Arbeitsgruppe Evaluierung und Demonstration

Neue Wege beim Bau von Gebäuden oder bei der Sanierung des Gebäudebestands zu gehen, das erfordert vom Investor Mut. Gebäude- und Anlagenplaner greifen bevorzugt auf Bekanntes und Bewährtes zurück. Der Baubranche wird daher auch häufig vorgeworfen, konservativ zu sein. Politisch ist in Deutschland und Europa einvernehmlich gefordert den Gebäudebestand innerhalb der nächsten 30 Jahre klimaneutral umzugestalten. Die Dekarbonisierung der Industriegesellschaft (kohlenstoffarme Weltwirtschaft) ist als Langfristperspektive auf dem Klimagipfel in Paris festgeschrieben worden. Um den fossilen Energieverbrauch der bestehenden und neu zu errichteten Gebäude signifikant zu senken, sind aber neue Lösungen zwingend notwendig. Demonstrationsgebäude nehmen hier eine Schlüsselrolle ein. Sie zeigen neue Lösungsansätze auf, sie sind die Keimzellen einer energiesparenden Gebäudetechnologie. Sie demonstrieren die Machbarkeit und regen zur Nachahmung in großer Serie an.

Die Gebäudehülle ist die zentrale Schnittstelle zur Außenwelt, die den Energiebedarf eines Gebäudes und die Behaglichkeit in den einzelnen Räumen definiert. Gleichzeitig ist bekannt, dass das Nutzerverhalten einen wesentlichen Einfluss auf den Energieverbrauch hat. Dies ist eine der Ursachen dafür, dass die kalkulierten Energiebedarfswerte von Gebäuden in der Praxis von den gemessenen Energieverbräuchen zum Teil signifikant abweichen können.  Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch sind sowohl das thermische Komfortniveau in dem jeweiligen Gebäudebereich als auch das Lüftungsverhalten. Durch maßgeschneiderte Messprogramme lassen sich spezifische Fragestellungen in den Demonstrationsvorhaben analysieren und die Praxistauglichkeit überprüfen.

Das Fraunhofer IBP hat mittlerweile über 250 Demonstrationsvorhaben weltweit realisiert und messtechnisch evaluiert. Es verfügt daher über einen großen praktischen Erfahrungsschatz und über eine große Datenbasis zum Nutzerverhalten und Effizienzkennwerten. Die Arbeitsgruppe Evaluierung und Demonstration berät hierzu bereits in der Planungsphase Industriepartner, Bauherren und Investoren zu deren neuartigen und innovativen Gebäude- und Anlagensysteme. Dazu gehören auch Systeme zur Qualitätskontrolle, ohne die hocheffizient geplante Gebäude nicht umgesetzt werden sollten. Durch die Anwendung der Methoden und Werkzeuge, die die Schadensanalyse bietet, können die Ursachen von Fehlentwicklungen ermittelt werden. Die Erfahrung aus Forschung und Entwicklung wird durch die Mitarbeit in Normungsgremien in die Normung eingebracht.

Eine Auswahl an Projekten, die in der Arbeitsgruppe bearbeitet wurden:

 

Living Lab Wuppertal -

Praxis-Vergleich verschiedener Speicherstrategien für Plusenergiehäuser in exemplarischen Wohnsiedlungen

Projektziel ist die praktische und theoretische Untersuchung zur quartierzentralen Speicherung überschüssiger regenerativer (PV-) Energie. Hierbei werden sowohl wirtschaftliche als auch energetische Aspekte betrachtet. In ein­em zweijährigen Monitoringvorhaben in der Living Lab Plattform des Bundesverbands Deut­scher Fertighaushersteller ...

 

Windheizung 2.0  

Energiespeicherung und Stromnetzregelung mit hocheffizienten Gebäuden

Vor allem während winterlicher Starkwind­zeiten herrscht im deutschen Stromnetz häufig ein Überangebot, das zu sehr niedrigen bis negativen Preisen an der Strombörse führt. Forschungsziel der Studie ist es, Konzepte für „Windheizungs-Gebäude“ zu erstellen, die ausschließlich während Starkwindzeiten be­heizt werden und deren eingespeicherte Wär­me so lange vorgehalten werden kann, dass außerhalb der Starkwindereignisse keine bzw. kaum Energie für Heizung und Trinkwarmwas­sererwärmung nötig ist.

 

Substitution von Nacht-stromspeicherheizungen

durch hocheffiziente Niedertemperatur-flächenheizungen unter gleichzeitiger Reduktion von CO2-Emission und Integration der Verbrauchssektoren Strom und Wärme

 

In Deutschland gibt es aktuell noch ca. 1,6 Mio. Wohnungen mit Nachtstrom­speicher-heizungen. Die großen Nachteile der Heizungen sind der niedrige Gesamt-wirkungsgrad und die eingeschränkte Steuerbarkeit. 

 

Bewertungsverfahren Ultraleichtbau

Ultraleichtbaukonstruktionen wie z.B. Konstruktionen aus Membrankissen etablieren sich zunehmend auf dem Bausektor. Im Gegensatz zu massiven Baukonstruktionen unterscheiden sie sich im Wesentlichen dadurch, dass die klimabedingten Energieströme meist ohne zeitliche Verzögerung unmittelbar auf den Innenraum einwirken. Bislang gibt es jedoch keine Bemessungs- und Prüfverfahren zur Bestimmung der wärmetechnischen Kennwerte, die diese Eigenschaften adäquat berücksichtigen.

 

Bemusterung des Fassadenkonzepts

für den Neubau eines Verwaltungsgebäudes

Die Aufgabenstellung dieses Projektes ist die funktionstechnische und raumklimatische Überprüfung der Wirkungsweise einer, mittels eines raumseitigen Screens ausgebil­deten Abluftfassade anhand eines 1:1 Fas­saden-Mockups. Die Zielsetzung ist, im Rahmen einer integralen Planung, die Prüfung und Opti­mierung der Planungsansätze noch vor Baubeginn.

 

Effizienzhaus Plus Berlin - Monitoring

Im Rahmen eines Monitoringprogramms werden die Energieströme des Demonstrationsgebäudes messtechnisch erfasst und energetisch bewertet. Die Messkonfiguration ist so ausgelegt, dass einerseits die Bildung von vollständigen monatlichen Energiebilanzen und andererseits die Bewertung der Performance der installierten Anlagentechnik möglich sind. Ferner erfolgt die kontinuierliche Messung der Lufttemperatur und der CO2-Konzentrationen in repräsentativen Räumen, und es werden die nutzbaren und überschüssigen Beiträge aus der Photovoltaikanlage sowie der Verbrauch aller Geräte im Haus fortlaufend aufgezeichnet.

 

IEA EBC Annex 58

Erarbeitung von Prüfverfahren zur Vereinheitlichung der energetischen Bewertung von großformatigen, transparenten Bausystemen unter in situ Randbedingungen

m internationalen Annex-Teil dieses Pro­jekts werden verschiedene Analyseverfah­ren in sogenannten „Common Exercises“ untersucht. Für Gebäudesimulations-Pro­gramme wird in Zusammenarbeit mit der University of Strathclyde ein Validierungs­szenario für derartige Programme erstellt.

 

Innen liegende Sonnen- und Blendschutzsysteme

(Plissees und Kammerplissees)

Untersuchung der Potenziale zur Verringerung des Heizwärmebedarfs

Ermittlung der Einsparpotentiale an Heizwärme durch die Nutzung innen liegender Sicht- und Sonnenschutz-Systeme. Bei Ein­familienhäusern (EFH) wird diese Einsparung durch die nächtliche Erhöhung des Wärmeübergangswiderstandes an den Innenseiten der Fenster und der damit verbundenen Reduzierung des U‑Wertes erreicht. Bei Bürogebäuden können die solaren Wärmegewinne während der Heiz­periode erhöht werden, wenn tagsüber statt außenliegender Sonnenschutzsysteme innenliegende Behänge zur Vermeidung von Blendung verwendet werden.

 

Messtechnische Untersuchung

Vergleich zwischen einer Heizungsanlage mit dezentralen Heizungspumpen und einer konventionellen Heizungsanlage

Im Rahmen messtechnischer Untersuchun­gen wurde der Energieaufwand (Strom und Heizenergie) einer Heizungsanlage mit dezentralen Kleinst-Umwälzpumpen mit einer Heizungsanlage mit zentraler Um­wälzpumpe verglichen.

 

EnEff 06 | VERU

Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Energieoptimiertes Bauen geförderten Forschungsvorhabens EnEff06, war einerseits die messtechnische Evaluierung der neuen Bewertungsmethodik zur DIN V 18599. Andererseits sollte ein erster Praxisnachweis geführt werden zu deren Anwendbarkeit zur Bestimmung der Nutzenergieanteile für die Heizung, Beleuchtung und Kühlung von Gebäuden. Darüber hinaus sollte mit Hilfe des Vorhabens die Fachöffentlichkeit auf das komplexe Zusammenwirken der Komponenten Fassade, Sonnenschutz, Beleuchtung und Klimatechnik sowie unterschiedliche Nutzungsanforderungen auf den Energiebedarf von Gebäuden sensibilisiert werden und konkrete Vorschläge zur Erarbeitung von energetisch optimierten Verwaltungsgebäuden abgeleitet werden.

 

IR-reflektierenden Dämmmaterialien

Experimentelle und theoretische Untersuchungen   

Bei Dämmmaterialien mit IR-reflektierender Oberfläche wird von manchen Herstellern suggeriert, dass mit diesen dünnen Produk­ten annähernd gleichwertige Dämmeigen­schaften erreicht werden wie bei hochwär­megedämmten Dachkonstruktionen wie z.B. Mineralwolle. Die Dämmeigenschaften sollen bei in situ Messungen unter identi­schen Randbedingungen verglichen werden.

 

IMEDASTM

Internet Messdaten Erfassungs- und Auswertungssystem

IMEDASTM ist eine Software-Eigenent-wicklung zur Messung, Steuerung und Regelung von Prüfständen die speziell auf die Bedingungen und Anforderungen im wissenschaftlichen Umfeld optimiert wurde. Die Software eignet sich insbesondere für Langzeitmessungen mit vielen Messkanälen und hohen Ansprüchen an Flexibilität, Datensicherheit und Genauigkeit.