Das im Jahr 2017 fertiggestellte Freiburger „Rathaus im Stühlinger“ ist Europas größtes Netto-Nullenergie-Gebäude. Die Nettogrundfläche von 22.650 m2 bietet Platz für 840 Beschäftigte. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Stadt Freiburg mit dem Fraunhofer ISE, DS-Plan GmbH und der badenova zeigt die Auswertung der Daten des ersten Betriebsjahres (2018), dass das Ziel fast erreicht wurde. Die dynamischen Lastprofile von Bedarf und Erzeugung im Betrieb werden zeitlich hoch aufgelöst erfasst und hinsichtlich Eigenbedarfsdeckung und Lastflexibilisierung analysiert. Für die Energiegewinnung haben die Architekten auf Photovoltaik (PV) in der Fassade, PV und (abgedeckte) photovoltaisch-thermische (PVT-)Kollektoren auf dem Dach, Grundwasser-Wärmepumpen, Grundwasser- Wärmetauscher und Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung gesetzt. Die PVT-Kollektoren decken einen Teil des Wärmebedarfs der Kantine. Der Anteil der Gebäudeautomation an der Effizienz des Gebäudes ist schwer zu quantifizieren, denn ein Großteil der Effizienzmaßnahmen beruht auf passiven Maßnahmen: einer hochgedämmten Gebäudehülle, Niedertemperatur Heizsystemen oder der passiven Kühlung über Grundwasser. Die Stadt Freiburg setzt zur Steuerung, Erfassung und Optimierung ein Energiemanagementsystem ein. In Verbindung mit der Gebäudeautomation ist das Energiemanagementsystem zur fortlaufenden Kontrolle der Effizienzkennwerte der Einzelkomponenten wichtig, insbesondere in Hinblick auf die Effizienz der Wärmepumpen. Erst damit kann der optimale Betrieb des Gesamtsystems hergestellt und dauerhaft gewährleistet werden. Die Gebäude und Raumautomation sind regelbasiert. Die Ansteuerung der Betonkernaktivierung ist prädiktiv, zusätzlich wird auf Wetterprognosen (Vorhersage der Außentemperatur) zurückgegriffen. Gebäude mit eigener Stromerzeugung speisen nicht nur Strom in das Netz ein, sondern können ihren Strombezug zur Wärme- und Kältebereitstellung auch an die Bedürfnisse der Netze anpassen. In Zukunft können solche Gebäude daher eine netzdienliche Rolle spielen.
Das Projekt "Unterauftrag von IGS/TU Braunschweig - EVA - Evaluierung von Energiekonzepten - Durchführung von Arbeitsplatzbefragungen zur Ermittlung der Nutzerzufriedenheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Industrielle Bauproduktion, Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau durchgeführt. Im Rahmen des Projektes werden Bürogebäude in Deutschland, die in den letzten 10 Jahren erbaut wurden, über 3 Jahre hinweg untersucht. Im Mittelpunkt der Bearbeitung steht die energetische Performance der Gebäude. Neben einer Bewertung der End- und Primärenergieverbräuche sollen detaillierte Messungen Aufschluss geben über die Effizienz innovativer Technologien wie z.B. Betonkernaktivierung, Erdsonden und passive Lüftungskonzepte. Vom fbta werden umfangreiche Nutzerbefragungen durchgeführt, um Akzeptanz und Komfort der Konzepte zu bewerten. Im Einzelnen sollen dabei folgende Fragen beantwortet werden: - Was sind - gebäudeübergreifend - die wichtigsten Parameter für eine hohe Zufriedenheit im Gebäude / am Arbeitsplatz? - Gibt es Unterschiede in den individuellen Zufriedenheitsparametern von Nutzern und können sie in Verbindung mit der Architektur / dem Gebäudekonzept gesetzt werden? Existieren Unterschiede in den Zufriedenheitsparametern zwischen Sommer und Winter? - Wie wichtig sind einzelne Komfortkriterien für die allgemeine Zufriedenheit mit dem Arbeitsplatz? Gibt es mit dem Energiekonzept direkt verbundene Gebäudemerkmale, die von Nutzern besonders positiv bewertet werden? Bislang wurden Befragungen in 16 Gebäuden - in der Regel jeweils einmal im Winter und einmal im Sommer - durchgeführt mit einer Rücklaufquote von etwa 80 Prozent, so dass über 1000 ausgefüllte Fragebögen für die Auswertung zur Verfügung stehen. Während der Befragungen werden Raumtemperaturen gemessen; zusätzlich stehen Klimadaten und zum Teil weitere Raumklimadaten für die Auswertung zur Verfügung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der Steuer- und Regelungstechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CuroCon GmbH durchgeführt. Die Bundesregierung plant, bis zur Mitte des Jahrhunderts einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Neben dem effizienten Heizen eines Gebäudes wird das Kühlen immer wichtiger, sodass neue nachhaltige Lösungen gefordert sind. Im Rahmen des geplanten Projektes soll ein Wärmespeicher- und Energieerzeugungssystem für Gebäude erforscht und entwickelt werden, um die Gebäudebeheizung und -kühlung sicherzustellen, Überhitzungen zu vermeiden und überschüssige Wärmeenergie im tages- und jahreszeitlichen Zyklus zu speichern bzw. verfügbar zu machen. In Verbindung mit Flächenheizungen und Bauteilaktivierungen lässt sich so eine klimaneutrale Energieversorgung des Heiz-/Kühlsystems bei gleichzeitig hohem thermischen Komfort der Gebäude erreichen. Die Innovation des angestrebten Ziels besteht darin, dass die Energieerzeugung in autarken 'Energiepfählen' stattfindet, sodass im Gebäude selber eine aufwändige Haustechnik vermieden werden kann. Die Besonderheit besteht ferner darin, dass zur Energiespeicherung Speichersysteme auf verschiedenen Temperaturniveaus verwendet werden. Dies soll durch die Anwendung von PCM-Material und Peltier-Elementen ermöglicht werden. Über eine intelligente Steuer- und Regeltechnik soll die Wärmeenergie optimal eingesetzt oder gespeichert werden, sodass über den kompletten Jahresverlauf hinweg möglichst wenig Energie von Netzanbietern benötigt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung der PCM-Speicher und des Energie-Verteilsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innogration GmbH durchgeführt. Die Bundesregierung plant, bis zur Mitte des Jahrhunderts einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Neben dem effizienten Heizen eines Gebäudes wird das Kühlen immer wichtiger, sodass neue nachhaltige Lösungen gefordert sind. Im Rahmen des geplanten Projektes soll ein Wärmespeicher- und Energieerzeugungssystem für Gebäude erforscht und entwickelt werden, um die Gebäudebeheizung und -kühlung sicherzustellen, Überhitzungen zu vermeiden und überschüssige Wärmeenergie im tages- und jahreszeitlichen Zyklus zu speichern bzw. verfügbar zu machen. In Verbindung mit Flächenheizungen und Bauteilaktivierungen lässt sich so eine klimaneutrale Energieversorgung des Heiz-/Kühlsystems bei gleichzeitig hohem thermischen Komfort der Gebäude erreichen. Die Innovation des angestrebten Ziels besteht darin, dass die Energieerzeugung in autarken 'Energiepfählen' stattfindet, sodass im Gebäude selber eine aufwändige Haustechnik vermieden werden kann. Die Besonderheit besteht ferner darin, dass zur Energiespeicherung Speichersysteme auf verschiedenen Temperaturniveaus verwendet werden. Dies soll durch die Anwendung von PCM-Material und Peltier-Elementen ermöglicht werden. Über eine intelligente Steuer- und Regeltechnik soll die Wärmeenergie optimal eingesetzt oder gespeichert werden, sodass über den kompletten Jahresverlauf hinweg möglichst wenig Energie von Netzanbietern benötigt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Fertigung Wärmerohre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MPG Wärmetechnik GmbH durchgeführt. Derzeit kommt es vermehrt im Sommer und während der Übergangszeit zu einer Überwärmung der Gebäude, da die aktuellen Vorschriften des Wärmeschutzes primär auf eine Verringerung des Heizenergiebedarfs abzielen. Um die zulässigen Temperaturbereiche einzuhalten, müssen technische Anlagen für das Kühlen eingesetzt werden. In der Regel benötigen die Systeme z.B. thermische Bauteilaktivierungen (TBA) jedoch eine gewisse Pumpleistung, um die Kühlmittel durch Leitungen im Bauteil zu transportieren. Zur Kälteerzeugung werden im Allgemeinen elektrisch angetriebene Kältemaschinen eingesetzt. Der hierfür insgesamt notwendige Primärenergiebedarf ist erheblich. Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die Kühlung durch eine passive Wärmeabfuhr mittels Wärmerohren energetisch effizienter zu machen. Des Weiteren soll auch die Abwärme aus der Kühlung möglichst passiv und unter Nutzung von Synergieeffekten bei gleichzeitiger Einbindung erneuerbaren Energien im Gebäudebereich gestaltet werden. In allen Systemen wird es für eine effiziente Nutzung erforderlich sein, eine vorausschauende Regelung (z.B. auch zur Lastverschiebung) zu erforschen.
Das Projekt "Minimierung des Kühlenergiebedarfs von Nichtwohngebäuden und Lastflexibilisierung durch den Einsatz von Wärmerohren in Kombination mit erneuerbaren Energien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Derzeit kommt es vermehrt im Sommer und während der Übergangszeit zu einer Überwärmung der Gebäude, da die aktuellen Vorschriften des Wärmeschutzes primär auf eine Verringerung des Heizenergiebedarfs abzielen. Um die zulässigen Temperaturbereiche einzuhalten, müssen technische Anlagen für das Kühlen eingesetzt werden. In der Regel benötigen die Systeme z.B. thermische Bauteilaktivierungen (TBA) jedoch eine gewisse Pumpleistung, um die Kühlmittel durch Leitungen im Bauteil zu transportieren. Zur Kälteerzeugung werden im Allgemeinen elektrisch angetriebene Kältemaschinen eingesetzt. Der hierfür insgesamt notwendige Primärenergiebedarf ist erheblich. Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die Kühlung durch eine passive Wärmeabfuhr mittels Wärmerohren energetisch effizienter zu machen. Des Weiteren soll auch die Abwärme aus der Kühlung möglichst passiv und unter Nutzung von Synergieeffekten bei gleichzeitiger Einbindung erneuerbaren Energien im Gebäudebereich gestaltet werden. In allen Systemen wird es für eine effiziente Nutzung erforderlich sein, eine vorausschauende Regelung (z.B. auch zur Lastverschiebung) zu erforschen.
Das Projekt "Betriebsführung und Regelung der thermoaktiven Bauteilsysteme (TABS) in der Gebhard-Müller-Schule in Biberach an der Riß" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Biberach, Institut für Gebäude- und Energiesysteme durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Analyse der momentanen Betriebsweise der Betonkerntemperierung der Gebhard-Müller-Schule in Biberach a. d. Riß durchgeführt, ein Gebäudemodell eines Ausschnittes der Schule in TRN-SYS erstellt und Tests von Regelstrategien an diesem Modell durchgeführt. Zu den getesteten Regelstrategien gehörten das UBB-Verfahren, das im Programm TRNSYS umgesetzte UBB-Verfahren und eine energiegesteuerte Be-/Entladestrategie. Bei der Betriebsanalyse standen insbesondere die pro Tag in die TABS eingeladenen bzw. den TABS pro Tag entzogenen Energien im Fokus, da sie als Grundlage für die Implementierung einer energiegesteuerten Be-/Entladestrategie dienen sollten. Anhand der Simulationen mit dem Gebäudemodell konnte ein Vergleich des UBB-Verfahren mit dem im Programm TRNSYS umgesetzten UBB-Verfahren durchgeführt werden, der zeigte, dass die Umsetzung in TRNSYS bessere Ergebnisse liefert. Dies konnte durch die Umsetzung des Verfahrens in TRNSYS beseitigt werden
Das Projekt "Teilvorhaben: Abwärmekonzepte und prädiktive Regelung Gesamtsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Konstanz, Fachgebiet Physik und Elektrotechnik durchgeführt. Derzeit kommt es vermehrt im Sommer und während der Übergangszeit zu einer Überwärmung der Gebäude, da die aktuellen Vorschriften des Wärmeschutzes primär auf eine Verringerung des Heizenergiebedarfs abzielen. Um die zulässigen Temperaturbereiche einzuhalten, müssen technische Anlagen für das Kühlen eingesetzt werden. In der Regel benötigen die Systeme z.B. thermische Bauteilaktivierungen (TBA) jedoch eine gewisse Pumpleistung, um die Kühlmittel durch Leitungen im Bauteil zu transportieren. Zur Kälteerzeugung werden im Allgemeinen elektrisch angetriebene Kältemaschinen eingesetzt. Der hierfür insgesamt notwendige Primärenergiebedarf ist erheblich. Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die Kühlung durch eine passive Wärmeabfuhr mittels Wärmerohren energetisch effizienter zu machen. Des Weiteren soll auch die Abwärme aus der Kühlung möglichst passiv und unter Nutzung von Synergieeffekten bei gleichzeitiger Einbindung erneuerbarer Energien im Gebäudebereich gestaltet werden. In allen Systemen wird es für eine effiziente Nutzung erforderlich sein, eine vorausschauende Regelung (z.B. auch zur Lastverschiebung) zu erforschen. Die HTWG Konstanz erforscht dabei hauptsächlich die Einbindung der erneuerbaren Energien sowie die intelligente, vorausschauende Regelung auf Basis von KI - Algorithmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Optimierung der Peltierelemente und Wärmetauscher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PANCO - Physikalische Technik Anlagenentwicklung & Consulting GmbH durchgeführt. Die Bundesregierung plant, bis zur Mitte des Jahrhunderts einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Neben dem effizienten Heizen eines Gebäudes wird das Kühlen immer wichtiger, sodass neue nachhaltige Lösungen gefordert sind. Im Rahmen des geplanten Projektes soll ein Wärmespeicher- und Energieerzeugungssystem für Gebäude erforscht und entwickelt werden, um die Gebäudebeheizung und -kühlung sicherzustellen, Überhitzungen zu vermeiden und überschüssige Wärmeenergie im tages- und jahreszeitlichen Zyklus zu speichern bzw. verfügbar zu machen. In Verbindung mit Flächenheizungen und Bauteilaktivierungen lässt sich so eine klimaneutrale Energieversorgung des Heiz-/Kühlsystems bei gleichzeitig hohem thermischen Komfort der Gebäude erreichen. Die Innovation des angestrebten Ziels besteht darin, dass die Energieerzeugung in autarken 'Energiepfählen' stattfindet, sodass im Gebäude selber eine aufwändige Haustechnik vermieden werden kann. Die Besonderheit besteht ferner darin, dass zur Energiespeicherung Speichersysteme auf verschiedenen Temperaturniveaus verwendet werden. Dies soll durch die Anwendung von PCM-Material und Peltier-Elementen ermöglicht werden. Über eine intelligente Steuer- und Regeltechnik soll die Wärmeenergie optimal eingesetzt oder gespeichert werden, sodass über den kompletten Jahresverlauf hinweg möglichst wenig Energie von Netzanbietern benötigt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Messkonzepte und Datenanalyse bestehender Gebäude zur Verifikation der Labormodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herrenbauer & Kurz Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Derzeit kommt es vermehrt im Sommer und während der Übergangszeit zu einer Überwärmung der Gebäude, da die aktuellen Vorschriften des Wärmeschutzes primär auf eine Verringerung des Heizenergiebedarfs abzielen. Um die zulässigen Temperaturbereiche einzuhalten, müssen technische Anlagen für das Kühlen eingesetzt werden. In der Regel benötigen die Systeme z.B. thermische Bauteilaktivierungen (TBA) jedoch eine gewisse Pumpleistung, um die Kühlmittel durch Leitungen im Bauteil zu transportieren. Zur Kälteerzeugung werden im Allgemeinen elektrisch angetriebene Kältemaschinen eingesetzt. Der hierfür insgesamt notwendige Primärenergiebedarf ist erheblich. Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, die Kühlung durch eine passive Wärmeabfuhr mittels Wärmerohren energetisch effizienter zu machen. Des Weiteren soll auch die Abwärme aus der Kühlung möglichst passiv und unter Nutzung von Synergieeffekten bei gleichzeitiger Einbindung erneuerbaren Energien im Gebäudebereich gestaltet werden. In allen Systemen wird es für eine effiziente Nutzung erforderlich sein, eine vorausschauende Regelung (z.B. auch zur Lastverschiebung) zu erforschen.
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