daten s. Tab. 6), mit einer Fahrkorbgrundfläche von 1,6 m2,
ist für eine Tragfähigkeit von 630 kg ausgelegt. Sie überbrückt mit 5 Haltestellen eine Höhenunterschied von 13,4m. Für den Betrieb der Aufzugsanlage wurde ein E–Motor mit 6,3 kW Leistung
installiert, welcher die Kabine mit einer Geschwindigkeit von 1,0 m/s bewegt. Die Beleuchtung des
Fahrkorbs besteht aus vier 15 W Halogenlampen und zwei Leuchtstoffröhren mit einer Leistung
von jeweils 11 W.
Hersteller:
Typ:
Tragfähigkeit:
68
Schindler Aufzüge GmbH
DGR 630 VS 100 1C
630 kg
III.9 TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
Fahrkorbgewicht:
950 kg
Gegengewicht:
12650 kg
Fördergeschwindigkeit:
1,0 m/s
Förderhöhe:
13,4 m
Haltestellen:
5
Tabelle 6: Technische Daten des Aufzuges
Abbildung 33: Aufzug
Verbrauchsüberschlagsrechnung
Es wurden folgende Parameter angenommen:
Personengewicht:
Aufzugsbenutzung:
Arbeitszeit:
Arbeitstage:
Stand–by–Zeit (inkl. Beleuchtung)
Durchschnittliche Förderhöhe:
80 kg
6 Fahrten pro Stunde
14 h/d
220 d/a
8.760 h/a
7m
Für die Überschlagsrechnung wurde die reine Hubarbeit und der elektrische Verbrauch der Fahrkorbbeleuchtung berücksichtigt. Die Verbrauche für z. B. Brems– und Beschleunigungskraft oder
die Steuerung wurden nicht berücksichtigt, da angenommen werden kann, dass durch die reine
Hubarbeit, ohne Berücksichtigung des Gegengewichtes, der elektrische Verbrauch so hoch ist,
69
III OBJEKTBESCHREIBUNG
dass die Verbrauche für die anderen auftretenden Kräfte als vernachlässigbar angesehen werden
können.
WHUB
= m x g x ∆h
2
=(950 kg + 80 kg) x 9,8 m/s x 7,0 m
= 70658 Ws
= 19,6 Wh
WHUBges = WHUB x n x t
= 19,6 Wh x 84 x 220
= 362 kWh
Wbel.
= (4 x 15 W + 2 x 11 W) x 8.760 h
= 718 kWh
Wges
= WHUBges + Wbel
= 362 kWh + 718 kWh
= 1.080 kWh
Die Überschlagsrechnung hat für die Aufzugsanlage einen elektrischen Verbrauch von
1.080 kWh/a ergeben. In der Analyse des elektrischen Verbrauches wird die Aufzugsanlage unter
der Kategorie Leittechnik Staffelgeschoss gefasst.
10.
Flächen– und Raumnutzung
Die Grundstücksfläche, auf dem sich die ECOTEC–Gebäude befinden, beträgt 4540 m2. Die einzelnen Kenngrößen nach DIN 277 ergeben pro Gebäude folgende Flächen bzw. Volumen:
70
•
Hauptnutzfläche (HNF):
1837 m2
•
Nebennutzfläche (NNF):
717 m2
•
Funktionsfläche (FF):
197 m2
•
Verkehrsfläche (VF):
466 m2
•
Konstruktionsfläche (KF):
665 m2
•
Nutzfläche (NF):
2554 m2
•
Nettogrundfläche (NGF):
3436 m2
•
Brutogrundfläche (BGF):
4017 m2
•
Bruttorauminhalt (BRI):
13636 m3
III.10 FLÄCHEN– UND RAUMNUTZUNG
0.06
0.08
0.07
0.05
WC-D
A
WC-H
Zone 1
0.04
0.03
0.09
T
0.10
K
0.02
0.11
0.12
T
0.19
WC-H
K
0.14
Zone 3
F
0.18
K
WC-H
WC-D
T
Zone 2
T = Technikraum
A = Abstellraum
K = Küche
WC-D = Damen-WC
WC-H = Herren-WC
0.13
Foyer
WC-D
0.01
0.17
0.16
0.15
Abbildung 34: Raumaufteilung von ECOTEC 1 am Beispiel des Erdgeschosses
Hinsichtlich der Nutzung der Zonen von ECOTEC 1 gab es während der Planungsphase eine
Änderung: die geplante räumliche Trennung der Zonen 2 und 3 (s. Abbildung 34), wurde aufgehoben, da gegen Ende der Planungsphase bekannt wurde, dass das Institut Technik und Bildung
alleiniger Mieter der Vollgeschosse wird und so eine Notwendigkeit der getrennten Abrechnung
nicht gegeben war. Dennoch werden die Verbrauchs– und Betriebsdaten der einzelnen Zonen
getrennt aufgezeichnet. Bei einem Wechsel des Mieters besteht die Möglichkeit, nachträglich die
Zonen abzuteilen und getrennt zu vermieten.
In Tabelle 7 sind die jeweiligen Raumnutzungen nach Etagen aufgeführt. Die Nutzung der Vollgeschosse ist annähernd gleich. Unterschied ist, dass sich im 2. Obergeschoss anstatt eines Büros eine Bibliothek für die in den Vollgeschossen angesiedelten Institute befindet. Im ersten Obergeschoss wurde anstatt eines Büros ein Sozialraum geschaffen, der gleichzeitig als Aufenthaltsraum für die Mittagspause dient. Das Staffelgeschoss wird, wie bereits erwähnt, von der ECOTEC GmbH genutzt. Da in diesem Geschoss auch Schulungen durchgeführt werden, verfügt dieses über einen Schulungsraum mit einer Größe von 95,75m2.
71
III OBJEKTBESCHREIBUNG
EG
1. OG
2. OG
SG
Büro
17
18
16
6
Seminar/Schulung
1
1
1
1
Lager/Kopierraum
2
1
3
1
Technik
3
3
3
1
WC (D/H)
6
6
6
4
Küche/Bistro
3
3
3
2
Sozialraum
0
1
0
0
Bibliothek
0
0
1
1
Flur
3
3
3
2
Tabelle 7: Raumnutzung von ECOTEC 1
In beiden Bauabschnitten arbeiten jeweils etwa 75 Personen, wobei die Beschäftigtenzahl im
ersten Bauabschnitt (ECOTEC 1) schwankt. Dies begründet sich hauptsächlich in der Projektförmigkeit der Personalfinanzierung und der häufigen, 2 Wochen bis 6 Monaten dauernden Anwesenheit von Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftlern.
72
III.10 FLÄCHEN– UND RAUMNUTZUNG
Flächenberechnungen in ECOTEC 1 nach DIN 277
Teilbetrachtung
Kellergeschoß**
Zone 1
Zone 2
Zone 3
EG/
1OG/
2OG
KF
HNF
NNF
FF
VF
FF*
VF*
66
0
431
95
21
170
27
7
53
121
21
10
31
188
21
11
50
NF
FF+VF
FF*+VF*
431
116
197
60
-
142
40
-
NGF teil
NGF ges
BGF teil
BGF ges
547
547
613
613
257
-
182
-
EG 2OG
SG
EG SG
KG SG
179
479
69
28
134
537
1436
207
85
401
229
12
62
401
79
18
45
26
4
599
1837
286
102
445
255
16
665
1837
717
197
466
255
16
209
61
-
548
162
-
1643
485
241
480
63
30
2123
548
271
2554
664
271
270
-
709
888
-
2128
2369
2665
2906
542
572
604
634
2670
2941
3269
3540
3217
3488
3882
4153
**Die Tiefgarage im Kellergeschoß hat 377 m2
KF: Konstruktionsfläche (vorliegende Angaben sind unsicher)
HNF: Hauptnutzfläche (Büros, Schulungsräume, ... )
NNF: Nebennutzflächen (Küchen, WCs, Abstellräume, ... )
FF: Funktionsflächen (Technikräume)
VF: Verkehrsflächen (Flure, Treppenhaus, Eingangshalle)
FF*: Foyer, Treppenhaus
VF*: Aufzug
NF: Nutzfläche = HNF + NNF
NGF: Nettogrundfläche = NF + FF + VF
BGF: Bruttogrundfläche = KF + NGF
Tabelle 8: Flächen von ECOTEC 1 nach DIN 277
In Tabelle 8 sind die einzelnen Flächen nach DIN 277 "Grundflächen und Rauminhalte von Hochbauten" aufgeführt. Eine detaillierte Berechnung der einzelnen Flächen kann der Anlage entnommen werden.
73
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
IV.
Energetische Analyse der Gebäude
Basis der energetischen Analysen ist die Betrachtung des Gesamtenergiebedarfes aufgrund der
Planungen sowie der energetischen Zielwerte. Die Darstellung der Verbrauche geht ebenfalls von
der Auswertung eines gesamten Gebäudes aus. Es folgen spezielle Beobachtungen und Erkenntnisse aus den Messungen für einzelne anlagen- und bautechnische Details wie z.B. der
Wärmeversorgung, der kontrollierten Be- und Entlüftung, der Beleuchtung mit Kunstlicht, der elektrischen Energieverbrauche, der Trinkwasserversorgung mit Solarthermie, der Fotovoltaikanlage sowie spezieller bautechnischer Details. Die Verbrauche des 2. Bauabschnittes werden vergleichend dem ersten Bauabschnitt gegenübergestellt. Schließlich werden Maßnahmen zur energetischen Optimierung sowie bereits umgesetzte Verbesserungen bei weiteren Bauvorhaben
dargestellt.
11.
Gesamtenergiebedarf
Der Energiebedarf von Gebäuden ergibt sich i. a. aus den während der Planungsphase ermittelten theoretischen Energiemengen, die zur Sicherstellung des Betriebes benötigt werden. Für die
Bestimmung dieser Energiemengen stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung. Einzelne
Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen hier vorgestellt werden.
Ein wesentliches Merkmal für die Bewertung der energetischen Qualität eines Gebäudes sind
Energiekennzahlen, bei denen der ermittelte Energiebedarf oder gemessenen Energieverbräuche
auf die Fläche des untersuchten Gebäudes bezogen werden. Die Kennzahlen werden auch für
den Vergleich mit den gesetzten Zielen benötigt, die durch äußere Rahmenbedingungen wie z.B.
gesetzliche Vorschriften gesetzt sind.
Nachfolgend werden die energetischen Ziele im Rahmen des Projektes in Form von Kennzahlen
dargelegt. Darauf aufbauend wird der zu erwartende Energiebedarf auf Grund von Berechnungen
nach dem Hüllflächenverfahren (WSVO `95) sowie mit dynamischen Simulationsrechnungen vorgestellt. Die Berechnungen dienen einerseits zur Überprüfung der Zielwerte auf Basis der Planungsdaten und andererseits zum Kennenlernen des energetischen Verhaltens des Gebäudes.
11.1.
Energetische Vergleichskennzahlen
Eine geeignete Beurteilung der Energieverbrauche von Gebäuden stellt die Bestimmung von Energiekennzahlen dar, welche den Jahresstrom– und –wärmebedarf ins Verhältnis zur Grundfläche setzen. Tabelle 9 enthält die Zielwerte des SolarBau–Programms sowie Mittel– und Richtwerte für Verwaltungsgebäude und Gebäude aus der wissenschaftlichen Forschung. Letztere
wurden aus einer großen Anzahl von Gebäuden messtechnisch erfasst und in der VDI–Richtlinie
3807 Teil 2 veröffentlicht. Die verwendete Bezugsfläche der VDI–Richtlinie ist die Bruttogrundfläche. Die Wärmeverbrauche der VDI–Richtlinie wurden mit den mittleren Heizgradtagen von
Würzburg (2524 Kd/a) korrigiert. Die Heizgradtage in Bremen lagen 1998 mit 2556 Kd/a sehr nah
an diesem Wert.
74
IV.11 GESAMTENERGIEBEDARF
Referenzwerte
Zielwerte im SolarBau–Programm*
Strom
Wärme
PEB
Einheiten
30
40
100
kWh / (m2 a)
60
60
kWh / (m2 a)
Zulässiger Bedarf nach WSVO '95
VDI 3807
Verwaltungsgebäude
Mittelwert
17
110
157,6
kWh / (m2 a)
Verwaltungsgebäude
Richtwert
8
65
87,4
kWh / (m2 a)
Wiss. Forschung
Mittelwert
15
155
197
kWh / (m2 a)
Wiss. Forschung
Richtwert
12
95
128,6
kWh / (m2 a)
PEB: Primärenergetische Bewertung entsprechend: 2,8⋅Strom + Wärme
* Die Bezugsfläche im SolarBau–Programm ist die Nettogrundfläche.
Beim Strom–Zielwert des SolarBau–Programmes bleibt der nutzungsspezifische Verbrauch unberücksichtigt.
Tabelle 9: Vergleich verschiedener Energiekennzahlen
Beim Vergleich der Zahlen in Tabelle 9 fällt auf, dass die gemessenen Mittel– und Richtwerte der
Stromverbrauche sowohl für Verwaltungsgebäude als auch für Gebäude der wissenschaftlichen
Forschung in der VDI–Richtlinie sehr niedrig liegen. Andererseits sind die Wärmeverbrauchswerte
der Richtlinie deutlich höher als die gemessenen Werte und die Zielwerte im SolarBau–Programm. Die großen Unterschiede zwischen den einzelnen Quellen deuten auf unterschiedliche
Ermittlungsverfahren oder auf unterschiedliche Gebäudetypen bzw. Nutzungsarten hin, die einen
aussagekräftigen Vergleich erschweren.
11.2.
Planungswerte nach WSVO‘ 95
Für eine grobe Abschätzung des Wärmebedarfes wurde im Projekt EcoSol eine bau– und wärmetechnische Diagnose des ECOTEC–Gebäudes anhand der Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden (Wärmeschutzverordnung – WSVO) von 1995 vorgenommen. Hierbei werden drei Fälle unterschieden. Für jeden dieser Fälle wird der Transmissionswärmeverlust durch die verschiedenen Bereiche der Gebäudehülle dargestellt und schließlich der
Gesamtenergiebedarf ermittelt.
Methode/Vorgehen
Bei den drei unterschiedlichen Fällen, „worst case“, „Planer/Arch.“ und „best case“ wurden die
Baukonstruktionen (Wand–, Dach–, Decken–, Fensteraufbau etc.) und somit auch die bauphysikalischen Kennwerte und Eigenschaften variiert. Der Fall Planer/Arch. enthält die der Baubehörde vorgelegten Werte. Im „worst case“ wurden Wandaufbauten gewählt, die einer schlechteren Wärmedämmung entsprechen würden. Beim besten Fall („best case“) wurden realisierte
Maßnahmen berücksichtigt, die vom Planer/Arch. nicht einbezogen wurden sowie realistische
jedoch nicht realisierte Annahmen getroffen.
Die jeweils eingesetzten u–Werte basieren auch den unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten gebräuchlicher Werkstoffe. So wurden z. B. bei den Dämmstoffen Rechenwerte der Wärmeleitfähigkeit λR im Fall „worst case“ von 0,040 W/(m * K) und im Fall „best case“ von 0,030 W/(m * K)
75
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
angesetzt. Ergänzend wurden die Baustoffe variiert. So hat z. B. Kalkputz einen Rechenwert der
Wärmeleitfähigkeit λR von 0,870 W/(m*K), der im „worst case“ angesetzt wurde. Im Gegensatz
dazu besitzt Gipsputz ohne Zuschlag einen λR–Wert von 0,350 W/(m*K), der im „best case“ angesetzt wurde. Auf Grund dieser möglichen Schwankungen werden einzelne Baustoffe auf ihren
Einfluss in dem konkreten Fall des ECOTEC–Gebäudes untersucht. Die Übersicht in Tabelle 10
zeigt die mit einer Standardsoftware ermittelten u–Werte der einzelnen Bauteile. Die u–Werte der
Fensterflächen wurden als Äquivalentwerte berechnet. Hierin sind die Koeffizienten für solare
Gewinne der jeweiligen Himmelsrichtung bereits berücksichtigt.
u–Werte der Bauteile [W/(m2*K)]
worst case
Planer/Arch.
best case
Mauerwerk und Klinker
0,35
0,29
0,26
Mauerwerk und Glas
0,36
0,32
0,28
Glas und Dämmung
0,60
0,53
0,53
Decke Staffelgeschoss
0,28
0,28
0,19
Decke 2. Obergeschoss
0,28
0,28
0,19
Kellerdecke
0,34
0,28
0,27
Tiefgaragendecke
0,35
0,29
0,28
Sohlplatte EG
0,35
0,29
0,28
Fensterflächen
1,08
0,58
0,18
Tabelle 10: Die Wärmedurchgangskoeffizienten worst case, Planer/Arch. und best case
Transmissionswärmebedarf
Zur Ermittlung der Wärmeverluste durch die Gebäudehülle werden alle eingesetzten Wandaufbauten untersucht und variiert.
3
kWh / (m *a)
Fensterflächen
Sohlplatte Erdgeschoß
Tiefgaragendecke
Kellerdecke
Decke 2. Obergeschoß
Decke Staffelgeschoß
Glas und Dämmung
Mauerwerk und Glas
Mauerwerk und Klinker
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
worst case
Planer/Arch.
best case
Abbildung 35: Transmissionswärmeverlust inklusive solarer Gewinne
76
IV.11 GESAMTENERGIEBEDARF
Die durch die Transmissionswärme abzüglich der solaren Gewinne hervorgerufenen jährlichen
Verluste sind in Abbildung 35 bezogen auf jeweils 1m3 Gebäudevolumen dargestellt. Der Transmissionswärmebedarf wurde hier auf das Bauwerksvolumen (m3) bezogen, da nach der Wärmeschutzverordnung vom 16. August 1994 (WSVO) die Anwendungsgrenzen nutzflächenbezogen
bei einer lichten Raumhöhe von 2,60 m enden.
In Abbildung 35 ist deutlich zu erkennen, dass die Fensterflächen in der Gegenüberstellung der
Fälle die größte Spanne im Transmissionswärmebedarf aufweisen. Die verwendeten äquivalenten u–Werte wurden nach DIN 4108 Teil 4 berechnet. Ferner wurden nach der WSVO `95 Koeffizienten für solare Wärmegewinne je nach Himmelsrichtung eingesetzt, die nach Meinung vieler
Experten viel zu hoch angesetzt sind, so dass sich hier eine große rechnerische Abweichung ergibt, die bis zu 50% betragen kann.
Für den „worst case“ wurde ein uF–Wert des Fensters (Verglasung und Rahmen) von
2,5 W/(m2*K) angenommen, der sich aus einem u–Wert der Verglasung von uV = 1,1 W/(m2*K)
und der Rahmenmaterialgruppe 3 ergibt. Auf der Grundlage der Berechnung des Wärmeschutznachweises des planenden Ingenieurbüros beträgt der uF–Wert 2,0 W/(m2*K). Für den „best case“
wurde ein u–Wert des Fensters (Verglasung und Rahmen) von 1,6 W/(m2*K) ermittelt, der auf
einem u–Wert der Verglasung von uV = 1,1 W/(m2*K) und der Rahmenmaterialgruppe 2.1 (für die
Aluminium–Kalt–/Warm–Vorhangfassade System CW 80 per Bescheid Nr. 24/95 nachgewiesen)
basiert.
Zusätzlich zu den in Tabelle 10 zusammengestellten u–Werten in den betrachteten drei Fälle sind
für die Abschätzung des Transmissionswärmebedarfes die jeweiligen Flächenanteile zu berücksichtigen.
Gesamtenergiebedarf
Aus der Gesamtenergiebilanz gehen die Energiemengen hervor, die das Gebäude verlassen
(Verluste). Diese Verluste setzen sich zusammen aus den Wärmeverlusten durch Wärmeleitung
(Transmission) über Fenster, Wand, Dach und Fußboden sowie den Lüftungsverlusten. Andererseits werden die Energiemengen dargestellt, die in das Gebäude eingetragen werden (Energieeintrag). Dieser Energieeintrag entsteht durch die solaren Einstrahlungsgewinne durch transparente Bauteile, wie auch die Wärmeabgabe von elektrischen Geräten und Personen innerhalb des
Gebäudes (interne Wärmegewinne).
Der Transmissions– und Lüftungswärmebedarf sowie die internen Wärmegewinne wurden auf
das Bauwerksvolumen (m3) bezogen, da nach der WSVO‘95 die Anwendungsgrenzen nutzflächenbezogen bei einer lichten Raumhöhe von 2,60 m enden. Die solaren Gewinne sind in
Abbildung 36 bei den Transmissionsverlusten der Fenster enthalten.
Für Gebäude mit vorgesehener ausschließlicher Nutzung als Büro– oder Verwaltungsgebäude
dürfen die nutzbaren internen Wärmegewinne (QI) höchstens mit 10,0 * Gebäudevolumen V in
kWh/a angesetzt werden. Folglich wurden die internen Wärmegewinne in allen drei Fällen gleich
angesetzt. Der geringere Lüftungswärmebedarf im Fall „best case“ ergibt sich aus der mechanisch betriebenen Lüftungsanlage, die vom Planer noch nicht berücksichtigt wurde. Auf der
77
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Grundlage der WSVO wird beim Einsatz einer solchen Anlage der Lüftungswärmebedarf um 20%
reduziert.
3
kWh / (m *a)
20
zulässiger
Grenzwert
20
15
15
10
10
5
5
interne Gewinne
0
Transmission
-5
-10
Lüftung
0
Gesamt
worst case
Planer/Arch.
best case
-5
-10
Abbildung 36: Transmissions– und Lüftungswärmewärmebedarf, interne Wärmegewinne
Für den Lüftungswärmebedarf sowie die internen Gewinne durch die Wärmeabgabe von Personen und elektrischen Verbrauchern (Licht, Computer etc.) wurden in der WSVO `95 nur sehr grobe Näherungen eingesetzt. Da nach diesen Näherungen die Absolutwerte für Lüftungswärmebedarf und interne Gewinne größer sind als die der Transmissionswärmeverluste, entstehen große Unsicherheiten bezüglich des Ergebnisses des Gesamtenergiebedarfes. Dennoch
kann gesagt werden, dass auch im Fall „worst case“ immer noch die Grenzwerte für den Jahres–
Heizwärmebedarf eingehalten werden.
Schlussfolgerung aus der Betrachtung des Wärmeschutznachweises
Die Ergebnisse aus der Berechnung nach der WSVO `95 liefern Anhaltspunkte für den Einfluss
einzelner Komponenten und Bauteile auf den Energiebedarf, wobei der Schwerpunkt bei der Ermittlung der Transmissionswärmeverluste liegt. Die rechnerischen Ergebnisse der internen Gewinne wie auch der Lüftungswärmeverluste ist so pauschal, dass eine differenzierte Analyse nicht
möglich ist. Dennoch kann festgestellt werden, dass die Verluste durch Transmission betragsmäßig geringer sind als die internen Gewinne und ebenfalls als die entspr. WSVO veranschlagten
Lüftungswärmeverluste. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit genauerer Berechnungsverfahren
zur Ermittlung des Heizwärmebedarfes.
Im Rahmen realistischer Grenzwerte für die u–Werte der Außenhülle weisen die verschiedenen
Varianten für die Fensterflächen die größte Spannbreite bei den Wärmeverlusten durch Transmission auf. Die Wärmegewinne durch die Fenster sind bei dieser Betrachtung durch Verwendung der äquivalenten u–Werte bereits berücksichtigt. Die drei berücksichtigten Fälle wurden alle
mit einem u–Wert der Verglasung von 1,1 W/(m2 K) ermittelt. Sie unterscheiden sich jedoch bei
den verwendeten Rahmengruppen entsprechend DIN 4108 Teil 4, so dass sich die drei u–Werte
für die Verglasung von 1,6 / 2,0 und 2,5 W/(m2 K) ergeben. Der Gesamttransmissionsgrad g–Wert
78
IV.11 GESAMTENERGIEBEDARF
wurde in allen Fällen bei 0,8 gleich gehalten. Die Fensterflächen machen einen Anteil von 19% an
der gesamten Hüllfläche aus.
Abschließend kann festgehalten werden, dass der nach dem Rechenverfahren der WSVO‘95
ermittelte Wärmebedarf – stets nach unten – bis zu 50% von real bekannten Heizwärmeverbräuchen gebauter Niedrigenergiehäuser abweichen[3]. Hierfür sind u. a. verantwortlich:
•
Die Koeffizienten zur Bestimmung des „äquivalenten u–Wertes“ für Fenster erzeugen bei zunehmendem Glasanteil an der Südfassade rechnerisch linear abnehmende Heizwärmebedarfswerte.
•
Die inneren Wärmegewinne (Personen und Geräte) werden zu hoch angesetzt, indem überholte Zahlenwerte von 1984 herangezogen werden (keine Berücksichtigung der Stromeinsparung, optimistische Annahmen für die Ausnutzbarkeit innerer Wärmegewinne).
11.3.
Dynamische Simulationsrechnungen
Bereits in den frühen Planungsphasen eines Gebäudes werden die Weichen dafür gestellt, welches Raumklima erreichbar ist und wie hoch der zur Raumkonditionierung notwendige Energieeinsatz liegen wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, Bauvorhaben schon in der Entwurfsphase
unter energetischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten bewerten zu können und zuverlässige
Daten zur Dimensionierung von Bau– und Anlagenteilen mittels dynamischer Gebäudesimulation
zu erhalten.
Ziel der Untersuchungen in der dynamischen Gebäudesimulation ist es, unter energetischen Gesichtspunkten optimierte Gesamtkonzepte für eine zukünftige Energieversorgung zu erarbeiten.
Daraus ergeben sich oft auch wirtschaftlich und ökologisch optimierte Systeme.
Auf Grund der fortgeschrittenen Planung wurde im Rahmen des Projektes Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1 und 2 die dynamische Simulationsrechnung erst nach Fertigstellung des Gebäudes durchgeführt und diente vornehmlich der Erschließung energetischer Optimierungspotenziale,
sowie zur Durchführung von Parameterstudien, um nachträglich den Einfluss von Gebäudeausrichtungen und Verschattungen, aber auch wetterbedingte, bzw. standortbedingte Energieverbräuche zu ermitteln. Der ausführliche Simulationsbericht ist im Schlussbericht der Phase 1
„Planung, Bauausführung und Systemoptimierung“ dokumentiert. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich beispielhaft auf die energetischen Auswirkungen der Variation der Luftwechselraten, des Einflusses von überhöhten internen Lasten in Folge einer schlecht konzipierten Flurbeleuchtung und der Simulation des Heizwärmebedarfes bei unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten.
Im Mittelpunkt dieser Untersuchung der Gebäude ECOTEC 1 und 2 mit dem dynamischen Gebäudesimulationsprogramm „Thermal Analysis Software“ (TAS), steht die Evaluation der Ergebnisse der durchgeführten Simulationen zur Ermittlung der thermischen Lasten.
Das Programm simuliert detailliert das thermische Verhalten von Gebäuden. Unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse und der inneren Wärmelasten wird für jede Stunde des Jahres
der Heiz– oder Kühlenergiebedarf sowie die Temperaturen der Raumluft und der raumumschließenden Oberflächen für alle Zonen des Gebäudes ermittelt.
79
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
TAS wurde vor mehr als 10 Jahren in England von der Firma EDSL entwickelt. Es wird heute
weltweit in ungefähr 100 verschiedenen Institutionen und Firmen zur thermischen Analyse von
Gebäuden eingesetzt.
Der Gebäudekomplex besteht aus zwei Bauabschnitten (ECOTEC 1 und ECOTEC 2) gleichen
Grundrisses und unterschiedlicher Ausrichtung auf dem Technologiepark der Universität Bremen.
Mit der Simulation wurde das dynamische Verhalten des ersten und zweiten Bauabschnittes bezüglich des Heiz– und Kühlbedarfes, der Temperaturen und Energieströme mittels eines Gebäudesimulationsprogramms dargestellt und untersucht.
Referenzsimulation von ECOTEC 1
Im Mittelpunkt dieser Untersuchung steht die Erstellung einer Simulation von ECOTEC 1, die als
Referenzsimulation dient. Diese Simulation wird mit weiteren Parameterstudien verglichen, auf die
im folgenden ausführlicher eingegangen wird. Untersucht wird hier zunächst der Heizwärme– und
Kühlbedarf des Gebäudes.
TAS erlaubt eine Verwendung von bis zu 60 Zonen, die in diesen Simulationen auch angewandt
wurden. Da der Wunsch nach detaillierten Ergebnissen bestand, wurde zunächst das Gebäude
ECOTEC 1 betrachtet. Somit ist es möglich, sämtliche 60 Zonen für ECOTEC 1 auszunutzen,
ECOTEC 2 fungiert hier lediglich als „Schattenbox“.
Zunächst wurde ein grafisches, dreidimensionales Modell des Gebäudes gebildet, dem Baukonstruktionen, Zonen, interne Lasten, Heiz– und Kühleigenschaften zugewiesen wurden. Folgende
Randbedingungen zur Ermittlung des Heizwärme– und Kühlbedarfes wurden eingegeben:
•
Nutzung von 60 Zonen
•
nasser Erdboden
•
hohe installierte Leistung der Flurbeleuchtung mit 35 W/qm (8 W/qm nach der energetischen
Sanierung)
•
Wetterdatensatz: Testreferenzjahr 2 (TRY2, mit Längen– und Breitengrad für Bremen)
•
Luftwechsel Vollgeschosse = 1 pro Stunde
•
Luftwechsel Staffelgeschoss = 4 pro Stunde
Die simulierten Ergebnisse für Heiz– und Kühlbedarf dienen den nachfolgenden Parameterstudien als Vergleich.
Variation der Luftwechselraten im Staffelgeschoss
In einer Parameterstudie wurde das Verhalten des Heizwärme– bzw. Kühlbedarfes im Verhältnis
zur mechanischen Luftwechselrate untersucht, die in sieben Simulationen von 4h–1 auf 1h–1 reduziert wurde.
80
IV.11 GESAMTENERGIEBEDARF
Auswirkung des Herabsetzens der Luftwechselrate° im Staffelgeschoss
von ECOTEC 1 auf den Heizwärme- bzw. den Kühlbedarf
10000
10000
Kühlbedarf [kWh/a]
° Die Luftwechselrate von 4,8 pro Stunde in der Leitwarte
wurde aufgrund der hohen internen Lasten beibehalten
KLSG
9000
9000
Diesen Simulationen wurden folgende Randbedingungen zugewiesen:
- nasser Erdboden
- Infiltration: 0,5 pro Stunde
- geringe installatierte Leistung der Flurbeleuchtung (8 W/qm)
- Wetterdatensatz: D_HAN_HB_TRY2x.wfl
- Luftwechsel Vollgeschosse = 1 pro Stunde
- Luftwechsel Staffelgeschoss = 1 bis 4 pro Stunde
(je nach Simulation)
8000
7000
8000
7000
6000
6000
Mehrbedarf = 3103 kWh/a bei Herabsetzung der Luftwechselrate von 4/h auf 1/h
Heizwärmebedarf [kWh/a]
5000
5000
90000
90000
HWSG
80000
80000
70000
70000
60000
60000
50000
50000
Ersparnis = 35643 kWh/a bei Herabsetzung der Luftwechselrate von 4/h auf 1/h
40000
LW
40000
=1
,0
LW
=1
,5
LW
,0
=2
LW
,5
=2
LW
,0
=3
LW
,5
=3
LW
,0
=4
Luftwechsel [1/h]
Abbildung 37: Auswirkung des Herabsetzens der Luftwechselrate im Staffelgeschoss
In Abbildung 37 ist der Heizwärme– bzw. Kühlbedarf für das Staffelgeschoss des ECOTEC 1–
Gebäudes in Abhängigkeit unterschiedlicher Luftwechselraten dargestellt. Die Referenzsimulation
dient dieser Parameterstudie als Grundlage.
Folgende Randbedingungen wurden bei den Simulationen berücksichtigt (Referenzsimulation):
•
Wetterdatensatz: TRY2 (Längen– und Breitengrad wurde dem Standort Bremen angepasst)
•
natürlicher Luftwechsel: 0,5 h–1
•
geringe installierte Leistung der Flurbeleuchtung (8 W/m2)
•
nasser Erdboden
•
mechanischer Luftwechsel der Vollgeschosse: 1,0 h–1 bis 4,0 h–1 (je nach Simulation)
Es ist zu erkennen, dass bei einer Halbierung der Luftwechselraten von 4,0 auf 2,0 der Heizwärmebedarf bereits um 24,2 MWh auf 56,2 MWh sinkt, wobei der Kühlbedarf lediglich um 1,6
MWh auf 7,4 MWh steigt. Hier ist jedoch zu berücksichtigen, dass sich auf Grund des reduzierten
Luftwechsels die Qualität der Luft verschlechtert.
Sanierung der Flurbeleuchtung
Die Flurleuchten wurden ursprünglich mit Hochvolthalogenlampen mit einer Anschlussleistung
von je 300 W (auf ca. 250 W gedimmt) ausgestattet. Es war selbst Laien sofort offensichtlich,
dass diese Wandleuchten energetisch ungünstig waren, zumal durch die Lampen eine „fühlbare“
Wärmelast verursacht wurde, die im Sommer heruntergekühlt werden musste. Die Flurleuchten
wurden im Februar/März 1999 umgebaut und mit Kompaktleuchtstofflampen (Anschlussleistung
81
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
55 W) ausgestattet. Der elektrische Energiebedarf für die Flurbeleuchtung hat sich durch die Sanierung der Flurbeleuchtung von 50 MWh/a auf ca. 11 MWh/a reduziert. Die Amortisationszeit
dieser Sanierungsmaßnahme beträgt 5 Monate.
Flurtemperaturen durch energetische Sanierung der Beleuchtung
In Abbildung 38 ist dargestellt, wie sich die Lufttemperaturen auf Grund der energetischen Sanierung der Flurbeleuchtung von 35 W/m2 auf 8 W/m2 in dieser Zone verhalten. In dieser Betrachtungsperiode wurde ein Extrembeispiel untersucht: die Woche mit dem heißesten Tag des Wetterdatensatzes (Tag 245 → 02. September)
Lufttemperaturen des Flures in Zone 1 des ECOTEC 1-Gebäudes
vor und nach energetischer Sanierung der Flurbeleuchtung
30
30
2
Temperatur [°C]
° hohe interne Lasten der Flurbeleuchtung (35 W/m )
2
* reduzierte interne Lasten der Flurbeleuchtung (8 W/m )
25
25
20
20
15
15
Simulation 1°
Simulation 2*
Aussentemperatur
10
28.08.
29.08.
30.08.
31.08.
01.09.
10
02.09.
03.09.
04.09.
05.09.
Abbildung 38 Gegenüberstellung von Temperaturen im Flur des ECOTEC 1–Gebäudes
Es ist deutlich zu erkennen, dass im Urzustand (35 W/m2) bereits ab dem zweiten Werktag
(31.08.) der Flur zusätzlich gekühlt werden muss, da die Temperaturen die vorher in den Randbedingungen festgelegten 26° C überschreiten. Dadurch, dass sich die internen Lasten sowie die
hohe Außentemperatur summieren, steigt der Kühlbedarf bis zum Wochenende an. Am heißesten Tag (02.09.) erkennt man in der Simulation einen kleinen „Ausreißer“, der andeutet, dass für
diesen Zeitraum die Temperatur nicht mehr bei 26° C gehalten werden kann und nochmals leicht
ansteigt. Erst am Wochenende und mit fallender Außentemperatur sinkt die Temperatur im Flur
wieder auf behaglichere Temperaturen.
Betrachtet man die Simulation erkennt man, dass es auch am heißesten Tag des Jahres nicht
erforderlich ist, den Flur zusätzlich zu kühlen. Zwar steigt die Temperatur auf knapp 26° C an,
auch hier bedingt durch den heißesten Tag, nachdem jedoch der nächste Tag um etwa 5° C (in
der Spitzenzeit) kälter ist, verhält sich die Temperatur im Flur analog zur Außentemperatur und
fällt leicht.
82
IV.11 GESAMTENERGIEBEDARF
Als Resultat ist festzuhalten, dass die energetische Sanierung der Flurbeleuchtung nicht nur einen
erheblichen Betrag im Minderverbrauch an Primärenergie und eine erhebliche Einsparung an
Nebenkosten ausmacht, sondern ebenso der Flur nicht zusätzlich gekühlt werden muss.
Simulation veränderter Bodenbeschaffenheit
In dieser Parameterstudie wurde angenommen, dass das ECOTEC 1–Gebäude gegenüber der
Referenzsimulation in naturfeuchtem Boden steht. Die internen Lasten wurden in dieser Simulationsvariante unverändert beibehalten. In den Vollgeschossen (Erdgeschoss bis 2. Obergeschoss) wurde ein einfacher, im Staffelgeschoss ein vierfacher Luftwechsel pro Stunde angenommen. Als Wetterdatensatz wurde das Testreferenzjahr der Klimaregion 2 (TRY2 vom Standort
Hannover–Langenhagen) verwendet.
Der Heizwärmebedarf reduziert sich gegenüber der Referenzsimulation um 4,8 MWh/a, der Kühlbedarf des Gebäudes steigt um 4,5 MWh auf 26,0 MWh.
200
Jahresheizwärme- bzw. Kühlbedarf des ECOTEC 1-Gebäudes
aufgrund Anwendung eines naturfeuchten Bodens°
180
Heizwärme- bzw. Kühlbedarf [MWh/a]
200
° In dieser Parameterstudie
wurde der Erdboden, der in
der Referenz als "nass"
definiert wurde durch einen
erdfeuchten Boden substituiert
160
140
Heizen
Kühlen
120
180
160
140
120
100
100
80
80
60
60
40
40
20
20
0
0
Referenzsimulation
Jahresheizwärmebedarf 184,2 MWh
Jahreskühlbedarf 21,5 MWh
"naturfeuchter Boden"
Jahresheizwärmebedarf 179,4 MWh
Jahreskühlbedarf 26,0 MWh
Abbildung 39: Substitution des Erdbodens
Bewertung der Software TAS zur dynamischen Gebäudesimulation
Das dynamische Gebäudesimulationsprogramm TAS ist ein sehr umfangreiches Werkzeug, mit
dem sich das thermische Verhalten eines Gebäudes abbilden und evaluieren lässt. Die Eingabe
der gesamten Parameter wie Gebäudegeometrie, Zonierung, interne Lasten, Kalender etc. ist
zwar sehr zeitaufwändig, doch lässt sich mit solch einem Detaillierungsgrad, wie er hier in den
durchgeführten Simulationen verwendet wurde, ein nahezu naturgetreues Abbild der realen Situation realisieren.
83
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
12.
Analyse der Verbrauche
12.1.
Gesamtenergieverbrauche und Kennwerte
Die monatlichen Verbrauchsmessungen für Strom, Wärme und Wasser im ECOTEC 1–Gebäude
sind in Abbildung 40 dargestellt. Auf Grund der unterschiedlichen Gebäudestruktur sowie der unterschiedlichen Nutzung wurde bei der Darstellung der Verbrauchsdaten zwischen den drei Vollgeschossen sowie dem Staffelgeschoss unterschieden.
Beim Stromverbrauch ist eine leichte jahreszeitliche Abhängigkeit festzustellen, die hauptsächlich
auf den variierenden Bedarf der Beleuchtung sowie der Lüftungsanlagen mit Wärmepumpen zurückzuführen ist. Durch die Möglichkeit, die Wärmepumpen im Sommer auch als Kühlgeräte zu
nutzen, erklärt sich die leichte Verbrauchszunahme in den Monaten Juni, Juli und August.
MWh Strom
1998:
Bedarf an Wasser,Wärme und Strom
15
10
EG-2.OG
119 MWh
42 MWh
31 MW
Staffel. inc. PV
98 MWh
1999:
Staffel. aus EVU-Netz
48 MWh
1.Halbj.`00:
15
42 MWh
30 MW
21 MWh
15 MWh
10
5
5
0
0
MWh
10
Wärmemengen
1998:
Staffel.
Flure
1.Halbj.`00:
1999:
51 MWh
46 MWh
8 MWh
5
EG-2.OG
57 MWh
46 MWh
4 MWh
10
33 MWh
27 MWh
2 MWh 5
0
3
35
m
30
25
20
15
10
5
0
Kaltwasser
Warmwasser
EG, 1.OG, 2.OG mit Staffelgeschoß
0
35
30
25
20
15
10
5
0
98 98 98 98 98 98 li 98 g 98 . 98 t. 98 . 98 . 98 . 99 . 99 z 99 il 99 i 99 i 99 li 99 i 99 . 99 t. 99 . 99 . 99 . 00 . 00 z 00 il 00 i 00 i 00
v
z n b r
r
a n
g p
v z
r
p
a n
n. b. rz ril ai ni
r
Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Jan Feb Mä Ap M Ju
Verbrauchswerte im ECOTEC 1-Gebäude (EG, 1.OG, 2.OG und Staffelg.)
Abbildung 40: Verbrauchswerte im ECOTEC 1–Gebäude
Die heizfreie Zeit lag 1998 und 1999 zwischen Mitte April und Ende September. Durch die Erfassung von zwei vollen Heizperioden konnte festgestellt werden, dass die Bauaustrocknung bereits
während der Bauphase stattgefunden hat und der Heizwärmebedarf bei vergleichbaren Heizgradtagen keinen Schwankungen unterworfen war.
Im Jahr 1998 wurden 64 m3 warmes Trinkwasser verbraucht. Dies entspricht 250 Liter pro Arbeitstag sowie etwa 3 Liter pro Person und Tag.
Mit Hilfe des Energieflussdiagramms (Abb. 41) lassen sich insbesondere die Funktionsweise und
die Umwandlungsprozesse der Wärmepumpen leichter nachvollziehen. Auf der linken Seite des
Diagramms sind die nicht–regenerativen Endenergieeinträge (Strom und Fernwärme) in das Ge84
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
bäude dargestellt. Die regenerativen Anteile beziehen sich auf die aus der Abluft gewonnene
Wärme und den Ertrag der Sonnenkollektoren sowie der Fotovoltaikanlage. Die Wärmepumpe
wandelt elektrische Energie in Wärme (Heizbetrieb) bzw. Kälte (Kühlbetrieb) um. Auf der rechten
Seite des Diagramms ist die Nutzenergie aufgeschlüsselt nach den Anwendungen abgebildet. Die
Aufteilung des elektrischen Stromes erfolgt nach den in Abschnitt 12.5.3 gebildeten Kriterien. Die
Erwärmung des Gebäudes erfolgt zu fast gleichen Teilen durch die Lüftung und die statischen
Heizflächen.
Abbildung 41: Energieflussdiagramm ECOTEC 1 1999
Tabelle 11 zeigt die Energieverbrauche und die Energiekennzahlen des ECOTEC–Gebäudes.
Die Kennzahlen sind sowohl auf die Nettogrundfläche (NGF) als auch auf die Bruttogrundfläche
(BGF) des Gebäudes bezogen und für die Vollgeschosse und das Staffelgeschoss getrennt ausgewiesen. Dargestellt sind die Messergebnisse aus den Jahren 1998 und 1999 für die Situation
nach der energetischen Sanierung der Flurbeleuchtung in den Vollgeschossen.
85
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Vollgeschosse (VG)
Staffelgeschoss (SG)
Einheit
Nettogrundfläche NGF
2369
572
m2
Bruttogrundfläche BGF
2906
634
m2
Strom
Strom
Wärme
Strom
Strom
Wärme
Nutzungsspezifisch
Gebäude
gesamt
Nutzungsspezifisch
Gebäude
gesamt
Gesamtverbrauch
1998
12
107
57
7,1
28,9
48
MWh / a
Kennwert NGF
5,1
45,1
24,1
12,4
50,5
83,9
kWh / (m2 a)
Kennwert BGF
4,1
36,8
19,6
11,2
45,6
75,7
kWh / (m2 a)
Primärenergetisch
bewertet NGF
150,4
Primärenergetisch
bewertet NGF Gesamtgebäude
225,3
kWh / (m2 a)
166,1
Gesamtverbrauch
1999
16
82
60
7,1
28,9
47
MWh / a
Kennwert NGF
6,6
34,6
25,3
12,4
50,5
82,1
kWh / (m2 a)
Kennwert BGF
5,5
28,2
20,6
11,2
45,6
74,1
kWh / (m2 a)
Primärenergetisch
bewertet NGF
Primärenergetisch
bewertet NGF Gesamtgebäude
122,2
223,5
142,0
kWh / (m2 a)
kWh / (m2 a)
Hinweis: Im SolarBau–Programm werden die Kennwerte mit der Nettogrundfläche (NGF) gebildet.
In der VDI–Richtlinie 3807 wird die Bruttogrundfläche (BGF) als Bezugsfläche gewählt
Tabelle 11: Energiekennzahlen in ECOTEC 1
Die Zielwerte des SolarBau–Programms wurden im ersten Betriebsjahr nicht erreicht. Ein wesentlicher Grund für die hohen Gesamtenergieverbrauche waren die hohen Stromverbrauche der
Flurbeleuchtung sowie der Wärmebedarf im Staffelgeschoss. Der Strombedarf wurde im Betriebsjahr 1999 auf Grund des Lampenaustausches in den Fluren um ca. 21 MWh/a reduziert, der
Wärmebedarf allerdings infolge der geringeren inneren Wärmequellen in der Heizperiode um ca.
1 MWh/a erhöht. Der nutzerunabhängige Stromverbrauch hat sich im Jahr 2000 weiter reduziert,
weil die energetische Sanierung der Flurleuchten erst im März 1999 erfolgte und zu diesem Zeitpunkt bereits die Hälfte der elektrischen Energie für diese Verbrauchergruppe umgesetzt wurde.
Die im SolarBau – Teilkonzept 3 definierten energetischen Ziele beziehen sich auf die durch das
Gebäude und den Gebäudebetrieb hervorgerufenen Energieverbrauche. Nutzerspezifische Ge86
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
räte werden nicht berücksichtigt. Die nutzerspezifischen Geräte beziehen sich auf elektrische
Verbraucher, die in Abschnitt 12.5.3 detailliert aufgeschlüsselt sind. Nicht einbezogen werden die
Verbrauchergruppen Computer, Teeküchen und nutzerspezifische Verbraucher.
Zwar haben sich die primärenergetischen Kennwerte von 166 kWh / (m2 a) im Jahr 1998 auf 142
kWh / (m2 a) in 1999 verbessert, dennoch wurde der Zielwert des SolarBau–Programms um 42 %
übertroffen. Der Wert für die thermische Energie wird mit 36,4 kWh / (m2 a) erreicht, hingegen
wird die primärenergetisch bewertete elektrische Endenergie mit 105,6 kWh / (m2 a) deutlich überschritten.
In den Vollgeschossen liegt der Verbrauch im Jahr 1999 um ca. 22 % über den Zielwerten.
Es ist zu erwarten, dass der Wert sich durch die vollständige Berücksichtigung der Sanierung der
Flurleuchten in der Jahresbilanz 2000, ohne nutzerspezifische Geräte, auf ca. 110 kWh / (m2 a)
einpendeln wird und damit die Vorgabe des SolarBau–Programmes um ca. 10 % überschreitet.
12.2.
Gebäudebeheizung mit Fernwärme und Solarthermie
Die Beheizung des Gebäudes erfolgt primär durch den Fernwärmeanschluss. Die Fernwärme
wird von einer nahe gelegenen Müllverbrennungsanlage bereitgestellt. Die Verteilung der einzelnen Heizkreise im Gebäude wurde bereits in Kapitel 9.1 dargestellt. Neben der Fernwärme erfolgt
eine weitere Wärmezufuhr durch die thermische Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektoren auf
dem Dach der Gebäude. Da die Solaranlage auch mit dem Heizungssystem gekoppelt ist, werden die energetischen Beiträge der Solaranlage teilweise auch hier vorgestellt.
Durch die separaten zonenbezogenen Messungen der Wärmeströme ist eine Auswertung nach
einzelnen Bereichen der Gebäude möglich. Für die Untersuchungen stehen jeweils zwei komplette Heizperioden bzw. Kalenderjahre zur Verfügung.
12.2.1.
Heizkreise
Eine Gesamtübersicht der Wärmeströme in den Jahren 1998 und 1999 geben Abbildung 42 und
Abbildung 43. Neben den in den Abbildungen dargestellte Heizkreise gibt es noch einen weiteren
für die Rampenabfahrt in die Tiefgarage. Unter Berücksichtigung von 5,5 MWh bzw. 8,5 MWh, die
1998 und 1999 für eine eis– und schneefreie Rampenabfahrt aufgewendet wurden, ergeben sich
die jeweiligen Wärmemengen für die einzelnen Heizkreise, sowie die gesamten Wärmebezüge
für 1998 mit 120 MWh und 1999 mit 122 MWh. Die Gesamtverbrauche sind entsprechend den
ähnlichen klimatischen Randbedingungen der beiden Jahre vergleichbar.
Die drei Zonen der Vollgeschosse haben jeweils einen jährlichen Wärmebedarf von etwas weniger als 20 MWh. 1998 liegt jedoch der Bedarf von Zone 2 unterhalb dieser Größenordnung, da
die Nutzung der Räume im EG erst in der Mitte des Jahres 1998 aufgenommen wurde. Auffallend
ist der deutlich größere Wärmebedarf im Staffelgeschoss, obwohl die Nutzflächen der Zonen 1, 2
und 3 jeweils um 14% größer sind als die Nutzfläche des SG mit 480 m2. Der mehr als doppelt so
hohe Wärmebedarf resultiert aus der bautechnischen Gestaltung mit den großen Fensterflächen
wie auch aus einer erhöhten Luftwechselrate im Staffelgeschoss.
Die Fußbodenheizung hat im Jahr 1998 mit etwa 12 MWh einen gut doppelt so hohen Wärmeverbrauch als im Jahr 1999 gehabt. Für die Erwärmung des Trinkwassers sind 10 bzw. 7 MWh
87
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
(19,0)
Rampe.
19,1
Zone3
Solarkollektoren
FB-hzg. 11,9
13,7
Zone2
Staffelg. 41,5
18,0
Zone1
erforderlich gewesen. Die bei der Wärmebilanz um den Trinkwasserspeicher (WT3) auftretenden
Differenzen werden in Kapitel 13.6 zusammen mit Betrachtung der solarthermischen Anlage analysiert.
9,5
(3,7) (∆T = 50K)
Trinkwasser
warm
Heizgruppen
Trinkwasserzirkulation
9,8
WT2
Fernwärmezufluß: 130 °C
6,1
WT1
(119,5)
WT3
3,4
Trinkwasser
kalt
Fernwärmeabfluß: 50 °C
Wärmeströme in MWh / a
im Jahr 1998
(berechnete Werte in Klammern)
WT1 - Rohrbündel-Gegenstrom-Wärmetauscher
WT2 - Speicherwassererwärmer (2 St. à 500 ltr. parallel)
WT3 - Speicherwassererwärmer (500 ltr.) mit Nachheizung
(22,2)
Rampe.
18,8
Zone3
Solarkollektoren
FB-hzg. 5,6
19,4
Zone2
Staffelg. 43,6
18,8
Zone1
Abbildung 42: Gemessene Wärmeströme 1998 in der Heizungs– und Warmwasseranlage
7,9
(3,4) (∆T = 50K)
Trinkwasser
warm
Heizgruppen
Trinkwasserzirkulation
7,7
WT2
Fernwärmezufluß: 130 °C
(122,4)
WT1
Fernwärmeabfluß: 50 °C
WT1 - Rohrbündel-Gegenstrom-Wärmetauscher
WT2 - Speicherwassererwärmer (2 St. à 500 ltr. parallel)
WT3 - Speicherwassererwärmer (500 ltr.) mit Nachheizung
WT3
5,5
2,4
Trinkwasser
kalt
Wärmeströme in MWh / a
im Jahr 1999
(berechnete Werte in Klammern)
Abbildung 43: Gemessene Wärmeströme 1999 in der Heizungs– und Warmwasseranlage
Zur weiteren Analyse werden die einzelnen Zonen der Vollgeschosse mit ihren monatlichen
Wärmeverbrauchen genauer betrachtet. In Abbildung 44 sind die Wärmeverbräuche der einzelnen Zonen aufgeteilt in die unterschiedlichen Etagen und in Abbildung 45 der Bedarf der einzelnen Zonen innerhalb der jeweiligen Etagen aufgetragen. Die monatlichen Werte in Abbildung 44
deuten auf die in fast jedem Monat höchsten Verbrauche der Bereiche im Erdgeschoss hin. Die
nachfolgende Abbildung bestätigt diesen Trend und weist auf die sehr ausgeglichenen Verbrauche der drei Zonen innerhalb des 1. und 2. OG hin.
88
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Wärmemengen in [kWh / Monat]
2500
2500
Zone 3
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
2500
0
2500
Zone 2
2000
1500
EG
1.OG
2.OG
2000
1500
1000
1000
500
500
0
2500
0
2500
Zone 1
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
0
98 98 98 98 98 98 li 98 g 98 . 98 t. 98 . 98 . 98 . 99 . 99 z 99 il 99 i 99 i 99 li 99 i 99 . 99 t. 99 . 99 . 99 . 00 . 00 z 00 il 00 i 00 i 00
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g p
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p
Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Ja Fe Mä Ap M Ju
Monatlicher Wärmebedarf im ECOTEC 1-Gebäude
Abbildung 44: Monatlicher Fernwärmebedarf für die statischen Heizflächen in den Vollgeschossen für die Zonen in ECOTEC 1
Wärmemengen in [kWh / Monat]
2500
2500
2. OG
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
2500
0
2500
1. OG
Zone 1
Zone 2
Zone 3
2000
1500
1000
1500
1000
500
500
0
2500
2000
0
Erdgeschoß
2500
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
0
98 98 98 98 98 98 li 98 g 98 . 98 t. 98 . 98 . 98 . 99 . 99 z 99 il 99 i 99 i 99 li 99 i 99 . 99 t. 99 . 99 . 99 . 00 . 00 z 00 il 00 i 00 i 00
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Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Ja Fe Mä Ap M Ju Ju Au Se Ok No De Ja Fe Mä Ap M Ju
Monatlicher Wärmebedarf im ECOTEC 1-Gebäude
Abbildung 45: Monatlicher Fernwärmebedarf für die statischen Heizflächen in den Vollgeschossen für die Etagen in ECOTEC 1
Lediglich im Erdgeschoss werden Abweichungen zwischen den einzelnen Zonen beobachtet. Der
vergleichsweise niedrige Verbrauch von Zone 2 im EG während des ersten Winters ist mit der
geringen Nutzung während der ersten Heizperiode von 97/98 zu erklären. Der in den weiteren
beiden Heizperioden festgestellte höchste Verbrauch von Zone 2 im EG ist bedingt durch das Tor
zur Tiefgarage, das sich direkt darunter befindet. Einerseits entstehen Wärmeverluste durch die
naturgemäß geringere Dämmwirkung des Tiefgaragentores, die qualitativ durch die Thermografieaufnahmen (s. Anhang 0) bestätigt werden. Andererseits entweicht auch durch das mehrmalige
tägliche Öffnen des Tores zusätzliche Wärme in die Umgebung.
89
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Zone 2 hat gegenüber den Zonen 2 und 3 eine um etwa 30% geringere Nutzfläche. Dennoch
wurden vergleichbare Wärmeverbrauche zu diesen Zonen gemessen. Die nach Norden gerichtete Zone 2 ist jedoch bezüglich der solaren Gewinne die am ungünstigsten zur Sonne orientierte
Zone, was diesen Effekt erklärt. Mit 35 kWh/(m2 a) liegt der entsprechende Energiekennwert 1999
für der Fernwärmeverbrauch in Zone 2 etwa 35% über dem Kennwert der beiden anderen Zonen.
Entsprechend der Auswertung hat das Gebäude in den fünf Monaten von Mai bis September
nahezu keinen Bedarf an Fernwärme.
12.2.2.
Warmwasser–Pumpen
Das Gebäude ist mit jeweils einer Heizungsumwälzpumpe pro Zone (3 Steigleitungen), für das
Staffelgeschoss und für die Fußbodenheizung ausgestattet.
Folgende Pumpen sind pro Gebäude installiert:
•
Pumpen–Nr. 1–4
Vollgeschosse Zone 1 bis 3, Fußbodenheizung (Keller, Foyer, Staffelgeschoss):
Grundfos UPE 32-60
Pmin 40 W
Pmax 100 W
•
Pumpe–Nr. 5
Staffelgeschoss
Grundfos UPE 32-80
Pmin 40 W
Pmax 250 W
Pumpen–Nr.
Pumpe
elektr. Energie/a
1
Zone 1
203 kWh
2
Zone 2
230 kWh
3
Zone 3
204 kWh
4
FH St.G, Halle, Keller
188 kWh
5
Staffelgeschoss
213 kWh
Summe:
1.038 kWh
Tabelle 12: Elektrischer Energiebedarf der Heizungspumpen
Auf Basis der 15–Minutenwerte der Durchflussmenge und des Pumpendruckes wurde die elektrische Energie für den Zeitraum von einem Jahr (1.07.1998 - 30.06.1999) ermittelt. Dazu wurde die
Pumpenkennlinie mathematisch abgebildet und die Pumpenleistungen berechnet. Das Produkt
aus den Pumpenleistungen und der zu Grunde gelegten Zeit ist in Tabelle 12 dargestellt.
90
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Der systematische Fehler durch die Mittelwertbildung der Viertelstundenwerte sowie durch die
über die Pumpenkennlinie gelegten Funktion P(H,Q) ist vernachlässigbar. Der elektrische Gesamtenergiebedarf der Heizungsumwälzpumpen beträgt ca. 1 MWh/a. Im Vergleich zu ungeregelten Heizungspumpen, die ganzjährig mit Volllast betrieben werden8, ist der elektrische Energiebedarf der installierten Pumpen um ca. 75 % geringer.
12.3.
Lüftung mit Wärmepumpen
Der Betrieb der Lüftungsanlage mit Wärmepumpen hat einen maßgeblichen Einfluss auf das energetische Verhalten der Gebäude. Genaue Aussagen waren jedoch nur unter großem Aufwand
möglich, da die zur Verfügung stehenden Messdaten nicht alle wünschenswerten Auswertungen
zugelassen haben. Dennoch können mit den vorliegenden Temperaturmessungen zusammen
mit den exemplarisch vorgenommenen Strommessungen teils qualitative und teils quantitative
Aussagen über den Betrieb der Lüftungsanlage gemacht werden. Die Auswertungen stützen sich
im wesentlichen auf die in 15–Minuten–Schritten vorliegenden Messungen (Betriebsdaten) der
Zuluft– und Außenlufttemperaturen für alle Zonen des Gebäudes. Aus diesen Informationen lassen sich Rückschlüsse auf die zu– und abgeführte Lüftungswärme ziehen.
12.3.1.
Analyse der Wärmepumpenkompressoren
Eine für die Auswertung zentrale Frage ist, welche Luftmengen tatsächlich gefördert wurden. Da
eine Messung des Luftvolumenstromes infolge der Geometrie der Lüftungskanäle und des notwendigen baulichen Aufwandes nicht möglich war, wurde aus dem Vergleich der Herstellerangaben mit den gemessenen Daten festgestellt, dass der geförderte Luftvolumenstrom unter dem der
Herstellerwerte liegt. Abweichend vom Nennluftstrom einer Zone von 500 m3/h wurde für die folgenden Auswertungen von einem Luftvolumenstrom von 450 m3/h für jede Zone ausgegangen.
Da die Hauptströmungswiderstände für alle Anlagen gleich sind und die Anlagen kontinuierlich
auf der gleichen Lüfterstufe betrieben werden, können Abweichungen zwischen den einzelnen
Zonen vernachlässigt werden. Die Umrechnung der Temperaturwerte in Energieströme erfolgt
dann nach folgender Gleichung:
mit:
ρL = 1,2 kg/m3 : Dichte der Luft
VL = 450 m3/h : Luftvolumenstrom
cpL = 1 kJ/(kg·K) : spez. Wärmekapazität der Luft
tzu : Zulufttemperatur in die Räume
tau : Außenlufttemperatur
Zur Darstellung der nach obiger Gleichung ermittelten Wärmeleistungen eignet sich eine Sortierung der Daten nach der abfallenden Außentemperatur, wodurch sich geordnete Jahresdauerlinien ergeben. Abbildung 46 zeigt die Jahresdauerlinie für alle Betriebspunkte der Heizperiode
98/99 (1.7.98 bis 30.6.99). Durch den Vergleich mit der ebenfalls eingezeichneten Leistungskurve
8
Wmax: 100 W x 8760 h : 876 kWh
91
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
nach den Herstellerangaben wurden die Volumenströme je Anlage in den Vollgeschossen (VPL
25) − wie oben erwähnt − auf 450 m3/h reduziert.
Das Auftreten der verschiedenen Betriebszustände ist in Abbildung 46 deutlich zu erkennen. An
ca. 1500 Stunden pro Jahr werden die Wärmepumpen mit ihrer Nenn–Wärmeleistung betrieben.
Im Anschluss daran ist infolge des intermittierenden (schaltenden) Betriebes bei Wärmeleistungen zwischen 3 und 1 kW des betrachteten Zeitraumes ein stärkerer Abfall der Jahresdauerlinie
erkennbar, wobei sich die Jahresdauerlinie deutlich von der Herstellerkennlinie der VPL 25 entfernt. Diese Zwischenwerte sind jedoch nur bedingt interpretierbar, da die Berechnung der Wärmeleistung auf Temperaturmessungen im Abstand von 15 Minuten basiert und sich die Schaltzustände der Wärmepumpen–Kompressoren alle 3 Minuten ändern kann. Durch die vom Lüftungshersteller installierte Mindestbeharrungsdauer in einem Schaltzustand wird ein schnelles Ein–
/Ausschalten des Kompressors verhindert. Die Wärmeleistungen unterhalb von 1 kW deuten auf
reinen Betrieb der Wärmerückgewinnung durch die Heat–Pipes hin, ohne dass die Kompressoren
in Betrieb sind.
5
Wärmeleistung [kW]
4
VPL 25
3
2
Zonen in ECOTEC 1
1
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Dauer [h/a]
Abbildung 46: Geordnete Jahresdauerlinie des Wärmepumpenbetriebes
Zur weiteren Betrachtung wurden Messungen der Stromaufnahme des Wärmepumpenkompressors und der Lüfter exemplarisch in Zone 2 des 2. Obergeschoss von ECOTEC 1 über einen längeren Zeitraum aufgenommen. Diese Messungen sollen nun zur Prüfung des Verfahrens zur
Bestimmung der Wärmeleistungen aus den erfassten Lufttemperaturen dienen. Für den Zeitraum
von August 1998 bis Juni 2000 wurden über 4 MWh an elektrischer Energie vom Kompressor
aufgenommen. Dies bedeutet eine mittlere tägliche Energie von 5,8 kWhel für diesen Kompressor.
In Abbildung 47 ist der gemessene monatliche Stromverlauf parallel zu dem nach der Gleichung
auf Seite 91 ermittelten Bedarf dargestellt. Darin zeigt sich eine vergleichsweise gute Übereinstimmung sowohl für der Heizfall als auch für den Kühlfall. Im Kühlfall treten größere Leistungsspitzen als im Heizfall auf. In den Übergangsmonaten zwischen Sommer und Winter (April und
92
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Oktober) werden die geringsten Stromverbrauche registriert, da in diesen Monaten die Kompressoren über längere Zeiträume nicht in Betrieb gehen.
Monatlicher Stromverbrauch des Kompressors gemessen
und aus Lufttemperturen gerechnet für 2. OG Zone 2
350
Durchschnitt: 176 kWh / Monat
Gesamt (Aug.98-Juni00): 4047 kWh
Stromverbrauch in [kWh/Monat]
300
250
200
150
100
Aus Temperaturmessungen ermittelt
Mit separatem Stromzähler gemessen
50
Mai 00
Juni 00
April 00
März 00
Jan 00
Feb 00
Dez 99
Nov 99
Okt 99
Sep 99
Juli 99
Aug 99
Mai 99
Juni 99
April 99
März 99
Jan 99
Feb 99
Dez 98
Okt 98
Nov 98
Sep 98
Aug 98
0
Abbildung 47: Monatlicher Stromverbrauch des WP–Kompressors im 2. OG Zone 2
Nach vorliegendem Muster werden die Wärme– und Kälteleistungen durch die Wärmepumpen für
alle Zonen in den Vollgeschossen aus den gemessenen Lufttemperaturen in Abbildung 48 dargestellt. Aus dem Vergleich der beiden Verläufe kann die Leistungszahl der Wärmepumpe in der
Größenordnung mit einem Wert zwischen 4 und 5 angegeben werden. Bei dem hier genannten
Wert handelt es sich um den Einfluss des Wärmepumpenkompressors und der Wärmerückgewinnung durch die Heat–Pipe gemeinsam. Weiterhin sind darin auch die Zustände enthalten, in
denen ein Teil der Wärme zurückgewonnen wurde, ohne dass der Kompressor in Betrieb war.
Dadurch erklärt sich der gegenüber den Herstellerangaben sogar günstigere Wert der gesamten
Wärmepumpe bei Betrachtung eines längeren Betriebszeitraumes.
Für den Kühlfall ergibt sich eine Leistungszahl von etwa 1. Beim Kühlen hat die Heat–Pipe funktionsbedingt keinerlei Wirkung. Eine genaue Angabe und Analyse der Leistungszahlen soll hier auf
Grund der zum Teil unsicheren Annahmen nicht vorgenommen werden. Auf Grund der vorliegenden Ergebnisse kann der Betrieb der Wärmepumpe unter energetischen Gesichtspunkten jedoch
als gut getrachtet werden.
Anhand des Verlaufes der thermischen Energiebereitstellung in den Zonen der Vollgeschosse in
Abbildung 48 kann unter anderem die Betriebsweise beobachtet werden. Bei der Bereitstellung
der Wärme über die statischen Heizflächen ist in den Sommermonaten von Mai bis September
praktisch keine Wärmezufuhr erfolgt. Eine Wärmezufuhr von jeweils bis zu 250 kWhth über die
Lüftungsanlage ist jedoch pro Zone in den Vollgeschosse in den Übergangsmonaten Mai und
September noch erforderlich gewesen. Gleichzeitig hat an einzelnen Tagen auch schon der Kühlbetrieb begonnen, so dass nicht ausgeschlossen werden kann, dass an einem Tag gleichzeitig
geheizt und gekühlt wurde. Bei detaillierter Betrachtung der Temperaturmessungen wurde jedoch
93
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
festgestellt, dass diese Ereignisse nur selten vorkamen und damit einen kleinen energetischen
Beitrag verursacht haben.
1999
1998
750
Wärmezufuhr
250
Mittelwerte
aller Zonen:
Wärmezufuhr
Kühlung
Kühlung
500
Punkte:
Verbräuche der
einzelnen Zonen
Okt. 99
Nov. 99
Dez. 99
Jan. 00
Feb. 00
Jan. 98
Feb. 98
-250
Sep. 98
Okt. 98
Nov. 98
Dez. 98
Jan. 99
Feb. 99
März 99
April 99
Mai 99
Juni 99
Juli 99
Augi 99
Sep. 99
0
März 98
April 98
Mai 98
Juni 98
Juli 98
Aug 98
Energieverbrauch für Wärme und Kälte
durch Lüftung in [kWh / Monat]
1000
Abbildung 48: Monatlich durch die Wärmepumpen bereitgestellte Wärme und Kälte
12.3.2.
Betrieb der Lüfter
Die Nennleistung der Ventilatoren beträgt jeweils 200 Wel. Als mittlere Leistung wurde über einen
Zeitraum von mehr als einem Jahr ein Wert von etwa 310 Wel für beide Ventilatoren zusammen
gemessen. Demnach erfordert der Transport pro 100 m3 Luft durch die Vollgeschosse eine Leistung von knapp 70 Wel.
In Anbetracht des täglichen Betriebes von 600 bis 2030 Uhr ergibt sich eine Energieaufnahme der
Zu– und Abluftventilatoren von 4,5 kWh pro Wochentag. An den Wochenenden sind die Ventilatoren nicht in Betrieb. Der elektrischer Energieverbrauch beträgt daher 1,2 MWh pro Jahr in einer
Zone.
12.3.3.
Kopplung von Lüftungswärme und Heizung
In Abbildung 40 sind die über die statischen Heizflächen eingebrachten Wärmeverbrauche aufsummiert. Da die Lüftung und die Wärmepumpen mit Strom betrieben werden, sind deren Energieverbrauche im oberen Teil dieser Abbildung bei den Stromverbrauchen enthalten.
Für die Beurteilung der energetischen Qualität der Bausubstanz ist jedoch die Kenntnis des gesamten Wärmeverbrauches notwendig. Aufbauend auf diesen Auswertungen der Lufttemperaturen ergeben sich die nachfolgenden Wärmeverbrauche durch die Lüftung mittels der Wärmepumpen. Dabei zeigt sich, dass im Jahr 1998 mittels der Wärmepumpen eine Wärmemenge in
Höhe von 62 MWh und 1999 in Höhe von 51 MWh den Vollgeschossen (EG bis 2. OG) zugeführt
wurde. Der Lüftungswärmeverbrauch liegt damit in der gleichen Größenordnung wie der Heizwärmeverbrauch durch den Fernwärmeanschluss über die statischen Heizflächen (1998: 51
MWh; 1999: 57 MWh). Gleichfalls ist festzustellen, dass ein Ausgleich zwischen den beiden
Heizformen stattfindet. Wenn auch die Anteile der Wärmebereitstellung zwischen statischen
94
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Heizflächen und Wärmepumpen schwanken, so ist die Schwankung beim Gesamtwärmeverbrauch geringer.
Diese Tendenz zeigt sich ebenso bei den monatlichen Wärmeverbrauchen. In Abbildung 49 sind
die monatlich zugeführten Wärmemengen sowohl nur über den Fernwärmeanschluss als auch
über Fernwärme und Wärmepumpen gemeinsam darstellt. Zusätzlich wurden die Standardabweichungen (root mean square error), die sich zwischen den einzelnen Zonen ergeben, angegeben. Auch in der monatlichen Betrachtung führt die Summe beider Wärmequellen nicht zu größeren Unterschieden zwischen den einzelnen Zonen. Sowohl die Standardabweichung als auch die
maximalen Abweichungen vom Mittelwert sind bei der Betrachtung der Gesamtwärmeverbrauche
geringer als beim Fernwärmeverbrauch alleine.
Mittlerer Wärmeverbrauch in [kWh / Monat]
2800
Fernwärme- und
Lüftungswärmeverbrauch
nur Fernwärmeverbrauch
2800
Mittlerer Wärmeverbrauch
aller neun Zonen in den Vollgeschossen
und deren Standardabweichung
2600
2600
2400
2400
2200
2200
2000
2000
1800
1800
1600
1600
1400
1400
1200
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
Jan. 00
Feb. 00
März 00
Nov. 99
Dez. 99
Augi 99
Sep. 99
Okt. 99
Juni 99
Juli 99
April 99
Mai 99
Jan. 99
Feb. 99
März 99
Nov. 98
Dez. 98
Aug 98
Sep. 98
Okt. 98
Mai 98
Juni 98
Juli 98
März 98
April 98
0
Jan. 98
Feb. 98
0
Abbildung 49: Mittlerer monatlicher Gesamtwärmeverbrauch in den VG
Die Tendenz, dass im Erdgeschoss die höchsten Wärmeverbrauche auftreten, bleibt von dem
vorher gesagten unberührt. In Abbildung 50 sind die monatlichen Verteilungen der einzelnen Zonen separat dargestellt.
95
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Wärmemengen in [kWh / Monat]
3000
3000
Zone 3
2000
2000
1000
1000
0
3000
0
Zone 2
2000
EG
1.OG
2.OG
1000
2000
1000
0
3000
3000
0
Zone 1
3000
2000
2000
1000
1000
0
0
0 0
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
. 9 . 9 z 9 il 9 ai 9 ni 9 li 9 g 9 . 9 t. 9 . 9 . 98 . 9 . 9 z 9 il 9 ai 9 ni 9 li 9 i 9 . 9 t. 9 . 9 . 99 . 0 . 0
Jan Feb Mär Apr M Ju Ju Au Sep Ok Nov Dez Jan Feb Mär Apr M Ju Ju Aug Sep Ok Nov Dez Jan Feb
Monatlicher Wärmeverbrauch durch Fernwärme und Wärmepumpen
Abbildung 50: Monatliche Wärmezufuhr durch Fernwärme und Lüftung in den VG
12.3.4.
Einsatz einer hocheffektiven Wärmerückgewinnung
Die Gebäude ECOTEC 1 und ECOTEC 2 sind mit Kälteanlagen ausgestattet, um auch im Sommer bei hohen Außentemperaturen behagliche Innentemperaturen aufrechterhalten zu können.
Diese Anlagen dann als Wärmepumpen zum Heizen zu betreiben und dafür auf ein effektiveres
Heizsystem zu verzichten, ist als Kompromiss zu werten. Die Wärmepumpen gewinnen zwar
Wärme aus der Abluft zurück und benötigen weniger Antriebsenergie als zur direkten Beheizung
der Außenluft ohne Wärmerückgewinnung erforderlich wäre. Als Antriebsenergie wird jedoch elektrische Energie benötigt, für deren Bereitstellung in etwa soviel Primärenergie aufzuwenden ist,
wie für die unmittelbare Beheizung der Außenluft erforderlich wäre. Die Wärmepumpen entsprechen primärenergetisch also in etwa einer Beheizung ohne Wärmerückgewinnung. Hieraus wird
unmittelbar deutlich, dass ein System mit einer einfachen Wärmerückgewinnung aus der Abluft
über Wärmeaustauscher und einer Zusatzheizung primärenergetisch besser ist.
Im Folgenden soll daher vergleichend untersucht werden, wie groß der Lüftungswärmebedarf
wäre, wenn man auf eine Kühlung verzichten würde, dafür aber eine effektivere Wärmerückgewinnung einsetzen würde. Es wird davon ausgegangen, dass durch das Vergleichssystem zu
jedem Zeitpunkt in jeder Zone das gleiche Temperaturniveau – repräsentiert durch die gemessenen Ablufttemperaturen – wie durch das existierende System aufrechterhalten werden soll, das
Vergleichssystem demzufolge zu jedem Zeitpunkt in jeder Zone die gleichen Zulufttemperaturen
liefert. Unterstellt wurde für diese Betrachtung eine Rückwärmzahl RWZ = 0,8.
Der energetische Vergleich der untersuchten Jahresdauerlinien macht das hohe Einsparpotential
einer konventionellen Wärmerückgewinnung deutlich. Die daraus berechneten Jahreswärmemengen sind in Tabelle 13 aufgeführt. In ECOTEC 1 würde eine Wärmerückgewinnung den Energiebedarf durch Lüftung auf rund 35 % und in ECOTEC 2 auf rund 38 % senken. Die Werte in
96
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Klammern geben die prozentuale Einsparung des Wärmebedarfes gegenüber einer Aufwärmung
der Zuluft ohne Wärmerückgewinnung an.
Zone
ECOTEC 1
kWh/a (%)
ECOTEC 2
kWh/a (%)
01
1517 (27,0)
1679 (32,3)
02
2254 (36,7)
3998 (51,2)
03
1960 (32,8)
2089 (38,9)
11
2400 (35,3)
1009 (25,0)
12
2571 (38,6)
2477 (38,8)
13
1795 (31,2)
800 (20,9)
21
2179 (35,8)
1696 (33,5)
22
1667 (30,1)
3200 (45,1)
23
2928 (42,9)
2599 (41,2)
19271 (34,8)
19547 (38,2)
2141 (34,8)
2172 (38,2)
Summe
Durchschnitt
Tabelle 13: Jahreswärmebedarf und prozentuale Einsparung durch Ersatz der Wärmepumpen mit hocheffizienten Wärmetauschern
Ein theoretisch möglicher Kälterückgewinn wird an dieser Stelle nicht explizit angegeben, da der
mögliche Kälterückgewinn nach einer Abschätzung kleiner sein würde als der zusätzliche Energieeintrag der Lüfter zur Überwindung der Druckverluste im Wärmeaustauscher.
Die Wärmepumpen führen insgesamt zu einem hohen Komfort bei der Raumluftqualität. Insbesondere in den Sommermonaten werden durch die Kälteleistung angenehme Raumtemperaturen
gewährleistet. Ein Öffnen der Fenster ist zu keiner Zeit erforderlich. In der heißen Jahreszeit würde es sogar zu unangenehmen Überhitzungen führen. Die unter energetischen Gesichtspunkten
aufzuführenden Nachteile führen demnach zu den Vorteilen der thermischen und raumlufttechnischen Behaglichkeit.
12.4.
Künstliche Beleuchtung
Die technische Beschreibung der implementierten Beleuchtungsanlagen für die Büro– und die
Flurbeleuchtung sind in Kapitel 9.5 dargestellt. Im Rahmen des Projektes sind ausführliche Untersuchungen zur Büro– und Flurbeleuchtung durchgeführt worden.
12.4.1.
Bürobeleuchtung
Die Bürobeleuchtung wird durch die hohe installierte Leistung (bis zu 25 W/m2) und die automatische Beleuchtungskontrolle charakterisiert.
In den Büros sind in der Regel zwei bis vier Deckenleuchten mit einer Leistung von 128 W pro
Leuchte installiert. Bei einer Bürofläche von ca. 20 bis ca. 25 m2 beziffert sich die installierte elektrische Leistung von 20,5 bis 25,6 W/m2.
97
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Mit dieser hohen Leistung werden Energievergleichskennwerte alternativer Büroraumbeleuchtungskonzepte9 deutlich überschritten.
Automatische Beleuchtungskontrolle
Die Büros sind durchgängig mit einer tageslichtabhängigen Beleuchtungsregelung und nutzungsabhängigen Beleuchtungssteuerung über den Europäischen Installationsbus (EIB) ausgestattet.
Sobald das von außen einfallende Tageslicht einen merklichen Beitrag zur Beleuchtung liefert,
wird das Kunstlicht heruntergedimmt. Reicht das Tageslicht alleine aus, um die geforderte Mindestbeleuchtungsstärke von 300 lx zu erreichen, oder befindet sich keine Person im Büro, wird
das Licht nach ca. 7 Minuten automatisch ausgeschaltet (s. Abschnitt 9.4.2).
Verbrauchsmessungen für die Beleuchtung in einem nach Norden orientierten Büroraum, der
kontinuierlich genutzt wurde, haben einen Stromverbrauch von 9,8 kWh/(m2 a) ergeben. Fall III
in Abbildung 51 gibt dieses Ergebnis wieder. Ausgehend von den konkreten Messungen wurden
zwei theoretische Fälle untersucht, bei denen einzelne Einsparfunktionen nicht berücksichtigt
sind. Ohne die automatische Dimmfunktion würde der Stromverbrauch 33% höher liegen (vgl. Fall
II in Abbildung 51). In Fall II würde das Licht immer mit der maximalen Anschlussleistung
leuchten. Einsparungen, die auf das Abschalten der Beleuchtung durch die Tageslichtsteuerung
oder die Präsenzmelder zurückzuführen sind, sind darin noch nicht enthalten. Sie können jedoch
messtechnisch nicht exakt quantifiziert werden, da dabei das Nutzerverhalten einen maßgeblichen Einfluss hat. Die durch die Abschaltungen erzielten Einsparungen vergrößern das gesamte
Einsparpotenzial jedoch deutlich. Um die Größenordnung abschätzen zu können, wird in Fall I
davon ausgegangen, dass das Licht ohne die automatische Beleuchtungskontrolle für 20 bis 40
Stunden pro Woche im Vollastbetrieb wäre, was in vielen Bürogebäuden der Fall ist. Im Falle einer vollkommen unkontrollierten Beleuchtung wäre der Stromverbrauch demnach 2 bis 4 mal
höher als der des installierten Systems.
9
Z. B. Energievergleichskennwerte und jährlicher Energiebedarf für verschiedene Beleuchtungsvarianten in
Sonnenenergie 1/98
98
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
II
I
30
I
Datengrundlage:
Messungen im Zeitraum
1.1.1999 bis 30.6.1999
40
Stunden
pro Woche
Vollastbetrieb
20
10
0
20
Stunden
pro Woche
Vollastbetrieb
III
+ 33 %
Bürofläche
kWh / ( m
2
Jahr )
40
nur autom.
Abschaltfunktionen
(ohne
Dimmen)
Messung
an installiertem
System
Abbildung 51: Einsparungen durch die automatische Beleuchtungskontrolle
Allgemein können Einsparungen bei automatischen Beleuchtungssystemen nur realisiert werden,
wenn die entsprechenden architektonischen und systemtechnischen Voraussetzungen gegeben
sind. Große Fensterflächen, Vermeidung tiefer Raumschnitte und helle Farben erhöhen das Einsparungspotenzial.
Die mitunter gestellte Frage, inwieweit die Einsparungen durch den für die Automatisierung notwendigen Stromeinsatz kompensiert werden, kann deutlich zu Gunsten der Einsparungen beantwortet werden. Der Eigenverbrauch der gesamten EIB–Installationen liegt in einem Jahr pro Gebäude bei etwa 600 kWh. Damit werden neben der automatischen Bürobeleuchtung auch alle
anderen EIB–Komponenten wie z. B. die Markisensteuerungen mit Strom versorgt. Der abgeschätzte Energiebedarf für die Beleuchtung aller Büroräume liegt zurzeit bei etwa 22 MWh/a
(1999 im Gebäude ECOTEC 1). Unter dieser Annahme wird allein durch die Dimmung der installierten Leuchtstofflampen eine jährliche Einsparung von 7,0 MWh erzielt, was die eingesetzte
elektrische Energie schon um das 12–fache übertrifft. Auf Grund der automatischen Abschaltfunktionen sind die Einsparungen deutlich größer.
Die hohe installierte Leistung von 25 W/m2 führt durch den Einsatz einer automatischen Beleuchtungskontrolle nicht zu einem hohen Verbrauch von elektrischer Energie für die Bürobeleuchtung.
Mit einem durchschnittlichen Jahresverbrauchswert von ca. 10 kWh/(m2 a) wird ein Wert erzielt,
der mit einem alternativen Büroleuchtenkonzept, beispielsweise Rasterleuchten mit elektronischem Vorschaltgerät, ohne aufwändige Regelung hätte erreicht werden können. Dies hätte allerdings einen Komfortverlust zur Folge, weil der hohe Anteil an indirektem Licht und der damit
verbundenen Blendfreiheit mit den Alternativleuchten nicht zu realisieren ist.
Nutzereinfluss
Der elektrische Energieverbrauch der Bürobeleuchtung ist nutzerbedingten Schwankungen unterworfen. In Abbildung 52 ist die durchschnittliche mittlere elektrische Leistung der Beleuchtung
99
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Täglicher Elekt. Energieverbrauch [kWh/d]
in dem Büro 2.10 über einen Zeitraum von 1,5 Jahren dargestellt. Der Stromverbrauch ist von
112 kWh (15.12.98 – 15.4.99) auf 33 kWh in der gleichen Zeitspanne des Folgejahres gesunken.
Die Reduzierung um zwei Drittel des Stromverbrauches ist auf einen Nutzerwechsel im Sommer
1999 zurückzuführen.
8
8
7
7
6
6
5
5
Max. Energieverbrauch
4
4
in 24h: 10,5 kWh
3
3
2
2
1
1
0
.98
.12
01
0
.99
.99
.02
.04
01
01
.99
.06
01
.99
.08
01
.99
.10
01
.99
.12
01
.00
.02
01
.00
.04
01
.00
.06
01
Abbildung 52: Täglicher elektrischer Energieverbrauch im Raum 2.10
In der Winterperiode 98/99 hat eine intensive Raumnutzung durch zwei Personen mit hoher Präsenzzeit bis in die Abendstunden statt gefunden. Durch einen Nutzerwechsel im Sommer 1999
wurde der Raum bis zum 1.1.2000 sporadisch genutzt. In der Folgezeit haben zwei Personen in
dem Raum gearbeitet, jedoch vorwiegend in der Zeit von 8.00 – 16.00 Uhr. Zudem haben die
neuen Nutzer Schreibtischleuchten angebracht und schalten dadurch seltener die Bürobeleuchtung ein.
12.4.2.
Tageslicht
Aus energetischen und physiologischen Gründen sollte der Tageslichtanteil in Innenräumen möglichst groß sein. Um den Grad der Tageslichtnutzung zu bestimmen wurde, in charakteristischen
Büroräumen (s. Abb. 53) der Tageslichtquotient bestimmt.
Der Tageslichtquotient D in % ist definiert als das Verhältnis der Beleuchtungsstärke Ep an einem
Punkt im Innenraum zur gleichzeitigen Horizontalbeleuchtungsstärke Ea, die im Freien bei freiem
Horizont vom gesamten Himmelsgewölbe herrührt. Bei bedecktem Himmel ist er unabhängig von
Tages– und Jahreszeit:
D = 100% ⋅
100
Ep
Ea
[%]
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Die Messungen im Raum erfolgten anhand eines Messrasters. Die Darstellung kann mittel Iso–
D–Kurven (Kurven gleicher Tageslichtquotienten) erfolgen, oder es ist eine Darstellung des Tageslichtquotienten im Schnitt über die Raumtiefe möglich. Für die Tageslichtmessung wurde auf
Grund der relativ homogenen Tageslichtverteilung in der Raumbreite der Tageslichtquotient im
Schnitt über die Raumtiefe als ausreichend erachtet.
Das Tageslicht wurde bei Sonnenschein (am 31.5.1999, 10.30 Uhr) und bei bewölktem Himmel
(am 8.6.1999, 11.30 Uhr) gemessen. Die Messhöhe war bei allen Messungen 85 cm.
Tageslichtmessung
2.10
0.03
1.11
F
2.18
2.16
Abbildung 53: Tageslichtmessung
Bei der Messung handelt es sich um eine grobe Betrachtung der Tageslichtverhältnisse. Es wurde z. B. auf eine Differenzierung der Horizontalbeleuchtungsstärke in einen Direkt–Anteil und einen Diffus–Anteil verzichtet; statt dessen wurden zwei verschiedene Wetterlagen berücksichtigt:
•
•
klarer Himmel (hoher Direkt–Anteil)
bedeckter Himmel (hoher Diffus–Anteil)
Raum
Dm Sonne
Dmax Sonne
Dmin Sonne
0.03
1,33
3,06
0,47
2,29
5,46
0,66
1.11
0,35
0,68
0,11
2,58
5,70
0,58
2.10
0,60
1,03
0,27
4,84
7,73
1,35
2.16
1,31
1,55
1,08
1,84
2,28
1,55
2.18
1,39
3,87
0,42
1,95
4,66
0,65
Mittelwert
0,83
1,7
0,39
2,25
4,31
0,8
Dm Bewölkt Dmax Bewölkt Dmin Bewölkt
Tabelle 14: Tageslichtquotienten der untersuchten Büroräume
Die Büroräume haben auf Grund ihrer Geometrie, Ausrichtung und Möblierung unterschiedliche
Tageslichtquotienten. Den höchsten Wert weist der Raum 2.10 bei bewölktem Himmel mit einem
Dm von 4,84 % auf.
101
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Mit Ausnahme des Raumes 1.11 wird in allen Räumen an den Arbeitsplätzen an beiden Messzeitpunkten eine ausreichende Beleuchtungsstärke von 300 lx erreicht. Der Raum 1.11 hat auf
Grund der ungünstigen Raumaufteilung und der ungünstigen Möblierung die schlechtesten Tageslichteigenschaften. Zur ausreichenden Beleuchtung des hinteren Arbeitsplatzes muss permanent die Beleuchtung eingeschaltet werden, um eine ausreichende Beleuchtungsstärke sicherzustellen. Durch die spezielle Nutzung des Raumes (der Raum wird sporadisch als Arbeitsraum für
Studenten und als Archiv genutzt) sind keine Maßnahmen zur Verbesserung der Tageslichtsituation erforderlich.
Die Tagesbelichtung ist in den Büroräumen auf Grund der Raumgeometrie, der Farbgestaltung
und der Möblierung (vgl. Kapitel 12.4.1) als gut zu bezeichnen. Durch die günstige Anordnung der
Bürotische ist mit Ausnahme des Büros 1.11 und der Büros auf der Nordseite bei ungünstigen
Randbedingungen10 gewährleistet, dass das von außen einfallende Tageslicht für eine nach DIN
5035 ausreichende Beleuchtung der Arbeitsplätze genügt.
12.4.3.
Beleuchtung von Fluren und sonstigen Räumen
Flurbeleuchtung
Wie in Abschnitt 12.5 dargestellt, sind ursprünglich in den Fluren Wandleuchten mit Halogen–
Hochvoltlampen (Anschlussleistung 300 W) installiert worden. Der elektrische Energieverbrauch
für die Flurbeleuchtung betrug im Jahr 1998 ca. 50 MWh und damit 41 % des elektrischen
Gesamtenergieverbrauchs in den Vollgeschossen (vgl. Abschnitt12.5.2).
Um alternative Flurbeleuchtungssysteme bewerten zu können, wurden für einen definierten Flurbereich mit der Lichtplanungssoftware DIALux verschiedene Varianten berechnet. Als Mindestbeleuchtungsstärke für Verkehrswege in Gebäuden ist in der DIN 5035 eine Beleuchtungsstärke
von 50 lx definiert. Bei dunklem Bodenbelag sollte die Beleuchtungsstärke jedoch wesentlich
höher gewählt werden. Als Nennbeleuchtungsstärke wurde deshalb der Wert von 100 lx gewählt.
Als energetisch günstigste Variante wurden Deckenleuchten mit einem hohen Direktanteil identifiziert. Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen wurde diese Variante nicht weiter verfolgt.
10
In den frühen Morgenstunden ist bei klarem Himmel die Tagesbelichtung in einigen Büros auf der Nord-
seite nicht ausreichend.
102
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Abbildung 54: Eine Flurleuchte nach dem Umbau
Statt dessen sind die Halogenlampen in beiden Bauabschnitten durch Kompaktleuchtstofflampen
mit konventionellem Vorschaltgerät ausgetauscht worden, wobei die installierten Leuchten weiter
genutzt werden konnten (s. Abbildung 54). Der Einbau von elektronischen Vorschaltgeräten war
aus Platzgründen nicht möglich. Die installierte Leistung wurde durch den Umbau von 300 W auf
55 W (einschließlich Vorschaltgerät) pro Leuchte bei Aufrechterhaltung der erforderlichen Beleuchtungsstärke reduziert.
Tagesbelichtung der Flure
Im Zuge der energetischen Sanierung der Flurleuchten wurde die Frage nach dem möglichen
Nutzen des Einbaus von transparenten Elementen in die Türen gestellt.
Die Verwendung von Oberlichtern oberhalb der Bürotüren ist die konstruktiv einfachste Lösung.
Die Berechnungen beziehen sich auf den Flur im Bereich der Zonen 2 und 3 im Gebäude ECOTEC 1.
Die transparente Fläche ergibt sich aus der Türbreite (80 cm) und der maximalen Höhe (30 cm).
Die Fläche eines Oberlichtes würde somit 0,24 m2 betragen. Als Transmissionsgrad des Glases
wird ein Wert von 90 % angenommen11. Die mittlere Beleuchtungsstärke für die büroseitige Glasfläche beträgt 200 lx (Messwert).
Der theoretische Lichtstrom pro Oberlicht beziffert sich auf
φ = E ⋅ A ⋅τ = 200lx ⋅ 0,24m 2 ⋅ 0,9 = 43,2lm .
In den Zonen 2 und 3 befinden sich 13 Türen von außenliegenden Büros. Damit beträgt der gesamte Lichtstrom ca. 560 lm.
11
Floatglas als Einzelscheibe gemäß DIN 67507
103
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Um die Verhältnismäßigkeit darzustellen, wird ein Vergleich mit einer Wandleuchte herangezogen. Der Lichtstrom von 560 lm ließe sich mit einer Wandleuchte (Leuchtenwirkungsgrad von 0,5)
mit einer 80–W–Glühlampe (15 lm/W) erzeugen.
Durch die Implementation von Oberlichtern über den Türen würde sich keine nennenswerte Verbesserung der Beleuchtungssituation im Flur einstellen. Die Ursache liegt in der architektonisch
begründeten sehr kleinen Fläche der Oberlichter.
WC–Beleuchtung
In den WC–Bereichen sind Downlights mit Niedervolt–Halogenglühlampen mit einer Anschlussleistung von jeweils 20 W installiert (Abbildung 55). Die Anzahl der Leuchten beziffert sich im
Gebäude ECOTEC 1 auf 300 Stück (16 bis 20 Stück pro WC). Bei einer durchschnittlichen
Brenndauer von 3 Stunden pro Arbeitstag summiert sich der elektrische Jahresverbrauch der
WC–Beleuchtung auf ca. 6 MWh.
Abbildung 55: Halogenleuchte im WC–Bereich
Die WC–Beleuchtung wird über einen Ausschalter mit Glimmlampe ein– und ausgeschaltet. Die
Nutzer des Gebäudes schalten in der Regel die Beleuchtung nach dem Verlassen des WC–Bereiches aus (vgl. Abschnitt 5.2).
Auf eine Kopplung der WC–Beleuchtung an den EIB wurde verzichtet, weil pro WC 3 – 4 Präsenzmelder hätten installiert werden müssen.
Die WC–Beleuchtung wird durch die zentrale Netzfreischaltung automatisch ausgeschaltet. Ein
unbeabsichtigtes Anlassen während der Nacht und am Wochenende ist damit ausgeschlossen,
wenn die Alarmanlage aktiviert wird.
Beleuchtung des Foyers, der Galerien und des Treppenaufganges
Die Foyerbeleuchtung besteht aus Halogenspots mit jeweils 50 W Anschlussleistung und Wandleuchten in Fackeloptik (Abbildung 56). Die Foyerbeleuchtung kann über EIB–Aktoren, die sich
seitlich der Zugangstüren zu den Zonen befinden, ein– und ausgeschaltet werden. Es kann nur
die gesamte Beleuchtung (Foyer, Galerie 1 und 2, Treppenaufgang) geschaltet werden.
104
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Abbildung 56: Foyerbeleuchtung im Gebäude ECOTEC 1
Im Bereich des Luftraumes sind 6 Downlights mit Quecksilberdampflampen installiert (s.
Abbildung 57). Diese Leuchten können nur über die Leitzentrale geschaltet werden. Die Downlights werden nur sehr sporadisch genutzt, weil der große Fensteranteil im Foyer zu einer ausreichenden Beleuchtung durch das Tageslicht führt.
Abbildung 57: Downlights im Luftraum des Gebäudes ECOTEC 1
Die gesamte Foyer–, Galerie– und Flurbeleuchtung umfasst 48 Halogenspots (à 50 W) und 28
Wandleuchten (à 75 W, bzw. 18 W). Die installierte Leistung beziffert sich damit auf 4,5 kW. Als
Maßnahme zur Optimierung der Foyerbeleuchtung sind die Wandleuchten mit Kompaktleuchtstofflampen und elektronischem Vorschaltgerät (E 27–Sockel, 18 W, Abbildung 58) ausgestattet
worden. Dadurch hat sich die installierte Leistung auf 2,9 k W reduziert.
105
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Abbildung 58: Wandleuchte im Foyer mit Kompaktleuchtstofflampe
Die Foyerbeleuchtung wird selten eingeschaltet, weil durch die Glasfassade ein hoher Tageslichtanteil in das Foyer gelangt und die Galerien einen zusätzlichen Lichteinfall durch die Glastüren
der beiden inneren Gebäudeabschnitte zu verzeichnen haben. Das Tageslicht im Foyer ist zwischen Sonnenauf– und Sonnenuntergang in der Regel ausreichend, um im Bereich der Treppenaufgänge selbst an bewölkten Tagen für eine ausreichende Beleuchtung zu sorgen.
Beleuchtung der Teeküchen
Die Beleuchtung der Teeküchen erfolgt über Downlights mit Niedervolt–Halogenglühlampen und
über Leuchtstofflampen, die direkt über den Arbeitsflächen angebracht sind. Die Beleuchtung wird
mit einem Schalter ein– und ausgeschaltet. Es sind pro Teeküche 5 bis 8 Halogenleuchten und
ein bis zwei Leuchtstofflampen installiert. Der elektrische Gesamtenergieverbrauch für die Beleuchtung der Teeküchen in allen Vollgeschossen wird auf ca. 0,9 MWh/Jahr geschätzt.
12.5.
Elektrische Energie
Im Energieflussbild (vgl. Abschnitt 12.1) sind die Energieströme im Gebäude ECOTEC 1 differenziert abgebildet worden. Die elektrischen Daten, die in dem Bild dargestellt wurden, basieren auf
einer Analyse der elektrischen Energieverbräuche in den Voll– und Staffelgeschossen.
Über die nach Verbrauchergruppen differenzierte Darstellung hinaus, wurden separate Monatswerte und Verbrauchswerte für einzelne Gebäudeabschnitte ermittelt, um jahreszeitliche und bereichsspezifische Einflussfaktoren identifizieren zu können.
12.5.1. Analyse des jahreszeitlichen Verlaufes der elektrischen Energieverbrauche im Gebäude
ECOTEC 1
In der Abbildung 59 sind die monatlichen elektrischen Energieverbrauche im Gebäude ECOTEC
1 dargestellt. Der Jahresverbrauch hat sich in den Vollgeschossen von 119 MWhel im Jahr 1998
106
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
auf 98 MWhel im Folgejahr reduziert. Die Ursache dafür war die energetische Sanierung der Flurbeleuchtung.
EG-2.OG
14
Elektrische Energie in MWh
12
1998:
119 MWh
42 MWh
31 MW
Staffel. inc. PV
1999:
98 MWh
42 MWh
30 MW
Staffel. aus EVU-Netz
1.Halbj.`00:
48 MWh
21 MWh
15 MWh
14
12
10
10
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0
9
8
8
7
9
9
9
9
8
8
8
8
00 il 00 i 00
99
n
r
z. 9 eb. 9 pril 9 uni 9 ug 9 kt. 9 ez. 9 eb. 9 pril 9 uni 9 ugi 9 kt. 9 ez. eb.
Ju
O
J
O
A
J
Ap
F
D
A
A
F
D
A
F
De
Abbildung 59: Elektrischer Energieverbrauch im Gebäude ECOTEC 1
Die jahreszeitliche Schwankung des Stromverbrauchs ist hauptsächlich auf den variierenden Bedarf der Beleuchtung sowie der Lüftungsanlagen zurückzuführen. Durch die Möglichkeit, die
Wärmepumpen im Sommer auch als Kühlgeräte zu nutzen, erklärt sich die leichte Verbrauchszunahme beim Strom in den Monaten Juni, Juli und August. Im Februar/März 1999 ist der niedrigste Stromverbrauch der Messperiode zu verzeichnen. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Flurleuchten umgebaut.
Die jährlichen Verbrauche im Staffelgeschoss sind mit 42 MWhel konstant geblieben. Dort sind
weniger Wandleuchten in den Fluren installiert, folglich ist der energetische Effekt der Sanierung
geringer ausgefallen. Es wird ca. 25 % des elektrischen Energieverbrauches im Staffelgeschoss
durch die Fotovoltaikanlage12 gedeckt. Der Strombezug aus dem EVU–Netz ist in den Frühjahrs–
und Sommermonaten am geringsten. Das Ziel, einen Teil des Strombedarfes für die Kühlung
durch die Fotovoltaikanlage zu realisieren, wurde erreicht.
12
Der Ertrag der Fotovoltaikanlagen von ECOTEC 1 und 2 wird in das Staffelgeschoss von ECOTEC 1
eingespeist.
107
Elektrische Energie in [kWh / Monat]
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
2. OG
Zone 1
Zone 2
Zone 3
0
2000
1500
0
2000
1500
1000
1000
500
500
1. OG
0
2000
0
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
Erdgeschoß
0
0
b
Fe
8
.9
98
ril
Ap
J
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b.
Ok
Ap
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De
J
0
i0
un
Abbildung 60: Monatlicher Stromverbrauch differenziert nach Geschossen
Elektrische Energie in [kWh / Monat]
Die Stromverbrauche weisen mit Ausnahme des Erdgeschosses eine geringfügige Differenz (vgl.
Abbildung 60) zueinander auf. Das Erdgeschoss wurde im dargestellten Zeitraum weniger intensiv genutzt. Dadurch begründet sich der geringere Verbrauch.
1500
1500
1000
1000
500
500
Zone 3
EG
1.OG
2.OG
0
1500
0
1500
1000
1000
500
500
Zone 2
0
0
1500
1500
1000
1000
500
500
Zone 1
0
0
Fe
9
b.
8
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Ap
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J
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9
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b.
0
0
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Ap
0
J
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un
0
Abbildung 61: Monatlicher Stromverbrauch differenziert nach Zonen
108
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Die deutlichste Abweichung wird in der Zone 1 (Abbildung 61) registriert. Dort befinden sich im
Erdgeschoss zwei studentische Arbeitsräume, die weniger intensiv genutzt werden.
In der Zone 2 des Erdgeschosses ist ebenfalls eine geringere Nutzung zu verzeichnen. Die dort
ansässigen Mitarbeiter sind zudem überwiegend Teilzeitbeschäftigte, so dass eine vormittägliche
Nutzung der Büroräume stattfindet.
12.5.2.
Elektrischen Energieverbrauche in 1998 und 1999
Die Zielwerte der Energiekennzahlen für den Stromverbrauch wurden im Jahr 1998 überschritten.
Der Kennwert für elektrische Energie lag mit 46,8 kWhel/(m2a) deutlich über dem vom SolarBau–
Programm vorgesehenen Zielwert von 30 kWhel/(m2a).
Eine Analyse des Stromverbrauchs nach Verbrauchergruppen hat ergeben, dass die Flurbeleuchtung mit 41 % einen außergewöhnlich hohen Anteil an dem Gesamtverbrauch aufweist. Aus
diesem Grund sind die Flurleuchten im Februar 1998 mit Kompaktleuchtstofflampen ausgestattet
worden. Dass der Einspareffekt auf die energetische Sanierung der Flurleuchten zurückzuführen
ist, zeigt der in Abbildung 62 dargestellte Vergleich der elektrischen Monatsverbrauche. Nachdem
im Februar 1998 der Umbau der Leuchten abgeschlossen wurde, ist der monatliche Verbrauch im
Vergleich zu den Vorjahresmonaten deutlich gesunken.
Strom98
Strom99
13
Monatlicher Verbrauch in MWh
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
z
De
n
Ja
b
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Ap
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Ju
l
Ju
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Ok
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v
No
z
De
n
Ja
Vergleichsmonate
Abbildung 62: Vergleich des monatlichen Stromverbrauches 1998/1999 (Vollgeschosse)
12.5.3.
Verbrauchergruppen
Es sind sämtliche elektrischen Verbraucher mit Angabe der mittleren Leistung und der durchschnittlichen Betriebsstundenzahl in eine Datenbank überführt worden. Zur weiteren Analyse des
elektrischen Energieverbrauchs sind die Verbraucher (vgl. Anhang 20) in insgesamt 9 Kategorien
109
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
eingeteilt worden. Die folgenden Kategorien beziehen sich auf die Vollgeschosse im Gebäude
ECOTEC 1.
1. Wärmepumpen
Die Ermittlung der Stromverbrauche der Wärmepumpen basiert auf den Messwerten der
nachträglich installierten Stromverbrauchszähler. Um den Strombedarf für den Lüfter, den
Kompressor und die Steuerung der NILAN Wärmepumpe zu bestimmen, wurde exemplarisch
ein Gerät (2. OG, Zone 2) mit zusätzlichen Messgeräten ausgestattet. Die Kategorie Wärmepumpe beinhaltet die Kompressorenergie und den Stromverbrauch der Steuerung der NILAN–Wärmepumpen.
2. Lüftung
In dieser Kategorie ist der Stromverbrauch der in den NILAN–Wärmepumpen installierten
Lüfter erfasst.
3. Lüftung WC + Steuerung GA
Die Stromversorgung für den WC–Lüfter und die Gebäudeautomationsgeräte (DDC, Trafos,
Einzelraumregelung) sind in einem Schaltschrank untergebracht. Der elektrische Energieverbrauch der Haupteinspeisung des Schaltschrankes wurde über einen Zeitraum von zwei
Jahren gemessen.
4. Flurbeleuchtung
Der elektrische Energieverbrauch der Geräte in den Kategorien 4 – 6 wurde in einer Zone, die
eine exemplarische Nutzung aufweist, mit Hilfe von Zwischenzählern erfasst. Die Messungen
wurden durch Einzelmessungen und Betriebszeiterfassungen (z. B. über die Gebäudeautomation) validiert.
5. Bürobeleuchtung
6. Beleuchtung WC
7. Computer
In der Kategorie Computer sind die PCs und zusätzliche Peripheriegeräte, wie z. B. Drucker,
zusammengefasst.
8. Teeküchen
Die elektrischen Verbraucher in den Teeküchen bestehen aus der Beleuchtung, den Geräten
zur Zubereitung von Heißgetränken und jeweils einem Kühlschrank mit Eisfach (Effizienzklasse C).
9. Sonstige nutzerspezifische Verbraucher
Hierunter fallen die Kopiergeräte und Geräte zur Telekommunikation (z. B. Faxgeräte).
Die prozentuale Verteilung der elektrischen Energie (vgl. Abbildung 63) zeigt, dass im Jahr 1998
die Flurbeleuchtung mit 41 % des Gesamtverbrauches den größten Anteil ausmacht. Die Wärmpumpen (Kompressor, Steuerung und Lüfter) verbrauchen 29 % des elektrischen Stromes. Die
110
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
nutzerspezifischen Verbraucher (Kategorien: Computer, Teeküchen und sonst. nutzerspez.
Verbraucher) benötigen 10 % des gesamten Stromverbrauches.
3%
2%
5%
20%
Wärmepumpen
5%
Lüftung
Lüftung WC + Steuerung GA
13%
9%
Flurbeleuchtung
Bürobeleuchtung
Beleuchtung WC
Computer
2%
Teeküchen
Spez. nutzerspez.
Verbraucher
41%
Abbildung 63: Elektrischer Verbrauch in den Vollgeschossen von ECOTEC I im Jahr 1998
Durch die Sanierung der Flurbeleuchtung und einem leichten Anstieg der nutzabhängigen
Verbraucher hat sich im Jahr 1999 eine Verschiebung in der prozentualen Aufteilung (vgl.
Abbildung 64) ergeben. Der Anteil der Flurbeleuchtung am gesamten elektrischen Energieverbrauch hat sich mit 22 % gegenüber dem Vorjahr halbiert.
5%
3%
9%
23%
Wärmepumpen
Lüftung
7%
Lüftung WC + Steuerung GA
Flurbeleuchtung
Bürobeleuchtung
Beleuchtung WC
Computer
11%
18%
2%
Teeküchen
Spez. nutzerspez.
Verbraucher
22%
Abbildung 64: Elektrischer Verbrauch in den Vollgeschossen von ECOTEC I im Jahr 1999
Die Tabelle 15 stellt die absoluten Veränderungen des Stromverbrauches differenziert nach
Verbrauchergruppen dar.
111
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Nr.
Bezeichnung
1998 [MWh/a]
1999 [MWh/a] Differenz [MWh/a]
1
Wärmepumpen
23,56
23,84
0,28
2
Lüftung
10,44
10,44
0
3
Lüftung WC + Steuerung GA
2
2
0
4
Flurbeleuchtung
50
21,5
–28,5
5
Bürobeleuchtung
15
17,48
2,48
6
Beleuchtung WC
6
6,6
0,6
7
Computer
6
8,4
2,4
8
Teeküchen
4
4,58
0,58
9
Nutzerspez. Verbraucher
2
3
1
119
98
–21
Gesamt:
Tabelle 15: Tabellarischer Vergleich der elektrischen Verbrauchswerte differenziert nach
Verbrauchergruppen
Auf Grund des Einspareffektes durch den Umbau der Flurleuchten, hätte sich ein elektrischer
Gesamtenergieverbrauch von ca. 90 MWh/a für das Jahr 1999 einstellen müssen. Die Ursache
für den „Mehrverbrauch“ ist die intensivere Nutzung des Gebäudes. In den Verbrauchsgruppen
Bürobeleuchtung, Beleuchtung WC, Computer, Teeküchen und Nutzerspezifische Verbraucher ist
eine Steigerung des Verbrauches um ca. 10 % eingetreten. Es wirken sich die höhere Anzahl der
Geräte und die längeren Nutzungszeiten auf den „Mehrverbrauch“ aus.
50
45
40
MWh/a
35
30
25
20
15
10
5
er
uc
h
ra
ez
.V
er
b
Te
e
kü
c
he
n
te
r
om
pu
C
ch
tu
n
g
W
ch
tu
n
Nu
tz
e
rs
p
Be
le
u
el
eu
ob
Bü
r
C
g
g
ch
tu
n
le
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Fl
ur
Lü
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ng
W
C
+
W
är
m
ep
um
pe
n
St L
eu üft
er u n
un g
g
G
A
0
Abbildung 65: Grafischer Vergleich der elektrischen Verbrauchswerte differenziert nach
Verbrauchergruppen
112
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Der grafische Vergleich der elektrischen Verbrauchswerte (Abbildung 65) verdeutlicht den energetischen Effekt der Sanierung der Flurbeleuchtung.
Der elektrische Energieverbrauch wird sich im Jahr 2000 voraussichtlich weiter reduzieren, da die
Flurleuchten im Februar 1999 energetisch saniert wurden und der Einspareffekt erst im Folgejahr
vollständig wirksam wird. So hatte der Energieverbrauch der Flurleuchten im Februar 1999 mit 9,7
MWh bereits die Hälfte des Gesamtjahresverbrauchs erreicht.
Im Bereich der Neuanschaffungen der Computer und der Zusatzgeräte ist mittelfristig durch die
Substituierung von Altgeräten, insbesondere von Geräten mit ungeregelten Lüftern und von veralteten Monitoren, ein Einsparpotenzial vorhanden.
12.5.4.
Analyse der elektrischen Energieverbrauche im Staffelgeschoss von ECOTEC 1
Der elektrische Energieverbrauch im Staffelgeschoss stellt sich für die Jahre 1998 und 1999 wie
folgt dar:
Jahr
Netzbezug [MWh/a]
Ertrag PV [MWh/a]
Gesamt [MWh/a]
1998
31
11
42
1999
30
12
42
Tabelle 16: Tabellarische Darstellung des elektrischen Gesamtenergieverbrauches im Staffelgeschoss des Gebäudes ECOTEC I
Die monatlichen Stromverbrauchswerte im Staffelgeschoss (Abbildung 66) zeigen, dass der
Eigenbedarf in den Sommermonaten Juli und August am größten ist. Dieser Mehrverbrauch ist
auf die im Kühlbetrieb arbeitenden Wärmepumpen zurückzuführen. In der Übergangszeit (April –
Juni) ist der Anteil der Netzeinspeisung durch die PV–Anlage am größten. In diesen Monaten
herrscht eine nennenswerte Sonneneinstrahlung vor und der elektrische Energiebedarf für die
Wärmepumpen ist gering, weil weder geheizt noch gekühlt werden muss.
113
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Eigenbedarf
Stadtwerke Bezug
PV-Anlagenertrag
Netzeinspeisung
Energie in [kWh / Monat]
4000
1998
1999
41,7 MWh
41,9 MWh
3000
31,4 MWh
30,1 MWh
2000
14,3 MWh
16,8 MWh
1000
3,8 MWh
0
b.
Fe
5,3 MWh
98 il 98 i 98 g 98 t. 98 z. 98 . 99 il 99 i 99 i 99 t. 99 z. 99 . 00 il 00 i 00
n
r
g
n
r
n
r
b
b
Au
Ju
Ok De
Ju
Ok De
Ju
Ap
Fe
Au
Ap
Fe
Ap
Abbildung 66: Elektrische Energiebilanz im Staffelgeschoss ECOTEC I
Der elektrische Energieverbrauch bezogen auf die Nettogrundfläche13 ist im Staffelgeschoss mit
73 kWh/m2a deutlich höher als in den Vollgeschossen mit 41 kWh/m2a (1999), bzw. 50 kWh/m2a
(1998).
Nr.
Bezeichnung
P [kW] W/a [MWh/a]
1
Wärmepumpen
5,3
10,70
2
Lüftung
5,6
11,20
3
Leittechnik
0,8
7,01
4
Flurbeleuchtung
1,7
3,13
5
Bürobeleuchtung
7,7
4,76
6
Beleuchtung WC
1,3
0,96
7
Computer
2,6
1,80
8
Teeküchen
0,8
0,83
9
Nutzerspez. Verbraucher
2
2,00
27,8
42,39
Summe:
Tabelle 17: Elektrischer Energieverbrauch im Staffelgeschoss ECOTEC 1
13
2
2
2
NGF: 2.941 m , davon 2.369 m Vollgeschosse und 572 m Staffelgeschoss
114
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Eine Analyse des elektrischen Energieverbrauches soll Aufschluss über die quantitative Gewichtung der einzelnen Verbrauchergruppen geben. Die Verbrauchergruppe „Lüftung WC + Steuerung GA“ wurde umbenannt in „Leittechnik“. Sie beinhaltet die in der Leitwarte betriebenen PCs,
die zentralen Gebäudeautomationsanlagen und die Gebäudeautomationsanlagen des Staffelgeschosses.
Elektrischer Verbrauch im Staffelgeschoss von ECOTEC 1 in 1999
2%
4%
2%
5%
25%
Wärmepumpen
Lüftung
Leittechnik
Flurbeleuchtung
Bürobeleuchtung
Beleuchtung WC
Computer
Teeküchen
Nutzerspez. Verbraucher
11%
7%
17%
27%
Abbildung 67: Elektrischer Verbrauch im Staffelgeschoss von ECOTEC 1 in 1999
Die größten Unterschiede zu den Vollgeschossen sind in folgenden Verbrauchergruppen zu erkennen:
•
Wärmepumpe
Die Kompressorleistung ist für die Wärmepumpen messtechnisch bestimmt worden. Der Energieverbrauch entspricht den auf Basis der Herstellerangaben ermittelten Werten. Der Zuluft wird zusätzlich Fernwärme in Form von nachgeschalteten Heizregistern zugeführt. Der
prozentuale Anteil der Kompressorenergie ist zwar im Vergleich zu den Vollgeschossen fast
identisch, jedoch ist der absolute Wert auf Grund des höheren Basiswertes deutlich größer.
Insbesondere in den Sommermonaten ist eine höhere Kühlleistung zu erbringen.
•
Lüftung
Der hohe elektrische Verbrauch für die Lüftung resultiert aus der im Vergleich zu den Vollgeschossen vierfach höheren Luftwechselrate.
•
Leittechnik
Die Verbrauchergruppe Leittechnik beinhaltet die zentrale Leittechnik für das ganze Gebäude
und die Gebäudeautomation für das Staffelgeschoss. Weiterhin beinhaltet diese Verbrauchergruppe den Aufzug mit ca. 1 MWh/a und die Leittechnik für die Fernüberwachung von
115
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
externen Liegenschaften. Der gebäudespezifische elektrische Energieverbrauch (Aufzug plus
Anteil für die gebäudebezogene Leittechnik) beziffert sich auf ca. 2,5 MWh/a.
•
Flurbeleuchtung/Bürobeleuchtung
Die Beleuchtung des Empfangs wird der Verbrauchergruppe Bürobeleuchtung zugeordnet.
Dadurch wir der rechnerische Anteil der Flurbeleuchtung auf 7 % des Gesamtverbrauches reduziert.
•
Beleuchtung WC
Der niedrige Anteil der Beleuchtung WC ist in der geringen Nutzung des Staffelgeschosses
begründet.
Der elektrische Energieverbrauch im Staffelgeschoss war in den Jahren 1998 und 1999 mit
42 MWh/a konstant. Die Sanierung der Flurbeleuchtung hat im elektrischen Gesamtenergieverhalten des Staffelgeschosses eine geringe Rolle gespielt, weil die Anzahl der Wandleuchten im
Verhältnis zu den Vollgeschossen geringer ist. Hinzu kommt, dass die vier Wandleuchten im
Empfangsbereich aus Konstruktionsgründen nicht umgebaut werden konnten.
Die hohe Luftwechselrate der Wärmepumpe, der höhere Kühlleistungsbedarf im Sommer und die
zentrale Leittechnik verursachen einen im Vergleich zu den Vollgeschossen deutlich höheren
elektrischen Energieverbrauch.
12.6.
Trinkwasserversorgung mit Solarthermie
Solarthermische Anlagen zur Brauchwassererwärmung werden oft so ausgelegt, dass der Bedarf
während der Sommermonate gedeckt wird. In diesem Fall ergibt sich eine jährliche Deckungsrate
von etwa 50%. Bei der vorliegenden Anlage wird zusätzlich solare Wärme für den Heizbetrieb
bereitgestellt. Im Vergleich zum Wohnungsbau hat das untersuchte Bürogebäude eine stark abweichende Nutzung. Insbesondere kann lediglich von einem Warmwasserverbrauch von knapp 2
Litern pro Person und Tag ausgegangen werden.
Die in Abbildung 42 und Abbildung 43 dargestellten jährlichen Energiemengen weisen in der Bilanz des Trinkwasserspeichers (WT3) erhebliche Abweichungen auf. Entsprechend den vorliegenden Messungen wurde dem Speicher 1998 mit 13,2 MWh und 1999 mit 10,1 MWh mindestens dreimal so viel Wärme zugeführt, als an den Zapfstellen entnommen wurde. Die zugeführte
Wärme setzt sich aus den Wärmemengen zusammen, die aus dem Fernwärmeanschluss und
auch direkt aus dem solarthermischen Kollektor bezogen werden. Die Bestimmung der Wärmeentnahme basiert auf den Messungen der Warmwassermengen, die für die einzelnen Bereiche
mit Zählern separat erfasst werden. Als Temperaturdifferenz zwischen der entnommenen Warmwassermenge und der wieder zugeführten Frischwassermenge wurde ein Wert von ∆T = 50K
angenommen, was als Maximalwert anzusehen ist. Als Verlustquellen bleiben die Zirkulationsleitungen sowie die Wärmeverluste durch den Speicher selbst.
Nachfolgend wird das Verhalten der Kollektoren in monatlicher Auflösung sowie die genauen
Verluste durch das Verteilnetz untersucht.
116
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
12.6.1.
Betrieb der Solarkollektoren
Die Dimensionierung der Solarkollektoren erfolgte auf Basis eines vielfach größeren Bedarfes an
warmem Trinkwasser. Auf Grund dieser Überdimensionierung wurde gleichzeitig eine Einbindung
an den Heizkreislauf des Gebäudes vorgenommen. Durch diese Einbindung kann in den Sommermonaten über den Warmwasserspeicher (WT2) ebenfalls wieder solare Wärme an den Trinkwasserspeicher übergeben werden, wenn die Temperatur in diesem Speicher über der Temperatur des zentralen Rücklaufes liegt. In diesem Fall öffnet das Dreiwegeventil den Durchfluss vom
Speicher WT2 zur Fernwärmeübergabestation, welche die Wärme zum Trinkwasserspeicher
WT3 weiterleitet. Insofern ist ein Teil der vom Fernwärmeanschluss an den Trinkwasserspeicher
geförderten Wärme zuvor durch die Solarkollektoren bereitgestellt worden. Eine exakte Quantifizierung dieser Mengen wäre jedoch auf Grund fehlender Messdaten nur unter Anwendung sehr
grober Annahmen möglich, worauf hier verzichtet wurde.
Zur Abschätzung der Leistungsfähigkeit der Kollektoren dienen die monatlichen Auswertungen
entsprechend Abbildung 68. Darin sind die thermischen Erträge der Anlage auf der Basis der
Auslegung mit dem Programm f–Chart, die Messungen der in WT2 und WT3 gespeicherten
Wärmemengen, die nur in den Heizungsspeicher (WT2) gespeisten Wärmemengen sowie die auf
der Basis berechneter Einstrahlungswerte ermittelten Erwartungswerte der solaren Erträge. Die
monatliche Strahlungsenergie der Sonne wurde dabei mit Hilfe von in Bremen gemessenen täglichen Sonnenscheindauern nach [Ritzenhoff, 95] und [Ritzenhoff, 92] berechnet. Für die Umwandlung der Einstrahlungswerte in nutzbare Wärme wurden Überschlagsrechnungen mit mittleren monatlichen Wirkungsgraden der Kollektoren entsprechend Tabelle 18 durchgeführt.
Jan.
Feb.
März
April
Mai
Juni
Juli
Aug.
Sept.
Okt.
Nov.
Dez.
34
48
52
52
51
51
52
52
54
53
43
29
Tabelle 18: Angenommene mittlere monatliche Wirkungsgrade der Solarkollektoren in [%]
Die Ergebnisse zeigen in den Jahren 1998 und 1999 eine recht gute Übereinstimmung der solaren Einstrahlung mit den Erwartungen entsprechend dem langjährigen Mittel (f–Chart–Berechnung).
Die insgesamt bereitgestellte Solarwärme hat im Vergleich zum solaren Angebot im Juli 99 einen
deutliche Einbruch erfahren. Diese Ertragsminderung ist bedingt durch die geringe Abnahme an
warmem Trinkwasser und dem dadurch hervorgerufenen geringen Durchfluss durch den Kollektor. Wie aus den Kennlinien des Solarkollektors in (s. Abb. 24) hervorgeht, sinkt mit steigender
Temperatur der Wirkungsgrad des Kollektors bis hin zur Stillstandstemperatur, bei der die eingestrahlte Leistung direkt durch Wärmestrahlung wieder an die Umgebung abgegeben wird. Weiterhin ist der geringe Wirkungsgrad der Kollektoren in den Wintermonaten erkennbar, wo der gemessene Ertrag deutlich unter dem zu erwartenden Ertrag liegt.
117
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
f-Chart-Abschätzung
Messung der insgesamt
bereitgestellten Solarwärme
(TWW und Heizungspuffer)
Solarwärme in Heizungspuffer
Berechnung mit der solaren
Strahlung von Bremen aus
Sonnenscheindauermessung
kWh / Monat
1500
Betrieb der
thermischen Solaranlage
1000
500
Jan. 98
Feb. 98
März 98
April 98
Mai 98
Juni 98
Juli 98
Aug. 98
Sep. 98
Okt. 98
Nov. 98
Dez. 98
Jan. 99
Feb. 99
März 99
April 99
Mai 99
Juni 99
Juli 99
Aug. 99
Sep. 99
Okt. 99
Nov. 99
Dez. 99
Jan. 00
Feb. 00
März 00
April 00
Mai 00
Juni 00
0
Messdaten
Trinkwassererwärmung
durch Solaranlage
Trinkwassererwärmung
durch Fernwärme
kWh / Monat
2000
Warmwasserversorgung
mit thermischer Solaranlage
1500
1000
500
Bedarf
Bedarf
Jan. 98
Feb. 98
März 98
April 98
Mai 98
Juni 98
Juli 98
Aug. 98
Sep. 98
Okt. 98
Nov. 98
Dez. 98
Jan. 99
Feb. 99
März 99
April 99
Mai 99
Juni 99
Juli 99
Aug. 99
Sep. 99
Okt. 99
Nov. 99
Dez. 99
Jan. 00
Feb. 00
März 00
April 00
Mai 00
Juni 00
0
Abbildung 68: Energetische Auswertung des Solaranlagenbetriebes mit TWW
Der Bedarf an Warmwasser ist nach Abbildung 68 mit 5 m3/Monat vergleichsweise konstant. Die
entsprechend an den Zapfstellen entnommene monatliche Wärmemenge beträgt demnach im
Mittel 290 kWh. Der Fernwärmebeitrag zur Brauchwassererwärmung ist erwatungsgemäß in den
Wintermonaten deutlich größer als während der warmen Jahreszeit. Der unrealistisch geringe
Beitrag zur Trinkwassererwärmung durch die Solaranlage im Sommer 1998 war durch temporäre
Probleme in der Anlagentechnik bedingt.
In guten Monaten haben die Vakuumröhrenkollektoren die in Tabelle 18 prognostizierten Wirkungsgrade übertroffen und teilweise mittlere Wirkungsgrade von über 55% erreicht. Da die
118
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Wärmemengenzähler direkt vor Eintritt in den Speicher montiert sind, sind in dem hier angegebenen Wert auch die Wärmeverluste durch den Wassertransport vom Kollektor zum Speicher enthalten. Dennoch ist die Solaranlage für die vorliegende Verbrauchsstruktur zu groß dimensioniert,
was die zeitweilig nicht optimale Betriebsweise erklärt.
12.6.2.
Energetische Analyse des Warmwasserbereitstellung
Zur Analyse des konkreten Bedarfes durch die Warmwasserbereitung muss wie bereits angedeutet eine genaue Betrachtung der Verteilung des Warmwassers erfolgen. Diese erfolgt auf der
Basis der in Kapitel 10 eingeführten Anlagenkonfiguration unter besonderer Berücksichtigung des
Warmwassernetzes und des Verhaltens des Speichers.
Die entsprechend Abbildung 69 gemessenen Temperaturverläufe am Trinkwasserspeicher geben
die Betriebsweise und das Betriebsverhalten der Zirkulation wieder. Die Vorlauftemperatur wird im
Zeitraum von 800 und 1800 Uhr zwischen 50 und 53°C gehalten. Sobald die untere Temperaturgrenze erreicht ist, wird dem Speicher wieder Wärme zugeführt. Die Rücklauftemperatur stellt sich
jeweils etwa 3°C unterhalb der Vorlauftemperatur ein.
Temperaturmessung der Zirkulationsleitung vom 13.01.1999 bis 18.01.1999
60
RücklaufWWB
Raumtemperatur
VorlaufWWB
Temperatur in [°C]
55
60
55
50
50
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
12
:00
Mo
18
.01
.98
00
:00
18
.01
.98
12
:00
So
17
.01
.98
00
:00
17
.01
.98
12
:00
Sa
16
.01
.98
00
:00
16
.01
.98
12
:00
Fr
15
.01
.98
00
:00
15
.01
.98
12
:00
Do
14
.01
.98
14
.01
.98
13
.01
.98
Mi
00
:00
20
12
:00
20
Abbildung 69: Temperaturmessungen am Trinkwasserspeicher
Da die Rücklauftemperatur an einer ungedämmten Stelle aufgenommen wurde, fällt sie nachts
bis auf die Raumtemperatur ab. Die Vorlauftemperaturmessung erfolgte an einer isolierten Stelle,
wodurch die Temperatur nachts von der Speichertemperatur beeinflusst wird. Zum Zeitpunkt der
Messung war die Zirkulation aus Komfortgründen auch am Wochenende in Betrieb, wenngleich
die Gebäudenutzung am Wochenende zumindest eingeschränkt ist. Zur Abschätzungen der jeweiligen Wärmeverluste wurden nun folgende Einflüsse untersucht:
•
•
Verluste beim Start der Warmwasserzirkulation zum Aufheizen der Leitungen,
Zirkulationsverluste, während des Betriebes,
119
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
•
•
Stockwerksverluste, während der Entnahme von Warmwasser, sowie
Bereitschaftsverluste durch den Wärmespeicher.
Für diese Untersuchungen wurden verschiedene Annahmen getroffen. Die Leitungen und Armaturen können in Wand– und Deckendurchbrüchen sowie im Kreuzungsbereich von Rohrleitungen
mit der Hälfte der aufgelisteten Anforderungen ausgeführt werden. Für Wärmebrücken an Rohrschellen, Wanddurchbrüchen und Armaturen wird ein Minderungsfaktor von 5% angenommen.
Die Umgebungstemperatur im Gebäude beträgt ϑU = 20°C. Im Zirkulationskreislauf liegt die mittlere Temperatur entsprechend einer Messung bei ϑTWW,Z = 53°C. Als durchschnittliche Temperatur in den Stockwerksleitungen, die nach Abzweigung vom Zirkulationsstrang beginnen, wird eine
Temperatur von ϑSt = 35°C angesetzt. Für die Wärmeleitfähigkeiten der Materialien gelten: λCu =
392 W/(m·K); λEstrich = 1,4 W/(m·K) und λDämm. = 0,035 W/(m·K). Der Wärmeübergangskoeffizient
von der Rohraußenwand an die Luft wird mit: αLuft = 10 W/(m²·K) angenommen.
Leitungsaufheizverluste
Das Leitungsnetz kühlt über Nacht auf den Wert der Umgebungstemperatur aus. Folglich muss
das Netz einschließlich der Zirkulationsleitung während der Betriebszeit von 20°C auf 53°C temperiert werden. Die Stockwerksleitung sind darin nicht enthalten, da sie mit verminderter Temperaturspreizung (20°C / 35°C) berechnet werden und keine Anbindung zum Zirkulationskreislauf
besteht.
QLA = nA · (mR · cR +mW · cW) · (ϑ – ϑU)
nA
mR
cR
mW
cW
: Anzahl der Aufheizvorgänge
: Masse des Rohres
: Wärmekapazität des Rohres Cu
: Masse des Wassers im Rohr
: Wärmekapazität des Wassers
1 x pro Tag
Abhängig vom Rohrdurchmesser
= 0,109 Wh/(kg·K)
Abhängig vom Rohrdurchmesser
= 0,96 Wh/(kg·K)
Für die Aufheizung der Leitung ist pro Tag eine Energiemenge von QLA = 3,08 kWh erforderlich.
Wärmeverluste der Zirkulations–, Förder– und Stockwerksleitung
Im normalen Betrieb gibt es kontinuierliche Wärmeverluste an die Umgebung des Zirkulationskreislaufes. Für die Stockwerksleitung, die unter dem Flur und in der Wand liegt, wurden folgende
Annahmen getroffen:
•
•
•
Wärmestrom durch eine mehrschichtige Zylinderwand
Dämmschichtdicke, 1/2 der Anforderungen der Heizungsanlagenverordnung
Estrichdicke 50 mm
Q z,St =
2 * π * L * ∆ϑ * t z
d
d
d
1
1
1
1
* ln 2 +
* ln 3 + ...
* ln n+1 +
λ1
d1 λ2
d2
λn
dn
α Luft * dn+1
L = Leitungslänge
tZ = 10 Stunden : tägliche Betriebszeit der Zirkulationspumpe
120
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Die Wärmeverlustleistungen in Abhängigkeit der Leitungsdurchmesser ergibt sich demnach zu:
Nennweite
Zirkulationskreislauf
Stockwerksleitung
DN 12
5,6 W/m
3,7 W/m
DN 15
6,2 W/m
4,2 W/m
DN 20
7,0 W/m
–
DN 25
6,3 W/m
–
In den Stockwerksleitungen resultieren die geringeren Wärmeverlustleistungen durch geringere
Temperaturgradienten und gleichzeitig etwas geringeren Isolationsdicken. Die täglichen Verluste
durch die Zirkulationsleitungen ergeben sich zu 14,4 kWh und durch die Stockwerksleitungen zu
4,8 kWh.
Bereitschaftsenergieverlust des Speicher–Wassererwärmers
Der tägliche Bereitschaftsenergieverlust des Speicherwassererwärmers (WT3) von der Firma
Viessmann beziffert sich laut Hersteller auf QSWE = 2,5 kWh.
Zusammenfassung der Energieverluste der Brauchwasseraufbereitung und –verteilung
Verluste
durch
Aufheizung der
Leitungen
Zirkulationskreislauf
Stockwerksleitungen
Bereitschaftsenergie
Pro Tag
3,08 kWh
14,4 kWh
4,84 kWh
2,5 kWh
Pro Jahr
1,12 MWh
5,26 MWh
1,77 MWh
0,91 MWh
Tabelle 19: Energieverluste der Brauchwasseraufbereitung und –verteilung
Entsprechend der vorliegenden Analyse beträgt der Energieverlust durch die Leitungen pro Jahr
etwa 9,1 MWh, was einem mittleren täglichen Verlust von 24,82 kWh entspricht. Der größte Anteil von über 50% wird dabei durch den Zirkulationskreislauf hervorgerufen. Das Ergebnis der
Überschlagsrechnung ist deutlich niedriger als die gemessenen Energieverluste von 13,2 MWh
im Jahr 1998 und etwas geringer als 10,1 MWh im Jahr 1999 (vgl. Abbildung 42 und Abbildung
43). Neben der Unsicherheit einzelner Parameter sind nicht optimale Betriebszeiten der Zirkulationspumpen im Jahr 1998 Grund für die Abweichungen. Durch den 24–stündigen Betrieb in der
ersten Jahreshälfte 1998 ergab sich im Jahresmittel ein rechnerischer Verlust durch die Zirkulationsleitungen von etwa 9,5 MWh.
Mögliche Energieeinsparpotentiale der Trinkwasserbereitstellung ergeben sich durch folgende
Vorschläge:
•
Betrieb der Zirkulationspumpe nur an den fünf Werktagen pro Woche anstelle eines täglichen
Betriebes. Ergebnis: circa 30 % Energieeinsparung.
•
Die Zirkulationspumpe getaktet mit einer Periode von etwa 20 min betrieben. Eine rasche
Abkühlung der Leitung wird durch die vorhandene Dämmung weitgehend vermieden.
121
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Für die Versorgung der Zonen 2 und 3 würde ein Zirkulationskreislauf ausreichen. Da in jeder
•
Zone Wasserzähler installiert sind, wäre bei separater Vermietung trotzdem eine verbrauchsabhängige Abrechnung möglich.
Wegen der hohen Verluste durch die Zirkulationsleitung soll auf der Basis einer primärener-
•
getischen Bewertung die vorhandene Installation mit einer Warmwasserbereitstellung durch
elektrisch betriebene Untertischgeräte verglichen werden. Beim Einsatz von Untertischgeräten entfallen die Wärmeverluste durch Zirkulation und die des Speichers im Keller. Es bleiben
die Verluste innerhalb der Stockwerke ergänzt um die Bereitstellungsverluste durch die insgesamt 12 benötigten Geräte. Zusätzlich zu den 3,7 MWh Nutzwärme fallen etwa 1,8 MWh an
Wärmeverlusten an, die insgesamt elektrisch zu erzeugen sind. Primärenergetisch ergibt sich
damit ein Bedarf von: 2,8 · (3,7 + 1,8) MWh = 15,5 MWhPE pro Jahr. Im Vergleich dazu erfordert das bestehende System rechnerisch: (9,1 + 3,7 + 2,8·0,18) MWh = 13,3 MWhPE. Der elektrische Energiebedarf der Zirkulationspumpe wurde dabei mit 180 Wh/a abgeschätzt. Ungeachtet der deutlich höheren Investitionskosten spart die vorliegende Installation primärenergetisch etwa 2 MWh bzw. 13% gegenüber einer dezentralen elektrischen Warmwasserbereitung ein.
12.7.
Fotovoltaikanlage
Die Energieerträge sowie die Anordnung der einzelnen Strings der PV – Anlage sind mit ihrer
Anordnung in Abbildung zu sehen. Die Auswertung der Betriebsdaten der Jahre 1998 und 1999
haben auf der Basis der Anlagendaten:
•
Nennleistung: 9,4 kWP
•
Nettokollektorfläche: 75 m2
•
Modulneigung: 31°
•
Modulausrichtung: –18° (SSO)
•
Wirkungsgrad unter Standardtestbedingungen ηSTC: 11,7%
folgende Jahresdurchschnittswerte für die beiden Jahre ergeben:
•
elektrischer Ertrag: 7752 kWh
•
Ertrag pro installierter Kilowattstunde: 825 kWh / kWP
•
Globalstrahlung: 76,3 MWh
•
Anlagenwirkungsgrad: 10,1 %
•
Performance Ratio: 86,3 %.
122
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Abbildung 70: Ansicht der 9,4 kWP PV–Anlage
Die einzeln ermittelten Jahreswerte sowie die Gütedaten der PV – Anlage sind in Tabelle 20 noch
einmal zusammengefasst.
Im Vergleich mit anderen Anlagen im norddeutschen Raum stellen die ermittelten Energieerträge
der PV – Anlage mit 825 kWh / kWP und einem Performance Ratio (PR) von über 86% sehr gute
Werte dar.
1998
1999
Durchschnitt
Einheit
Elektrischer Gesamtertrag
7132,0
8372,0
7752,0
[kWh]
Ertrag pro installiertem kWp
759,0
891,0
825,0
[kWh/kWp]
Ertrag pro installiertem m2
95,1
111,0
104,0
[kWh/m2]
Wirkungsgrad der PV–Anlage
10,1
10,2
10,1
[%]
Performance Ratio
86,3
87,2
86,3
[%]
Tabelle 20: Gütedaten der PV–Anlage
In Tabelle 21 sind die Strings der PV – Anlage nach ihrem Ertrag geordnet. Die einzelnen PV –
Module haben einen Herstellungstoleranzbereich von +/– 4%. Die drei zu einem String in Reihe
geschalteten Module bewegen sich sogar in diesem Bereich, dies ist neben dem Performance
Ratio ein weiterer Beleg für das sehr gute Arbeiten der PV –Anlage.
123
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Ranking–
Platz
String–Nr.
Erträge 98/99
in kWh
Abweichungen in %
1
3
1447
102,7
2
5
1439
102,1
3
2
1433
101,7
4
10
1430
101,5
5
9
1429
101,4
6
6
1428
101,3
7
11
1416
100,5
8
7
1410
100,0
9
4
1377
97,7
10
1
1354
96,1
11
8
1341
95,1
Mittelwert:
1409,5
Tabelle 21: Rankingliste der einzelnen Strings
Die Abbildung 71 zeigt den monatlichen elektrischen Ertrag der beiden Jahre in Bezug auf die zur
Verfügung gestandene Globalstrahlung. Der erkennbare Ertragseinbruch im Dezember 1998 ist
auf eine zeitweise Verschattung der Module mit Schnee zurückzuführen.
In diesem Zusammenhang ist aufgefallen, dass zur Mittagszeit Teilverschattungen einzelner Module und eines ganzen Strings durch andere Module auf Grund deren räumlicher Anordnung auf
dem Dach auftreten. Dieses resultiert aus dem zu geringen Abstand zwischen den Modulreihen.
Auch wurden Verschattungen durch auf dem Dach installierte Geräte und Anlagenteile beobachtet, die zu Teilverschattungen und damit zu Ertragseinbußen führen.
124
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Ertrag der PV-Anlage
1000
800
8
600
6
400
4
200
2
0
2
1200
Energieertrag in [kWh]
14
PV_EMS
gesamt: 7 132 kWh
12
Globalstrahlung
gerechnet für 31° und
-18° Süd mit ASTROSOLAR
gesamt: 70 379 kWh
10
Globalstrahlung in [MWh/(m Monat)]
1400
0
Jan. 98 Feb. 98 März 98 April 98 Mai 98 Juni 98 Juli 98 Aug. 98 Sep. 98 Okt. 98 Nov. 98 Dez. 98
Jahr 1998
Ertrag der PV-Anlage
1000
800
8
600
6
400
4
200
2
0
2
PV_EMS
gesamt: 8 358 kWh
12
Globalstrahlung
gerechnet für 31° und
-18°Süd mit ASTROSOLAR
10
gesamt: 82 218 kWh
1200
Energieertrag in [kWh]
14
Globalstrahlung in [MWh/(m Monat)]
1400
0
Jan. 99 Feb. 99 März 99 April 99 Mai 99 Juni 99 Juli 99 Aug. 99 Sep. 99 Okt. 99 Nov. 99 Dez. 99
Jahr 1999
Abbildung 71: Energieertrag und Globalstrahlung der PV–Anlage
Durch die Teilverschattungen am stärksten betroffen sind die Strings 7 und 11, die im bisherigen
Betriebszeitraum jeweils 1410 (String 7) bzw. 1416 (String 11) kWhel produziert haben. Die verschattungsbedingten Mindererträge konzentrieren sich jedoch auf die Wintermonate und betragen
in etwa 5%. Der unterdurchschnittliche Ertrag der Strings 1 (1354 kWhel) und 8 (1341 kWhel) kann
jedoch nicht auf Verschattungen zurückgeführt werden, sondern nur durch Fertigungstoleranzen
erklärt werden. In Anbetracht des insgesamt sehr guten Ertrages liegt der Minderertrag jedoch
innerhalb der Akzeptanzgrenzen.
125
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
12.8.
Bautechnische Details
Während des über dreijährigen Betriebes der Gebäude ECOTEC 1 und 2 konnten keine gravierenden Mängel in Bezug auf die Baukonstruktion und –ausführung festgestellt werden. Um bautechnische Details, die mögliche energetische Schwachstellen beinhalten könnten, besser beurteilen zu können, wurden zusätzlich zu den energetischen Untersuchungen weitere Analysen
durchgeführt. Als mögliche Schwachstellen kamen generell in Betracht:
•
Luftdichtigkeit des Gebäudes
•
Thermische Qualität der Außenhaut des Gebäudes, insbesondere der Fenster, der
Fensteranschlüsse und der Fassadenelemente
•
Auswirkungen des ungedämmten Luftansaugschachtes auf das darüberliegende Büro
und
•
vermutete Wärmebrücken im Bereich der Attika und der Entlüftung.
Die bautechnischen Details wurden mit Hilfe eines Blower–Door–Testes, einer Thermografie und
weiteren Untersuchungen der Oberflächen–, bzw. Raumtemperaturen analysiert.
12.8.1.
Blower–Door–Test
Am 07. Juli 1999 wurde im Gebäude ECOTEC 1 die Gebäudedichtheit wurde mittels eines Blower–Door–Testes (Prüfbericht s. Anhang 21) bestimmt.
Ablauf der Messung
Die Messung erfolgte in Anlehnung an den Entwurf zur DIN EN ISO 9972 (1997–01). Der Entwurf
ist im Wesentlichen deckungsgleich mit der ISO 9972 Thermal insulation; Determination of building airtightness, fan pressurization method (1996).
Abbildung 72: Einbau der Blower–Door in Raum 0.03 des ECOTEC 1–Gebäudes
126
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Das auf Dichtheit zu prüfende Gebäude war im fertig ausgebauten Zustand mit allen für die Luftdichtheit maßgeblichen Bauteilen und Anschlüssen. Die Minneapolis Blower–Door wurde in das
Fenster vom Raum 0.03 (s. Abbildung 72), eingebaut. Sie wurde in unmittelbarer Nähe vom
Fensterflügel, der Wand und der Fensterbank flankiert. Trotz offenem Gebläse muss daher keine
Korrektur des c–Werts erfolgen. Folgende Vorbereitungen sind vor Beginn der Messung getroffen
worden:
•
Überprüfung des Rahmens der Blower–Door auf Dichtheit
•
Überprüfung der Schläuche auf Dichtheit
•
Schließen aller Außentüren und Fenster
•
Überkleben der Zu– und Abluftauslässe
•
Abstellen der Lüftungsanlage
•
Nullstellung der Messgeräte
Wetterdaten:
Außentemperatur:
20,0 °C (im Mittel)
Innentemperatur:
23,3 °C (im Mittel)
Wind:
Gering
Vorgehensweise:
Für die Messung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden wird ein Ventilator mit einer Luftmengenmesseinrichtung (Blower–Door) luftdicht in eine Öffnung des Gebäudes eingebaut. Prinzipiell sind sowohl Türen als auch Fenster geeignet. Mit dem Ventilator wird eine Druckdifferenz
zum Außendruck von 50 Pa erzeugt. Ermittelt wird der Luftleckagestrom beim Differenzdruck von
50 Pa, der in diesem Fall in Relation zum austauschbaren Luftvolumen der beheizbaren Räume
gesetzt wurde (n50–Wert).
Das Haus wurde bei laufendem Gebläse (Unterdruck 50 Pascal) nach Leckagen abgesucht. Mittels der Hände wurden alle Bauteilanschlüsse auf Zugluft überprüft. Wichtige Undichtheiten wurden mit einem Luftgeschwindigkeitsmessgerät (Thermoanemometer) näher bestimmt.
Zusammenfassung der quantitativen Ergebnisse
Bei der Luftdurchlässigkeitsprüfung wurde durch das in einem flexiblen Rahmen eingesetzte Gebläse Unterdruck bzw. Überdruck im Gebäude erzeugt, und die dabei auftretenden Volumenströme bestimmt. Die Ergebnisse der daraus errechneten Luftwechselraten sind in der Tabelle 22
zusammengestellt. Die Luftwechselraten beziehen sich auf das oben genannte Volumen des
Objektes.
Für die Einordnung in einschlägige Regelwerke ist der Mittelwert aus Unter– und Überdruck maßgeblich. Dieser lässt sich zu n50 = 0,67 h–1 errechnen.
Die DIN V 4108–7 schreibt einen Wert n50 ≤ 3 h–1 (Gebäude mit natürlicher Lüftung) bzw.
n50 ≤ 1 h–1 (Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen) vor.
127
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Volumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz
Luftwechselrate bei 50 Pa Druckdifferenz
Unterdruck
Überdruck
Unterdruck
Überdruck
5720 m³
6970 m³
0,60 h–1
0,73 h–1
Tabelle 22: Luftwechselraten bei Über– und Unterdruck
Das Passivhaus–Instituts für den Einsatz von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung empfohlene Wert n50< 0,6 h–1 wurde nur geringfügig überschritten.
Gebäudezustand und Zusammenfassung der wichtigsten Leckagen
Das untersuchte Bürogebäude ist massiv zweischalig konstruiert. Den oberen Abschluss bildet
eine leichte Decke (Trapezblech mit obenliegender Dämmung und Dichtung). Die Geschossdecken sind mit einem schwimmenden Estrich versehen.
Die Wände sind tapeziert, Anschlüsse im Bereich der Fenster sind, überwiegend fehlerfrei, versiegelt. Die Decken sind zur Aufnahme von Installationen abgehängt.
Als untere Grenze des beheizten Volumens wurde die Tür am Abgang zur Kellertreppe angenommen. Die dahinter liegenden, beheizbaren Toilettenräume im Kellergeschoss wurden zum
unbeheizten Volumen gezählt. Das Volumen des Fahrstuhlschachts wurde ebenfalls nicht dem
beheizten Volumen zugerechnet.
Abbildung 73: Leckage im Bereich der Wärmepumpendurchführung im Staffelgeschoss
Größere Leckagen, teilweise mit Sichtkontakt nach außen, wurden im Bereich des Staffelgeschosses ermittelt (s. Abb. 73).
128
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
In Abbildung 74 ist eine Leckage an der Heizkörperaufständerung dargestellt. Sie wurde in Raum
1.14 festgestellt. Die Leckage ist vermutlich durch einen Luftverbund unterhalb des Estrichs bedingt. Hier wurde eine Luftströmung mittels eines Thermoanemometers an der Heizkörperaufständerung ermittelt.
Abbildung 74: Luftströmung an der Heizkörperaufständerung
Die Rohrdurchführungen der Lüftungselemente durch die Gebäudehülle sind nicht luftdicht ausgeführt.
Daneben waren an den Durchtrittsstellen der an die Sparrenpfetten führenden Stützenkonstruktion erhebliche Strömungsgeschwindigkeiten messbar. Planmäßig ist als obere luftdichte Abgrenzung das Trapezblech mit obenliegender Dämmung und Dichtung vorgesehen. Die gefundenen
Leckagen deuten allerdings auf eine Durchströmung der Ebene zwischen Trapezblech und abgehängter Decke. Die sichtbare Decke wird damit zur tatsächlichen luftdichten Ebene, und Leckagen machen sich an Fehlstellen in dieser Ebene bemerkbar.
Um die quantitativen Auswirkungen der Leckagen im Staffelgeschoss abschätzen zu können, ist
die Geschoss– und Fahrstuhltür im Staffelgeschoss überklebt, und das Luftvolumen dieses Geschosses bei der anschließend erfolgten Einpunktmessung nicht berücksichtigt worden.
Die damit überschlägig ermittelte Luftwechselzahl n50 (für die übrigen Geschosse) lag bei 0,51 h–1
(Unterdruck), bzw. 0,57 h–1 (Überdruck).
Im Erdgeschoss wies die Gebäude–Eingangstür, vor allem bei Überdruck, einen erheblichen Leckagestrom auf.
In allen Geschossen waren geringe Leckagen im Bereich der Fensterkonstruktionen zu beobachten. Eine starke Durchströmung der Rahmenfuge im Bereich des Anschlags und des Scharniers konnte in Raum 0.04 dokumentiert werden. Zu diesem Zeitpunkt der Blower–Door–Messung wurde ein Unterdruck im Gebäude erzeugt, dieses ist am Verlauf des Spurengases in das
Gebäudeinnere erkennbar (s. Abbildung 75).
129
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Abbildung 75: Leckage im Bereich der Fensterkonstruktion
Dichtungsbänder wurden teilweise nicht bis in die Fensterecken gezogen, Glashalteleisten nicht
lückenlos versiegelt. Im Einzelfall war der Anschluss des Fensterelements an die Decke lückenhaft. Die Fahrstuhltüren, die über das Kellergeschoss Außenluftverbund haben, erwiesen sich
ebenfalls in allen Geschossen als umlaufend undicht.
Die Leckagen im Fensterbereich sind durch das Versiegeln mit dauerplastischer Fugenmasse zu
beheben (s. DIN 18540 und IVD–Merkblatt Nr.9, Dichtstoffe in der Anschlussfuge für Fenster und
Außentüren).
Die Maßnahme bedarf allerdings einer ständigen Sichtkontrolle, da die Fugenmasse nur begrenzt
in der Lage ist, Formveränderungen (Quellen, Setzungen) aufzunehmen, so dass ein erneutes
Abreißen nicht auszuschließen ist.
Im Bereich der Stützenkonstruktion und Rohrdurchführungen sollten andere, geeignete Abdichtungsmethoden gewählt werden (geeignete Klebefolien, Verleistungen o.ä.).
12.8.2.
Thermografische Untersuchung des ECOTEC 1–Gebäude
Um weitere Aussagen zur thermischen Qualität der Außenhaut treffen zu können, wurde eine
Thermografie mit einer Infrarotbildkamera durchgeführt.
Die Thermografie wurde am 02. März 2000 in der Zeit von 5–7 Uhr durchgeführt. Der Zeitpunkt
wurde so früh gewählt, weil Tageslicht die Ergebnisse verfälscht hätte. Die äußeren Bedingungen
waren mit einer Außentemperatur von –3°C nahezu ideal.
Ziel der Untersuchungen war es, herauszufinden, ob das ECOTEC 1–Gebäude Wärmebrücken
im Bereich der Fassade aufweist. Des weiteren wurden der Eingangsbereich, die Fenster und die
rückwärtige Seite des Gebäudes untersucht.
130
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Abbildung 76: Eingangsbereich des ECOTEC 1–Gebäudes
In Abbildung 76 ist der Eingangsbereich des ECOTEC 1–Gebäudes abgebildet. Erkennbar ist der
deutlich kältere Türrahmen gegenüber der Verglasung. Außer der in Abbildung 77 beschrieben
Leckage wurden keine bauphysikalischen Auffälligkeiten festgestellt.
Abbildung 77: Leckage am Türschließer
In Abbildung 77 ist die Leckage am Türschließer sichtbar, die auch bereits mit der Blower–Door–
Messung geortet wurde (vgl. Abschnitt 12.8.1). In der Summe jedoch ist der Wärmeverlust so
gering, dass er keinen Einfluss auf die Energiebilanz des Gebäudes hat.
131
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Abbildung 78: Thermogramm der Fassade von ECOTEC 1
Abbildung 78 zeigt ein Thermogramm der Frontfassade des ECOTEC 1–Gebäudes. Auf der gesamten Fassade konnten keine Leckagen geortet werden. Die blaue Farbe der Edelstahlsäule
zwischen den Fenster im zweiten Obergeschoss beruht nicht auf einer Leckage; die Emmissivität
von Edelstahl ist eine andere als die vom Verblendmauerwerk. Die Temperaturverteilung weist
auf eine gleichmäßige Dämmung der gesamte Fassade hin.
Durch die Thermografie Ergebnis wurde thermische Trennung der Außenschale (Verblendmauerwerk) von der tragenden Konstruktion nachgewiesen. Es konnten keine gravierenden Leckagen
nachgewiesen werden.
12.8.3.
Auswirkungen des ungedämmten Luftansaugschachtes anhand von lokalen Temperaturmessungen
Auf Grund des Hinweises eines Nutzers im Raum 0.09, der über einen ständig fußkalten Boden
klagte, wurde vermutet, dass der unter dem Büro befindliche Zuluftansaugschacht, die Ursache
sei. Um diese Vermutung zu überprüfen, wurden die beiden Räume über einen längeren Zeitraum messtechnisch untersucht (vgl. Abb. 79 und 80).
Abbildung 79: Temperaturfühler im Luftansaugschacht
132
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Abbildung 80: Temperaturfühler im Luftansaugschacht
Temperatur in [°C]
Abbildung 81 zeigt die Ergebnisse der Temperaturmessungen an unterschiedlichen Bauteilen in
der Zuluftansaugung unterhalb des Raumes 0.09. Die Temperaturen wurden von Montag, 23.
November bis Donnerstag, 26. November 1998 gemessen.
10
10
8
8
6
6
4
4
2
2
Raumluft
Zuluft (Filter)
Decke (Oberfläche)
Wand (Zuluft Z3)
0
0
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:00
05
:00
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.11
.98
01
:00
26
.11
.98
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:00
26
.11
.98
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:00
25
.11
.98
13
:00
25
.11
.98
09
:00
25
.11
.98
05
:00
25
.11
.98
01
:00
25
.11
.98
21
:00
25
.11
.98
17
:00
24
.11
.98
13
:00
24
.11
.98
09
:00
24
.11
.98
05
:00
24
.11
.98
01
:00
24
.11
.98
24
.11
.98
23
.11
.98
23
.11
.98
21
:00
-2
17
:00
-2
Abbildung 81 Temperaturmessungen im Luftansaugschacht
Hier ist besonders die Temperaturkurve der Decke (Oberfläche) zu betrachten, da diese Aussagen über das Verhalten der Betondecke zum Erdgeschoss gibt.
Die Temperatur steigt am 24. November ab ca. 21 Uhr bis morgens 6 Uhr um annähernd 3°C an.
Hieraus lässt sich schließen , dass die Temperatur auf der Oberseite der Betondecke, siehe
Abbildung 83, also im Erdgeschoss, die sich tagsüber als Speichermasse in der Betondecke eingelagert hat, nachts durch den hohen Temperaturunterschied zum Keller hin durch Transmission
abgeführt wird. Besonders deutlich wird dies, wenn sich morgens um 6 Uhr die Wärmepumpen
anschalten und somit ein großer und sehr kalter Luftvolumenstrom durch den Raum in die Zuluft
transportiert wird; jetzt fällt die Temperatur innerhalb kürzester Zeit um etwa 2°C. Um diese Vermutung zu bestätigen, wurden die Temperaturen in Raum 0.09 (s. Abb. 83 und 84) gemessen.
133
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Abbildung 82: Temperaturfühler in Raum 0.09
Abbildung 83 zeigt die Temperaturmessungen über einen Zeitraum von Donnerstag, 26. November, bis Dienstag, 08. Dezember 1998, also direkt im Anschluss an die Messungen im Keller. Die
Unterbrechung der Aufnahme der Temperaturen zwischen dem 03. und 04. Dezember 1998 ist
auf einen Speicherausfall der Messgeräte zurückzuführen.
21
21
20
19
19
08
.12
.98
07
.12
.98
06
.12
.98
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05
.12
.98
14
04
.12
.98
15
03
.12
.98
15
02
.12
.98
16
01
.12
.98
16
30
.11
.98
17
29
.11
.98
17
28
.11
.98
18
27
.11
.98
18
26
.11
.98
Temperatur in [°C]
20
Raumluft Außenwand
Raumluft Innenwand
Fußboden
Außenwand
Abbildung 83: Temperaturmessungen in Raum 0.09
Die Messfühler wurden auf dem Fußboden, d.h. auf dem Teppich und auf der Innenseite der Außenwand befestigt. Ferner wurden zwei Raumluftfühler, einer zur Kaltseite sowie ein anderer zur
134
IV.12 ANALYSE DER VERBRAUCHE
Warmseite, angebracht. Hier zeigt sich deutlich der Zusammenhang zu den Messungen im Keller,
s. Abbildung 81.
In Abbildung 83 ist besonders die Temperaturkurve des Fußbodens zu betrachten. Hier ist erkennbar, dass die Fußbodentemperatur im besten Fall 16,5°C erreicht und die Raumluft, die in
ca. 40 cm Höhe über dem Fußboden gemessen wurde, zum gleichen Zeitpunkt gut 20°C beträgt.
Durch diesen Temperaturunterschied entsteht eine natürliche Luftbewegung, die zu Unbehaglichkeit und sogar Krankheiten, wie z.B. Erkältungen, führt. Ferner beklagen sich die Personen, die in
diesem Raum arbeiten, über „kalte Füße“. Um diesem entgegenzuwirken, haben sich die Mitarbeiter bereits einen Heizlüfter beschafft, was das energetische Konzept des Gebäudes „ad absurdum“ führt.
Des weiteren wird der gleiche Effekt in Raum 0.10 erreicht, da sich dieser ebenfalls direkt über
der Zuluftansaugung im Keller befindet. Dieser Raum wurde zwar nicht messtechnisch untersucht, da hier aber ebenfalls über o. g. Unannehmlichkeiten geklagt wurde, ist anzunehmen, dass
hier ebensolche Effekte wie in Raum 0.09 aufgetreten sind.
Der Empfehlung, den gesamten Raum unterhalb des Erdgeschosses nachträglich zu dämmen,
damit die bestehende Wärmebrücke zu beseitigen sowie die Temperaturgradienten in den Räumen 0.09 bzw. 0.10 zu vermindern, wurde nachgekommen.
Zustand nach der Sanierung
22
21
20
19
18
17
16
15
14
22
21
20
19
18
17
16
15
14
vor den Dämmaßnahmen
nach den Dämmaßnahmen
Raumluft innen
Raumluft außen
Fußboden
Außenwand
22
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19
18
17
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15
14
22
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18
17
16
15
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.0
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1
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12
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Temperatur in [°C]
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12
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04 98
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1
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12
.1
2.
:0
0
06 98
00
.1
:0
2.
0
07 98
1
.1
2. 2:0
0
07 98
00
.1
2.
:
98 00
12
:0
0
In Abbildung 84 ist die Temperatur vor und nach der energetischen Sanierung des Fußbodens
von Raum 0.08 zum Luftansaugschacht aufgetragen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Temperatur des Fußbodens um 3,5°C bis auf 19,5°C angehoben werden konnte. Somit wurde die
Fußbodentemperatur der Raumlufttemperatur angeglichen; das Temperaturband hat sich deutlich
verringert.
135
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Abbildung 84: Vergleich von Temperaturen nach Dämmmaßnahmen
12.8.4.
Auswirkungen der Attika im 2. Obergeschoss
Es wurde vermutet, dass die Attika, die sich oberhalb des 2. Geschosses befindet und Außenklinker und Innenseite des Gebäudes überbrückt und verbindet, eine energetische Schwachstelle
darstellt.
Abbildung 85: Schnee auf der Attika des ECOTEC 2–Gebäudes
Abbildung 86: Abflussrohr im Dachbereich des ECOTEC–Gebäudes
In Abbildung 85 sieht man u. a. die Attika des ECOTEC 2–Gebäudes, die mit Schnee bedeckt ist.
Lediglich im Gebäude liegenden Abflussrohre für Regenwasser ist der Schnee getaut (s. Abb.
86). Es ist zu erkennen, dass in diesem Bereich eine Wärmebrücke existiert.
Die durch die Attika auftretenden Wärmeströme wurden theoretisch untersucht, wobei geringfügige Wärmeverluste identifiziert wurden, die auf die Energiebilanz des Gebäudes keine nennenswerten Auswirkungen haben.
12.8.5.
Endoskopie
Die Qualität der thermischen Trennung zwischen Außenschale und tragender Konstruktion wurde
mit Hilfe eines Endoskop (s. Abb. 87), exemplarisch an mehreren Punkten des Gebäudes unter136
IV.13 ECOTEC 2
sucht. Es wurde vermutet, dass die Fugenmasse der Lagerfugen in direktem Kontakt zur Mineralwolle stand. Dies hätte bedeuten können, dass die Mineralwolle durch Feuchtigkeitstransport
von außen in der Dämmwirkung nachlässt, was wiederum eine mögliche Ursache für einen erhöhten Wärmetransport vom Gebäudeinneren nach außen dargestellt hätte.
Ein Endoskop wurde durch die offen gelassenen Luftschlitze in das hinterlüftete Mauerwerk eingeführt. Ein Materialverbund konnte an keinem der untersuchten Bereiche festgestellt werden.
Durch diese Untersuchung lässt sich sagen, dass die Gebäude sehr ordentlich ausgeführt wurden
und das Verblendmauerwerk tatsächlich von der tragenden Konstruktion thermisch getrennt ist.
Durch die Thermografie (vgl. Abschnitt 130) konnte die Aussage zusätzlich bestätigt werden.
Abbildung 87: Endoskop zur Untersuchung der thermischen Trennung
13.
ECOTEC 2
Das Gebäude ECOTEC 2 wurde im März 1998 bezogen, so dass bis zum Ende der Messphase
(30.6.2000) Erfahrungen über ca. 2 Jahre vorliegen. Innerhalb dieser Periode wird das Betriebsjahr 1999 für eine nähere Betrachtung herangezogen.
Die Nutzerstrukturen der beiden Gebäude sind ähnlich, so dass große Unterschiede hinsichtlich
der Nutzungszeiten und –gewohnheiten nicht auftreten. Eine Zone weist bedingt durch nutzerspezifische Geräte einen hohen Stromverbrauch auf (vgl. Abschnitt 13.2).
13.1.
Heizwärmebedarf
Der Heizwärmebedarf wird durch die Wärmemengenzähler erfasst und bezogen auf monatliche
Verbräuche ausgewertet. Im 2. OG werden auf Grund der Einzelvermietung die Wärmemengen
mit funkgesteuerten Wärmemengenzählern für jedes Büro ermittelt. Die Messintervalle sind dort
länger und unregelmäßiger.
137
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
(22,0)
9,5
8,1
Rampe.
19,6
Zone3
Solarkollektoren
FB-hzg.
13,3
Zone2
Staffelg. 36,0
18,1
Zone1
Heizungs- und Warmwasserbereitungsanlage
im Gebäude ECOTEC 2
9,0
(3,5) (∆T = 50°C)
Trinkwasser
warm
Heizgruppen
Trinkwasserzirkulation
6,9
WT2
Fernwärmezufluß: 130 °C
(112)
WT3
1,7
WT1
7,3
Trinkwasser
kalt
Fernwärmeabfluß: 50 °C
WT1 - Rohrbündel-Gegenstrom-Wärmetauscher
WT2 - Speicherwassererwärmer (2 St. à 500 ltr. parallel)
WT3 - Speicherwassererwärmer (500 ltr.) mit Nachheizung
Wärmeströme in MWh / a
1999
(berechnete Werte in Klammern)
Abbildung 88: Heizwärmebedarf im Gebäude ECOTEC 2 im Jahr 1999
Der Fernwärmebedarf ist für das Gebäude ECOTEC 2 mit 112 MWh/a im Vergleich zu ECOTEC
1 (122 MWh/a) um ca. 8 % kleiner (vgl. Abb. 88). Unterschiede ergeben sich auf Grund der erhöhten internen Lasten (vgl. Abschnitt 140) und dem reduzierten Heizwärmebedarf im Staffelgeschoss durch eine geringere Luftwechselrate.
Zone 1 [MWh/a]
Zone 2 [MWh/a]
Zone 3 [MWh/a]
Erdgeschoss
7,49
4,81
5,46
1 OG
7,45
7,42
9,95
2 OG*
3,14
1,09
4,17
Staffelgeschoss
36,0
* Quelle: Zählerablesung Universität Bremen
Tabelle 23: Fernwärmebedarf in ECOTEC 2 (1999)
138
Wärmemengen in [kWh / Monat]
IV.13 ECOTEC 2
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
2500
0
2000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
2500
0
Zone 3
EG
1.OG
Zone 2
1500
2000
1500
1000
1000
500
500
2500
0
2000
2500
0
Zone 1
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
0
98
98
98 . 98 . 98 . 99 . 99 z 99 il 99 i 99 i 99 li 98 . 99 . 99 t. 99 . 99 . 99 n 00 . 00 z 00 r 00 i 00
v
z
r
g. ep. Okt.
r
n
b
Ju Aug Sep Ok Nov Dez
Ap
Ma Jun
Ja Feb Mär
Ma
Ja
Fe
Ap
Au
S
No
De
Mä
Monatlicher Wärmebedarf im ECOTEC 2-Gebäude
Abbildung 89: Monatlicher Wärmebedarf in ECOTEC 2 (EG und 1. OG)
Der jahreszeitliche Verlauf des monatlichen Wärmebedarfes ist in Abbildung 89 dargestellt. Wie
aus den Heizperioden 1998/1999 und 1999/2000 ersichtlich, ist die Austrocknung des Gebäudes
bereits während der Bauphase erfolgt und hat im ersten Betriebsjahr zu keinem erhöhten Wärmeverbrauch geführt. Der „Ausrutscher“ im Erdgeschoss Zone 3 im Dezember 1999/Januar 2000
ist auf einen technischen Defekt zurückzuführen.
13.2.
Elektrischer Energiebedarf
Der elektrische Energiebedarf für das Gebäude ECOTEC 2 ist deutlich höher als in ECOTEC 1
(vgl. Tab. 24). Der Mehrverbrauch wird durch nutzerspezifische Geräte, insbesondere durch die
im 1. OG Zone 3 befindlichen Rechner verursacht. Der Verbrauch ist in dieser Zone mit 22,9
MWh/a doppelt so hoch, wie in dem vergleichbaren Abschnitt im Gebäude ECOTEC 1. Im 2. OG
Zone 3 wird der Anstieg des elektrischen Energieverbrauches ab November 1999 ebenfalls durch
nutzerspezifische Geräte hervorgerufen (vgl. Abb. 90). Im Staffelgeschoss ist der elektrische Energieverbrauch auf Grund der kleineren Luftwechselrate geringer.
Elektrische Energie in MWh/a
ECOTEC 1
Elektrische Energie in MWh/a
ECOTEC 2
Vollgeschosse
98
122,1
Staffelgeschoss
36
39,3
Tabelle 24: Elektrischer Energieverbrauch ECOTEC 2 im Vergleich mit ECOTEC 1 (1999)
139
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
Elektrische Energie in [kWh / Monat]
2000
2000
2. OG
1500
1500
1000
1000
500
0
2000
500
0
2000
1. OG
1500
1500
1000
1000
500
0
2000
500
Zone 1
Zone 2
Zone 3
Erdgeschoß
0
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
0
0
98
98 t. 98 . 98 . 98 . 99 . 99 z 99 il 99 i 99 i 99 li 98 . 99 . 99 t. 99 . 99 . 99 n 00 . 00 z 00 r 00 i 00
g. ep.
r
v
r
z
b
n
Ju Aug Sep Ok Nov Dez
Ap
Ma Jun
Ja Feb Mär
Ma
Ok No
Ja
Fe Mä
Ap
Au
S
De
Monatlicher Strombedarf im ECOTEC 2-Gebäude
Abbildung 90: Elektrischer Energiebedarf in den Vollgeschossen im Gebäude ECOTEC 2
13.3.
Ausrichtung der Gebäude
Der Einfluss der unterschiedlichen Gebäudeausrichtung auf den Heiz– und Kühlbedarf wurde mit
Hilfe der dynamischen Gebäudesimulation (vgl. Schlussbericht der Phase I „Planung, Bauausführung und Systemoptimierung“) näher untersucht. In der Tabelle 25 sind die zugrunde gelegten
Rahmenbedingungen aufgeführt. Die Simulation bezieht sich auf den Zustand nach der Sanierung der Flurbeleuchtung.
Rahmenbedingungen
Nutzung von 60 Zonen
nasser Erdboden
2
Flurbeleuchtung 8 W/m
Wetterdatensatz: Testreferenzjahr 2 (TRY 2)
–1
Luftwechsel Vollgeschosse = 1 h
–1
Luftwechsel Staffelgeschoss = 4 h
Tabelle 25: Rahmenbedingungen der dynamischen Gebäudesimulation ECOTEC 1 und 2
140
IV.14 MAßNAHMEN ZUR ENERGETISCHEN OPTIMIERUNG
Simulierter Heiz- und Kühlbedarf von ECOTEC 1 und 2
Geschoss
[n]
Erdgeschoss
Erdgeschoss
Erdgeschoss
1. Obergeschoss
1. Obergeschoss
1. Obergeschoss
2. Obergeschoss
2. Obergeschoss
2. Obergeschoss
Staffelgeschoss
Staffelgeschoss
Summe
Zone
[n]
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
ECOTEC 1
Simulation 2
Heizen
Kühlen
[kWh/a]
[kWh/a]
19997
134
10923
398
13739
1422
11938
1232
9090
769
10712
2695
12860
1503
8821
997
12380
2762
35297
2372
42620
3589
188378
17874
ECOTEC 2
Simulation 2
Heizen
Kühlen
[kWh/a]
[kWh/a]
20667
209
11144
581
15810
985
12655
1453
9297
1097
12514
1968
13511
1762
8744
1310
14217
2089
37557
2682
45811
3353
201928
17489
Tabelle 26: Simulierter Heiz– und Kühlbedarf von ECOTEC 1 und 2
Der Heizwärmebedarf von ECOTEC 2 (Tab. 26) ist um ca. 7 % höher als der von ECOTEC 1. Der
Kühlbedarf ist um ca. 2 % geringer.
Der größere Heizwärmebedarf für ECOTEC 2 resultiert aus dem geringeren solaren Ertrag. Der
solare Gewinn, bezogen auf die obige Simulation, ist für ECOTEC 2 mit 170 MWh/a um ca. 40 %
geringer als bei ECOTEC 1 (243 MWh/a). Die Auswirkungen einer Verschattung des Gebäudes
ECOTEC 2 durch ECOTEC 1 hat nur geringe Auswirkungen auf den unterschiedlichen Heiz– und
Kühlwärmebedarf. Die spiegelsymmetrische Ausrichtung des zweiten Bauabschnittes führt zu
einer Erhöhung des nord– und ostorientierten Flächenanteils und folglich zu höheren Transmissionsverlusten, die den erhöhten Heizwärmebedarf bei Annahme der gleichen internen Lasten und
Belegung wie bei ECOTEC 1 begründen.
14.
Maßnahmen zur energetischen Optimierung
Das Gebäude ECOTEC 1 wurde im September 1997 bezogen, so dass während der Projektlaufzeit Erfahrungen über drei Betriebsjahre zugrunde liegen. Das Gebäude ECOTEC 2 war zum
Zeitpunkt des Projektendes ca. zwei Jahre im Betrieb.
Verwertbare Messergebnisse sind für den Zeitraum vom 1.1.1998 bis zum 30.6.2000 (Ende der
Messungen) verfügbar.
Das Projekt war angelegt auf das Lernen am Objekt. Das zu untersuchende Gebäude ist gleichzeitig Sitz des ITB und Forschungsobjekt. Dadurch wurden auch die Gebäudenutzer in den Untersuchungsprozess mit einbezogen mit dem Resultat, dass die Identifikation von Optimierungs141
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
potenzialen nicht nur durch das messtechnische Erfassen von Verbrauchsdaten sondern auch
durch die Interaktion mit den Nutzern erfolgen konnte. Die Potenziale lagen zum überwiegenden
Teil in Maßnahmen zur Energieeinsparung, sowie in einer nutzerfreundlicheren Gestaltung der
Gebäudetechnik. Die Erschließung der Optimierungspotenziale wurden durch Eingriffe in die
Steuerung, bzw. Regelung der technischen Systeme und durch gering–investive Maßnahmen
realisiert. Ein weiteres Feld bestand in der Sensibilisierung und Information der Nutzer über das
Gebäude und die implementierte Technik. Die Gebäudetechnik wurde an ihrem Gebrauchswert
für die die Nutzer gemessen, was zur Folge hat, dass nicht das technische Machbare, sondern
das Nutzerinteresse unter ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen als Leitidee
fungierte.
14.1.
Maßnahmen zur Optimierung
Die im Folgenden dargestellten Maßnahmen zur energetischen Optimierung sind Beispiele, die
einen exemplarischen Charakter für die Realisierung von Optimierungspotenzialen bei den untersuchten Gebäuden besitzen.
•
Sanierung der Flurbeleuchtung
Die Flurleuchten wurden ursprünglich mit Hochvolthalogenlampen mit einer Anschlussleistung
von 300 W (auf ca. 250 W gedimmt) ausgestattet. Es war selbst Laien sofort offensichtlich, dass
diese Wandleuchten energetisch ungünstig waren, zumal durch die Lampen eine »fühlbare«
Wärmelast verursacht wurde, die im Sommer heruntergekühlt werden musste. Die Flurleuchten
wurden im Februar/März 1999 umgebaut und mit Kompaktleuchtstofflampen (Anschlussleistung
55 W) ausgestattet. Der elektrische Energiebedarf für die Flurbeleuchtung hat sich durch die Sanierung der Flurbeleuchtung von 50 MWh/a auf ca. 11 MWh/a reduziert. Die Amortisationszeit
betrug 5 Monate.
•
Fußkälte im Bereich des Luftansaugschachtes
Ein Nutzer hat über Fußkälte in seinem Büro geklagt. Der sich unter diesem Büro befindliche
Luftansaugschacht verfügte über keine zusätzliche Dämmung zur Kellerdecke. Dieser Bereich
wurde nachträglich gedämmt. Durch diese Maßnahme konnten die Luft– und die Oberflächentemperatur in diesem Bereich angehoben werden, so dass keine Beschwerden mehr zu verzeichnen sind.
•
Hohe Wärmeverluste durch die Warmwasserzirkulation
Die Analyse der Wärmemengen für die Bereitstellung von Warmwasser hat einen großen Anteil
an Verlustenergie (QVM 11,6 MWh/a) identifiziert. In Kenntnis der physikalischen Gesetze sind die
Anteile in Zirkulationsverluste und Speicherverluste differenziert worden. Durch eine Optimierung
der Steuerung der Zirkulationspumpe (Takten der Pumpe, Betrieb nur an Werktagen) konnte ein
erhebliches Einsparpotenzial realisiert werden.
142
IV.14 MAßNAHMEN ZUR ENERGETISCHEN OPTIMIERUNG
•
Undichtigkeiten in der Gebäudehülle
Bei der Luftdurchlässigkeitsprüfung (Blower–Door–Messung) wurde durch das in einem flexiblen
Rahmen eingesetzte Gebläse Unterdruck bzw. Überdruck im Gebäude erzeugt, und die dabei
auftretenden Volumenströme bestimmt.
Der nach DIN V 4108–7 vorgeschriebene Wert n50 ≤ 1 h–1 (Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen) wurde mit einem Wert von n50= 0,67 h–1 deutlich unterschritten. Mit der Blower–Door–Messung wurde neben der Bewertung des Gebäudezustandes die Identifizierung von Leckagen erreicht.
•
Gebäudeautomation
Durch einen Zufall konnte zu einem Recht frühen Zeitpunkt herausgefunden werden, dass der
GLT kein Jahreskalender hinterlegt war. Einem Nutzer war aufgefallen, dass an einem Feiertag
die Zonen offen waren, d. h. das sich die Zutrittskontrolle im normalen Werktagsmodus befand.
Der Eingriff in das Programm der Gebäudeleittechnik hat nicht nur Auswirkungen auf die Sicherheit des Gebäudes, sondern es wurde auch die Lüftungsleistung an Feiertagen reduziert.
•
Nutzersensibilisierung
o
Kopierer
Im Zuge der Messung der elektrischen Einzelverbraucher wurde festgestellt, dass der
zentrale Kopierer abends nur selten ausgeschaltet wurde und hohe Stand–by–Verluste hervorgerufen hat. Durch eine gezielte Information der Nutzer wurde erreicht,
dass der Kopierer nach 17 Uhr ausgeschaltet wurde.
o
Beleuchtung in den WCs, Teeküchen und im Kopierraum
Die Steuerung der Beleuchtung dieser Räume erfolgt über einen Ausschalter, so dass
das Nutzerverhalten einen entscheidenden Einfluss auf den elektrischen Energieverbrauch hat, weil das Licht bei Nichtbenutzung nicht automatisch ausgeschaltet
wird. Durch stetige Überzeugungsarbeit und durch eigenes Handeln konnte das unbeabsichtigte »Brennen lassen« der Beleuchtung reduziert (vgl. Abschnitt 5.2) werden.
o
Sommerlicher Wärmeschutz
Das gewohnte Nutzerverhalten an heißen Tagen ist, dass das Fenster geöffnet wird,
um mit der vermeintlich kühlen Außenluft die Räume angenehm zu temperieren. An
diesen Tagen ist die Außenluft deutlich wärmer als die durch die im Kühlbetrieb arbeitenden Wärmepumpen gekühlte Zuluft. Das geöffnete Fenster hat folglich den
Raum zusätzlich erwärmt und praktisch gegen die Wärmepumpe gearbeitet. Durch
den einfachen Hinweis, einen Tag lang probeweise das Fenster geschlossen zu halten, hat sich der positive Effekt bei den Nutzern eingeprägt und schnell herumgesprochen.
143
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
o
Zentrale Netzfreischaltung
Auf Grund der in der ersten Projektphase ausgelösten Fehlalarme hat sich eine gewisse Skepsis gegenüber der Alarmanlage entwickelt mit der Folge, dass diese nicht
von jedem Nutzer scharfgeschaltet wird. Die zentrale Netzfreischaltung wird folglich
nicht aktiviert und darüber erfasste elektrische Verbraucher werden nicht automatisch
abgeschaltet. In einer kleinen Organisationseinheit wird eine An– und Abwesenheitskontrolle über eine Magnettafel im Eingangsbereich durchgeführt und konsequent auf
das abendliche Abschließen der Zone geachtet. Dieses Modell hat sich mittlerweile in
der Forschungsgruppe etabliert.
14.2.
»Lernkurve« ECOTEC 3, 4 und 5
Wie Eingangs erwähnt, sind die durch die Evaluation des energetischen Verhaltens des Gebäudes gewonnenen Erkenntnisse im Bereich der Optimierung und der gering–investiven Maßnahmen in den Gebäuden ECOTEC1 und 2 berücksichtigt worden.
Bei der Planung und Errichtung der Gebäude ECOTEC 3, 4 und 5 wurden die vorliegenden Erkenntnisse beachtet und zu einem großen Teil auch umgesetzt. Durch die negativen und positiven Erfahrungen, die analysiert und dokumentiert wurden, hat sich ein großes Lernpotenzial erschlossen.
Exemplarisch sind folgende Innovationen zu nennen:
14.2.1.
ECOTEC 3
•
Verbesserte u–Werte:
Fenstergläser 0,8 W/m2K
incl. Rahmen 1,1 W/m2K
Wand 0,29 W/m2K
Mauerwerk, Dämmung, Hinterlüftung, Klinker
Dach 0,20 W/m2K
•
170 m2 Vakuumröhrenkollektoren
•
Adsorptionskälteanlage gespeist durch die Sonnenkollektoren im trivalenten Betrieb zur Beheizung und Kühlung des Gebäudes sowie zur Trinkwassererwärmung
•
Zentrale Luftaufbereitung
•
Gebäudesystemtechnik mit EIB:
tageslicht– und nutzungsabhängige Beleuchtungssteuerung mit dimmbaren Leuchtstoffröhren
in Stehflutern, geringerer Installationsaufwand durch »charakteristische« Lichtkurven
Ausstattung der WCs mit Präsenzmeldern
Energetisch günstige Leuchtmittelauswahl (Verzicht auf Glühfadenlampen)
144
IV.14 MAßNAHMEN ZUR ENERGETISCHEN OPTIMIERUNG
•
außenliegender Sonnenschutz, der über zusätzliche Windsensoren Gruppenweise gesteuert
wird
•
„Benutzerfreundliche“ Zutrittskontrolle mit zentraler Netzfreischaltung
•
Reduzierung der Brandlast auf Grund geringerem Installationsaufwand
•
Tageslichtlenkung im obersten Glas der Fenster zur Verbesserung der Ausleuchtung der
Räume
•
Verzicht auf abgehängte Decken zur Ausnutzung der Beton–Speichermasse
14.2.2.
ECOTEC 4
•
300 m2 Erdkollektor in 1,3 m Tiefe und 7 Erdkollektoren in 2,3 m Tiefe im Grundwasser zur
Heizungs– und Kühlungsunterstützung
•
Adsorptionskälteanlage gespeist durch Fernwärme der Müllverbrennung und zusätzlich durch
die Sonnenkollektoren von ECOTEC 3 im trivalenten Betrieb zur Beheizung und Kühlung des
Gebäudes sowie zur Trinkwassererwärmung
•
Deckeneinbauleuchten mit dimmbaren TL5–Leuchtmitteln
•
Installation eines Glasfaser–Netzwerkes
14.2.3.
ECOTEC 5
•
Betonkernaktivierung mit geringer Temperaturspreizung zur Nutzung von Energien auf niedrigem Temperaturniveau
•
Zusätzlich Fußbodenheizung kombiniert mit Einzelraumregelung zur individuellen Anpassung
der Raumtemperaturen im Heizungsfall
•
Erdkollektor im Grundwasser zur Kühlungsunterstützung
•
Abwärmenutzung der Hochleistungsparallelrechner eines der Mieter zur Heizungsunterstützung
•
Überdachtes, großvolumiges Atrium mit elektrochromer Verglasung. Durch die elektrisch
steuerbaren Transmissionseigenschaften der Verglasung kann der solare Energieeintrag gesteuert werden
•
Als außenliegender Sonnen– und Blendschutz werden Metall–Lamellen–Jalousien verwendet. Diese sind gegenüber den in ECOTEC 1 bis 4 verwendeten textilen Markisen wesentlich
resistenter gegen Wind und Regen, so dass sie ihre Funktion auch bei ungünstigen Witterungsverhältnissen erfüllen können
•
Zentrales Lüftungsgerät mit hocheffizientem adiabaten Rotationswärmetauscher zur Wärmerückgewinnung
145
IV ENERGETISCHE ANALYSE DER GEBÄUDE
•
Dezentrale Warmwasserbereitung für die Bürobereiche zur Vermeidung von Zirkulationsverlusten und zentrale Warmwasserbereitung für Laborbereiche mit hohem Warmwasserbedarf
•
Gebäudeleittechnik (GLT) ausgeführt als offenes System auf der Basis von LON und EIB mit
TCP/IP–Gateway. Die GLT wird somit über das WWW zugänglich
•
In der raumhoch in Glas ausgeführten Südfassade vorgesetzte PV–Module, die gleichzeitig
zur Reduzierung der solaren Lasten beitragen
146
V.15 GESAMTGEBÄUDE NACH DIN 276
V.
Ökonomische Betrachtungen
Die im Projekt EcoSol angestrebten energetischen Ziele sollen mit einem möglichst geringen ökonomischen Aufwand erreicht werden. Als Bewertungsmaßstab sind die investiven Mehrkosten
bezogen auf die eingesparte Energie zu analysieren und zu bewerten.
Zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit sind eventuelle Zusatzinvestitionen über eine Laufzeit, die
ihrer voraussichtlichen technischen Funktionsdauer entspricht, mit einheitlichen Annuitäten zu
amortisieren (Vgl. Abschnitt 15.4).
Als Vergleichsgrößen werden die „Kosten der eingesparten Kilowattstunden“ bezogen auf ein
Jahr, ermittelt. Ökonomisch zu bewerten ist die jährliche Energieeinsparung gegenüber dem
Standard der Wärmeschutzverordnung `95 für den Heizwärmebedarf (54 – 100 kWh/(m2a)) plus
einem projektspezifisch angenommenen Bedarf für Warmwasserbereitung, Beleuchtung und gebäudetechnische Anlagen. (Aus: SolarBau TK3; Rahmenbedingungen, 2/1998)
In Abschnitt 16 werden ausgewählte Einzelkomponenten ökonomisch bewertet.
15.
Gesamtgebäude nach DIN 276
Zur grundsätzlichen Bewertung werden die Baukosten nach Kostengruppen differenziert und anschließend in Bezug zur Nettogrundfläche (NGF) und zum Bruttorauminhalt (BRI) gesetzt.
15.1.
Auflistung der Kosten nach DIN 276
Die Auflistung der Kosten nach DIN 276 für die Gebäude ECOTEC 1 und 2 sind in der Tabelle 27
aufgeführt.
Die Angaben beinhalten die Mehrwertsteuer. In früheren Veröffentlichungen wurde für die Gesamtkosten ein Wert von 24,5 Mio. DM angegeben. Die Differenz zu dieser Gesamtkostenangabe
(etwa 3 Mio. DM) sind auf die beiden restlichen Kostengruppen (100 und 600) zurückzuführen.
Kostengruppe
Kosten
Kategorie
100
k. A.
200
368.720,–
Herrichten und Erschließen
300
13.630.000,–
Bauwerk – Baukonstruktion
400
5.464.446,–
500
554.276,–
600
k. A.
700
1.520.658,–
Gesamt:
Grundstück
Bauwerk – technische Anlagen
Außenanlagen
Ausstattung und Kunstwerke
Baunebenkosten
21.538.100,–
Tabelle 27: Angaben zu den Kostengruppen von ECOTEC 1 und 2
147
V ÖKONOMISCHE BETRACHTUNGEN
Die Grundstücksgröße beträgt 5730 m2.
15.2.
Darstellung der Kosten in bezug auf die Nettogrundfläche (NGF) und den Bruttorauminhalt (BRI) nach DIN 277
Für den Vergleich der Baukosten mit anderen Objekten ist eine Ermittlung der Kosten bezogen
auf die Nettogrundfläche und den Bruttorauminhalt erforderlich.
Die Flächen und Volumina nach DIN 277 betragen:
Nettogrundfläche:
6872 m2
Bruttorauminhalt:
27272 m3
Kosten
Kosten/NGF
[DM/m2]
Kosten/BRI
[DM/m3]
100
k. A.
k. A.
k. A.
Grundstück
200
368.720,–
53,7
13,5
Herrichten und Erschließen
300
13.630.000,
–
1.983
500
Bauwerk – Baukonstruktion
400
5.464.446,–
795
200
Bauwerk – techn. Anlagen
500
554.276,–
80
20
600
k. A.
k. A.
k. A.
Ausstattung und Kunstwerke
700
1.520.658,–
221
55,8
Baunebenkosten
300
400
+ 19.094.446,
–
2.778
700
Bauwerkskosten
Kosten–
gruppe
Kategorie
Außenanlagen
Tabelle 28: Baukosten von ECOTEC 1 und 2 bezogen auf NGF/ BRI
15.3.
Vergleich mit Kostenkennwerten
Die Kosten für die Gebäude ECOTEC 1 und 2 werden in Relation zu den Kosten vergleichbarer
Liegenschaften gesetzt. Der Vergleich der Baukosten erfolgt anhand der Baukostendatenbank
des Baukosteninformationszentrums Deutscher Architektenkammern GmbH (BKI).
Für den Vergleich werden BKI–Mittelwerte für Büro– und Verwaltungsgebäude, mittlerer bis hoher
Standard und für Institutsgebäude für Lehre und Forschung betrachtet. Als Bezugsgrößen werden
die Nutzfläche (ECOTEC 1 und 2 ca. 5110 m2) und der Bruttorauminhalt (BRI) herangezogen.
148
V.15 GESAMTGEBÄUDE NACH DIN 276
Institutsgebäude für Lehre und
Forschung
Büro- und Verwaltungsgebäude
ECOTEC
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
DM/qm NF
Abbildung 91: Vergleich der Kosten/NF von ECOTEC 1 mit Kennzahlen des BKI
Institutsgebäude für Lehre und
Forschung
Büro- und Verwaltungsgebäude
ECOTEC
0
200
400
600
800
1000
DM/qbm BRI
Abbildung 92: Vergleich der Kosten/BRI von ECOTEC 1 mit Kennzahlen des BKI
Der Vergleich der Gebäude ECOTEC 1 und 2 mit den Baukosten für Büro– und Verwaltungsgebäude (Abbildung 91 und Abbildung 92) zeigt, dass die Kosten für das zu evaluierende Objekt
sich im oberen Drittel der BKI–Kennwerte befinden. Die Kostenkennwerte für Institutsgebäude für
Lehre und Forschung sind mit durchschnittlich 5.390 DM/m2NF, bzw. 730 DM/m2BRI deutlich
höher als der Wert für ECOTEC 1 und 2.
Die Ursache für die nicht unerheblichen Abweichungen lassen sich durch eine Betrachtung der
Kostenkennwerte in der 2. Ebene ermitteln. Während die Kosten in der Gruppe 300 Bauwerk –
Baukonstruktion geringe Abweichungen aufweisen, ist die Differenz in der Kostengruppe 400
Bauwerk – Technische Gebäudeausrüstung sehr hoch.
Die im Vergleich zu den Büro– und Verwaltungsgebäuden hohen Kosten für die Gebäude ECOTEC 1 und 2 resultieren aus der Kostengruppe 400 und dabei insbesondere in der Untergruppe
480 Gebäudeautomation. Die Liegenschaften der BKI–Kostenkennwerte sind in dieser Kostenstelle mit Null angesetzt.
149
V ÖKONOMISCHE BETRACHTUNGEN
Die Kostenkennwerte für Institutsgebäude für Lehre und Forschung weisen insbesondere in den
Kostengruppen 430 Lufttechnische Anlagen, 440 Starkstromanlagen und 470 Nutzungsspezifische Anlagen höhere Ansätze auf. Da in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 keine laborspezifischen Anlagen installiert sind, die einen höheren Ansatz in diesen Kostengruppen verursachen,
ist der Vergleich mit Büro– und Verwaltungsgebäuden mittleren bis hohen Standards relevant.
15.4.
Rahmenbedingungen des SolarBau–Programms
Die wirtschaftliche Betrachtung der Einzelkomponenten erfolgt auf Grundlage der in den Rahmenbedingungen des SolarBau TK3 festgelegten Kapitalverzinsung von 6 % p.a. Die Lebensdauer und Annuitäten der Einzelpositionen ist in Tabelle 29 dargestellt.
Funktionsdauer in Jahren
Annuität in %
Für tragende Konstruktion
(Pos. 3.1.2 nach DIN 276)
50
6,3
für nichttragende Konstruktion
(Pos. 3.1.3 nach DIN 276)
25
7,8
für Installationen
(Pos. 3.2 nach DIN 276)
25
7,8
für zentrale Betriebstechnik
(Pos. 3.3 nach DIN 276)
15
10,3
Tabelle 29: Lebensdauer und Annuitäten
16.
Einzelkomponenten
Die Analyse der Kosten und die Wertung hinsichtlich der ökonomischen Einspareffekte wirft
grundsätzlich folgende Fragen auf:
•
Welche Kosten entsprechen den Standardkosten?
•
Welche Mehrkosten sind dem Energieeinspareffekt zuzuordnen?
•
Welche Mehrkosten fallen für den erhöhten architektonischen Anspruch/Komfort/Sicherheit
an?
Es wird daher eine Analyse der Mehrkosten bezogen auf ausgewählte Einzelkomponenten
durchgeführt, bei denen sich diese Fragen eingrenzen lassen. Als Einzelkomponenten wurde die
thermische Solaranlage und die Fotovoltaikanlage ausgewählt und die Kosten pro erzeugter Kilowattstunde ermittelt. Als Beispiel für eine durchgeführte Optimierungsmaßnahme wird eine ökonomische Betrachtung der Sanierung der Flurbeleuchtung durchgeführt. Abschließend wird die
Beleuchtungskontrolle mit EIB aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten bewertet.
16.1.
Thermische Solarenergie
Die Kosten für die thermische Solaranlage in ECOTEC 1 betragen ca. 105.000 DM. Dieser Betrag
setzt sich zusammen aus:
150
V.16 EINZELKOMPONENTEN
Solaranlage mit Zubehör
Trinkwasserspeicher
Pufferspeicher
Regelung Solaranlage
Gesamt
66.050,81 DM
8.322,68 DM
22.416,20 DM
8.178,40 DM
104.968,09 DM14
Bei Zugrundelegung dieser Kosten beziffert sich der Preis pro Kilowattstunde Wärmeenergie auf
0,94 DM (Tabelle 30).
Kosten der thermischen Solaranlage
104.968,09 DM
Annuität
Jährliche Kosten
Durchschnittlicher Energieertrag (1998 – 1999)
7,8 %
8.190,– DM
8,7 MWh/a
Kosten pro kWh
0,94 DM
Kosten pro kWh Fernwärmebezug
0,06 DM
Jährlicher Ertrag
522 DM
Jährliche Unterdeckung
7.668 ,– DM
Tabelle 30: Kosten der thermischen Solaranlage
Die hohen Kosten für die Erzeugung der Wärmeenergie durch die thermische Solaranlage lassen
sich auf folgende Gründe zurückführen:
•
Aus witterungsbedingten Gründen wurden Vakuumröhrenkollektoren anstelle von günstigeren
Flachkollektoren installiert. Weiterer Grund für die Installation der Vakuumröhren ist die Möglichkeit zur flachen Dachmontage wobei durch drehen der Röhren dennoch eine Kollektorneigung von 45° eingestellt werden konnte.
•
Die räumliche Anordnung der Komponenten (Solarkollektoren auf dem Dach, Speicher im
Keller) verursacht geringfügige Mehrkosten auf Grund von aufwendigeren Leitungsinstallationen.
•
Die Kosten beinhalten einen hohen Anteil für Mess–, Steuer– und Regelungstechnik und die
Einbindung in die DDC–Struktur, der bei konventionellen Anlagen deutlich geringer ausfallen
dürfte.
14
Die Zahlen sind der Schlussrechnung entnommen.
151
V ÖKONOMISCHE BETRACHTUNGEN
•
Der Wärmebedarf für die Trinkwasserbereitung ist relativ niedrig. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Anlage in den ertragreichen Sommermonaten sehr gering.
•
Der Anteil der thermischen Solarenergie für die Unterstützung der Wärmeversorgung durch
die statischen Heizflächen ist insbesondere in der Übergangszeit sehr gering, weil die Wärmepumpen in der Regel ausreichen, um den Wärmebedarf in den Büros sicherzustellen.
16.2.
Fotovoltaik
Die Kosten für die Fotovoltaikanlage in ECOTEC 1 und 2 betragen 250.000,– DM (Tabelle 31).
Bei einer Annuität von 7,8 % beziffern sich die jährlichen Kosten auf 19.500,– DM. Es werden
keine Kosten für die Wartung der Anlage berücksichtigt.
Kosten der Fotovoltaikanlage
250.000,– DM
Annuität
7,8 %
Jährliche Kosten
19.500,– DM
Durchschnittlicher Energieertrag (1998 – 199915)
15 MWh/a
Kosten pro kWh
1,30 DM
Einspeisevergütung pro kWh (für 20 Jahre)
0,99 DM
Eingesparte Energiekosten pro kWh (für 5 Jahre)
0,27 DM
Kumulierte Gesamtkosten
487.500,– DM
Jährliche Unterdeckung bei 0,99 DM/kWh
4.650,– DM
Jährliche Unterdeckung bei 0,27 DM/kWh
15.450,– DM
Tabelle 31: Kosten der Fotovoltaikanlage
Die Kosten pro erzeugter Kilowattstunde Fotovoltaikstrom beziffern sich auf 1,30 DM. Die niedrigen Kosten im Vergleich zu publizierten Referenzwerten16 basieren auf den relativ günstigen
Rahmenbedingungen: Annuität von 7,8 %, dem relativ niedrigen Anlagenpreis und dem guten
Energieertrag. Die Kosten von 13.300 DM pro kWhp sind in der Größe der Anlage und einer Rabattgewährung für die Solarmodule begründet.
15
14,3 MWh in 1998, 16,8 MWh in 1999: gerundet auf 15 MWh/a
16
Vgl.: z. B. Foton 1–2000
152
V.16 EINZELKOMPONENTEN
16.3.
Umbau der Flurbeleuchtung
Im März 1999 wurde die energetische Sanierung der Flurbeleuchtung durchgeführt. Die Halogenlampen (250 W) wurden durch Kompaktleuchtstofflampen mit konventionellem Vorschaltgerät
(57,5 W) ersetzt.
Umbaukosten je Leuchte17
Annuität
80,– DM
7,8 %
Anzahl der Leuchten (ECOTEC 1 + 2)
Gesamtkosten
Jährliche Energieeinsparung
Kosten pro kWh
Jährliche Einsparung
Amortisationszeit
124
9.920,– DM
95 MWh/a
0,27 DM
25.650 DM/a
5 Monate
Tabelle 32: Sanierung der Flurbeleuchtung
Die extrem kurze Amortisationszeit von 5 Monaten verdeutlicht, dass die Sanierung der Flurbeleuchtung nicht nur aus energetischen, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht erforderlich war
(Tabelle 32). Bei dieser Betrachtung ist jedoch zu bedenken , dass die Kosten für die Sanierung
vom Bauherrn zu tragen waren, während der Nutzen der geringeren Nebenkosten beim Mieter
liegen. Dieses Problem tritt in ähnlicher Art und Weise auch in anderen eigentlich ökonomischen
Sanierungsvorhaben auf.
Beleuchtungskontrolle mit EIB
Die Beleuchtungssteuerung und –regelung erfolgt über den Europäische Installationsbus (EIB).
Dieses System bewirkt zum einen eine Reduzierung des elektrischen Energieverbrauchs (vgl.
Abschnitt 12.4.1) und zum anderen erfüllt es einen hohen Komfort– und Sicherheitsanspruch. Für
die Bewertung der Kosten sind daher die Anlagenteile, die hauptsächlich für den energetischen
Einspareffekt verantwortlich sind in die ökonomische Betrachtung mit eingeflossen.
Aufstellung der energieeinsparrelevanten Kosten für den EIB (bezogen auf ein Büro):
Schalt–/Dimmaktor
330,– DM
Helligkeitssensor
443,– DM
17
Die Berechnung basiert auf folgenden Annahmen: Materialkosten 40,– DM/Leuchte, Arbeitskosten: 0,5
Stunden pro Leuchte bei einem Stundensatz von 80,– DM
153
V ÖKONOMISCHE BETRACHTUNGEN
Präsenzmelder
290,– DM
Mehraufwand Projektierung und Programmierung
150,– DM
Summe
1.213,– DM
Die energetischen Einsparungen durch die automatische Beleuchtungskontrolle beziffern sich in
einem charakteristischen Büro auf ca. 250 kWh/a.
EIB–Mehraufwand pro Büro
Annuität
1.213,– DM
7,8 %
Jährliche Kosten
95,– DM/a
Jährliche Energieeinsparung
250 kWh/a
Kosten pro kWh
0,27 DM
Jährliche Einsparung
67,50 DM/a
Jährliche Unterdeckung
27,50 DM/a
Tabelle 33: Kosten für die automatische Beleuchtungskontrolle
Der Einspareffekt durch die automatische Beleuchtungskontrolle ist mit ca. 50 % des elektrischen
Energiebedarfes relativ hoch. Trotzdem ist der Mehraufwand für die zusätzliche EIB–Komponenten nicht wirtschaftlich. Unter Berücksichtigung der in Kapitel 15.4 aufgeführten Rahmenbedingungen ergibt sich eine jährliche Unterdeckung von 27,50 DM pro Büro (Tabelle 33).
154
V.16 EINZELKOMPONENTEN
VI.
Zusammenfassung
Projektverlauf
Die engen Zusammenarbeit zwischen dem Institut Technik und Bildung (ITB) der Universität
Bremen mit der Firma ECOTEC GmbH hat den Grundstein für das Projekt EcoSol gelegt. Die
Idee war, ein energetisch effizientes Gebäude zu errichten, in das sowohl ECOTEC als auch das
ITB als Gebäudenutzer einziehen sollten. Aus der Motivation der ECOTEC GmbH, innovative und
energetisch hocheffiziente Gebäude zu errichten, ist mit fünf realisierten Gebäuden (ECOTEC 5
wird Ende 2001 bezogen) eine Erfolgsgeschichte geworden. Als Nutzer des Gebäudes war für
das Monitoring–Team des ITB der Arbeitsplatz gleichzeitig Forschungsobjekt. Durch die Nähe am
Gegenstand der Forschung konnten nicht nur die Messwerte „spürbar erlebt werden“, sondern
darüber hinaus, die Nutzerakzeptanz intensiv evaluiert werden.
Die Zusammensetzung der planenden und ausführenden Akteure, die gemeinsamen Projekterfahrung sowie die gute Kommunikationskultur haben den Verzicht auf explizite Methoden der
Integralen Planung kompensiert und durch die gewerkeübergreifenden Kommunikation und Kooperation sowie einer konsequenten Bauüberwachung zu einer qualitativ hochwertigen Bauausführung geführt.
Die Planungs– und Bauphase befand sich während der Antragstellung bereits in einem fortgeschrittenen Stadium, so dass sich die ersten Tätigkeiten im Rahmen der Phase II „Messprogramm, Evaluierung und Ergebnistransfer“ des Projektes „Solaroptimierter Neubau ECOTEC 1
und 2“ im wesentlichen auf die Bereiche Inbetriebnahme und Anpassung der bestehenden Anlagen sowie auf die Vorbereitungen für die Auswertungen der Messwerte beziehen.
Die gesamte Messphase erstreckte sich für das im September 1997 bezogene Gebäude ECOTEC 1 über drei Jahre, wobei im Jahr 1997 auf Grund des Übergangs von der Bautätigkeit zu
dem sukzessiven Beziehen der Büros, nur bedingt aussagekräftige Messwerte zu verzeichnen
waren. Deshalb beziehen sich die Jahresbilanzen in der Regel auf die Messergebnisse der Jahre
1998 und 1999. Für ECOTEC 2 (Bezugstermin März 1998) liegen ebenfalls Messergebnisse über
zwei Betriebsjahre vor.
Auf Basis der detaillierten energetischen Untersuchung nach Abschluss der ersten Messphase
wurden Optimierungsmaßnahmen vorgeschlagen und durch Eingriffe in die Steuerung, bzw. Regelung der technischen Systeme sowie durch gering–investive Maßnahmen realisiert. Die Sensibilisierung und Information der Nutzer über das Gebäude und der implementierten Technik ist in
diesem Zusammenhang intensiviert worden.
Ein besonderes Augenmerk wurde auf der Transfer der gewonnen Ergebnisse gelegt. Mit Beiträgen in Fachpublikationen, der Internetpräsenz, der Durchführung von zwei Fachtagungen, einer
großen Anzahl von Führungen und der multimedialen CD–ROM ist es gelungen, die Projektergebnisse einer breiten (Fach–) Öffentlichkeit zugänglich zu machen.
155
VI ZUSAMMENFASSUNG
Durch die Vergabe von Diplomarbeiten und die Einbindung von studentischen Mitarbeitern in
Projektaufgaben sowie die Durchführung von projektbezogenen Lehrveranstaltungen wurde ein
Beitrag zur Qualifizierung des akademischen Nachwuchses geleistet.
Aus den von dem SolarBau:Monitor durchgeführten Workshops hat sich eine fachliche Diskussionskultur zwischen den Beteiligten der TK–3–Demonstrationsvorhaben etabliert, die sich als sehr
fruchtbar erwiesen hat. Darüber hinaus haben die Querschnittsuntersuchungen der Begleitforschung wichtige Anhaltspunkte für das Projekte EcoSol geliefert.
Projektergebnisse
Das im SolarBau–Teilkonzept 3 definierte primärenergetische Ziel mit 100 kWh / (m2 a), wurde
nicht erreicht. Zwar haben sich die primärenergetischen Kennwerte von 166 kWh / (m2 a) im Jahr
1998 bedingt durch die energetischen Optimierungsmaßnahmen auf 142 kWh / (m2 a) in 1999
verbessert, dennoch wurde der Zielwert des SolarBau–Programms um 42 % übertroffen. Der
Wert für die thermische Energie wird mit 36,4 kWh / (m2 a) erreicht, hingegen wird die primärenergetisch bewertete elektrische Endenergie mit 105,6 kWh / (m2 a) deutlich überschritten.
In den Vollgeschossen liegt der Verbrauch im Jahr 1999 um ca. 22 % über dem Zielwert.
Es ist zu erwarten, dass der primärenergetische Kennwert sich durch die vollständige Berücksichtigung der Sanierung der Flurleuchten in der Jahresbilanz 2000, ohne nutzerspezifische Geräte,
auf ca. 110 kWh / (m2 a) einpendeln wird und damit die Vorgabe des SolarBau–Programmes um
ca. 10 % überschreitet. Eine energetische „Gutschrift“ aus dem Ertrag der Fotovoltaikanlage bleibt
dabei unberücksichtigt.
Die schlechte Energiebilanz begründet sich in den dezentralen Lüftungsgeräten mit integrierten
Wärmepumpen, in dem teilweise ineffizienten Beleuchtungskonzept und dem konstruktions– und
nutzerbedingten Mehrverbrauch im Staffelgeschoss.
Das Beheizung der Räume erfolgt über fernwärmegespeiste statische Heizflächen und Lüftungsgeräten mit integrierten Wärmepumpen und Wärmerückgewinnung (Heat–Pipe). Der Vergleich
einer Lüftungsanlage kombiniert mit einer effizienten Wärmerückgewinnung und dem bestehenden System hat gezeigt, dass die Wärmepumpen eine schlechtere primärenergetische Bilanz
aufweisen. Ein Verzicht auf die Wärmepumpen würde jedoch zu einem Komfortverlust bei der
Raumluftqualität führen, weil insbesondere in den Sommermonaten durch die Kälteleistung eine
angenehme Raumtemperatur gewährleistet wird.
Der Strombedarf für die Bürobeleuchtung wird durch den Tageslichtsensor und den Präsenzmelder deutlich reduziert. Die installierte Leistung der Deckenleuchten mit einem hohen indirekten
Lichtanteil weist mit 25 W/m2 eine außerordentlich hohe installierte Leistung auf und trägt somit zu
dem hohen Stromverbrauch bei.
Die Flurbeleuchtung wurde im Februar/März 1999 energetisch saniert und die hohe installierte
elektrische Leistung von 46 W/m2 konnte auf 9 W/m2 reduziert werden. Der Energieeinsatz für
Kunstlicht in den Nebennutzflächen ist dennoch hoch, da kaum Tageslicht zur Verfügung steht
und die Beleuchtung nicht automatisch abgeschaltet wird, was insbesondere in den WCs zu einem leicht erhöhten Stromverbrauch geführt hat.
156
V.16 EINZELKOMPONENTEN
Der hohe Glasanteil in der Fassade sowie eine nutzerbedingte hohe Luftwechselrate führen zu
einem im Vergleich zu den Vollgeschossen doppelten Energieverbrauch.
Die mit der Implementierung der Gebäudeleittechnik intendierten energetischen Ziele sind zu einem großen Teil erreicht worden. Insbesondere die Einzelraumregelung im 2. Obergeschoss und
die Beleuchtungssteuerung haben sich als sehr positiv herausgestellt. Durch langen Nutzungszeiten der Räume und dem unkomfortablen Schließsystem konnten die vorgesehenen Energieeinsparungen durch die zentrale Netzfreischaltung nicht realisiert werden.
Die Fotovoltaikanlage erreicht im Vergleich zu ähnlichen Anlagen im Raum Bremen einen Spitzenplatz im elektrischen Energieertrag bezogen auf die installierte Leistung (kWPeak). Hingegen
hat sich die Bereitstellung der Wärmeenergie für das Trinkwasser in Kombination mit einer Heizungsunterstützung durch den Vakuumröhrenkollektor auf Grund des geringen Warmwasserbedarfes als ungünstig erwiesen.
Die Gebäude ECOTEC 1 und 2 weisen geringfügige Abweichungen in bezug auf den elektrischen und thermischen Energiebedarf auf. Diese Unterschiede sind zum einen bedingt durch
einen höheren Anteil an nutzerspezifischen Geräten in ECOTEC 2 und zum anderen durch die
verschiedene Ausrichtung der Gebäude, die einen ca. 7 % höheren Heizwärmebedarf für ECOTEC 2 hervorrufen.
Die Akzeptanz des Gebäudes durch die Nutzer ist mit unfangreichen qualitativen und quantitativen Methoden erhoben worden. Der große technische und architektonische Anspruch des Gebäudes hat zu einer hohen Nutzerzufriedenheit geführt. Ausnahmen bilden die Markisensteuerung, die durch die Windanfälligkeit und die zentrale Steuerung von den Nutzern abgelehnt wird
sowie die Zutrittskontrolle, die auf Grund von Fehlalarmen in der Anfangsphase des Projektes zur
Verunsicherung der Nutzer beigetragen hat.
157
VII LITERATUR
VII. Literatur
[ECOTEC]: Schlussbericht für den Zeitraum 01.07.1997–30.06.1999, Solaroptimiertes Bauen TK
3: Neubau eines Büro und Laborgebäudes in zwei Bauabschnitten, optimiert nach solaren, energetischen und ökologischen Gesichtspunkten. Phase 1: Planung, Bauausführung und Systemoptimierung, Bremen 2000
[Ritzenhoff, 92] P. Ritzenhoff: Erstellung eines Modells zur Simulation der Globalstrahlung auf
beliebig orientierte Flächen und deren Trennung in Direkt- und Diffusanteil; Berichte des Forschungszentrums Jülich GmbH, Jül-2600, 1992, ISSN 0366-0885
[Ritzenhoff, 95] P. Ritzenhoff: Strahlungssimulation und Vorhersage der Strahlungsenergie der
Sonne zur Regelung solarer Energieversorgungssysteme; Berichte des Forschungszentrums
Jülich GmbH, Jül-3150, 1995, ISSN 0944-2952
[Ritzenhoff, 98] P. Ritzenhoff (Hrsg.): Energieoptimierte Gebäude – Eine Herausforderung für
Wissenschaft, Industrie und Handwerk. Bericht zur Tagung am 11./12. März 1998 am Institut
Technik und Bildung, Bremen 1998
158
VIII.17 ABBILDUNGSVERZEICHNIS
VIII. Anhang
17.
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Organisationsstruktur des Planungsteams ............................................................... 12
Abbildung 2: ECOTEC–Leitzentrale............................................................................................... 14
Abbildung 3: Mobile Temperaturmesseinrichtung.......................................................................... 15
Abbildung 4: Energiezähler............................................................................................................. 16
Abbildung 5: Verschattete Fassade (ECOTEC 1).......................................................................... 25
Abbildung 6: Know–how–Transferkonzept des Projektes EcoSol ................................................. 27
Abbildung 7: Konzeption der CD–ROM.......................................................................................... 30
Abbildung 8: Schemaskizze des Technologieparks der Universität Bremen................................. 34
Abbildung 9: Grundriss und Zonierung der ECOTEC–Gebäude ................................................... 36
Abbildung 10: Ansicht des Gebäudes ECOTEC 1......................................................................... 36
Abbildung 11: Schnitt durch das Gebäude ECOTEC 1 ................................................................. 37
Abbildung 13: Fassadenanschluss................................................................................................. 40
Abbildung 14: Wärmeschutzverglasung......................................................................................... 41
Abbildung 15: Fassade des Gebäudes ECOTEC 1....................................................................... 42
Abbildung 16: Schema der verschiedenen Heizkreise und Foto der Fernwärmeübergabe sowie
der zentralen Wärmeverteilung im Keller von ECOTEC 1...................................................... 45
Abbildung 17: links – automatisch angesteuertes Heizkörperventil; rechts – Raumbediengerät
(und EIB–Taster)..................................................................................................................... 45
Abbildung 18: Foto einer geöffneten NILAN–Wärmepumpe vom Typ VPL 25.............................. 46
Abbildung 19: Kennlinie einer NILAN Wärmepumpe VPL 25 (nach Herstellerangaben) .............. 48
Abbildung 20: Leitungsschema der Trinkwasseranlage Zone 1 (Strang 1) ................................... 50
Abbildung 21: Foto der Speicherwassererwärmer (links + mittig: WT2 / rechts: WT3).................. 51
Abbildung 22: Schema des Heizungssystems mit thermischer Solaranlage................................. 52
Abbildung 23: Fotos der solarthermischen Anlage auf dem Dach von ECOTEC 1....................... 53
Abbildung 24: Kennlinien nach ISO 9806–1 Prüfung [Schulungsunterlage der HWK KS] und
entspr. dem Herstellerdatenblatt (Fa. Viessmann, Allendorf) ................................................. 53
Abbildung 25: Foto eines Fotovoltaikmoduls und der Wechselrichter ........................................... 54
Abbildung 26: Gebäudeautomation im ECOTEC–Gebäude ......................................................... 56
159
VIII ANHANG
Abbildung 27: Ansicht der abgehängten Decke eines Büros mit Teilen der
Beleuchtungseinrichtung......................................................................................................... 59
Abbildung 28: Foto des Differenzlichtsensors ................................................................................ 60
Abbildung 29: Steuerung der Bürobeleuchtung ............................................................................. 62
Abbildung 30: Flurbeleuchtung in Zone 2/3.................................................................................... 63
Abbildung 31: Flurbeleuchtung....................................................................................................... 63
Abbildung 32: Bereichstür mit Zutrittskontrollsystem...................................................................... 66
Abbildung 33: Aufzug...................................................................................................................... 69
Abbildung 34: Raumaufteilung von ECOTEC 1 am Beispiel des Erdgeschosses......................... 71
Abbildung 35: Transmissionswärmeverlust inklusive solarer Gewinne.......................................... 76
Abbildung 36: Transmissions– und Lüftungswärmewärmebedarf, interne Wärmegewinne.......... 78
Abbildung 37: Auswirkung des Herabsetzens der Luftwechselrate im Staffelgeschoss................ 81
Abbildung 38 Gegenüberstellung von Temperaturen im Flur des ECOTEC 1–Gebäudes ........... 82
Abbildung 39: Substitution des Erdbodens..................................................................................... 83
Abbildung 40: Verbrauchswerte im ECOTEC 1–Gebäude ............................................................ 84
Abbildung 41: Energieflussdiagramm ECOTEC 1 1999 ................................................................ 85
Abbildung 42: Gemessene Wärmeströme 1998 in der Heizungs– und Warmwasseranlage ....... 88
Abbildung 43: Gemessene Wärmeströme 1999 in der Heizungs– und Warmwasseranlage ....... 88
Abbildung 44: Monatlicher Fernwärmebedarf für die statischen Heizflächen in den Vollgeschossen
für die Zonen in ECOTEC 1 .................................................................................................... 89
Abbildung 45: Monatlicher Fernwärmebedarf für die statischen Heizflächen in den Vollgeschossen
für die Etagen in ECOTEC 1................................................................................................... 89
Abbildung 46: Geordnete Jahresdauerlinie des Wärmepumpenbetriebes .................................... 92
Abbildung 47: Monatlicher Stromverbrauch des WP–Kompressors im 2. OG Zone 2.................. 93
Abbildung 48: Monatlich durch die Wärmepumpen bereitgestellte Wärme und Kälte................... 94
Abbildung 49: Mittlerer monatlicher Gesamtwärmeverbrauch in den VG ...................................... 95
Abbildung 50: Monatliche Wärmezufuhr durch Fernwärme und Lüftung in den VG ..................... 96
Abbildung 51: Einsparungen durch die automatische Beleuchtungskontrolle ............................... 99
Abbildung 52: Täglicher elektrischer Energieverbrauch im Raum 2.10 ....................................... 100
Abbildung 54: Eine Flurleuchte nach dem Umbau....................................................................... 103
Abbildung 55: Halogenleuchte im WC–Bereich ........................................................................... 104
Abbildung 56: Foyerbeleuchtung im Gebäude ECOTEC 1 ......................................................... 105
160
VIII.17 ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abbildung 57: Downlights im Luftraum des Gebäudes ECOTEC 1............................................. 105
Abbildung 58: Wandleuchte im Foyer mit Kompaktleuchtstofflampe........................................... 106
Abbildung 59: Elektrischer Energieverbrauch im Gebäude ECOTEC 1 ...................................... 107
Abbildung 60: Monatlicher Stromverbrauch differenziert nach Geschossen ............................... 108
Abbildung 61: Monatlicher Stromverbrauch differenziert nach Zonen ......................................... 108
Abbildung 62: Vergleich des monatlichen Stromverbrauches 1998/1999 (Vollgeschosse) ........ 109
Abbildung 63: Elektrischer Verbrauch in den Vollgeschossen von ECOTEC I im Jahr 1998...... 111
Abbildung 64: Elektrischer Verbrauch in den Vollgeschossen von ECOTEC I im Jahr 1999...... 111
Abbildung 65: Grafischer Vergleich der elektrischen Verbrauchswerte differenziert nach
Verbrauchergruppen .............................................................................................................112
Abbildung 66: Elektrische Energiebilanz im Staffelgeschoss ECOTEC I .................................... 114
Abbildung 67: Elektrischer Verbrauch im Staffelgeschoss von ECOTEC 1 in 1999.................... 115
Abbildung 68: Energetische Auswertung des Solaranlagenbetriebes mit TWW ......................... 118
Abbildung 69: Temperaturmessungen am Trinkwasserspeicher................................................. 119
Abbildung 70: Ansicht der 9,4 kWP PV–Anlage............................................................................ 123
Abbildung 71: Energieertrag und Globalstrahlung der PV–Anlage.............................................. 125
Abbildung 72: Einbau der Blower–Door in Raum 0.03 des ECOTEC 1–Gebäudes ................... 126
Abbildung 73: Leckage im Bereich der Wärmepumpendurchführung im Staffelgeschoss.......... 128
Abbildung 74: Luftströmung an der Heizkörperaufständerung..................................................... 129
Abbildung 75: Leckage im Bereich der Fensterkonstruktion........................................................ 130
Abbildung 76: Eingangsbereich des ECOTEC 1–Gebäudes....................................................... 131
Abbildung 77: Leckage am Türschließer...................................................................................... 131
Abbildung 78: Thermogramm der Fassade von ECOTEC 1 ....................................................... 132
Abbildung 79: Temperaturfühler im Luftansaugschacht............................................................... 132
Abbildung 80: Temperaturfühler im Luftansaugschacht............................................................... 133
Abbildung 81 Temperaturmessungen im Luftansaugschacht...................................................... 133
Abbildung 82: Temperaturfühler in Raum 0.09 ............................................................................ 134
Abbildung 83: Temperaturmessungen in Raum 0.09 .................................................................. 134
Abbildung 84: Vergleich von Temperaturen nach Dämmmaßnahmen........................................ 136
Abbildung 85: Schnee auf der Attika des ECOTEC 2–Gebäudes ............................................... 136
Abbildung 86: Abflussrohr im Dachbereich des ECOTEC–Gebäudes ........................................ 136
Abbildung 87: Endoskop zur Untersuchung der thermischen Trennung ..................................... 137
161
VIII ANHANG
Abbildung 88: Heizwärmebedarf im Gebäude ECOTEC 2 im Jahr 1999 .................................... 138
Abbildung 89: Monatlicher Wärmebedarf in ECOTEC 2 (EG und 1. OG) ................................... 139
Abbildung 90: Elektrischer Energiebedarf in den Vollgeschossen im Gebäude ECOTEC 2....... 140
Abbildung 91: Vergleich der Kosten/NF von ECOTEC 1 mit Kennzahlen des BKI ..................... 149
Abbildung 92: Vergleich der Kosten/BRI von ECOTEC 1 mit Kennzahlen des BKI .................... 149
18.
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Nutzerbewertung der installierten Technik .................................................................... 20
Tabelle 2: Auslegungsdaten der eingesetzten NILAN–Lüftungsgeräte pro Gebäude................... 47
Tabelle 3: Leitungsdurchmesser und Leitungslängen für die Auslegung ...................................... 49
Tabelle 4: Dämmung nach Heizungsanlagen–Verordnung vom 22. 03. 1994.............................. 49
Tabelle 5: Technische Daten eines PV–Moduls und eines Wechselrichters................................. 54
Tabelle 6: Technische Daten des Aufzuges................................................................................... 69
Tabelle 7: Raumnutzung von ECOTEC 1 ...................................................................................... 72
Tabelle 8: Flächen von ECOTEC 1 nach DIN 277......................................................................... 73
Tabelle 9: Vergleich verschiedener Energiekennzahlen ................................................................ 75
Tabelle 10: Die Wärmedurchgangskoeffizienten worst case, Planer/Arch. und best case............ 76
Tabelle 11: Energiekennzahlen in ECOTEC 1............................................................................... 86
Tabelle 12: Elektrischer Energiebedarf der Heizungspumpen....................................................... 90
Tabelle 13: Jahreswärmebedarf und prozentuale Einsparung durch Ersatz der Wärmepumpen mit
hocheffizienten Wärmetauschern ........................................................................................... 97
Tabelle 14: Tageslichtquotienten der untersuchten Büroräume .................................................. 101
Tabelle 15: Tabellarischer Vergleich der elektrischen Verbrauchswerte differenziert nach
Verbrauchergruppen .............................................................................................................112
Tabelle 16: Tabellarische Darstellung des elektrischen Gesamtenergieverbrauches im
Staffelgeschoss des Gebäudes ECOTEC I.......................................................................... 113
Tabelle 17: Elektrischer Energieverbrauch im Staffelgeschoss ECOTEC 1................................ 114
Tabelle 18: Angenommene mittlere monatliche Wirkungsgrade der Solarkollektoren in [%] ...... 117
Tabelle 19: Energieverluste der Brauchwasseraufbereitung und –verteilung.............................. 121
Tabelle 20: Gütedaten der PV–Anlage......................................................................................... 123
Tabelle 21: Rankingliste der einzelnen Strings ............................................................................ 124
Tabelle 22: Luftwechselraten bei Über– und Unterdruck ............................................................. 128
162
VIII.19 MESSDATENLISTEN
Tabelle 23: Fernwärmebedarf in ECOTEC 2 (1999).................................................................... 138
Tabelle 24: Elektrischer Energieverbrauch ECOTEC 2 im Vergleich mit ECOTEC 1 (1999)...... 139
Tabelle 25: Rahmenbedingungen der dynamischen Gebäudesimulation ECOTEC 1 und 2...... 140
Tabelle 26: Simulierter Heiz– und Kühlbedarf von ECOTEC 1 und 2.......................................... 141
Tabelle 27: Angaben zu den Kostengruppen von ECOTEC 1 und 2........................................... 147
Tabelle 28: Baukosten von ECOTEC 1 und 2 bezogen auf NGF/ BRI........................................ 148
Tabelle 29: Lebensdauer und Annuitäten .................................................................................... 150
Tabelle 30: Kosten der thermischen Solaranlage ........................................................................ 151
Tabelle 31: Kosten der Fotovoltaikanlage .................................................................................... 152
Tabelle 32: Sanierung der Flurbeleuchtung ................................................................................. 153
Tabelle 33: Kosten für die automatische Beleuchtungskontrolle.................................................. 154
19.
Messdatenlisten
Betriebsdaten (Speicherung: alle 15 min)
Archiv1 Bauabschnitt 1
1.
3.
5.
7.
9.
11.
13.
15.
17.
19.
21.
23.
25.
27.
29.
31.
33.
35.
37.
39.
41.
43.
45.
47.
49.
51.
53.
Außentemperatur
Außenfeuchte
Sonnenintensität
Windstärke
Windrichtung
Lichtstärke
Rt_Seminarraum
Ab_Temp_Seminar
Zu_Temp_Seminar
Rt_Buero_Niemeyer
Rt_Buero_Sekretaerin
Rt_Empfang_SG
Ab_Temp_Bueros
Zu_Temp_Bueros
Effektivzaehler_Pv
Ab_Temp_EG_Zone_1
Zu_Temp_EG_Zone_1
Ab_Temp_EG_Zone_2
Zu_Temp_EG_Zone_2
Ab_Temp_EG_Zone_3
Zu_Temp_EG_Zone_3
Ab_Temp_1OG_Zone_1
Zu_Temp_1OG_Zone_1
Ab_Temp_1OG_Zone_2
Zu_Temp_1OG_Zone_2
Ab_Temp_1OG_Zone_3
Zu_Temp_1OG_Zone_3
Archiv2: Bauabschnitt 1
°C
%rF
W/m²
m/s
klx
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
kWh
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
2.
4.
6.
8.
10.
12.
14.
16.
18.
20.
22.
24.
26.
28.
30.
32.
34.
36.
38.
40.
42.
44.
46.
48.
50.
52.
54.
T_Vorlauf_Zone_1
T_Raum_Zone_1
Druck_Pumpe_Zone_1
Menge_Pumpe_Zone_1
Heizgradtage_Zone_1
T_Vorlauf_Zone_2
T_Raum_Zone_2
Druck_Pumpe_Zone_2
Menge_Pumpe_Zone_2
Heizgradtage_Zone_2
T_Vorlauf_Zone_3
T_Raum_Zone_3
Druck_Pumpe_Zone_3
Menge_Pumpe_Zone_3
Heizgradtage_Zone_3
T_Vorlauf_Staffelg
T_Raum_Staffelg
Druck_Pumpe_Staffelg
Menge_Pumpe_Staffelg
Heizgradtage_Staffel
T_Vorlauf_Fbhzg
T_Raum_Fbhzg
Druck_Pumpe_Fbhzg
Menge_Pumpe_Fbhzg
Heizgradtage_Fbhzg
W_Vorlauf_Fernwaerme
T_Vorlauf_Sekundaer
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
163
VIII ANHANG
55.
57.
59.
61.
63.
65.
67.
69.
71.
73.
75.
77.
78.
79.
80.
Ab_Temp_2OG_Zone_1
Zu_Temp_2OG_Zone_2
Ab_Temp_2OG_Zone_2
Zu_Temp_2OG_Zone_2
Ab_Temp_2OG_Zone_3
Ab_Temp_2OG_Zone_3
Rt_Raum_301_2OG
Rt_Raum_306_2OG
Rt_Raum_312_2OG
Rt_Raum_321_2OG
Rt_Raum_325_2OG
Rt_Raum_333_2OG
Rt_Raum_334_2OG
Rt_Raum_336_2OG
Rt_Raum_347_2OG
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
Archiv3: Bauabschnitt 2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
164
Ab_Temp_EG_Zone_1
Zu_Temp_EG_Zone_1
Ab_Temp_EG_Zone_2
Zu_Temp_EG_Zone_2
Ab_Temp_EG_Zone_3
Zu_Temp_EG_Zone_3
Ab_Temp_1OG_Zone_1
Zu_Temp_1OG_Zone_1
Ab–Temp_1OG_Zone_2
Zu_Temp_1OG_Zone_2
Ab_Temp_1OG_Zone_3
Zu_Temp_1OG_Zone_3
Ab_Temp_2OG_Zone_1
Zu_Temp_2OG_Zone_2
Ab_Temp_2OG_Zone_2
Zu_Temp_2OG_Zone_2
Ab_Temp_2OG_Zone_3
Ab_Temp_2OG_Zone_3
Rt_Raum_301_2OG
Rt_Raum_306_2OG
Rt_Raum_312_2OG
Rt_Raum_321_2OG
Rt_Raum_325_2OG
Rt_Raum_333_2OG
Rt_Raum_334_2OG
Rt_Raum_336_2OG
56.
58.
60.
62.
64.
66.
68.
70.
72.
74.
76.
T_Ruecklauf_Primaer
T_Solarkollektor
T_Solarspeicher
T_Unten_WWB
T_Ruecklauf_Verbr
Druck_Pumpe_Solar_WW
Menge_Pumpe_Solar_WW
T_Oben_WWB
T_Rampenoberflaeche
T_Vorlauf_Rampenhzg
T_Ruecklauf_Rampenhz
°C
°C
°C
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
°C
°C
Archiv4: Bauabschnitt 2
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
T_Vorlauf_Zone_1
T_Raum_Zone_1
Druck_Pumpe_Zone_1
Menge_Pumpe_Zone_1
Heizgradtage_Zone_1
T_Vorlauf_Zone_2
T_Raum_Zone_2
Druck_Pumpe_Zone_2
Menge_Pumpe_Zone_2
Heizgradtage_Zone_2
T_Vorlauf_Zone_3
T_Raum_Zone_3
Druck_Pumpe_Zone_3
Menge_Pumpe_Zone_3
Heizgradtage_Zone_
T_Vorlauf_Staffelg
T_Raum_Staffelg
Druck_Pumpe_Staffelg
Menge_Pumpe_Staffelg
Heizgradtage_Staffel
T_Vorlauf_Fbhzg
T_Raum_Fbhzg
Druck_Pumpe_Fbhzg
Menge_Pumpe_Fbhzg
Heizgradtage_Fbhzg
T_Vorlauf_Zubringer
T_Ruecklauf_Zubringe
T_Solarkollektor
T_Solarspeicher
T_Unten_WWB
T_Ruecklauf_Speicher
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
mWS
m³/h
°C
°C
°C
°C
°C
°C
VIII.19 MESSDATENLISTEN
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
Druck_Pumpe_Solar_WW
Menge_Pumpe_Solar_WW
T_Oben_WWB
T_Rampenoberflaeche
T_Vorlauf_Rampenhzg
T_Ruecklauf_Rampenhz
Akt_Waermemenge
W_Vorlauf_Zubringer
Druck_Pumpe_Zubringe
Menge_Pumpe_Zubringe
mWS
mWS
°C
°C
°C
°C
°C
mWS
m³/h
Verbrauchsdaten (Auslesung: 1 x pro Wochentag)
Auslesungsprotokoll
E.Zähler Allg.Strom
Wärmemengenz. Übergabe Heizung
Kaltwasserz. ECOTEC 1
Kaltwasserz. ECOTEC 2
E.Zähler Heizung
E.Zähler Außenbel.
K.–Wasserzähler Gartenb.
E.–Zähler Fotov. Verkauf
K.–Wasserzähler Hausansch.
W.–Wasserzähler Hausanschl.
K.–Wasserzähler Behinderten WC
W.–Wasserzähler Behinderten WC
K.–Wasserzähler Heizung
K.–Wasserzähler Warmwasserb.
K.–Wasserzähler Seminarb. Staffelg.
W.–Wasserzähler Seminarb. Staffelg.
K.–Wasserzähler Bürob. Staffelg.
W.–Wasserzähler Bürob. Staffelg.
Wärmemengenz. Fußbodenh. Staffelg.
Wärmemengenz. Fußbodenh. Eingang
Wärmemengenz. Heizung ECOTEC 2
Wärmemengenz. Heizung Staffelg.
Wärmemengenz. Warmwasserbereitung
Wärmemengenz. Rampe
Wärmemengenz.Pufferspeicher
Wärmemengenz. Warmwasserbereitung
E.–Zähler EG. Zone 1
E.–Zähler EG. Zone 2
E.–Zähler EG. Zone 3
E.–Zähler 1.OG Zone 1
E.–Zähler 1.OG Zone 2
E.–Zähler 1:OG Zone 3
E.–Zähler 2.OG Zone 1
E.–Zähler 2.OG Zone 2
E.–Zähler 2:OG Zone 3
E.–Zähler Staffelgeschoss Ankauf
kWh
MWh
m3
m3
kWh
kWh
m3
kWh
m3
m3
m3
m3
m3
m3
m3
m3
m3
m3
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
Kaltwasserzähler
EG. Zone 1
Warmwasserzähler EG. Zone 1
Wärmemengenzähler EG. Zone 1
Kaltwasserzähler
EG. Zone 2
Warmwasserzähler EG. Zone 2
Wärmemengenzähler EG. Zone 2
Kaltwasserzähler
EG. Zone 3
Warmwasserzähler EG. Zone 3
Wärmemengenzähler EG. Zone 3
Kaltwasserzähler 1.OG Zone 1
Warmwasserzähler 1.OG Zone 1
Wärmemengenzähler 1.OG Zone 1
Kaltwasserzähler 1.OG Zone 2
Warmwasserzähler 1.OG Zone 2
Wärmemengenzähler 1.OG Zone 2
Kaltwasserzähler 1.OG Zone 3
Warmwasserzähler 1.OG Zone 3
Wärmemengenzähler 1.OG Zone 3
Kaltwasserzähler 2.OG Zone 1
Warmwasserzähler 2.OG Zone 1
Wärmemengenzähler 2.OG Zone 1
Kaltwasserzähler 2.OG Zone 2
Warmwasserzähler 2.OG Zone 2
Wärmemengenzähler 2.OG Zone 2
Kaltwasserzähler 2.OG Zone 3
Warmwasserzähler 2.OG Zone 3
Wärmemengenzähler 2.OG Zone 3
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
m3
m3
kWh
165
VIII ANHANG
20.
Liste der elektrischen Verbraucher
Elektrische Verbraucher (Stand 1999)
Erdgeschoss
Erdgeschoss Zone 1
Raum
Bezeichnung
Büro 002
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Halogenleuchte
20
3
Deckenleuchten
120
5
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Archiv 001
Deckenleuchten
120
4
Teeküche
Kühlschrank
50
1
Kaffeemaschine
60
1
Leuchtstofflampe
40
2
Halogenleuchte
20
8
WC–D
Halogenleuchte
20
16
WC–H
Halogenleuchte
20
16
Abstellraum
Deckenleuchten
120
2
Büro 003
Büro 004
Büro 005
Büro 006
Büro 007
Büro 008
Büro 009
166
El. Leistung [W]
Anzahl
VIII.20 LISTE DER ELEKTRISCHEN VERBRAUCHER
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
5
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
Deckenleuchten
120
1
Erdgeschoss Zone 2
Raum
Bezeichnung
Büro (Empfang)
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Halogenleuchte
20
10
Deckenleuchten
120
12
WC–D
Halogenleuchte
20
16
WC–H
Halogenleuchte
20
20
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Teeküche
Kaffeemaschine
60
1
Kühlschrank
50
1
Leuchtstofflampe
40
1
Halogenleuchte
20
5
NILAN VPL 25
1450
1
Büro 001
Büro 002
Büro 003
Büro 004
Büro 005
Schulung
Technikraum
El. Leistung [W]
Anzahl
167
VIII ANHANG
Erdgeschoss Zone 3
Raum
Bezeichnung
Büro 001
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
60
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Leuchtstofflampe
40
1
Kühlschrank
50
1
Kaffeemaschine
60
1
Halogenleuchte
20
5
WC–D
Halogenleuchte
20
16
WC–H
Halogenleuchte
20
16
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
Büro 002
Büro 003
Büro 004
Teeküche
El. Leistung [W]
Anzahl
1. Obergeschoss
1. Obergeschoss Zone 1
Raum
Bezeichnung
Büro 102
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
2
Büro 103
Büro 104
Büro 104
Büro 105
168
El. Leistung [W]
Anzahl
VIII.20 LISTE DER ELEKTRISCHEN VERBRAUCHER
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Schreibtischleuchten
60
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Kaffeemaschine
60
1
Kühlschrank
50
1
Leuchtstofflampe
40
2
Halogenleuchte
20
8
WC–H
Halogenleuchte
20
16
WC–D
Halogenleuchte
20
16
Kopierraum
Kopierer
180
1
Halogenleuchte
20
8
Büro 106
Büro 107
Büro 108
Büro 109
Büro 101
Teeküche
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
5
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
1. Obergeschoss Zone 2
Raum
Bezeichnung
Büro 119
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Schreibtischleuchten
60
1
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Büro 118
Büro 117
El. Leistung [W]
Anzahl
169
VIII ANHANG
Deckenleuchten
60
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Radios
20
1
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Deckenleuchten
120
4
Halogenleuchte
20
10
Leuchtstofflampe
40
1
Kühlschrank
50
1
Kaffeemaschine
60
1
Halogenleuchte
20
5
WC–H
Halogenleuchte
20
20
WC–D
Halogenleuchte
20
16
Büro 120
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
Büro 116
Büro 115
Schulung 114
Teeküche
1. Obergeschoss Zone 3
Raum
Bezeichnung
Büro 110
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Sozialraum 112
Deckenleuchten
120
4
Büro 113
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Leuchtstofflampe
40
1
Kühlschrank
50
1
Kaffeemaschine
60
1
Büro 111
Teeküche
170
El. Leistung [W]
Anzahl
VIII.20 LISTE DER ELEKTRISCHEN VERBRAUCHER
Halogenleuchte
20
5
WC–H
Halogenleuchte
20
16
WC–D
Halogenleuchte
20
16
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
2. Obergeschoss
2. Obergeschoss Zone 1
Raum
Bezeichnung
Büro 202
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Computer (Fax Server)
150
1
Computer (Server)
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Büro 201
Deckenleuchten
120
2
Teeküche
Kühlschrank
50
1
Kaffeemaschine
60
1
Büro 203
Büro 204
Büro 205
Büro 206
Archiv 207
Büro 208
Büro 209
El. Leistung [W]
Anzahl
171
VIII ANHANG
Leuchtstofflampe
40
2
Halogenleuchte
20
8
WC–H
Halogenleuchte
20
16
WC–H
Halogenleuchte
20
16
Kopierraum
Kopierer
180
1
Halogenleuchte
20
4
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
5
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
2. Obergeschoss Zone 2
Raum
Bezeichnung
Büro 219
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
2
Halogenleuchte
20
10
Deckenleuchten
120
12
Kühlschranke
50
1
Leuchtstofflampe
40
1
Kaffeemaschine
60
1
Halogenleuchte
20
5
WC–H
Halogenleuchte
20
20
WC–H
Halogenleuchte
20
16
Büro 220
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Büro 218
Büro 217
Büro 216
Büro 215
Schulung 214
Teeküche
172
El. Leistung [W]
Anzahl
VIII.20 LISTE DER ELEKTRISCHEN VERBRAUCHER
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
2. Obergeschoss Zone 3
Raum
Bezeichnung
Büro 210
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
1
Deckenleuchten
120
4
Computer
150
2
Deckenleuchten
120
4
Kühlschrank
50
1
Leuchtstofflampe
40
1
Kaffeemaschine
60
1
Halogenleuchte
20
5
WC–H
Halogenleuchte
20
16
WC–D
Halogenleuchte
20
16
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
9
Technikraum
NILAN VPL 25
1450
1
Raum
Bezeichnung
El. Leistung [W]
Seminarraum
Deckenleuchte
35
20
Deckenleuchte
52
20
Bistro
Deckenleuchte
35
16
Empfang
Deckenleuchte
35
31
Garderobe
Deckenleuchte
35
4
WC Damen 1
Halogenleuchte
20
16
Büro 211
Büro 212
Büro 213
Teeküche
El. Leistung [W]
Anzahl
Staffelgeschoss
Anzahl
173
VIII ANHANG
WC Herren 1
Halogenleuchte
20
16
Fernüberwachung
Deckenleuchte
35
21
Büro 1
Deckenleuchte
35
15
Büro 2
Deckenleuchte
35
15
Büro 3
Deckenleuchte
35
15
Büro 4
Halogenleuchte
50
42
Büro Sekretariat
Deckenleuchte
35
13
WC Damen 2
Halogenleuchte
20
16
WC Herren 2
Halogenleuchte
20
16
Teeküche
Halogenleuchte
20
8
Garderobe 2
Halogenleuchte
20
4
Flur
Wandleuchten Flur
57,5
11
NILAN VPL 30
3800
1
NILAN VPL 45
7100
1
Aufenthaltszonen
Raum
Bezeichnung
Eingangshalle
Wandleuchten
75
8
Halogenleuchte
50
16
Wandleuchten
75
8
Halogenleuchte
50
16
Wandleuchten
75
8
Halogenleuchte
50
16
Wandleuchten
75
4
Galerie 1
Galerie 2
Kellertreppe
174
El. Leistung [W]
Anzahl
VIII.21 BLOWER DOOR MESSUNG
21.
Blower Door Messung
Prüfbericht
Blower–Door Messung
nach E– DIN EN ISO 9972
Objekt:
ECOTEC–Gebäude, Bauabschnitt 1
Bezugsjahr:
1997
Art der Lüftung:
mechanische Lüftung mit Wärmerückgewinnung
Prüftermin:
07. Juli 1999
Belüftetes Gebäudevolumen: 9498 m3
n 50
(aus Unter– und Überdruck mit Temperaturkorrektur):
0,67 h–1
Der Bericht umfaßt folgende Punkte:
1. Ablauf der Messung
2. Zusammenfassung der quantitativen Ergebnisse
3. Gebäudezustand und Zusammenfassung der wichtigsten Leckagen
4. Dokumentation der Leckagen
Bremen, den 21.Juli 1999
Dipl.–Ing. Kerstin Rosemeier
175
VIII ANHANG
1. Ablauf der Messung
Die Messung erfolgte in Anlehnung an den Entwurf zur DIN EN ISO 9972 (1997–01). Der Entwurf
ist im Wesentlichen deckungsgleich mit der ISO 9972 Thermal insulation; Determination of building airtightness, fan pressurization method (1996).
Das auf Dichtheit zu prüfende Gebäude war im fertig ausgebauten Zustand mit allen für die Luftdichtheit maßgeblichen Bauteilen und Anschlüssen.
Die Minneapolis Blower–Door wurde in das Fenster vom Raum 003 (Ecosol) eingebaut. Sie wurde in unmittelbarer Nähe vom Fensterflügel, der Wand und der Fensterbank flankiert. Trotz offenem Gebläse muß daher keine Korrektur des c–Werts erfolgen.
Folgende Vorbereitungen sind vor Beginn der Messung getroffen worden:
•
Überprüfung des Rahmens der Blower–Door auf Dichtheit
•
Überprüfung der Schläuche auf Dichtheit
•
Schließen aller Außentüren und Fenster
•
Überkleben der Zu– und Abluftauslässe
•
Abstellen der Lüftungsanlage
•
Nullstellung der Messgeräte
Wetterdaten:
Außentemperatur:
20,0 °C (im Mittel)
Innentemperatur:
23,3 °C (im Mittel)
Wind:
gering
Vorgehensweise:
Für die Messung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden wird ein Ventilator mit einer Luftmengenmeßeinrichtung (Blower–Door) luftdicht in eine Öffnung des Gebäudes eingebaut. Prinzipiell sind
sowohl Türen als auch Fenster geeignet. Mit dem Ventilator wird eine Druckdifferenz zum Außendruck von 50 Pa erzeugt. Ermittelt wird der Luftleckagestrom beim Differenzdruck von 50 Pa, der
in diesem Fall in Relation zum austauschbaren Luftvolumen der beheizbaren Räume gesetzt
wurde (n50–Wert).
Das Haus wurde bei laufendem Gebläse (Unterdruck 50 Pascal) nach Leckagen abgesucht. Mittels der Hände wurden alle Bauteilanschlüsse auf Zugluft überprüft. Wichtige Undichtheiten wurden mit einem Luftgeschwindigkeitsmeßgerät (Thermoanemometer) näher bestimmt.
Einzelwerte der Messung sind im Prüfzertifikat (Anhang) dokumentiert.
Aus den ermittelten Daten läßt sich der Luftwechsel bei jedem beliebigen Druck errechnen. Aus
Gründen der abnehmenden Meßgenauigkeit bei niedrigen Druckdifferenzen ist zur Ermittlung der
natürlichen Luftwechselrate (n4) allerdings ein Spurengas–Verfahren vorzuziehen.
176
VIII.21 BLOWER DOOR MESSUNG
2. Zusammenfassung der quantitativen Ergebnisse
Bei der Luftdurchlässigkeitsprüfung wurde durch das in einem flexiblen Rahmen eingesetzte Gebläse Unterdruck bzw. Überdruck im Gebäude erzeugt, und die dabei auftretenden Volumenströme bestimmt. Die Ergebnisse der daraus errechneten Luftwechselraten sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt.
Die Luftwechselraten beziehen sich auf das oben genannte Volumen des Objektes.
Volumenstrom bei 50 Pa Druckdifferenz
Luftwechselrate bei 50 Pa Druckdifferenz
Unterdruck
Überdruck
Unterdruck
Überdruck
5720 m³
6970 m³
0,60 h–1
0,73 h–1
Für die Einordnung in einschlägige Regelwerke ist der Mittelwert aus Unter– und Überdruck maßgeblich. Dieser läßt sich zu n50 = 0,67 h–1 errechnen.
Die DIN V 4108–7 schreibt einen Wert n50 ≤ 3 h–1 (Gebäude mit natürlicher Lüftung) bzw. n50 ≤ 1
h–1 (Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen) vor.
Die quantitativen Anforderungen aus DIN V 4108–7 sind somit ebenso wie die der Wärmeschutzverordnung erfüllt, vgl. Bekanntmachung des Bundesministeriums für Raumordnung, Bauwesen
und Städtebau im Bundesanzeiger am 31.Juli 1998:
„Hinweis auf allgemein anerkannte Regeln der Technik zur
Wärmeschutzverordnung
Vom 8. Juli 1998
Auf Grund der Ermächtigung nach § 10 Abs. 2 der Wärmeschutzverordnung vom 16. August
1994 (BGBl. IS. 2121) wird zu § 4 Abs. 4 in Verbindung mit Anlage 4 Ziffer 2 sowie der entsprechenden Regelung in § 7 dieser Verordnung auf folgende Regel der Technik hingewiesen:
Der Nachweis einer ausreichenden Dichtheit hinsichtlich des § 4 Abs. 4 in Verbindung mit Anlage
4 Ziffer 2 sowie der entsprechenden Regelung in § 7 wird beschrieben in
DIN V 4108, Teil 7 – Wärmeschutz im Hochbau; Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen, Planungs– und Ausführungsempfehlungen sowie –beispiele Ausgabe November 1996.
Nach Abschnitt 4.4 dieser Norm ist als Nachweisverfahren das in ISO 9972: 1996 – Thermal insulation; Determination of building airtightness, fan pressurization method – angegebene Verfahren zu verwenden. Ergänzend zu den Angaben der Norm ist es bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen unter Berücksichtigung von baupraktischen Toleranzen als ausreichend anzusehen, wenn der nach diesem Verfahren gemessene Luftvolumenstrom bei einer Druckdifferenz
zwischen innen und außen von 50 Pa
177
VIII ANHANG
-
-
bezogen auf das Raumluftvolumen den in der Norm genannten Grenzwert um bis zu 0,5 h–1
oder
bezogen auf die Netto–Grundfläche den in der Norm genannten Grenzwert um bis zu 1,25 m–
3
/ (m2 h)
überschreitet.“
Das Passivhaus–Instituts empfiehlt für den Einsatz von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung einen Wert n50< 0,6 h–1.
3. Gebäudezustand und Zusammenfassung der wichtigsten Leckagen
Das untersuchte Bürogebäude ist massiv zweischalig konstruiert. Den oberen Abschluss bildet
eine leichte Decke (Trapezblech mit obenliegender Dämmung und Dichtung). Die Geschossdecken sind mit einem schwimmenden Estrich versehen.
Das Gebäude wurde bereits Ende 1997 fertig gestellt. Die Wände sind tapeziert, Anschlüsse im
Bereich der Fenster sind, überwiegend fehlerfrei, versiegelt. Die Decken sind zur Aufnahme von
Installationen abgehängt.
Als untere Grenze des beheizten Volumens wurde die Tür am Abgang zur Kellertreppe angenommen. Die dahinter liegenden, beheizbaren Toilettenräume im Kellergeschoss wurden zum
unbeheizten Volumen gezählt. Das Volumen des Fahrstuhlschachts wurde ebenfalls nicht dem
beheizten Volumen zugerechnet.
Massive Leckagen, teilweise mit Sichtkontakt nach außen, waren im Bereich des Staffelgeschosses zu ermitteln.
Die Rohrdurchführungen der Lüftungselemente durch die Gebäudehülle sind nicht luftdicht ausgeführt.
Daneben waren an den Durchtrittsstellen der an die Sparrenpfetten führenden Stützenkonstruktion erhebliche Strömungsgeschwindigkeiten messbar. Planmäßig ist als obere luftdichte Abgrenzung das Trapezblech mit obenliegender Dämmung und Dichtung vorgesehen. Die gefundenen
Leckagen deuten allerdings auf eine Durchströmung der Ebene zwischen Trapezblech und abgehängter Decke. Die sichtbare Decke wird damit zur tatsächlichen luftdichten Ebene, und Leckagen machen sich an Fehlstellen in dieser Ebene bemerkbar.
Um die quantitativen Auswirkungen der Leckagen im Staffelgeschoss abschätzen zu können, ist
die Geschoss– und Fahrstuhltür im Staffelgeschoss überklebt, und das Luftvolumen dieses Geschosses bei der anschließend erfolgten Einpunktmessung nicht berücksichtigt worden.
Die damit überschlägig ermittelte Luftwechselzahl n50 (für die übrigen Geschosse) lag bei 0,51 h–1
(Unterdruck), bzw. 0,57 h–1 (Überdruck).
Im Erdgeschoss wies die Gebäude–Eingangstür, vor allem bei Überdruck, einen erheblichen Leckagestrom auf.
In allen Geschossen waren Leckagen im Bereich der Fensterkonstruktionen zu beobachten.
Dichtungsbänder wurden teilweise nicht bis in die Fensterecken gezogen, Glashalteleisten nicht
lückenlos versiegelt. Im Einzelfall war der Anschluß des Fensterelements an die Decke lücken178
VIII.21 BLOWER DOOR MESSUNG
haft. Die Fahrstuhltüren, die über das Kellergeschoß Außenluftverbund haben, erwiesen sich ebenfalls in allen Geschossen als umlaufend undicht.
Die Leckagen im Fensterbereich sind durch das Versiegeln mit dauerplastischer Fugenmasse zu
beheben (s. DIN 18540 und IVD–Merkblatt Nr.9, Dichtstoffe in der Anschlußfuge für Fenster und
Außentüren).
Die Maßnahme bedarf allerdings einer ständigen Sichtkontrolle, da die Fugenmasse nur begrenzt
in der Lage ist, Formveränderungen (Quellen, Setzungen) aufzunehmen, so daß ein erneutes
Abreißen nicht auszuschließen ist.
Im Bereich der Stützenkonstruktion und Rohrdurchführungen sollten andere, geeignete Abdichtungsmethoden gewählt werden (geeignete Klebefolien, Verleistungen o.ä.).
4. Dokumentation der Leckagen
Leckageort
Beschreibung der Leckage
Raum 004
Starke Durchströmung der Rahmenfuge im Bereich des Anschlags und des Scharniers
Raum 004
Luftverbund über den Kabelkanal
Raum 006
Luftströmung durch die Bauteilfuge am stumpfen Stoß der
Glashalteleisten
Raum 007
Luftverbund über die Gehrung
des Glasvorlegebands zwischen
Glashalteleiste und Scheibe
Fotodokumentation
ohne Foto
179
VIII ANHANG
Leckageort
Beschreibung der Leckage
Fotodokumentation
Eingangsfoyer
Mittlerer Türanschlag extrem undicht
ohne Foto
Eingangsfoyer
Luftströmung am Übergang zwischen Putz und Eingangstüranlage auf der linken Seite
Eingangsfoyer
Lufteintritt durch eine Öffnung
unterhalb des Türschließers; der
Türschließer ist durchströmt
Eingangsfoyer
Umlaufende Fuge der Aufzugstür
undicht
Zugang
Keller
Raum 101
180
zum Leckagen in der Fuge zwischen
Rahmen und Fußboden an der
Zugangstür im Keller
Rohrdurchführung ins Mauerwerk
am Rücklauf des Heizkörpers wird
durchströmt
ohne Foto
VIII.21 BLOWER DOOR MESSUNG
Leckageort
Beschreibung der Leckage
Raum 103
Bauteilfuge am Übergang der
umlaufenden Verkleidung zum
Putz ist nicht durchgängig luftdicht
Raum 114
Innere Glasleisten im Übergang
zwischen Scheibe und Glasleiste,
und in den stumpfen Gehrungen
sehr undicht
Raum 114
Luftströmung an der Heizkörperaufständerung, vermutlich bedingt
durch Luftverbund unterhalb des
Estrichs
Raum 114
Strömung durch fehlende Niete im
Sandwichelement (Wand)
Staffelgeschoß:
Schulung
Strömung durch die Fuge zwischen abgehängter Decke und
Stütze
Fotodokumentation
ohne Foto
181
VIII ANHANG
Leckageort
Beschreibung der Leckage
Staffelgeschoß:
Lüftungszentrale
Sichtbare Leckagen beim Durchtritt der Lüftungsrohre durch die
Außenwandelemente
Staffelgeschoß:
Lüftungszentrale
Sichtbare Leckagen beim Durchtritt der Bauteilhalterung für ein
Lüftungsgerät durch das Außenwandelement
22.
Fotodokumentation
Thermografiebilder
Eingangsbereich ECOTEC 1 (aussen)
182
VIII.22 THERMOGRAFIEBILDER
Zufahrt Tiefgarage ECOTEC 1 (innen)
Fassade 1 ECOTEC 1
Fassade 2 ECOTEC 1
183
VIII ANHANG
Fassade 3 ECOTEC 1
Fernwärmeleitung (Flansch)
Flurleuchte mit Halogenlampe 300 W
184
VIII.22 THERMOGRAFIEBILDER
Zufahrt zur Tiefgarage ECOTEC 1
Türboden, Eingangstür ECOTEC 1 (Innenseite)
Eingangstür innen ECOTEC 1
185
VIII ANHANG
Türschliesser, Eingangstür ECOTEC 1
23.
Veröffentlichungen und Lehrveranstaltungen
23.1.
Publikationen
M. Hoppe
Energieoptimierter Neubau – Teil 1: Konzeption und Untersuchungsdesign
in Sanitär– und Heizungstechnik SHT, Krammer Verlag Düsseldorf; SHT 1998 (4)
P. Ritzenhoff (Hrsg.)
Energieoptimierte Gebäude – Eine Herausforderung für Wissenschaft, Industrie und Handwerk
Bericht zur Tagung am 11./12. März 1998 am Institut Technik und Bildung, Bremen, Oktober
1998
P. Ritzenhoff, L. Bräuer, M. Limberg, H.–J. Niemeyer
EcoSol: Neubau und Evaluation eines solaroptimierten Büro– und Verwaltungsgebäudes in Bremen (TK3)
Vortrag und Bericht in "STATUSBERICHT Solar optimiertes Bauen" 27.–28. August 1998 in Freiburg i. Br., Forschungszentrum Jülich GmbH 1998
M. Hoppe, M. Limberg, P. Ritzenhoff
Energieoptimierter Neubau – Teil 2: Gebäudesystemtechnik mit EIB
in Sanitär– und Heizungstechnik SHT, Krammer Verlag Düsseldorf; SHT 1998 (12)
P. Ritzenhoff
Solartechnik – Fotovoltaik in Gebäuden
Vortrag beim VDE Bremen in der Hochschule Bremerhaven am 13. April 1999
186
VIII.23 VERÖFFENTLICHUNGEN UND LEHRVERANSTALTUNGEN
O. Herms, M. Wieschemeyer
Gebäudesystemtechnik in der betrieblichen Praxis
in Lernen und Lehren, Heft 55, Bremen 1999
P. Ritzenhoff, A. Gregorzewski, M. Hoppe, M. Limberg
Energieoptimierter Neubau – Teil 3: Grobanalyse gemessener Energieströme
in Sanitär– und Heizungstechnik SHT, Krammer–Verlag, Düsseldorf, SHT 1999 (12)
23.2.
Diplomarbeiten
Juli 1998:
B. Hoffmann, U. Zawada: Die Herausforderung der Gebäudeautomation in der
beruflichen Bildung, Gemeinschaftsarbeit im Fachbereich Gewerblich technische
Wissenschaften an der Universität Bremen
Sept. 1998:
A. Engel: Darstellung und Analyse der Heizungs– und Lüftungstechnik im ECOTEC–Gebäude"; Studiengang Betriebs– und Versorgungstechnik an der Hochschule Bremerhaven
Sept. 1998:
F. Gerder, H. Hanekamp: Energetische und ökologische Gesichtspunkte des solaroptimierten Bauens im Objektbereich am Beispiel des Projektes ECOTEC in
Bremen; Gemeinschaftsarbeit im Fachbereich Bauingenieurwesen an der Fachhochschule Oldenburg
Juni 1999:
J. Tuppak: Fotovoltaikanlage auf dem ECOTEC–Gebäude; Studiengang Betriebs–
und Versorgungstechnik an der Hochschule Bremerhaven
Januar 2000: C. Janssen: Theoretische und experimentelle Untersuchung des Betriebsverhaltens der Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung durch Wärmepumpen in einem Niedrig–Energie–Bürogebäude; Hochschule Bremen, Fachbereich Maschinenbau, Studienrichtung Energie– u. Umwelttechnik
Juli 2000:
C. Armbruster, M. Wieschemeyer: Wandel gebäudebezogener Facharbeit am
Beispiel der Gebäudeautomation; Gemeinschaftsarbeit im Fachbereich Gewerblich technische Wissenschaften an der Universität Bremen
Oktober 2000: M. Tiborski: Wärmetechnische Beurteilung (experimentell und theoretisch) von
Gebäuden und deren technische Einrichtungen mit Hilfe der Infrarot–Thermografie
an der Hochschule Bremerhaven
In Arbeit:
23.3.
A. Ilge: Technikgestaltung und Nutzerakzeptanz (Arbeitstitel); Studiengang Soziologie an der Universität Bremen
Lehrveranstaltungen
Ausgewählte Lehrveranstaltungen im Rahmen des studentischen Projektes:
M. Hoppe, F. Rauner: Facility Management – ein neuer Begriff und seine Implikationen für die
gewerblich technische Berufsbildung, Universität Bremen SS 98 und WS
98/99
187
VIII ANHANG
P. Ritzenhoff:
Beurteilung von Gebäuden mittels Gebäudesimulation, Universität Bremen
WS 98/99
F. Rauner:
Das Gebäude als Gegenstand handwerklicher Facharbeit, Universität
Bremen WS 98/99
23.4.
Zeitungsartikel
Zeitung
Titel
Datum
Uni Jahrbuch 97
Bremer Institut für Gebäudemanagment,
1997
Gebäudeautomation, Energie– und Umwelttechnik
Weser Report
ECOTEC–Gebäude wird eingeweiht
08.03.98
Weser Kurier
Energiesparen im großen Stil
12.03.98
taz Bremen
Öko–Technik im Technologiepark
12.03.98
Del. Kreisblatt
Innovative Technik senkt Energieverbrauch
12.03.98
Kreiszeitung Stuhr
Arbeitsplatz ist Forschungsobjekt
12.03.98
Bautechnik Aktuell
Energieoptimierung im direkten Vergleich
NR. 2/98
zweier Gebäude
Mix
Sonnenwärme für Bremen
1998
Frankf. Rundschau
Das Bürohaus, das denkt
29.06.99
Uni Jahrbuch 99/00
Bremer Institut für Gebäudemanagement,
2000
Gebäudeautomation, Energie– und Umwelttechnik
24.
Auswertung der Nutzer/–innenbefragung für die Gebäude ECOTEC 1 und ECOTEC 2
Im Juni/Juli 2000 wurde eine Nutzerbefragung in den Gebäuden ECOTEC 1 und 2 durchgeführt.
Der Fragebogen wurde in Zusammenarbeit mit Frau Annette Ilge entwickelt, die diese Befragung
als empirische Basis für ihre Magisterarbeit im Studiengang Soziologie nutzt.
Die Ergebnisse sind in der Reihenfolge des Fragebogens aufgelistet. Es werden Ja–Nein–Fragen, Fragen mit Ankreuz– und Benotungsmöglichkeiten graphisch dargestellt. Die Antworten aus
den offenen Fragen werden aufgelistet. Um die Authentizität zu gewährleisten, sind die freien
Antworten nicht verändert worden. Die Gebäude ECOTEC 1 und 2 werden getrennt dargestellt.
24.1.
Auswertung der Nutzer/–innenbefragung
A Einführung in die Technik
A1
Sind Sie in die Funktionsweise und Handhabung der Technik eingeführt worden?
A 1 a Funktionsweise
188
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
ECOTEC 1
36%
ECOTEC 2
47%
Ja
Ja
Nein
64%
Nein
53%
n 28
A1b
n 43
Handhabung
ECOTEC 1
29%
ECOTEC 2
36%
Ja
Nein
71%
Nein
64%
n 28
A2
Ja
n 42
Wenn ja, von wem sind Sie in die Technik eingeführt worden?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
4 ECOTEC Mitarbeiter
14 ECOTEC Mitarbeiter
5 Gespräche nebenbei
5 Gespräche nebenbei
4 Lür Bräuer
3 Dr. Miller = Bremer Forum
1 Fr. Gunkel (Empfang)
1 Gebäudetechniker
1 Nicht bekannt
189
VIII ANHANG
A3
War die Einführung verständlich?
ECOTEC 2
ECOTEC 1
4%
10%
90%
A4
Ja
Ja
Nein
Nein
96%
n 10
n 27
Wenn nein, was war für Sie unverständlich?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 Alarmanlage
1 fehlende Systematik, fehlender Zusammenhang, fehlende Hintergründe
1 keine permanente Erläuterungen an den
wichtigen Stellen, man muss die Technik
auch so anwenden können
1 kontrollierte Lüftung, Bedienung der
EIB–Schalter
A5
Wünschen Sie sich eine bessere Aufklärung über die vorhandene Technik?
ECOTEC 1
27%
ECOTEC 2
Ja
73%
46%
Ja
Nein
Nein
54%
n 26
n 37
B Spezielle Gebäudetechniken
B1
Die Heizung
B 1 a Bewerten Sie bitte die Heizungsanlage in Ihrem Büro hinsichtlich Behaglichkeit und Handhabung mit Noten von 1 = sehr gut bis 6 = sehr schlecht.
Behaglichkeit
190
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
14
20
15
9
16
15
10
8
10
3
5
2
1
5
0
0
8
6
2
1
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 2,45
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,19
Handhabung
8
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
8
8
6
15
4
12
10
2
2
3
3
5
0
0
0
3
0
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 2,17
B1b
18
20
6
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,0
Wann öffnen Sie in der Regel das/die Fenster? wenn die Luft zu ..... ist
ECOTEC 1
ECOTEC 2
15
warm
0
kalt
9
12
trocken
0
0
feucht
18
sauerstoffarm
5
10
15
20
28
sauerstoffarm
22
geruchsbelastet
0
0
kalt
trocken
feucht
26
warm
25
31
geruchsbelastet
0
10
20
30
40
, sondern
191
VIII ANHANG
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 für mehr Kontakt zur Umwelt
1 gar nicht
1 grundsätzlich morgens
2 immer
4 immer, außer im Winter
1 Lüften, Lüften, Lüften,
1 Über Nacht offen, da Luft morgens
schlecht + warm
B1c
Wie empfinden Sie die Behaglichkeit der Luft?
( bitte benoten Sie: von Note 1 = sehr gut bis 6 = sehr schlecht )
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
12
10
9
10
12
5
6
9
8
5
4
6
4
2
9
10
8
2
2
4
2
0
0
1
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 3,18
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,43
B2
Die Beleuchtung
B 2 a Bewerten Sie bitte die Beleuchtung in Ihrem Büro hinsichtlich der Lichtverhältnisse am Arbeitsplatz und der Handhabung mit Noten von 1 = sehr gut bis 6 = sehr schlecht.
Lichtverhältnisse am Arbeitsplatz:
Note
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
15
9
10
8
9
14
15
8
10
6
2
5
3
4
5
1
2
0
0
0
1
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,14
192
3
2
1
2
3
4
5
Die Durchschnittsnote ist: 3,0
6
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
weil
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 ausreichend
1 ausreichend
3 Automatische Lichtsteuerung, Blendung, Lichtselbststeuerung Ein, Aus,
Helligkeitsschwankungen
4 Automatische Markisensteuerung, Blendung, Bei Sonne und Wind Markise oben, Bildschirmarbeit nicht möglich, nicht
gut abgestimmt mit Blendschutz
1 diffus
1 die Ecken nicht richtig ausgeleuchtet sind
(PC–Stellplatz)
1 geringere Windanfälligkeit
1 große Fenster
1 helle Räume, blendfrei, warmton
2 helle Räume, aber zu ungemütlich
7 kein direkte Arbeitsplatzbeleuchtung
2 ich nutze Tageslicht oder Schreibtischlampe (priv.), Deckenlampe so gut wie
nie
1 bei wenig Sonne Markise nicht runter
1 kein direkte Arbeitsplatzbeleuchtung
2 Schreibtischlampe
3 nicht anpassungsfähig, nicht dimmbar
1 Tisch vorm Fenster
1 sich das Licht erst bei völliger Dunkelheit
einschalten lässt
1 wenn mich das Gebäude lässt
1 Sonne blendet, Deckenleuchten zu hell
Handhabung:
Note
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
10
10
12
8
10
6
3
4
10
8
6
8
5
4
11
4
4
6
3
4
2
2
0
1
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 3,17
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,48
weil
Anzahl
ECOTEC 1
1 Automatik schaltet zu spät ein, zu ruhi-
Anzahl
4 Automatische
ECOTEC 2
Markisensteuerung
193
ist
VIII ANHANG
ges Arbeiten Licht aus
nicht nachvollziehbar, bei wenig Sonne
Markise nicht runter, sind nur schwer so
zu steuern wie es nötig wäre
1 ausreichend
4 Licht lässt sich nicht dimmen, Feinregulierung fehlt
12 Lichtselbststeuerung Ein, Aus, Helligkeitsschwankungen
7 Lichtselbststeuerung Ein, Aus, Helligkeitsschwankungen
1 schlechte Handsteuerung
2 Markisen können bei Wind und Regen
nicht genutzt werden
1 sehr lautes Geräusch bei automatischer
Abschaltung
1 mehr Eingriffsmöglichkeiten in die Steuerung
1 Schreibtischlampe
2 Schalter zu klein
B 2 b Wie häufig schätzen Sie ist die Beleuchtung eingeschaltet, wenn Sie die folgenden Räumlichkeiten betreten und wie häufig lassen Sie selbst vermutlich das Licht beim Verlassen eingeschaltet?
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Licht in der Küche
Licht in der Küche
5
nie
6
6
selten
meistens
9
9
5
Beim Betreten
10
14
10
16
5
immer
15
Beim Verlassen
ECOTEC 1
194
11
meistens
16
immer
4
selten
10
0
15
nie
0
20
0
5
Beim Betreten
8
10
15
Beim Verlassen
ECOTEC 2
20
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
Licht im Vorraum der Toilette
Licht im Vorraum der Toilette
15
nie
2
6
selten
14
immer
6
7
10
Beim Betreten
15
Beim Verlassen
0
7
5
10
15
Licht in der Toilette
Licht in der Toilette
15
5
6
14
13
9
immer
5
Beim Betreten
7
selten
meistens
10
immer
3
8
4
meistens
18
nie
7
10
15
Beim Verlassen
0
5
Beim Betreten
13
10
15
ECOTEC 2
Licht in den Fluren
Licht in den Fluren
4
8
selten
meistens
11
9
5
11
10
Beim Verlassen
ECOTEC 1
8
15
7
immer
10
selten
10
Beim Betreten
3
3
nie
0
20
Beim Verlassen
ECOTEC 1
meistens
20
Beim Verlassen
ECOTEC 2
selten
0
5
ECOTEC 1
13
nie
17
Beim Betreten
1
0
16
immer
5
nie
12
selten
meistens
8
0
3
9
2
meistens
16
nie
20
13
12
immer
15
0
5
Beim Betreten
10
15
20
Beim Verlassen
ECOTEC 2
195
VIII ANHANG
Licht im Treppenhaus
Licht im Treppenhaus
10
nie
7
selten
0
7
6
6
immer
10
0
Beim Verlassen
5
10
Beim Betreten
15
20
Beim Verlassen
Welche Verbesserungsvorschläge zur Beleuchtung haben Sie?
Anzahl
196
7
5
Beim Betreten
B2c
meistens
8
4
19
10
4
immer
15
selten
8
meistens
5
5
nie
8
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
6 Automatische Lichtabschaltung in Fluren, Küche und Toilette (Anwesenheit,
Bewegungsmelder und oder Zeitschaltuhren)
7 Automatische Lichtsteuerung in Fluren,
Küche und Toiletten (Bewegungsmelder
und oder Zeitschaltuhren)
1 Berücksichtigung individueller Einstellungen
2 Beleuchtung : Abgang Tiefgarage mangelhaft, müsste automatisch erfolgen.
Flure sind zu dunkel!
3 Bessere Aufklärung über E– Einsparung, Mehr Sparlampen einsetzen, auch
in der Toilette.
3 besserer Handsteuerung
2 besserer Handsteuerung
2 Bewegungsmelder in den Büros überflüssig
1 Lichtautomatik abschaltbar
1 Da 4 Lichtquellen im Raum, sollten auch
2 * 2 schaltbar sein
1 Die Strahler geben sehr viel Wärme ab,
daher kl. Räume oft sehr heiß
1 Das Konzept der Außenjalousien müsste
überdacht werden
1 im Büro Schalter am Arbeitsplatz, nicht
an der Tür
2 Dimmer in den Büros
1 Flurbereich zu stark ausgeleuchtet
1 Individuelle Vorstellungen sind
durch Luxmesser zu ersetzen
1 Flure müssen ständig beleuchtet bleiben
1 Lichtqualität ist schlecht, Tiefgarage erreicht man im Dunkeln
1 Lichtselbststeuerung verbessern
3 Lichtselbststeuerung Ein, Aus, ohne Be-
nicht
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
wegung das Licht von alleine ausgeht
(Arbeiten am PC)
1 Markisen
1 Schreibtischlampe
1 mehr natürliches Licht im Flur.
1 Sollte an Raumnutzung anzupassen
sein, Freiflächen z.T. schlecht nutzbar,
wie dunkel
3 Schreibtischlampe
2 Treppenhausbeleuchtung sollte besser
werden, zu wenig Schalter
B3
Der Zugang zum Gebäude
B 3 a Wie häufig ist Ihre Zone, wenn Sie morgens als Erste/Erster kommen, verschlossen und wie
häufig schließen Sie selbst beim Verlassen Ihrer Zone als Letzte/Letzter die Tür zum Treppenhaus
ab?
ECOTEC 1
ECOTEC 2
7
nie
9
nie
5
9
selten
14
3
7
selten
14
7
4
meistens
meistens
6
immer
11
5
0
5
Beim Kommen
11
12
immer
10
6
0
15
Beim Gehen
5
Beim Kommen
10
15
Beim Gehen
B 3 b Bewerten Sie bitte die folgenden Systeme hinsichtlich der Handhabung mit Noten von 1 =
sehr gut bis 6 = sehr schlecht.
Kartenbenutzung am Eingang und den Zonen
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
19
14
20
15
10
18
15
10
10
5
2
4
2
1
5
0
0
0
1
0
0
1
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 2,07
1
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 1,74
197
VIII ANHANG
Einschaltung der Alarmanlage
ECOTEC 1
8
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
15
8
6
15
5
5
5
3
4
10
10
3
5
5
2
0
4
2
2
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 3,21
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,5
Markisensteuerung
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
9
10
7
7
8
10
10
6
6
4
2
13
15
2
1
4
5
1
1
0
0
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 4,59
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 4,79
B 3 c Welche Veränderungsvorschläge zu den in B 3 b genannten Systemen haben Sie?
Zur Kartenbenutzung:
Anzahl
198
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 ein System, das auch funktioniert, wenn
man mal keine Hand frei hat
1 abschalten
1 Eingabe eines persönlichen Codes
1 Auch an Feiertagen die in der Woche
Liegen sollte die Tür verriegelt werden
3 längere Öffnungszeit ohne Kartenbenutzung
1 die Tür müsste sich selbständig öffnen,
weil man oft viel transportiert und keine
Hand frei hat, Eingangstür ist zu kurz
(Zeitlich)
1 Verschiedene Kartennutzungen vereinen
1 Karte sollte auch für die Tiefgarage gelten, damit ich mein Fahrrad unterstellen
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
kann
1 Nur für Eingangstür verwenden, nicht für
Bereiche
1 Problem, Wehe man vergisst sie
Zur Alarmanlage:
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
4 Anwesenheitskontrolle durch System,
Anzeigetafel: Wer ist noch anwesend/
schon abwesend, Alarmanlage mit
Zimmerbelegung
koppeln,
Bewegungsmelder + Infrarotsensor
1 Dafür sorgen, dass sie auch benutzt wird
Faulheit sollte bestraft werden
6 Fehlalarmauslösung, Gekipptes Fenster, etc. = 400 DM
6 Fehlalarmauslösung, Ungewissheit ob
noch jemand da ist, Man kann außen
nicht sehen, ob alle Türen verschlossen
sind, mehr Parteien Nutzung der Zonen,
Anzeige ob sich noch jemand in der Zone aufhält. Die Praxis über den Flur zu
brüllen, "ist noch jemand da?", nervt und
muss durch eine technische Lösung ersetzt werden.
1 keine Alarmanlage
1 Instruktionskarte
1 s. Vereinbarung Koordinatoren
1 Katastrophe, wer eine Alarmanlage so
programmiert, das sie wenige Sekunden
nach dem Einschalten auslöst und dann
auch noch Rechnungen schreibt, dem
kann Kundenzufriedenheit nicht allzu viel
bedeuten
1 Lichtsignal ob eingeschaltet
1 Lichtzeichen über den Büros
2 Praxis bezogenen Verbesserung
1 System ist ungeeignet
1 Überwachung letzte Person
1 Zimmerorientierung
Zur Markisensteuerung:
Anzahl
ECOTEC 1
1 Außer Betrieb setzen!
Anzahl
ECOTEC 2
2 Automatische Markisensteuerung führt
199
VIII ANHANG
zu seltsamen zuständen bei wenig Sonne Markise nicht runter
3 bei wenig Sonne Markise nicht runter
1 Besserer abstimmen mit Beleuchtung
2 besserer Blendschutz
5 besserer Handsteuerung wäre notwendig
9 besserer Handsteuerung
2 Differenziertere Ansteuerung, mehr Sensoren, Einstellung der Sensoren verändern
5 geringere Windanfälligkeit der Markisen,
Sonne und Wind = Problem
1 Ecotec2 östliche Seite ist das Arbeiten
zwischen 6 – 8 eine Qual, weil die Markisen nicht unten sind
1 individuelle Steuerung vom Arbeitsplatz
aus
5 geringere Windanfälligkeit der Markisen.
Für die Nutzung der Räume muss bei
Einsatz moderner Technik eine Regulierung des Lichteinfalls möglich sein – und
unabhängig vom Wind
2 Nutzerverhalten speichern und bei automatischer Steuerung berücksichtigen
1 Sonne scheint durch Spalte und blendet
dann sehr
1 Völlig daneben, System erscheint in
Ausführung und Regelung mangelhaft
3 Innenjalousien anbringen, Keine Außenmarkisen komplett ersetzen
4 Keine automatische Markisensteuerung,
individuell steuerbar machen, mehr Eingriffsmöglichkeiten in die Steuerung
4 Steuerung verbessern
1 Unsinnige Doppelfunktion: Klimatisierung
u. Sonnenschutz, Bei Wind zu laut oder
gar kein Sonnenschutz
1 weniger sensible Reaktion (Raum hat
Nordwestlage)
B4
Der Sanitärbereich
B4a
Brauchen Sie zum Händewaschen warmes Wasser?
ECOTEC 1
200
ECOTEC 2
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
33%
Ja
40%
60%
Ja
Nein
Nein
67%
n 32
n 42
C Der Alltag im ECOTEC–Gebäude
C1
Zur Kommunikation
C 1 a Welche Orte für Gespräche/Austausch mit Kolleginnen/Kollegen nutzen Sie?
ECOTEC 1
ECOTEC 2
14
Teeküche
18
Flur
Besprechungsz.
13
Kopierbereich
15
5
Aufzug
8
6
Computer
2
0
18
Treppenhaus
4
Bibliothek
37
Büro
Kopierbereich
10
Treppenhaus
19
Besprechungsz.
29
Büro
Computer
0
Sozialraum
21
Aufzug
31
Flur
5
Sozialraum
19
Teeküche
4
Bibliothek
10
20
30
0
10
20
30
40
andere, und zwar:
Anzahl
C1b
ECOTEC 1
Anzahl
1 Telefon
1 Brunnen
1 Mittagessen außerhalb des Gebäudes
1 keine Zeit
ECOTEC 2
Wie zufrieden sind Sie mit diesen Kommunikationsmöglichkeiten?
( bewerten Sie diese mit einer Note von 1 = sehr gut bis 6 = sehr schlecht )
ECOTEC 1
ECOTEC 2
201
VIII ANHANG
Notenspiegel
Notenspiegel
10
10
14
15
8
8
6
8
10
4
3
4
6
4
3
3
5
1
2
0
6
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 2,79
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,27
C 1 c Wenn Sie eine Note zwischen 4 und 6 eingetragen haben, welche Faktoren würden Ihre Zufriedenheit steigern ?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 Auflösung der Zergliederung der Abt.
Rauner
9 Cafeteria
1 Belüftung im Kopierraum
1 Fenster in Küche und Toiletten
1 Besprechungsraum
1 Kommunikationsbereich für Bremer Forum
2 Glastüren
1 Sitzmöglichkeit im Flur
1 offenere Aufteilung Raum, Flur
2 Sozialraum, mit der Möglichkeit Mahlzeiten einzunehmen
1 Teeküche ist in unserem Bereich viel zu
klein
3 Zentralen Kommunikationspunkt, gemütlicher Ort für Kommunikation mit sitz und
steh Gelegenheiten mit Nahrungs– Genussmitteln
C1d
Welche weiteren Funktionsräume wünschen Sie sich?
Anzahl
ECOTEC 1
6 Besprechungsraum
1 Dusche, Übernachtungsmöglichkeit
202
Anzahl
ECOTEC 2
1 Aufenthaltsraum, Getränkeautomat
15 Cafeteria und Meeting point
1 Ein Raum der kein Funktionsraum ist
2 klimatisierter Besprechungsraum
1 Großzügiger Konferenzraum, der sich
teilen lässt, mit Foyer;
1 Nebenräume für Material, Kopierer, Fax
usw. belüftet / ohne Tageslicht.
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
1 Ruheraum, Sauna
6 Sozialraum, Treppenhaus
Pausenraum nutzbar
1 Raucherraum, Bank außerhalb des Gebäudes für Frühstück
nicht
als
1 Räum auf den Ebenen für informelle
Gespräche
1 Ruheraum, Rest Room
2 Sozialraum
C2
C2a
Die EcoSol – Homepage
Das Projekt EcoSol hat eine Homepage. Wissen Sie davon?
ECOTEC 1
ECOTEC 2
5%
32%
Ja
68%
Ja
Nein
Nein
95%
n 31
C2b
n 43
Zu welchen Bereichen wünschen Sie sich Informationen?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 aktuelle Verbrauchsdaten
1 Arbeitsspeicher voll
1 Ansprechpartner für Mängel
1 Cafeteria
1 grundlegendes über Klimaanlage im
Vergleich zu herkömmlichen Systemen
1 Feinsteuerung der Sonnenblenden
4 Technik
3 Funktionsweise Klimasteuerung, Lüftung
vom Gebäude, 30 Grad im Büro ist unzumutbar
1 Verhalten bei Gefahr
1 Warum sind bei einem Energiesparhaus
die Energiekosten eklatant hoch
1 Wird das Projekt als "Demonstrationsgebäude" für Anwender genutzt?
1 zuverlässiger Ansprechpartner in Problemsituationen
C3
C3a
Der Service
Wer ist Ihr Ansprechpartner/–in für defekte Anlagen und Geräte?
Anzahl
ECOTEC 1
1 Alex, Studenten
Anzahl
ECOTEC 2
3 Dr. Miller = Bremer Forum
203
VIII ANHANG
3 Dittrich
17 ECOTEC Mitarbeiter
6 ECOTEC Mitarbeiter
1 Empfang
4 Fr. Bley
1 GCG
1 individuell verschiedene
1 Gunkel
4 Lür Bräuer, Olaf Herms
1 Ich
12 Nicht bekannt oder unsicher
1 Läuft über Frau Soling (Sekretariat)
3 Sekretariat Rauner
10 Nicht bekannt
1 Zuständige WiMis
1 Sekretariat
1 verschiedene
C 3 b Spielt der Energieverbrauch bei der Anschaffung technischer Geräte in Ihrem Arbeitsbereich
eine Rolle ?
ECOTEC 1
25%
ECOTEC 2
Ja
38%
Nein
Nein
62%
75%
n 28
C4
C4a
n 37
Die Außenanlagen
Was gefällt Ihnen an der Gestaltung der Außenanlagen besonders gut ?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
4 Alles
4 Alles, gut
1 Architektur, Glasfassade, Design
2 Architektur
1 Beleuchtung
2 Ausreichend, Nicht überragend
7 Brunnen
204
Ja
21 Brunnen
1 eher umgekehrt: sie erscheint zu aufwendig
4 Eingangsbereich
6 Grünpflanzen, naturbelassener angrenzender Bereich
1 Fahrradständer
1 Rückseite
1 Großzügigkeit der Gestaltung
2 Warum wird hier nicht gefragt, was nicht
6 Grünanlage, Bepflanzung, der Anschein
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
gefällt? Mir gefällt der Brunnen nicht,
alles, bis auf Brunnen
von Natur
2 gut gepflegt, freundliche Farben
1 nichts, zu monumental
C4b
Was fehlt Ihnen bei den Außenanlagen ?
Anzahl
ECOTEC 1
1 Architektur
Anzahl
ECOTEC 2
12 Bänke
7 Bänke
2 Bereich für Raucher z. B. Standaschenbecher
3 Bäume
1 Bezahlbare Plätze in der Tiefgarage
1 Bescheidenheit Zutritt und Kommunikation
3 Blumen, Bäume, mehr höhere Pflanzen
als Efeu, mehr Grün
1 Die gepflasterte Rollstuhl Auffahrt ebener machen
1 Hinweisschilder (beleuchtet (s. Denkfabrik))
2 Grünpflanzen
1 Leichtigkeit der Architektur
5 Parkplätze
5 Parkplätze
9 Überdachte Fahrradständer bei ECOTEC 1
1 Sonnenschutzrollos auf der Ostseite
13 Überdachte Fahrradständer bei ECOTEC 2, wir wollen doch Räder statt Autos
fördern!
C5
C5a
Der Gesamteindruck des Gebäudes
Was gefällt Ihnen an dem Gebäude besonders gut?
Anzahl
ECOTEC 1
1 Alarmanlage
11 Architektur
Anzahl
ECOTEC 2
2 alles
17 Architektur. Die moderne, repräsentative
Gestaltung, Architektur außen
2 Grünpflanzen
2 fortschrittliche Gebäudetechnik, die Ausstattung
1 rote Klinker, farblich abgestimmt mit
Treppenhaus
4 Heller großzügiger Eingangsbereich,
Treppenhaus, Glasfront
1 Sanitäranlagen, Teppichboden
2 Farbliche Gestaltung, Baumaterial (Klinker + Metall Glas), Verschiedenheit der
Grundrisse charakteristische Erken205
VIII ANHANG
nungsmerkmale ("Turm Forum")
3 helle Räume
3 Gestaltung und Aufteilung der Räume,
große Büros,
5 Fassade
1 Designheizkörper
1 wenig gerade Wände
2 Macht einen sehr gepflegten Eindruck
2 große Büros
1 Parkplätze
2 hoher Qualitätsstandard, (Materialien,
Ausführung)
1 macht was her für unsere Kunden
3 Technik, das es energiesparend ist
C5b
Was gefällt Ihnen gar nicht an dem Gebäude?
Anzahl
206
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
2 Alarmanlage, Überwachungskameras
1 Architektur innen
3 Automatische Markisensteuerung, hohe
Windanfälligkeit der Markisen
1 Brunnen, da sollte man sich wenigstens
setzen können.
4 Brunnen
2 Der Marmorplatz. Er ist gefährlich bei
Nässe, der rutschige Eingangsbereich
(trotz Matten)
1 Flure ohne Tageslicht, 0.14 zu groß
2 Dunkelheit und enge in den Fluren
1 gepflasterte Rollstuhl Auffahrt
1 Dunkle Pflasterung Frauen feindlich
1 Keine oder zuwenig ökologische Baustoffe
3 Extrem schlechte Luft in den Eingangsbereichen und in den Fluren, im Empfangsbereich ist kein Fenster zu öffnen,
stickige Büros im Sommer zu warm
2 Lichtschalter, zu kleine Schalter für die
Türöffner
3 Fassadenwerbung protzig, zu groß, die
überdimensionale Niemeyer Reklame
7 Protzigkeit, zu protzig Granit + Edelstahl, Gebäude ist wenig transparent,
Gestaltung fast Ideologie verdächtig
(Symmetrie Monumental)
2 Flure trotz Beleuchtung zu dunkel
1 untere Räume kleiner als oben
1 Geringe Raumflexibilität und Platzverschwendung
1 Zaun in Richtung Kanal und verschlossene Pforte
1 Grünanlage zu stark zurecht gestutzt
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
2 zu starke Technikfixierung zu wenig
Orientierung an menschlicher Kommunikation, wirkt zu funktionell
3 kein Holz, kalt, ungemütlich, trist, protzig
und anonym, zu wenig natürliche Materialien, zu wenig Farbe, Orte mit Gemütlichkeit Atmosphäre fehlen
1 zuviel Grautöne
2 Lüftung und Heizung u. Nebenkosten
3 Markisen, Sonnenschutztechnik
1 Parkplatzsituation
1 Tür griffe zu den Bereichen, wenig offene
Raumaufteilung
1 Vordach, Eingangstür regnet es durch.
Handlauf Befestigung Verletzungsgefahr
C 5 c Welche Gesamtbewertung zwischen 1 = sehr gut und 6 = sehr schlecht geben Sie der installierten Technik?
ECOTEC 1
ECOTEC 2
Notenspiegel
Notenspiegel
10
10
10
10
8
8
8
6
6
4
2
1
0
1
2
0
1
0
1
2
3
4
5
6
1
Die Durchschnittsnote ist: 2,68
C5d
5
4
2
1
7
6
2
3
4
5
6
Die Durchschnittsnote ist: 3,47
Welche Technik fehlt?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 besondere Abzüge für den Raucherqualm
1 100 m Bit Netzwerkanbindung an das
Internet
1 besserer Handsteuerung
1 Alarmanlage, die überprüft ob noch jemand da ist
1 Einzelplatzleuchten
1 Automatische Lichtsteuerung in den Fluren, Treppenhaus
1 Grauwassernutzung, Windfang im Eingangsbereich
2 besserer Blendschutz von innen
2 Klimaanlage
1 Heizungssteuerung ist zu indirekt, auf
207
VIII ANHANG
der Schattenseite ist es im Winter erbärmlich kalt
1 Markisen
8 Klimaanlage die Funktioniert, aktive
Kühltechnik, Ostseite PC–Festplatten
leiden unter Sommertemperaturen (bereits Ausfall erlebt), Ausreichende Klimatisierung im Server– und Konferenzraum,
Unterschiedliches Klima – Nord – Südseite –EDV Raum – Lehr Räume
1 RWSA
1 konventionelle
1 Küchentechnik (Herd, Geschirrspüler)
1 mehr Eingriffsmöglichkeiten in die Steuerung
1 mehr Messgeräte für akzeptable Durchschnittswerte
1 Natürliche Beleuchtung und Belüftung
von Fluren und Sanitärbereich
1 Replikatoren
4 Sonnenschutz, Innenjalousien, Ostseite
des Gebäudes unzureichend gegen
Sonne geschützt
1 Stabile Türschließer, in Tiefgarage öfters
defekt
2 Ventilatoren, ausreichende Lüftung
C5e
Welche Technik ist überflüssig?
Anzahl
208
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
3 Automatische Lichtsteuerung
1 10 m Bit Netzwerkanbindung an das
Internet
6 Automatische Markisensteuerung
4 Alarmanlage, die durch schlecht ausgearbeitete Technik Fehlalarm auslöst und
dann muss man dafür bezahlen
5 Automatische Wasserhähne
6 Automatische Lichtsteuerung
2 Kartensicherung für den Fahrstuhl, die
Vorrangschaltung am Aufzug
1 Automatische Markisensteuerung
1 Klimaanlage, Elektron. Türverriegelung
1 Automatische Wasserhähne
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
1 Lüftung, da sie nicht funktioniert
2 Heizungen im Sanitärbereich und in den
Fluren
1 Tiefgarage
1 Kamera an den Eingängen – Besucher
sind nicht zu sehen
1 Überwachungskameras
1 keine, wenn sie funktionieren würde
2 Markisen außen. Zu hohe Windanfälligkeit der Markisen.
1 Netzfreischaltung
2 Nicht funktionierende Klimatisierung. Die
Regeltechnik, die den Menschen luftlos
macht
1 Präsenzmelder
1 Spülung der Pinkelbecken vor 'Inbetriebnahme'
5f
Welche Veränderungsvorschläge hinsichtlich der Funktion und Nutzung einzelner Gebäudetechniken haben Sie?
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
1 Alarmanlage
3 Alarmanlage, Kopplung von Raumüberwachung (Präsenzmelder) und Alarmanlage. Minimallösung: Hinweis, 'Person
im Gebäude'
2 Automatische Markisensteuerung, geringere Windanfälligkeit der Markisen
3 Automatik abschalten (Wasserhähne,
Markisensteuerung)
1 Automatische Wasserhähne, erst kein
Wasser, dann zu schnell wieder aus
1 Automation ist gut, jedoch besser Durchdenken, Systeme aufeinander abstimmen und individuelle Raumgegebenheiten berücksichtigen
1 Beleuchtung in Toiletten sollte sich nach
einiger Zeit selbst abschalten
9 Automatische Markisensteuerung mit
besserer Handsteuerung, Innenmarkisen
Südseite, Sonnenblenden individuell
nach Gebäudeseite, Verbesserung des
Blendschutz von außen, geringere
Windanfälligkeit der Markisen, Markisen
auswechseln, sind ständig beschädigt.
1 Bessere Zugänglichkeit der Zonen
2 Beleuchtung
Regelbarkeit
verbessern,
individuelle
209
VIII ANHANG
1 Eine andere Architektur (Niedrigenergiehaus, Glas + Wärmedämmung) würde viel "Techno–Schnick–Schnack"
erübrigen!
1 Cafeteria
1 Heizung manuell zu steuern
1 individuelle Regelbarkeit der Heizung
2 Lüftungsanlage, die funktioniert, bessere Belüftung der Besprechungsräume
10 Klimaanlage, Lüftungstechnik überprüfen, sie ist eventuell fehlerhaft, Klimasteuerung erforderlich, Belüftungssystem
verbessern, bessere Regelung der Klimaanlage, Sinnvoller Luftaustausch in
den Fluren. Klimaanlage sollte auch
nachts und Wochenende laufen, Rechnerraum über 40 Grad, folge Rechnerausfälle
5 Steuerung, mehr Eingriffsmöglichkeiten,
besserer Handsteuerung, Nutzerverhalten mit Methoden der Fuzzy–Logik
abbilden und in der Steuerung berücksichtigen, (die Technik soll mich unterstützen, ich will kein Sklave der Technik
sein
1 Regelungs– und Klimatechnik maßvoll
einsetzen
1 Temperaturanpassung in den Arbeitsräumen muss individuell Regelbar sein –
das verlangen nach wärme oder kühle ist
individuell verschieden, Temperatur in
den räumen messen, statt Außen
1 Weniger Regelung in den Büros, das
regelt die Natur über ein offenes Fenster
besser
1 Zeitkonstante für Türöffner zu gering
C 5 g Welche, der im ECOTEC Gebäude vorhandenen Techniken würden Sie auch bei sich zu
Hause installieren?
ECOTEC 1
210
ECOTEC 2
VIII.24 AUSWERTUNG DER NUTZER/–INNENBEFRAGUNG FÜR DIE GEBÄUDE ECOTEC 1 UND ECOTEC 2
19
Solaranlage
Jalousiesteuerung
3
Jalousiesteuerung
6
Präsenzmelder
17
5
3
7
Präsenzmelder
Netzfreischaltung
0
22
Solaranlage
10
15
10
Netzfreischaltung
20
0
5
10
15
20
25
Andere, und zwar
Anzahl
ECOTEC 1
Anzahl
ECOTEC 2
2 Be– Entlüftungssystem
1 besserer Handsteuerung
2 Keine
5 Keine
2 Regenwassernutzungsanlage
Manche Fragen wurden im Fragebogen kommentiert oder durch zusätzliche Antworten versehen:
Frage
ECOTEC 1
Frage
ECOTEC 2
A5
Die Einführung fand nachmittags statt, A5
Privatzeit für Halbtagskräfte
wer ist zu alarmieren bei Kälte, warum ist
die Luft so schlecht
B1a
Büro im Erdgeschoss, im Winter stets B1a
kalte Füße, der Boden ist ausgekühlt
Im Winter zu kalt Heizung schaltet sich
automatisch ab
B1a
oft entweder zu kalt oder zu warm
B1a
Es ist permanent zu warm im Gebäude
B1c
Raucher Qualm zieht nicht ab
B1c
im Sommer zu warm, im Winter zu kalt
B1c
in den oberen Etagen ist die Bewertung B1c
schlechter, besonders A 104 bei Veranstaltungen mit vielen Personen
ich kriege Kopfschmerzen
B1c
gelegentlich aber schwül, stickig
B1c
Flur Note 6 insbesondere am Montagmorgen
B1c
wegen der schlecht funktionierenden
Lüftung, siehe C5d
B2c
Man hätte über den Türen zu den Büros
Lichtscheiben einbauen sollen damit
mehr Tageslicht die Flure gelangt
Es wäre sehr sinnvoll ein normale Regel B4a
Mischsystem zu verwenden
aber es ist immer kalt und lässt sich nicht
verstellen
B4a
211
VIII ANHANG
B4a
Geht aber nicht, weil der Temperaturregler klemmt! Wer hat sich die Position
des Seifespenders ausgedacht?
C3b
Ich kann leider nicht selbst beschaffen
212