In Berlin wurde das erste klimaneutrale Nichtwohngebäude des Bundes errichtet. Das Bürogebäude des Umweltbundesamtes ('Haus 2019') ist als Nullenergiegebäude konzipiert. Im Rahmen des Projektes wurde parallel zur Entwicklung eines energetischen Konzepts für das Gebäude ein Monitoring ausgearbeitet und mit Inbetriebnahme des Gebäudes im September 2013 umgesetzt. Ausgangslage: Das Nullenergiehaus wurde in vorgefertigter Holztafelbauweise mit Flachdach errichtet. Die Qualität der Gebäudehülle geht über die Anforderungen an ein Passivhaus hinaus. Die Holzfenster mit Dreischeibenverglasung sind auf der Süd-, Ost- und Westseite des Gebäudes mit einem außenliegenden Sonnenschutz ausgestattet. Die Bereitstellung des Heizenergiebedarfs erfolgt über einen ganzheitlichen und nachhaltigen Systemansatz. Integriert ist eine Wärmepumpe, die als lokale Ressource das Grundwasser nutzt. Die Wärme- und Kälteverteilung erfolgt über Flächensysteme, welche auf der Innenseite der Außenwände für die Heizung und in den oberen Bereichen der Bürotrennwände für die Kühlung integriert ist. Zusätzlich dazu wird die Zuluft der Lüftungsanlage durch eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung und ein Heizregister temperiert. Für die ganzjährige Trinkwarmwasserbereitstellung ist unterstützend eine solarthermische Anlage installiert. Ziel: In einem integralen Planungsprozess sollte ein nachhaltiges und ökologisches Gesamtkonzept für den Neubau entwickelt werden. Neben der Erfüllung des Nullenergie-Standards unter Einbindung erneuerbarer Energien waren besonders ein hoher Nutzerkomfort und optimale Arbeitsbedingungen zu realisieren. Der Strombedarf der hocheffizienten Anlagentechnik, der Beleuchtung und der Büroausstattung soll in der Jahresbilanz vollständig durch den Ertrag einer Photovoltaikanlage gedeckt werden. Über den Betrieb einer zentralen Lüftungsanlage soll der optimale lufthygienische Innenraumkomfort während der Nutzungszeit gewährleistet werden. Die Zuluft in den Raum ist präsenzabhängig gesteuert, um den Mindestluftwechsel sicherzustellen. Eine Fensterlüftung ist zusätzlich in jedem Raum möglich.
Ziel des Verbundvorhabens ist es den Einsatz von Phasenwechselmaterialen (PCM) in unterschiedlichen Anwendungen im Gebäudebereich beispielhaft zu demonstrieren. Gerade im Gebäudesektor kommt Referenzobjekten und der Demonstration innovativer Gebäudetechnik ein hoher Stellenwert zu, um die Markteinführung energieeffizienter Technologien zu beschleunigen. In einem begleitenden Monitoring sollen wissenschaftlich belastbare Messdaten erhoben werden. Anhand der vorliegenden Daten erfolgen eine Querauswertung und eine Systembewertung. Die Ergebnisse werden über Symposien mit Projektpartnern sowie Planern, Architekten und Investoren kommuniziert und diskutiert. Die Teilvorhaben werden durch verschiedene Forschungseinrichtungen begleitet und von Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) koordiniert. Im LVM Münster wird eine neu entwickelte PCM-Hybriddecke erstmalig großflächig in Seminarräumen eingesetzt. Die speicherbare Wärmemenge ist so bemessen, dass die meiste Zeit keine zusätzliche Kältetechnik benötigt wird, um die Räume auf behaglichem Temperaturniveau zu halten. Die Regeneration des PCMs erfolgt nachts über Kühltürme und ein Geothermiefeld. Ziel dieses Projektes ist nun die Performance unter realen Nutzungsbedingungen in einem Gebäude sowie die optimalen Betriebsparameter zu ermitteln. Arbeitsgegenstand des Teilvorhabens ist die Planung und Umsetzung des Monitorings und Begleitung der Messungen sowie Erarbeitung und Umsetzung optimierter Regelungsstrategien.
Ziel des Projekts Dyn-GSGK ist es, eine weitestgehend auf erneuerbaren Energien basierende spitzenlastfähige Klimatisierung zu entwickeln, bei der durch Verwendung von dynamisch regelbaren Erdreichwärmeüberträgern (EWÜ) auf eine Überdimensionierung der geothermischen Komponenten oder Backup-Systeme verzichtet werden kann. Dieses dynamische Verhalten der EWÜ wird durch die Induktion einer Grundwasserströmung mittels Luftinjektion erreicht. Das Gesamtsystem wird durch die neu hinzugewonnene Regelgröße flexibler. Die Trennung von Kühlung und Entfeuchtung sowie eine PCM-Kühldecke reduzieren dabei zunächst die Lastspitzen des Kältebedarfs, die verbleibenden Spitzen können dann in ausreichender Weise durch die innovativen EWÜ gedeckt werden. Damit wird das System auch wirtschaftlich konkurrenzfähig, da eine elektrische Kältemaschine komplett eingespart werden kann. In Kombination mit der bereits vorhandenen Pilot-Klimaanlage zur sorptionsgestützten Klimatisierung an der TUHH soll das Gesamtsystem um dynamische EWÜ erweitert und getestet werden. Die Spitzenlastfähigkeit des gekoppelten Gesamtsystems soll dabei in Langzeitversuchen nachgewiesen werden. Die durch Luftinjektion erzielbare Dynamik und Leistungssteigerung der EWÜ ist messtechnisch im Betrieb zu analysieren. Dabei soll auch das Verhalten der EWÜ in einem Sondenfeld beurteilt werden. Das Folgeprojekt Dyn-GSGK ist entsprechend der wissenschaftlichen und technischen Ziele in insgesamt sieben Arbeitspakete (AP) unterteilt: 1.) Bau und Inbetriebnahme des Sondenfeldes; 2.) Kopplung der geothermischen Anlagen mit der bestehenden Heiz bzw. Klimaanlage; 3.) Messtechnische Untersuchungen zur Betriebsweise der geothermischen Anlagen; 4.) Untersuchungen an der Pilotanlage am Standort TUHH; 5.) Numerische Abbildung von geothermisch aktivierten geotechnischen Strukturen; 6.) Modellierung und Simulation der Klimaanlage; 7.) Dokumentation der Ergebnisse.