Masterarbeiten ClimaDesign 2010

Masterarbeiten im Sommersemester 2010

|1 We i t e r b i l d e n d e r M a s t e r s t u d i e n g a n g C l i m a D e s i g n ( M . S c . )

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Studiengangsleitung

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen

Dipl.-Ing. Uta Steinwallner

Dipl.-Ing. Oliver Zadow

Inhalt Vorwort

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Weiterbildender Masterstudiengang ClimaDesign

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Panagiotis Doumakis Energieeffiziente schwimmende- Unterwassergebäude für

warmes & kaltes Klima

Afroditi Fotiou Building typology and energy conservation measures for residential

buildings in Mediterranean countries

Corinna Gutri Lebenszyklusanalyse und Optimierung einer Schwimmsportstätte

8 10 12

Peter Hau

Nutzung der „außen liegenden Wandheizung“ zur Temperierung der „Frischluft“ bei der Gebäudesanierung

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Andreas Held

Julian Keetman

Strategien im Solaren Wohnungsbau

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Einheimische Gebäudehüllen

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István Kistelegdi

Exemplarische Modellierung von Plusenergie-Produktionsgebäuden

20

Davis Losberg/ Stefan Winkelmayer

Energieeffizienter Supermarkt

Emmanouil Malliotakis

Möglichkeiten zur Ermittlung von Jahreslastprofilen ausgewählter Nichtwohngebäude

24

Klaus Sabranski

Verbrauchsdatenerfassung und zukünftige Energiekonzepte in Balungszentren, am Fallbeispiel der Stadt Herne

26

Daniele Santucci

Ganzheitliche Strategien und Konzepte zur Sanierung der Deutschen Akademie in Rom - Villa Massimo

28

Robert Schmidt

Entwicklung einer energetischen Typo­logie denkmalgeschützter Gebäude am Beispiel der Stadt Iphofen

30

Asa-Norman Schneider

Das Wohltemperierte Gedächtnis

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Gencay Tatlidamak

The Further Development of the DGNB Rating System for Sport Facilities

34

Anton Vilsmaier

Exemplarische Analyse von RLT-Anlagen im Bestand und deren Optimierungsmöglichkeiten

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Tobias F. Vogel

ClimaDesignCity - Wege zur solaren Adaption

38

Constanza Wendler Vidal

Sabine Wunder

Energieoptimiertes Industriegebäude

40

Gebäudekonzept mobiler medizinischer Versorgungseinheiten

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Steffen Wurzbacher

Solarpotentiale urbaner Morphologien

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Vorwort Entwerfen heißt unterschiedliche Aspekte zusammenführen. Die Rolle des Planers ist in den letzten Jahrzehnten vor dem Hintergrund schwindender fossiler Energieträger und einer damit unumgänglichen Notwendigkeit des Energieeinsparens in der Gebäude- und Städteplanung sowie durch ein gewachsenes Umweltbewusstsein immer vielschichtiger geworden. Erst durch einen ganzheitlichen Entwurfsprozess, angefangen bei der Analyse der Nutzungs-, Standort- und Klimafaktoren über die Grundriss- und Fassadengestaltung bis hin zur Detailplanung im technischen Ausbau, können Gebäude- und Stadtstrukturen entstehen, die mit einem Minimum an Energie dem Nutzer ein hohes Maß an Behaglichkeit in seiner Umgebung schaffen. Der Herausforderung dieses vielschichtigen Planungsprozesses hat sich im Oktober 2008 der zweite Jahrgang des internationalen Masterstudiengangs ClimaDesign gestellt. Nach vier intensiven Semestern mit den Lehrenden der TUM und vielen externen Experten aus unterschiedlichen Planungsdisziplinen präsentieren sich die Absolventen mit ihrer Master`s Thesis in dieser Broschüre. Durch diese Arbeiten haben die Studierenden mitgeholfen den Studiengang ClimaDesign in der wissenschaftlichen Welt der Universitäten ebenso wie in der Planungspraxis zu etablieren und zu einem vollen Erfolg zu führen. Die Vielfalt der unterschiedlichen Aufgabenstellungen und das hohe wissenschaftliche Niveau der Ergebnisse spiegeln das interdisziplinär und international angelegte Studium wider. Das Themenspektrum reicht vom städtebaulichen Masterplan und Konzepten für eine übergeordnete Energieversorgung von Kommunen bis hin zu detaillierten Fragestellungen des Gebäudeausbaus und der Installationen im Gebäude. Die Absolventen sind nun in der Lage auf dem Arbeitsmarkt mit ihrem erweiterten Wissen über die Planung zukunftsfähige Konzepte für Gebäude und Stadtquartiere zu entwickeln sowie durch die Fähigkeit der interdisziplinären Kommunikation als Berater von Investoren und Bauherren zu agieren.

Ich gratuliere allen Absolventen zu den Ergebnissen ihrer Arbeiten und wünsche ihnen alles Gute für ihren weiteren beruflichen Weg. München, September 2010 Gerhard Hausladen

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Weiterbildender Masterstudiengang ClimaDesign ClimaDesign studieren

ClimaDesign ist eine Planungsdisziplin, durch die Gebäude mit einem Minimum an Energie dem Nutzer ein Maximum an Behaglichkeit bieten können.

Der Energieaufwand bezieht sich dabei nicht nur auf die Heizenergie, sondern auf alle am Gebäude relevanten Energie und Stoffströme. Mit Behaglichkeit ist nicht nur thermische Behaglichkeit gemeint, sondern ein allumfassendes Wohlbefinden des Menschen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein ganzheitlicher Planungsansatz erforderlich, Architektur und Technik dürfen nicht seriell geplant werden, sondern müssen ein abgestimmtes Gesamtsystem bilden. Auf diese Weise können mit der Aktivierung von Synergieeffekten leistungsfähige Gebäude entstehen, die flexibel nutzbar sind. Eine genaue Analyse der Nutzungs- und Behaglichkeits­anforderungen ist Voraussetzung, um ein bedarfsgerechtes Gebäude mit dem geringst möglichen Aufwand zu errichten.

Oftmals können durch kritisches Prüfen der einzelnen Anforderungen große Einsparpotenziale aktiviert werden. Der Standort eines Gebäudes verfügt über Herausforderungen und Möglichkeiten, die es zu berücksichtigen gilt. Insbesondere die Gebäudestruktur und die Fassade sind darauf abzustimmen. Sind die baulichen Parameter optimiert, ist eine gute Basis geschaffen, um regenerative Energie­systeme wirtschaftlich einzusetzen.

Da bei ganzheitlich geplanten Gebäuden neben der Geometrie des Baukörpers weitere Dimensionen wie Temperatur, Energie, solare Strahlung oder Zeit mit einfließen, sollte der Planungsprozess von einem ClimaDesigner begleitet werden. Mit seinem fachübergreifenden Ansatz führt er die jeweiligen Spezialisten effizient zusammen. Insbesondere kann er berechenbare mit weichen Faktoren abstimmen. Idealerweise ist er von der Konzeptfindung bis zur Inbetriebnahme eines Gebäudes beteiligt, um in allen Planungsphasen Optimierungspotenziale zu erarbeiten. Dies erfolgt in der Regel durch Intuition, die sich auf Planungserfahrung und der systematischen Analyse realisierter Gebäude gründet, ergänzt um den zielgerichteten Einsatz von Planungswerkzeugen. Insofern gehört zum Entwurf leistungsfähiger Gebäude der Zukunft auch ein kritischer Blick auf bereits Gebautes.

Studienschwerpunkt und Ziel des Masterstudiengangs ClimaDesign ist die interdisziplinäre Ausbildung für die Konzeption von energetisch und raumklimatisch optimierten Gebäuden. Dabei werden die Themenbereiche Gestaltung, Energie und Technik zusammengeführt.

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Panagiotis Doumakis Energy Efficient Floating underwaterbuildings for Warm & Cold Climates

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Demographical, economical, sociological and political reasons force more people to opt a big city as a place to live. The so called Megacities will gather more than 70 % of the world population and the 90 % of them are placed near the sea or a river. Cities like New York, Rio de Janeiro, Istanbul, Tokyo or Shanghai are some characteristic examples. Moreover, the rise of the sea levels by 19 – 58 cm according to the IPCC scenario, due to the global warming (of the atmosphere), could lead to catastrophic results for the economic growth of these towns. The most known and actual problem, however, is finding free space in the old- city`s core for the establishment of new uses and functions.

This is the reason why nowadays more frequently than ever, new projects, that have as theme the development and the expansion of the city structure through flexible strategies towards the waterfront are being published. The tools that the engineers today have are quite a plenty: from creating new islands in Dubai to floating housing Projects (Pontoon) in Netherlands. It is not only the attractiveness of water as a natural element, but also the ability to readjust and relocate the geometry and the functions of the new neighborhoods to suit to the new demands of the water- city that make these floating- projects very interesting.

However, until now, in these projects the energy efficiency and much more the use of the full potentials that the water element each time could offer, is not the first priority in the planning procedure. The water as an element has different special abilities from the air. The thermal store capacity of the sea’s surface water, storage mass and the phase difference with the air temperature could very efficiently be used for the accomplishment of a low- energy project. Moreover, the exploitation of stable temperatures from deep waters or stream and waves of the sea was the cause of realizing a couple of research Programs for the production of electricity. In summation, the water element which covers the 75 % of the surface of the earth can become an essential tool for the developing of autarkic, sufficient building projects at waterfronts.The main purpose of this Master- Thesis is to give an answer to the following question: ‘’in which

places and for which uses are underwater structures more appropriate and suitable, considering the climate (water, air, wind, sun) in two places (Kopenhagen/ Danemark and Maskat/ Oman), different Use- Scenarios, the Climate- Concept and finally the Investing- operational Costs of this floating building. As reference building a Project from TEAM2Architects (Prof. Chrysomalidis Maximos, Aristoteles University Greece, Nick Karintzaidis, Architect) is chosen, which actually is a floating construction, 80 % under the surface of the sea and which contains two main uses- on the ground level is placed a marina and on the underwater level an exhibition hall. I consider this building to be suitable for my research on the advantages and disadvantages of building in water, as its double walls with 1 m. width and face to the water instead of air, offer a lot of prospects for such a study. At the last part of this study the integration of use of regenerative energy sources such as wind, solar and sea energy, depending on their availability in each place, will be proposed.

Energy demand related to the energy source, Maskat/ Oman

Energy demand for the pumping of Seawater, (kWh/a- Depth m.)

Sitte plan of LIMANI in Maskat/ Oman

3-D View of LIMANI, in the backround the old castle and the waterfront situation of Maskat/ Oman

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Afroditi Fotiou Building typology and energy conservation measures for residential buildings in Mediterranean countries.

Example of Cholargos Athens - Greece.

The main objective of this work is the energy assessment of the residential building stock of a Mediterranean country. In the framework of the study a sample of 136 buildings from the middle density suburb Cholargos -situated in the peninsula of Attica- was analysed. The output of this analysis led to the creation of a building typology, in which the typical construction characteristics and the energy demand of the stock were outlined. The building typology consists of three classes that divide the existing stock regarding the construction year. The most important features of every class are summarized in the following table and in figure 1.

Class name Construction year Insulation Glazing type Frame type Energy source Heating demand Cooling demand

Class A <1980 No insulation Single glazing Wooden frames Fuel oil/Electricity 115,6kWh/m2a 6,1kWh/m2a

Class B 1980-2000 Partial insulated Double glazing Alu frames Fuel oil/Electricity 86,8kWh/m2a 6kWh/m2a

Class C >2000 Fully insulated Double glazing PVC frames Natural gas/Electr.

66,5kWh/m2a 4,6kWh/m2a

The estimation of the energy demand was achieved with use of the simulation tool IDA ICE. For that purpose a model was build. The geometrical characteristics of the model (Figure 2) remained the same for every class and the properties of the elements and supply systems were adapted to each period according to the typology.

In the second part of the study suggestions for improvement of the first two classes (classes A and B) of the typology were made. The retrofitting actions chosen were focused to the upgrade of the buildingâ&#x20AC;&#x2DC;s envelope. Three actions, namely exterior insulation (with two different thicknesses), two types of double glazing and lowering the air infiltration of the envelope, were used individually or in combination for the creation of eight different refurbishment scenarios.

The results of the scenarios were evaluated with economical and environmental criteria (Figures 3,4) for the extraction of useful conclusions. Additionally the depreciated payback period (DPB) of every scenario was calculated.

From the analysis of the scenarios the 9cm exterior insulation of scenario 2 (thickness greater than that imposed from the existing regulations) was proved to be the most cost effective scenario with DPB of 9,9y and 13,6y for classes A and B respectively. The holistic scenario 8 with 9cm exterior insulation, double glazing with Low-e coating and improvement in the air tightness to 4ACH at 50Pa was the scenario indicating the highest carbon savings with good cost effectiveness and in an acceptable DPB. This scenario applied to the sample area can lead to a decrease of 2.800tonnes CO2 annually.

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Figure 1: Building typology based in Cholargos Peferece buildings and construction of the exterior wall

Figure 2: Model building for simulation in IDA ICE

Figure 3: Economical and environmental Figure 4: Economical and environmental evaluation of the 8 scenarios for class A evaluation of the 8 scenarios for class B

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Corinna Gutri Lebenszyklusanalyse und Optimierung einer Schwimmsportstätte

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Mit dem Ziel, die Umweltbeeinträchtigung so gering wie möglich zu gestalten, müssen alle beteiligten Planer neben den bekannten Kriterien wie z.B. Funktion, Einhaltung des Kostenrahmens, Behaglichkeit oder Ästhetik, bewusster als zuvor ökologische Aspekte beim Einsatz von Materialien und Versorgungstechnik eines Bauwerks berücksichtigen. Die Effizienz eines Gebäudes wird in diesem Zusammenhang durch das Verhältnis von Energieeinsatz für Betrieb, sowie für die Herstellung des Gebäudes bestimmt, wobei es sich bei letzterem um ein bisher noch in der Entwicklung befindliches Thema handelt.

Ziel muss hierbei der minimale Energieeinsatz für die Herstellung sowie Weiterverwendung nach Gebrauch der Konstruktion sein. Wesentlich für die nachhaltige Gebäudeplanung ist somit ein ganzheitlicher Ansatz, der alle für die produktionsgebundenen Energie- und Verbrauchsenergie relevanten Faktoren berücksichtigt.

Die energetische Bilanz setzt sich zusammen aus der Energiemenge zum Betrieb des Gebäudes und Grauer Energie, jener Menge (Energie), die zur Herstellung, Instandsetzung und Entsorgung der Gebäudesubstanz aufgewandt wird. Über den Lebenszyklus bestimmt die Energie zum Betrieb des Gebäudes den wesentlichen Teil der eingesetzten Gesamtenergie.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erstellung der Ökobilanz, für eine Schwimmsportstätte namens Leanbad der Düsseldorfer Firma Pellikaan. Die Ökobilanz wird auf Basis der Rechenregeln des „Deutschen Gütesiegels für nachhaltiges Bauen“, der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen, bzw. den Regeln des „Bewertungssystems nachhaltiges Bauen“ des Bundes erstellt. Berechnung und Bewertung erfolgen auf einem vorliegenden Entwurf der Architekten Andre Pilling und Ulrich Hinrichsmeyer von pos4 Architekten in Düsseldorf und des Versorgungsingenieurs Robert Huth der Firma Huth engineering GmbH in Gevelsberg. Ausgehend von dem vorliegenden Entwurf werden 2 alternative Konzepte für die Baukonstruktion und Haustechnik des Bades erarbeitet. Die drei Varianten der Sportstätte werden einander gegenübergestellt und quantitativ sowie qualitativ bezüglich seiner Umweltauswirkungen bewertet.

Abschließend soll durch eine wissenschaftliche Betrachtung der besonderen Gebäudegegebenheiten bei Schwimmsportstätten eine erste Ableitung für Referenz- / Grenz- und Zielwerte von den Umweltindikatoren Primärenergie nicht erneuerbar ebenso wie erneuerbar, Treibhauspotenzial, Ozonabbaupotenzial in der Stratosphäre, Versauerungspotenzial, Eutrophierungspotenzial und Sommersmogpotenzial für die Zertifizierungssysteme in Deutschland festgelegt werden.

Lebenszyklen der Ökobilanzierung:

Lebenszyklen der Ökobilanzierung:

Neubau

Erneuerung / Instansetzung

Herstellung des Bauwerks: • •

Baukonstruktion Technische Anlagen

Nutzung

KG 410 Baukonstruktion Instandsetzung/ Erneuerung (Turnus nach dem ‚Leitfaden für nachhaltiges Bauen‘ des BMVBS)

Rückbau / Entsorgung

Materialgruppen:

Betrieb: Versorgung mit Endenergie Strom und Wärme nach DIN 18599: • • • • •

KG 420 Technische Anlagen Instandsetzung/ Erneuerung (Turnus nach VDI 2067)

• • •

Raumheizung Wamwasser Kühlung Beleuchtung Hilfsenergie

• •

Metalle Mineralische Baustoffe Materialien mit einem Heizwert Wärmeerzeuger sonstige Materialien die auf Bauschutt- oder Hausmülldeponien abgelagert werden

Bilanzierungsumfang Lebenszyklusanalyse: Lebenszyklusanalyse: Ökobilanzierung Ökobilanzierung Phasen der Bilanzierung mitmit zeitlichem Phasen der Bilanzierung zeitlichemFestlegungsrahmen Festlegungsrahmen

Primärenergie gesamt 850

4

800

4

750 700

Herstellung ( 1 ) Instandsetzung ( 2 ) Betrieb ( 3 ) End of Life ( 4 )

40

25

15

400 350 300 250

3 2

200 150

3

3 2

2

10

2

5 -5

3 1

1 V0

2 2

3

4 1

1

2 V1

3 V2

-10 -15 -20

100

-25

50 -

kg CO2 Äq. / m² NGF a

20

550 450

4

30

600 500

4

35

4

650

MJ / m² NGF a

Treibhauspotenzial

1 1 V0

1 2 V1

1 3 V2

-30

3

-35

Variantengegenüberstellung gesamt MJ/m² m²NGF NGFa: a: Variantengegenüberstellung Variantengegenüberstellung GWP in kg CO2 Äq./m² m²NGF NGFa: a: Variantengegenüberstellung PE PE gesamt in in MJ/ GWP in kg CO2 Äq./ Kumulierung im gesamten Lebenszyklus Kumulierung im gesamten Lebenszyklus Kumulierung im gesamten Lebenszyklus Kumulierung im gesamten Lebenszyklus

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Peter Hau Nutzung der „außen liegenden Wand-heizung“ zur Temperierung der „Frischluft“ bei der Gebäudesanierung

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Aufgrund gesetzlicher Vorgaben, steigender Energiepreise und einem wachsenden Energiebewusstsein der Bevölkerung werden Renovierungsmaßnahmen von Gebäuden heute zunehmend von einer Fassadensanierung mit Wärmedämmung begleitet.

Solche Sanierungen führen zu einem sinkenden Wärmebedarf und bieten die Möglichkeit die bestehenden Heizsysteme auf energetisch günstigere Niedertemperatur-Wärmenutzung umzustellen. Die außenliegende Wandheizung, eine Sonderform der Flächenheizung, welche zwischen der Außenseite der bestehenden Außenwand und einem bei der Sanierung anzubringendem Wärmedämmverbundsystem angebracht wird, soll dies ohne aufwendige Insatllationen im Gebäudeinneren ermöglichen.

Die Masterarbeit "Nutzung der außen liegenden Wandheizung zur Temperierung der Frischluft bei der Gebäudesanierung" beschäftigt sich mit einer zusätzlichen Optimierungsmöglichkeit dieses Systems durch die Kombination mit einem geeigneten Außenlufttemperierungsystem (ATL-System). Hierdurch soll ermöglicht werden, dass auch der Lüftungswärmebedarf mittels Niedertemperaturenergie gedeckt wird und die notwendigen Lüftungsinstallationen im Gebäude minimiert werden.

Im Rahmen dieser Voruntersuchung zu einem weiterführendem Forschungsvorhaben wurden die wichtigsten Betriebsgrößen (Wärmeübertragung und Druckverluste) des Systems ermittelt. Aus den gewonnen Erkenntnissen wurde anschließende anhand eines Beispielgebäudes ein entsprechender Realisierungsvorschlag für ein solches System entwickelt und dimensioniert.

Hygienische Bedenken gegenüber der Verwendung dieses Systems konnten durch die Untersuchung im Rahmen dieser Masterarbeit weitestgehend zurückgewiesen werden. Wobei herausgestellt wurde, dass auf die Auswahl geeigneter Materialien besonderen Wert zu legen ist.

Auf Grund des geringen Installationsaufwandes für Heizung und Lüftung im Gebäudeinneren stellt das System eine vielversprechende Alternative zu üblichen Sanierungsmethode dar und bietet eine ideale Möglichkeit zur Nutzung von Umweltenergie bei der Gebäudebeheizung.

AUL

ZUL

AUL

ZUL

AUL

AUL

ZUL

ZUL

ABL

ABL

ZUL

Vergleich des Installationsaufwandes Murokaustensystem (links) und Standardlüftngssystem (rechts)

Temperaturverlauf im Spalt

QL

Qa

25,0

QHL

20,0

QDL

Temperatur in °C

AUL

ABL

Qs+QR Ta

TD

TL wL

TH p

Schnitt durch das Außenlufttemperierungssystem

Wärmeströme im Spalt

15,0 10,0

TL

5,0 0,0 -5,0 -10,0 -15,0 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Spaltlänge in m

Erwärmung der Luft entlang des Außenlufttemperierungssystems bei -12°C Eintrittstemperatur

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Andreas Held Strategien im solaren Wohnungsbau Analyse des Ersatzneubaupotentials hinsichtlich solarer Strategien im Vergleich zu möglichen Sanierungsvarianten am Beispiel eines Mehrfamilienhauses in der Zentralschweiz

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Auf dem Weg zur angestrebten '2000-Watt-Gesellschaft' [Novatlantis] liegt ein immenses Potential im schweizerischen Gebäudepark, dieses Ziel durch Einsparungen am Verbrauch sowie Nutzung und Erzeugung regenerativer Energien zu erreichen. Während schweizweit durch solare Einstrahlung die 220-fache Menge des jährlichen Energieverbrauchs zur Verfügung steht [Swissolar], beträgt der Anteil an den genutzten erneuerbaren Energien gerade einmal 0,15% [BFE]. Insbesondere bei Mehrfamilienhäusern mit einem Anteil von etwa 20% am Wohngebäudebestand [BFE] können solare Strategien bei Sanierungen und Neubauten einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung leisten.

Die durchgeführte Potentialanalyse am Beispiel einer Liegenschaft in Luzern soll zeigen, welchen Einfluss solar-optimierende Maßnahmen hinsichtlich verschiedener Sanierungsstandards bzw. eines Ersatzneubaus auf den Energiebedarf haben. Dazu wurden im Rahmen der gesetzlichen Vorschriften und Normen vier Basismodelle generiert, um die im 'State of the Art' aufgezeigten Strategien im thermischen Simulationsprogramm IDA ICE zu überprüfen. Neben der rein energetischen Betrachtung wird darüber hinaus der Einfluss von Einschränkungen im Bebauungsplan ersichtlich. Eine Evaluierung des verwendeten Softwaretools zeigt zudem die Möglichkeiten und Defizite einer Integration in den Entwurfsprozess solarer Bauten durch den Architekten.

Die erzielten Ergebnisse der passiv- und aktiv-solaren Strategien sind in dieser Master-Thesis grafisch wie tabellarisch nach Themen geordnet beschrieben und werden entsprechend ihrer Kategorien miteinander verglichen. Dadurch können sie als Nachschlagkatalog bei der Entscheidungsfindung für bestimmte Fragestellungen bezüglich Sanierung oder Ersatzneubau hinzugezogen werden. Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass bei kürzeren Heizperioden und dabei reduziertem Energieverbrauch mit zunehmendem Gebäudestandard der Einfluss passiver Strategien auf den Heiz bedarf deutlich abnimmt. Während bei der Sanierung beispielsweise Wintergärten als Pufferzone oder die Wahl der Fensterorientierung bzw. -größe noch deutliche Auswirkung auf den Energiehaushalt haben, spielen beim hochgedämmten Neubau aktive Energieerzeugung, geeignete Verschattungen und Bewohnerverhalten eine immer größere Rolle.

Zusätzliche geometrische und konstruktive Optionen bei einem Ersatzneubau haben vergleichsweise nur unwesentlichen Effizienzsteigerungen zur Folge.

Wegen des Ineinandergreifens und ihrer gegenseitigen Abhängigkeit ermöglichen die einzelnen Strategien keine eindeutig definierbare Prioritätenzuordnung.

Um Solararchitektur effizient und von der Gesellschaft akzeptiert zu etablieren, sind daher eine genaue Abwägung und klare Zieldefinitionen zusammen mit den späteren Nutzern in einem interdisziplinären Planungsprozess notwendig.

vs.

IDA ICE 4.0 simulation report: Elfenau_Basisdaten_Strategie_D_Ersatzneubau

3/4

Zone group: beheizt kWh (sensible only) Month

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total During heating During cooling Rest of time

Envelope & Thermal bridges

Internal Walls and Masses

External Window & Solar

-799.4 -679.4 -611.2 -519.9 -415.8 -217.1 -171.7 -195.0 -393.5 -550.5 -672.0 -758.1 -5983.6

33.9 -289.3 -487.2 -139.8 -267.1 -121.7 -49.2 -39.4 -92.6 -138.1 -5.8 -134.7 -1731.0

-496.4 -134.6 523.1 789.4 1094.0 1580.8 1533.5 1328.7 664.0 205.2 -278.5 -397.4 6411.8

Mech.

Infiltration & supply air Openings

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

-2277.1 -1872.3 -1853.6 -1735.6 -1330.5 -899.0 -772.0 -794.6 -1284.6 -1671.1 -1991.5 -2111.2 -18593.1 -6171.1

Gesamtübersicht der Liegenschaft [IDA ICE-Modell] Struktur der Strategieuntersuchung

Occupants

EquipLighting ment

Local heating units

Local cooling units

Net losses

663.4 447.9 733.6 521.3 387.6 606.8 280.5 282.3 618.4 522.2 716.0 490.2 6270.2

525.2 1630.1 356.4 1328.9 657.8 1143.2 508.9 790.1 394.3 651.4 635.0 630.9 393.8 650.6 394.6 815.8 637.0 1113.4 526.1 1476.3 636.2 1577.8 394.5 1633.8 6059.7 13442.3

730.9 848.3 46.0 -0.0 7.3 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0 156.0 888.3 2676.9

-3.7 0.0 -140.7 -207.9 -515.0 -2314.9 -1945.9 -1867.0 -1286.8 -362.7 -128.5 0.0 -8773.1

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

-2141.9

-45.2

-801.5

1546.9

1155.7

3793.9

2677.0

0.0

-2244.7

-1806.4

6608.0

0.0

-7053.0

3015.3

3477.5

6526.4

0.0

-8772.2

0.0

-1597.0

120.6

605.3

0.0

-5369.0

1708.0

1426.5

3122.0

-0.1

-0.9

0.0

IDA ICE 4.0 simulation report: Elfenau_Basisdaten_Strategie_D_Ersatzneubau

3/4

Zone group: beheizt kWh (sensible only)

Occupants

EquipLighting ment

Local heating units

Local cooling units

Net losses

1 -799.4 33.9 -496.4 0.0 -2277.1 663.4 2 -679.4 -289.3 -134.6 0.0 -1872.3 447.9 3 -611.2 -487.2 523.1 0.0 -1853.6 733.6 4 -519.9 -139.8 789.4 0.0 -1735.6 521.3 5 -415.8 -267.1 1094.0 0.0 -1330.5 387.6 6 -217.1 -121.7 1580.8 0.0 -899.0 606.8 7 -171.7 -49.2 1533.5 0.0 -772.0 280.5 8 -195.0 -39.4 1328.7 0.0 -794.6 282.3 9 -393.5 -92.6 664.0 0.0 -1284.6 618.4 10 -550.5 -138.1 205.2 0.0 -1671.1 522.2 11 -672.0 -5.8 -278.5 0.0 -1991.5 716.0 12 -758.1 -134.7 -397.4 0.0 -2111.2 490.2 Total -5983.6 -1731.0 6411.8 0.0 -18593.1 6270.2 During -2141.9 -45.2 -801.5 0.0 -6171.1 1546.9 heating During -2244.7 -1806.4 6608.0 0.0 -7053.0 3015.3 cooling Rest of -1597.0 120.6 605.3 0.0 -5369.0 1708.0 time Strategien im ’Solaren Wohnungsbau’ _ MasterThesis _ ClimaDesign _ TU München Simulationsdatei: _Elfenau_Basisdaten_Ersatzneubau.dim

525.2 1630.1 356.4 1328.9 657.8 1143.2 508.9 790.1 394.3 651.4 635.0 630.9 393.8 650.6 394.6 815.8 637.0 1113.4 526.1 1476.3 636.2 1577.8 394.5 1633.8 6059.7 13442.3

730.9 848.3 46.0 -0.0 7.3 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0 156.0 888.3 2676.9

-3.7 0.0 -140.7 -207.9 -515.0 -2314.9 -1945.9 -1867.0 -1286.8 -362.7 -128.5 0.0 -8773.1

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

1155.7

3793.9

2677.0

0.0

0.0

3477.5

6526.4

0.0

-8772.2

0.0

1426.5

3122.0

-0.1

-0.9

0.0 Andreas Held 07.04.2010

Month

Vergleichsdiagramm der verschiedenen Strategien

Envelope & Thermal bridges

Internal Walls and Masses

External Window & Solar

Mech.

Infiltration & supply air Openings

Heiz- und Kühlenergiebedarf / Energiebilanz des Ersatzneubaus

Südwest-Fassade des untersuchten Gebäudes

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Julian Keetman Einheimische Gebäudehüllen Ein Bauteilkatalog für unterschiedliche Klimazonen

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Die Gebäudehülle ist seit jeher die ultimative Schnittstelle zwischen Innen- und Außenraum, kein anderes architektonisches Element hat größeren Einfluss auf die Gestalt eines Gebäudes. Sie wirkt sich direkt auf die konstruktive Fügung des statischen Gesamtkonzeptes aus, und häufig lässt sich schon anhand der Fassade die Funktion dahinterliegender Räume ablesen. Nicht zuletzt aber dient sie dem ursprünglichsten aller menschlichen Bedürfnisse, dem Schutz vor den unterschiedlichen klimatischen Umwelteinwirkungen.

In der Arbeit wird ein Bogen von sowohl traditionellen als auch aktuellen städtebaulichen Strukturen, über die Ausbildung der Gebäudehülle bis hin zu regional verfügbaren Baustoffen und deren Anwendung und Verbreitung geschlagen. Der städtebauliche Teil steht unter dem Fokus klimatischer Einflußfaktoren wie Temperatur, Strahlung, Windrichtung, etc. auf Dichte, Ausrichtung und Materialität von einzelnen Gebäuden bis hin zu ganzen Siedlungen. Dabei werden idealisierte und reale Prinzipien in urbanen Großstrukturen und ruralen Kleinstrukturen analysiert und bewertet. Ein weiterer Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der klimatischen Untersuchung der Gebäudehülle in Bezug auf Sonnenschutz und Außenwandmaterialität bzw.

Außenwandkonstruktion. Der Sonnenschutz hat besonders in heißen Regionen mit hoher Strahlungsintensität einen entscheidenden Einfluss auf den Energieverbrauch eines Gebäudes. Anhand dynamischer Simulationen des Sonnenverlaufs wird die ideale Ausbildung eines außen liegenden Sonnenschutzsystems unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie z.B. Orientierung, Strahlung, Innentemperatur, Außentemperatur (Tag/Nacht) herausgearbeitet. Als weiterer wichtiger Bestandteil der Gebäudehülle wird das Material und der Wandaufbau auf seine bauklimatischen Eigenschaften hin analysiert. Hierzu werden Wärme- und Feuchteverhalten der Konstruktion unter realen Bedingungen anhand von Klimadaten für Innen- und Außenraum simuliert und ausgewertet. Der abschließende Teil erörtert die Auswahl der Materialien unter Berücksichtigung ihrer regionalen Verfügbarkeit.

Die Untersuchungen haben ergeben, dass die in den einzelnen Klimazonen verfügbaren Materialien, sich unter bauklimatischen Aspekten besonders gut für das Bauen in den jeweiligen Regionen eignen. Die traditionellen Sonnenschutzsysteme, die über viele Jahrhunderte entwickelt wurden, reagieren in den meisten Fällen optimal auf die jeweiligen Bedingungen, lassen sich aber nicht immer in der gleichen Form auf heutige Bauten anwenden. Die städtebaulichen Aspekte jedoch lassen sich am schwierigsten mit einer klimatisch optimierten Konzeption in Einklang bringen. Zu weit sind die meisten Ballungsräume entwickelt und zu tief wären die baulichen Einschnitte, die auch weitreichende Eingriffe in bestehende kulturelle und gesellschaftliche Gefüge nach sich zögen. Allerdings kann bei der Erschließung neuer Siedlungsgebiete immer auf die klimatischen Bedingungen reagiert werden.

Regionale Verf체gbarkeit von Baustoffen Referenzst채dte in unterschiedlichen Klimazonen

St채dtebau klimatisch analysiert

Sonnenschutz energetisch optimiert

Wandaufbauten dynamisch simuliert

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István Kistelegdi Exemplarische Modellierung von Plusenergie Produktionsgebäuden Am Fallbeispiel des Bauvorhabens RATI Werke, Ungarn, Sikonda

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Das Aufeinandertreffen von ökologischen Zielsetzungen und dem ernsthaftem Bedarf an technischen Lösungen fordert eine neue Sichtweise: Als nächster Schritt auf dem Weg zur postfossilen Gesellschaft ist eine neue Bau- und Planungsmethode im Entstehen, die synthetisiert und die Grundsteine einer interdisziplinären Arbeitsweise legt. Anliegen dieser Arbeit ist eine solche mehrdimensionale Annäherung des Entwurfsprozesses im Falle eines Realisierungsprojektes zu bewerkstelligen. Da nach EPBD 2020/31 ab 2021 die EU-Mitgliedsstaaten sicherstellen müssen, dass alle Neubauten als „Nahe Null-Energie“ Gebäude errichtet werden, erschien der Schritt zum Plusenergie Produktionsgebäude als logisch. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines systematisch strukturierten Entwurfsprozesses am Beispiel einer konkreten bauplanerischen Aufgabe, wo das Ziel, die genannte Plusenergiebilanz, als Leistungsform des zu entwerfenden Gebäudekomplexes a priori festgelegt wird.

Das wahre Motiv besteht aus dem Komponieren harter und weicher Bedingungen. Die Kernfrage lautet: Wie kann das Ziel mit geringstem Aufwand und mit abgestimmten berechenbaren und qualitativen Faktoren erreicht werden?

Diese exemplarische Modellierung des bauklimatisch und gebäudeenergetisch durchdachten Entwurfsweges soll als ein Fahrplan verstanden werden, in dem der Weg des ClimaDesigners im evolutionären Entwurfsprozess in Form von einzelnen Stationen und Entscheidungsstufen systematisch beschrieben wird.

Grundsätzlich wird jeder einzelne Schritt nach dem Prinzip „Idee–Berechnung/ Begründung–Nachweis“ erläutert um optimale Nachvollziehbarkeit als argumentatio logicus gewährleisten zu können. Dieser kontinuierlich algorithmische Fahrplan wird nach Themeschwerpunkten in 28 Stationen eingeteilt und grafisch dargestellt. Dokumentationen solcher Art sind selten, besonders im Hinblick auf das neue Fachgebiet ClimaDesign. An dieser Stelle wird nun auf eine ClimaDesign Reise im wissenschaftlichen Sinne eingeladen…

Nach einer systemarischen Analyse der harten Bedingungen in den Anfangsstationen erfolgt die planerische Reaktion in Form eines iterativen Entwurfsprozesses. Das Planen in Varianten wird stationär berechnet sowie qualitativ beurteilt, wodurch eine Basisentwurf mit Plusenergiebilanz herausgefiltert werden kann.

Die Basisversion durchläuft weitere Stationen Optimierungsmassnahmen, deren Wirkung zunerst statisch geprüft, dann dynamisch simuliert wird. Das Ergebniss der Simulationen verifiziert das ClimaDesign Konzept des Hauses mit einem Plus von ca. 10.000 kWh/a. Die Auswertung dieses komplexen Weges soll einerseits Grenzen zwischen Fachgebieten auflösen, andererseits entsehen durch Wechselbeziehungen neue Ideen für zukünftige Forschungsansätzte. Station 29, die letzte Simulation, erfolgt ab Januar 2011 auf der Baustelle...

0. LEGENDE

13. AUSWERT.

1. ZIEL

14. ENERGIE

2. FUNKTION

15. OPTIMIER. 16. VERL.MIN.

2. FUNKTION

17. ORIENT.

4. GESETZ

18. KAMIN

6. KLIMA

18. KAMIN

6. KLIMA

20. RLT

7. VARIANTEN

21. ERGEBN.

7. VARIANTEN

22. 3T-OPT.

7. 3T, X

23. CLIMAD.

7. P

24. EN.BILANZ 25. GEW.MAX.

7. 3T, P

26. IDA 4.0

9. KONZ. P

27. VERIFIK.

2. FUNKTION

3. BEHAGL.

5. LAGE

8. KONZ. 3T

Station 18 - Freie Lüftung Kamin - Berechnung

Station 23 -Climadesign Konzept 3T

19. HÜLLE

Station 26 - Modell von „3T“ in der Energie- und Klimasimulation

Station 26 - Heizwärmebedarf (Endenergie) von „3T“ Simulation mit IDA ICE 4.0

28. AUSBLICK

10. TECHNIK 11. EN.BILANZ 12. EN.BILANZ

Roadmap für ein Climadesign Entwurf mit 28 Stationen

Station 27 -Das optimierte „3T“ mit Plusenergiebilanz

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David Losberg und Stefan Winkelmeyr Energieeffizienter Supermarkt am Beispiel der METRO Cash & Carry Großmärkte in drei verschiedenen Klimazonen

Im Abschlussbericht der World Commission for Environment and Development wurde dem Begriff der „nachhaltigen Entwicklung“ erstmals eine zentrale Rolle zugewiesen. Nachhaltigkeit wurde darin als Lebens- und Wirtschaftsweise definiert, die „die Bedürfnisse der heute lebenden Generation erfüllt, ohne dabei die nachfolgenden Generationen einzuschränken“ (Brundtland-Report 1987).

Eine nachhaltige Entwicklung versucht somit drei – in der Vergangenheit oft als widersprüchlich angesehene – Aufgabenstellungen zu vereinen: ökologische Herausforderungen wie Natur- und Klimaschutz zu meistern, soziale Anliegen wie Bildung, Arbeit, Grundrechte und Einkommen zu beachten und zu fördern, sowie dauerhaften wirtschaftlichen Erfolg zu gewährleisten. Dies gilt in besonderem Maße auch für große internationale Unternehmen, wie zum Beispiel dem Handelskonzern METRO Group. Denn Unternehmen werden heute nicht mehr nur nach ihrem finanziellen Erfolg beurteilt, entscheidend ist auch ihr ökologisches und soziales Engagement. Um vor Verbrauchern, Investoren, Staat und weiteren Interessengruppen zu bestehen, müssen Unternehmen beweisen, dass sie nachhaltig wirtschaften und ihrer ökonomischen, ökologischen und sozialen Verantwortung gerecht werden.

In dieser Arbeit werden auf Grundlage genauer Untersuchungen existierender METRO Cash & Carry Märkte nachhaltige und energieeffiziente Strategien für Großmarktgebäude an drei Standorten unterschiedlicher Klimazonen entwickelt - Plovdiv in Bulgarien, Oujda in Marokko und Biên Hòa in Vietnam. So können zukünftigt neue Cash & Carry Märkte nachhaltiger errichtet und betrieben werden.

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begehbarer gekühlter Verkaufsraum Obst / Gemüse begehbarer gekühlter Verkaufsraum Fisch

METRO Cash & Carry Markt Modell für die dynamische Gebäudesimulationen

Vergleich Heizen-Kühlen_Ist Zustand- Kubatur

kW

Heizen

40

Kühlen

35

30

25

20

15

10

5

0 1

2

3

4

5

6

7

Plovdiv Heizen Ist-Zustand [ kW] Jan

110,1385

Feb

106,8263

METRO Cash & Carry Großmarkt in Plovdiv, Bulgarien

Heizen Ist-Zustand [ kW]

9

10

0

6,3704

Heizen Maßnahme [kW]

Heizen Ist-Zustand [ kW]

7,2236

11

12

Monate Biên Hòa Heizen Maßnahme [kW]

0

419,0691

10,788

0

459,8183

Mrz

75,4815

5,3397

2,1677

28,1048

0

491,3531

Apr

22,8001

14,2296

0,2474

79,8754

0

Mai

0

7,3185

517,8726

3,6085

47,8128

0

111,5817

0

498,4768

Jun

0,0121

129,9436

0

260,0929

0

448,4466

Jul

0,0804

149,0922

0

267,7607

0

0,0105

Aug

Verringerung der Gebäudehöhe als mögliche energieeffiziente Maßnahme

8

Oujda

Heizen Maßnahme [kW]

416,1186

129,3136

0

279,1284

0

409,1186

Sep

0,9185

81,7244

0

217,115

0

389,0779

Okt

12,0457

18,6899

0

150,9289

0

374,4208

Nov

66,43

2,2348

0,1236

56,6175

0,231

369,0779

Dez

109,9233

0

4,2438

17,3326

1,9864

354,4208

Energetischer Vergleich der untersuchten Maßnahmen

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Emmanouil Malliotakis Möglichkeiten zur Ermittlung von Jahreslastprofilen ausgewählter Nichtwohngebäude

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In letzter Zeit sieht man einen Wandel nach regenerativen Energieträgern.

Aber das regenerative Potential ist zurzeit klein und mit dem wachsenden Energieverbrauch sieht die Lage noch pessimistisch aus. Der Mensch muss seinen Energieverbrauch senken, damit sein Bedarf von regenerativen Energien gedeckt werden kann. Der Bedarf kann aber auch gesenkt werden, indem die Verluste kleiner werden. Jeder Prozess hat ein Ergebnis und ein Nebenprodukt.

Wenn das Nebenprodukt nicht genutzt werden kann, dann sinken der Wirkungsgrad und die Effizienz des Systems.

Wirkungsgrad: Bei einem Kühlprozess wird Strom eingesetzt, um Kälte zu produzieren. Dabei entsteht auch Abwärme, die abgeführt werden muss. Wenn sie in die Luft geblasen wird, bleibt sie ungenutzt. Auch bei der Herstellung von Strom ensteht Abwärme als Nebenprodukt. Der Wirkungsgrad bei diesen Beispielen ist also nicht ideal. Wird aber das ungenutzte Nebenprodukt zur Vortemperierung von Warmwasser benutzt, steigt dann der Wirkungsgrad des ganzen Systems! Wird das in Gemeinden umgesetzt, so kann ein Zusammenspiel von verschiedenen Energieträgern und verschiedenen Energiebedürfnissen zu einem gesamten nachhaltigen Szenario führen. Dafür sollen die Eingaben (Bedürfnisse) und Ausgaben (Nebenprodukte) der Gebäude bekannt sein. So wird benötigt, dass der Jahreslastverlauf ermittelt wird. Die Jahreslastbilanzierung besteht aus klimabedingten Energieflüssen und Energiebedürfnissen, aus Prozessenergiebedürfnissen und anderen speziellen Energiebedürfnissen.

Beispiele für den Inhalt eines Jahreslastverlaufs von einem Nichtwohngebäude : - Heizwärmebedarf - Kühlbedarf - Strombedarf für Beleuchtung - Benötigte Leistung für Warmwasserbereitung - Benötigte Kühlleistung von Kühlschränken/Kühlräumen usw.

- Benötigte Stromleistung für Prozesse und Geräte Die drei untersuchten Gewerbeeinheiten sind: • Ein Autohaus • Eine Metzgerei mit Produktion • Ein Discounter-Supermarkt Es werden Möglichkeiten und Wege zur Ermittlung der Jahreslastprofile vorgestellt.

Mit Hilfe der Ergebnisse werden letztlich Vorschläge gemacht, wie man ein nachhaltiges Konzept erschaffen kann, mit der Zusammenverknüpfung von den Energieflüssen der drei Gebäude und eine zentralle Deckung ihrer Bedürnisse.

Stundenplan Simulation/Bilanzierung

Tagesverlauf - Strombedarf in der Metzgerei (kW)- 15min Takt

Heizw채rmebedarf Supermarkt

Raumk체hlbedarf Autohaus

Strombedarf (Energiekonzept1)

Plusk채ltebedarf (Energiekonzept1)

Energiekonzept1

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Klaus Sabranski Verbrauchsdatenerfassung und zukünftige Energiekonzepte in Ballungszentren am Fallbeispiel der Stadt Herne

Die ehemalige Bergarbeiterstadt Herne ist durch eine sehr dichte Bebauungsstruktur gekennzeichnet. Der thematische Gegenstand der Masterarbeit ist somit, eine Analyse des tatsächlichen Energieverbrauchs und die Untersuchung, welches Energiepotential die Kommune hat, um den zurzeit hohen Verbrauch an fossilen Rohstoffen durch regenerative Energie zu mindern.

Da keine umfassenden Daten des tatsächlichen Energiebedarfs vorlagen, wurde eine Verbrauchsdatenerhebung durchgeführt, die nach Auswertung der Kundendaten der Energieversorgungsunternehmen und nach Hochrechnung der fehlenden Gebäudedaten ergab, dass der Verbrauch der Stadt Herne für Stromenergie bei 594.812 kWh und für Wärmeenergie bei 1.639.357 kWh pro Jahr liegt. Zurzeit werden 99 % der benötigten Energie zur Beheizung und Warmwasserbereitung und 95 % des Strombedarfs durch fossile Energieträger gedeckt.

Eine besondere städtebauliche Situation mit einem geringen Anteil an Freiflächen führt dazu, dass erneuerbare Energie nur begrenzt zur Verfügung steht.

Windenergie, Biomasse und Wasserkraft bieten kein Potential, daher wurde in dieser Arbeit ein Energiekonzept für ein Stadtquartier entwickelt, das auf der Nutzung von Geo bzw. Solarthermie sowie Grubengas zur Wärme- und Photovoltaik zur Stromerzeugung basiert.

Die Analyse ergab, dass bis zu 30 % des Strombedarfs und bis zu 62 % des Wärmeenergiebedarfs eines Stadtquartiers in Randlage durch erneuerbare Energien aufgebracht werden könnten, wobei eine wesentliche Voraussetzung dafür wäre, dass der Verbrauch der Bestandbebauung durch eine energetische Sanierung bis zu 50 % gemindert würde. Je höher die Bebauungsdichte und damit der Flächenenergieverbrauch werden, umso geringer werden die Möglichkeiten, den Energiebedarf durch regenerative Energie zu decken.

Zudem könnte weiteres Potential in Ballungszentren aus dem Ausbau der Grubengasförderung, dem Einsatz von Grubenwasser und der hydrothermalen Tiefengeothermie sowie der Industrie- und Abwärmenutzung generiert werden.

So lässt sich zusammenfassend feststellen, dass auch in Ballungszentren erneuerbare Energie zur Verfügung steht, mit deren Einsatz schon heute ein wichtiger Beitrag zur Einsparung der fossilen Rohstoffe und damit zum Klimaschutz geleistet werden könnte.

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Energieverbrauchsdichte Stadt Herne

Luftbild mit Grubengasnahversorgungsnetz

Stadthaus, Baualtersklasse vor 1918

Karte W채rmeverbrauchsdichte mit Grubengasnahversorgungsnetz

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Daniele Santucci Ganzheitliche Strategien und Konzepte zur Sanierung der Deutschen Akademie in Rom - Villa Massimo

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Wissenschaftliches Ziel dieser Masterarbeit ist die Formulierung einer Methodik, um ganzheitliche Planungsansätze zu entwickeln, die einerseits den Verbrauch fossiler Energie reduzieren und andererseits beeinflussende Eingriffe auf eine erhaltenswerte Bausubstanz vermeiden sollen. Darüberhinaus soll die Energieversorgung von fossilen auf regenerative Träger umgestellt werden.

In diesem Kontext soll die Methodik ein ganzheitliches Konzept für nachhaltige Sanierungen bilden, welches Gebäude, Anlagentechnik und Energieversorgung synergetisch integriert, gestaltverändernde Eingriffe vermeidet und das ursprüngliche Passivkonzept ausnutzt und ausbaut.

Die Abwicklung dieser Methodik erfolgt anhand des Beispiel der Villa Massimo, Sitz der Deutschen Akademie in Rom. Eine Verknüpfung mit der römischen Bautradition wurde in der Planung der Villa nicht nur aufgrund der rein symbolischen Kraft angestrebt, sondern auch um eine optimierte Lösung im Sinne der Bauklimatik zu gewährleisten. In diesem Sinne stellen die Wärmedämmung der starken Vollziegelmauern, die nach Süden orientierte Fassade die den Auf- und Abwind Roms zum Abkühlen in den späten Sommernachmittagen nutzt, und die Wasserspeicher der Parkanlage die im heißen römischen Sommer zu der Kühlung der Außenluft beitragen, verbreitete typologische Merkmale dar, die sich als effektive Baumaßnahmen hinsichtlich der klimatischen Bedingungen bewährt haben.

Antike Gebäude wurden nach Kriterien einer hohen Behaglichkeit mit dem geringsten Verbrauch von Ressourcen konzipiert. Diese stellen Resultate einer Kultur der Nachhaltigkeit dar: Materialien, Typologien und Technologien entsprachen den Möglichkeiten und der Verfügbarkeit der naheliegenden natürlichen Ressourcen und dem Stand der Wissenschaft.

Ziel der energetischen Sanierung der Villa Massimo ist an erster Stelle die Reduzierung der Energieverbräuche. Darüber hinaus sollte der restliche Energiebedarf, so weit wie möglich, mit erneuerbaren Energien gedeckt werden.

Eine Einbindung der Nutzer und das Auslösen von Betroffenheit bei ihnen sind Grundvoraussetzung der Maßnahmen. Zum Einen müssen sowohl die Gebäude als auch die Technik einfacher und selbstregulierbarer werden, zum Anderen müssen die Veränderungen so spürbar sein, dass ein neues Verhalten dem Gebäude und dem Verbrauch gegenüber entsteht. Das Zusammenwirken aus Energieeinsparung, einer rationellen Energienutzung durch eine auf das Gesamtkonzept abgestimmte Anlagentechnik und dem angemessenen Einsatz erneuerbarer Energien tragen zu einem innovativen Energiekonzept bei und lösen neue interdisziplinäre Strategien aus.

Energetische Sanierung der Villa Massimo: Reduzierung des Energiebedarfs und Unterst체tzung durch erneuerbaren Energien

Villa Massimo, Hauptgeb채ude Ansicht

Villa Massimo, Studios und Atelier der Stipendiaten

Villa Massimo, Hauptgeb채ude Salone

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Robert Schmidt Entwicklung einer energetischen Typo­ logie denkmalgeschützter Gebäude am Beispiel der Stadt Iphofen

Die allgemeine Forderung nach Energieeinsparung im Bausektor gewinnt zunehmend an Bedeutung. Denkmalgeschützte Gebäude und Ensembles bleiben von dieser Entwicklung nicht ausgeklammert.

Das baukulturelle Erbe stellt einen schützenswerten Wert dar, welcher ein Bestandteil der Nachhaltigkeit ist. Die Möglichkeiten der baulichen Eingriffe bei Baudenkmälern sind begrenzt.

Die einzelnen Gebäude von historischen Ensembledenkmälern weisen eine hohe Individualität auf. Bei konkreten Sanierungen ist immer eine Einzelfallbetrachtung der Denkmalpflege erforderlich. Für die energetische Typologisierung eignen sich nur Kriterien, die unabhängig von Individuellen Konstruktionen sind.

Durch eine modellhafte Berechnung der Gebäudetypen wird der Heizwärmebedarf für den Ist-Zustand ermittelt. Aufgrund der hohen Dichte ergeben sich hier bereits günstige Werte. Darauf aufbauend werden Beispiele für denkmalverträgliche Energieeinsparmaßnahmen an der Gebäudehülle berechnet. Insbesondere bei der Kombination von Maßnahmen lassen sich große Einsparungen erzielen.

Basierend auf der Berechnung des Heizwärmebedarfs wird die Wärmeverbrauchsdichte für das gesamte Ensemble ermittelt. Dies erfolgt für den Ist-Zustand sowie für zwei denkmalverträgliche Sanierungsszenarien 2020 und 2040.

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Ist-Zustand

Freistehend 1-seitig angebaut Reihe / Hofsituation

Anbausituation

Szenario 2020

E+D E + I / II E + I / II + D

Zahl der Vollgeschoße

Zierfachwerk Fachwerk struktiv Massiv

Konstruktionstyp

Szenario 2040

Wärmedichte [MWh/ha a] 150 - 200 200 - 400 400 - 600 600 - 800 800 - 1000 1000 - 1300

Wärmedichte

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Asa-Norman Schneider Das Wohltemperierte Gedächtnis Entwurfsstudie für ein zentrales Aussendepot zur Einlagerung von Kunst im Ausbesserungswerk Freimann

Die Arbeit befasst sich mit einem interdisziplinären Entwurf für die Umnutzung einer denkmalgeschützten ehemaligen Lokrichthalle im Norden Münchens in ein Depot für Kunst- und Kulturgüter.

Die potentielle Nutzergemeinschaft, ein Zusammenschluss von 12 in München ansässigen staatlichen Museen und Sammlungen, erwägt die Einrichtung eines zentral genutzten Aussendepots unter Einhaltung der Anforderungen an den Kulturgüterschutz im Sinne der Präventiven Konservierung.

Die entwurfliche und baukonstruktive Ausarbeitung wird um ein Versorgungskonzept ergänzt, welches im Sinne des Studienganges ClimaDesign zu einem Gebäude führen soll, das „mit weniger Technik mehr kann“.

Neben der historischen Betrachtung des Areales, legt die Arbeit Wert auf eine Analyse der gegebenen Situation und mündet unter Berücksichtigung der im Planungsgebiet verfügbaren Standortfaktoren wie Sonne, Wind und Wasser in einen Entwurf auf Basis einer Klimahülle mit einzelnen eingestellten Baukörpern, den Depotmodulen. Mit Rücksicht auf die Belange des Denkmalschutzes nehmen die um jedes architektonische Ornament reduzierten Modulkörper mit ihrer neutralen Präsenz eine respektvolle Haltung gegenüber dem imposanten Baudenkmal ein.

Die Nutzung der Dachfläche mit nachgeführten Photovoltaikelementen, massiver Einsatz von Speichermassen zur Stabilisierung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und ein konsequenter Ansatz zur Nutzung des Grundwassers zur Temperierung von Depotfläche und Halle, führt aktuelle versorgungstechnische Überlegungen für energieeffiziente Gebäude mit den bestehenden Rahmenbedingungen zusammen. Eine kurze Darlegung der zu beachtenden Aspekte hinsichtlich Denkmalschutz, Städtebau, Sicherheit, Statik, Brandschutz und Kosten legt die Beweggründe hinter den entwurflichen Entscheidungen offen.

Berechnungen zum zugrundeliegenden Versorgungskonzept zeigen die Potentiale einer intelligenten bedarfsgerechten Verbrauchersteuerung und die Vorteile von unkonventionellen Ansätzen im Depotbau. Die Arbeit schliesst mit dem Hinweis auf die Wichtigkeit der Bewertung von Gebäuden im Sinne der Lebenszyklusbetrachtung und zeigt die Möglichkeit eines energieautarken Betriebes auf.

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Leitidee „Römisches Feldlager“

Collage Nord-Süd-Achse: die Depotmodule bestehen aus gestapelten Wandelementen, analog zum Lagergut

Collage Zugangssituation: ein stehendes Depotmodul vermittelt zwischen Neu und Alt, Innen und Aussen

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Gencay Tatlidamak The Further Development of the DGNB Rating System for Sports Facilities

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In order to achieve environmental protection and sustainable development in Olympic Games, which is described in the Olympic Movements´ Agenda 21 (1992, Rio de Janeiro, UNCED), from planning phase till operation phase of the project, sustainability and future concepts of Sport Facilities must be close inspected. The aim of this master thesis is to mapping and analyzing the requirements of sport facilities for “The Further Development of the German Sustainable Building Certifications’ (DGNB) Rating System for Sports Facilities”. In order to develop an assessment method for sport facilities, the existing criteria catalogues from DGNB can be developed in according to the following aspects: “The defined precautions and basic requirements from Agenda 21 for Olympic Sport Facilities” and “The sustainability and efficiency potentials of Sport Facilities in the practice”. This master thesis has been put together in order to point out the second aspect, the sustainability and efficiency potentials of Sport Facilities in the practice. The outcome of this work is more practical solutions for sustainable planning process of energetically and technically optimized sport facilities. These practical solutions expedite to develop the existing criteria catalogues of DGNB for the sport facilities. As a sport facility only the ice rinks are considered in this work, because of their large dimensions, significant refrigeration load, simultaneous need for heating, refrigeration, ventilation, considerable emissions of greenhouse gases (GHG) due to high energy consumption.

During preparation of this master thesis, the DGNB, Munich 2018 Bid Committee, Munich City Utilities (SWM) and Fraunhofer Institute for Building Physics (IBP) with their inputs and assistance are involved. In light of the practical efficiency solutions of this master thesis, it is justified, that there is huge energy efficiency potential in an ice rink, if it is correctly and consciously planned, built and operated. Several energy-saving measures could also be implemented in existing ice rinks. When efficiency improvement measures are implemented, the standard ice rink will consume less energy with annual savings of 57%. On the basis of this conclusion less energy consumption means low life cycle cost with respect to energy, maintenance, replacement and operations. As a summary, this master thesis considers the sustainability and efficiency potentials of Sport Facilities in the practice to support the “The Further Development of the German Sustainable Building Certifications’ Rating System for Sports Facilities” Project. The described definitions, precautions and efficiency solutions represent the energy efficiency and related processes for one of the key sport facility, the ice rink. The results of this thesis fulfill the theoretical precautions and basic requirements of the Agenda 21 for Olympic Sport Facilities and compose together the main inputs for the future assessment method for the sport facilities.

Why Certification for Sport Facilities?

Ice Rink The Peculiarity

A nonefficient Ice Rink with an annual energy use of 1.950.000 kWh

An improved Ice Rink with an annual energy use of 840.000 kWh

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Anton Vilsmaier Exemplarische Anlyse von RLT-Anlagen im Bestand und deren Optimierungsmöglichkeiten

Die Master Thesis beschäftigt sich mit der energetischen Inspektion von Raumlufttechnischen Anlagen. Ziel dieser Arbeit war es, einen theoretischen Leitfaden zu entwickeln mit dem eine wirtschaftliche Bewertung von RLT-Anlagen durchgeführt werden kann. Nach Erstellung des theoretischen Leitfadens, wird dieser an einem Praxisbeispiel angewendet und anschließend bewertet. Die Arbeit besteht aus insgesamt zwei Teilen, einem theoretischen Teil und einem Praxisteil.

Zu Beginn der theoretischen Arbeit wird auf die rechtlichen Grundlagen eingegangen.

Diese beschäftigen sich mit den internationalen, als auch mit den nationalen Gesetzen, welche es zu beachten gilt. Als nächstes folgt der Aufbau des Leitfadens, welcher sich in drei Hauptbereiche gliedert. Teil eins des Leitfadens beschreibt die Bewertung von Lüftungskomponenten. Teil zwei und drei beschreiben wie eine Systemanalyse und eine Ganzheitlichen Betrachtung aussehen kann.

Im Praxisteil wird der Leitfaden an einem konkreten Beispiel angewendet. Als Ergebnis des Praxisteils werden dem Betreiber von RLT-Anlagen Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt und vorgeschlagen.

Am Ende der Master Thesis wurde die Praxisanwendung des Leitfadens in einem abschließenden Fazit ausgewertet und reflektiert.

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Praxisbeispiel der energetischen Inspektion - Bestandsanlage im KIT Praxisbeispiel der energetischen Inspektion - Bestandsanlage im KIT

Untersuchtes Gebäude- Fensteraufbau - FensteraufUntersuchtes Gebäude bau mit mitintegriertem integriertemSonnenschutz Sonnenschutz

Untersuchtes Gebäude Untersuchtes Gebäude - FassadenanFassadenansicht sichtWestseite Westseite

Trockenrückkühler Trockenrückkühlerder deruntersuchten untersuchten RLT-Anlage RLT-Anlage

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Tobias F. Vogel ClimaDesignCity Wege zur solaren Adaption Untersuchung des Verhältnisses von thermischer und elektrischer Energiebedarfsdichte zur Verteilung solarer Potentialflächen im Kontext mit Siedlungsstrukturen am Beispiel von District Nyanza, Ruanda und dem Landkreis Rheingau-Taunus, Deutschland

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Da innerhalb der kommenden 20 bis 30 Jahre der Wandel der konzentrierten, fossil-nuklearen Energiebereitstellung hin zu Versorgungsmodellen aus frei verfügbaren und erneuerbaren Energiequellen geleistet werden muss, stellt sich die Frage, welchen Beitrag unsere gebaute Umwelt dazu leisten vermag: neben den Konzepten zum effizienteren Energieeinsatz wird die Notwendigkeit der Energiegewinnung innerhalb der Siedlungssysteme zunehmend in den Fokus dezentraler Energiesysteme rücken. In Ländern der nördlichen Hemisphäre werden ca. 50% der Primärenergie für thermische Energie-Bedarfsdeckung benötigt, im Bereich der Entwicklungsländer ist die derzeitige Abwesendheit bezahlbarer, elektrischer Energie eines der größten Entwicklungshemmnisse. Es wird daher die These gestellt, dass Städtbau Abhilfe schaffen kann: 1) Unter Beachtung der Bevölkerungs- und Energiebedarfsentwicklung in Nyanza District wird es möglich sein, mittels strukturierter, städtebaulicher Verdichtungsmethoden den elektrischen Energiebedarf zu 100% aus erneuerbaren Quellen zu decken.

2) Unter Beachtung des derzeitigen Heizwärmebedarfs in Idstein, Landkreis Rheingau- Taunus, wird es möglich sein, durch den Einsatz von Solarthermie einen energetischen Deckungsgrad zu erreichen, dessen Restdeckung durch andere, erneuerbare Energieträger darstellbar ist.

Im Nyanza District werden verschiedene Siedlungsmodelle simuliert und ins Verhältnis zur lokalen, energetischen Kaufkraft gesetzt. In Idstein wird die aktuelle Wärmebedarfsdichte mit den Sanierungspotentialen der Stadtraumtypen verglichen und an die Potentialfläche solarthermische Energieumwandlung rückgekoppelt. Grundsätzlich zeigt sich, dass in Ruanda die Verteilungskosten elektrischer Energie über die „Bezahlbarkeit“ entscheiden - Siedlungsmuster, deren Strombedarfsdichte >10 MWh/qm BGF/Jahr tendieren, lassen Dorf-Solaranlagen durch die schon jetzt vorhandene Energie-Kaufkraft durch Mikrokredite finanzierbar erscheinen. In Idstein wird deutlich, dass zwar Effizienzsteigrungen thermischer Energiebedarfe in bestehenden Gebäudestrukturen notwendig sind um Treibhausneutralität durch Biomasse- und Solarkraft zu erreichen; dass aber auch ein „Zuviel“ an Effizienz (bspw. durch „Passivhaus-Sanierungskonzepte“) die ökonomische Balance bei einem Wärmebedarf von ca. 250 MWh/Hektar Quartierfläche/Jahr mittels Nahwärmenetze „kippen lässt“. Zur Vorbeugung wird ein städtebauliches Sanierungskonzept vorgestellt, dessen baurechtliche Indikationen Teil des Wärmeenergie-Masterplans sein müssten. Um diese weitreichenden Prozesse ein intrinsisches Anliegen des mündigen Bürgers werden zu lassen, entwickelt die Thesis, in Anlehnung an biokybernetische Sensititivitätsmodelle, die „Bürgerenergiemethode“: Freie Willensbildung für freie Energie!

Nyanza District, Ruanda:

Verdichtung der Kaufkraft ermöglicht PV-Elektrizitätsversorgung

Idstein, Deutschland: „Balance“ ermöglicht Treibhausneutralität bei Wärmeversorgung

Entwickelt: die „Bürgerenergiemethode“: der aktivierte Citoyen als langfristiger Träger leder Energieleitplanung

Anzustrebende Balancen der Dichte: oben: Nyanza District, unten: Idstein

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Constanza Wendler Vidal Energieoptimiertes Industriegebäude

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In der Vergangenheit wurden Anforderungen an den industriellen Arbeitsplatz primär aus Sicht des Arbeitsschutzes definiert, weniger aus energetischen Gesichtspunkten. Bis zur Einführung der EnEV 2007 bestanden keine expliziten Anforderungen an den (Primär-) Energiebedarf von Produktionsgebäuden, lediglich die Gebäudehülle musste einen (moderaten) Kennwert einhalten. Erst mit der EnEV 2007 ist eine energetische Bilanzierung von Produktionsgebäuden gefordert. Eine ähnliche Entwicklung hat sich bei der Siemens AG vollzogen. Mit der Green Building Initiative 2007 werden Neubaufabriken energetisch optimiert geplant und betrieben.

Diese Optimierungen basieren auf einem projektspezifischen Planer Entwurf.

Verallgemeinernde Planungsgrundsätzen für optimierte Gebäudehülle und Versorgung von Fabrikgebäuden je nach Nutzungstyp existieren für Siemens noch nicht.

Diese Master Thesis soll den Grundstein für eine Typologie von Fabrikgebäuden und energetische Optimierungsgrundsätze liefern, welche anhand von einem repräsentativen Gebäude zur Transformatorfertigung untersucht werden.

Um die bestrebte Zielsetzung der Thesis zu erreichen, wurde diese in 6 Schritte aufgeteilt. Erstens, werden Siemens Fabriken bezüglich ihres Energieverbrauchs analysiert. Als nächstes werden sie nach ihren energetischen Eigenschaften sortiert und repräsentative Standorte für die Weiterentwicklung definiert.

Für diese ausgewählten Fabriken werden die Haupteinflussparameter des Energieverbrauchs ausgewertet. In dem 4. Schritt wird ein Standard für Siemens industrielle Neubauten definiert und ein konkretes Modell mit Randbedingungen aufgebaut. Mit Hilfe von Simulationsprogrammen werden der Komfort und der Energiebedarf des Modelles optimiert. Im letzten Schritt, als Ergebnis einer Sensitivitätsanalyse werden Varianten für das Fabrikmodell evaluiert, um daraus Erkenntnisse für einen zukünftigen Standard zu generieren.

Als Fazit resultiert, dass der Vorzug einer natürliche Belüftung anstatt einer mechanischen und die Verstärkung der Dachdämmung, die effizientesten Maßnahmen für eine optimierte Energie-Komfortbilanz einer Standardtransformatorfabrik sind. Weitere Optimierungen, die positive Wirkung zeigen, sind tageslichtabhängige Systeme kombiniert mit hochgestellte Fensterbände und eine Dachauskragung auf der Südseite. Energieoptimiertes Industriegebäude zeigt somit eine strukturierte Methodologie, erste Ergebnisse und Hinweise zum Priorisieren bei der Festlegung von energetischen Optimierungsgrundsätzen für Fabriken. Diese Erkenntnisse dienen als ein erster Schritt bei der Entwicklung neuer Produktionsgebäude Richtlinien.

2% Fensterflächenanteil

base = 8% Fensterflächenanteil

Sheddach

16% Fensterflächenanteil....

...mit weniger Südfenster...

...mit Sonnenschutz im Süden

32% Fensterflächenanteil....

...mit weniger Südfenster...

...mit Sonnenschutz im Süden

Darstellung von Varianten des Simulationsmodells

5% Energieoptimierung anhand einer tageslichtabhängige Beleuchtung

12% Energieoptimierung bei Bevorzug einer natürlichen Belüfung

Vergleich von Maßnahmen zur Energieeffizienz des untersuchten Modells

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Sabine Wunder Gebäudekonzept mobiler medizinischer Versorgungseinheiten am Beispiel der Health Care Unit RC²

Der Schlüsselfaktor für ein wirtschaftliches Wachstum und Entwicklung stellt die Gesundheit dar, hingegen ist Krankheit die Ursache und Folge von Armut. Durch Krankheiten werden Entwicklungsländern ihre Humanressourcen entzogen und verursachen gleichzeitig hohe Kosten, die das Wirtschaftswachstum bremsen.

Aus dieser Situation bildet sich zunehmend der Konsens über die wichtigsten Prinzipien der Entwicklungspolitik heraus, in deren Rahmen die Verbesserung der Gesundheit einen wichtigen Platz einnimmt. Sie stellt ein Schlüsselelement für die Armutsbekämpfung dar und ist ein Hauptziel der Entwicklungspolitik der Europäischen Union.

Die Hans und Christine Nickl Stiftung möchte mit der Weiterentwicklung der in 2005 von der internationalen Vereinigung der Architekten (Union Internationale Architectes, kurz: UIA) , mit dem „ Borusan Preis“ ausgezeichneten Health Care Unit RC², ihren Beitrag zu internationalen dazu leisten. Diese Gesundheitseinrichtung soll so weiter entwickelt werden, dass eine von allen medizinischen und haustechnischen, sowie energie- und betriebstechnischen Abläufe autark funktionierende Einheit gescha en wird, um eine standortunabhängige Positionierung zu ermöglichen.

Meine Masterthesis stellt einen der ersten Schritte auf diesen Weg der Weiterentwicklung dar. Sie setzt sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise der umschließenden Bauteile auseinander und zeigt die Ein ussfaktoren auf, mit denen eine bestmögliche Optimierung an die unterschiedlichen Standorte erfolgen kann. Um diese Anpassung an die Regionen der Erde zu ermöglichen, werden Klimadaten für einen WARMER: Nigeria -Abuja- und einen KALTER: Pakistan -Gilgit- Standort untersucht.

Daraus ergibt sich die Ausgangsbasis für die äußeren Lasten. Die inneren Lasten werden durch die einzelnen Raumfunktionen und der einzuhaltenden Raumklimata bestimmt. Mittels Einzahlwerte und Tagesgänge der inneren und äußeren Wärmelasten, unter Berücksichtigung der wesentlichen Energieströme und weiteren internen Einträgen werden überschlägiger statischer Energiebilanzen zur Ermittlung des Jahresenergiebedarfes aufgestellt.

Auf dieser Basis werden die unterschiedlichen Parameter, wie die Farbe der Außenhülle, die Auswahl Dämmmaterial & Dämmstärke, der Fenster ächenanteil untersucht, um einen für den Standort optimiert angepasste Versorgungseinheit zu entwickeln. In einem letzten Schritt wird nach der Optimierung der Hüll ächen ein Konzept für die Energiebereitstellung vorgeschlagen.

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Medizinische Versorgungseinheit_Health Care Unit RC²

Ausschnitt Weltkarte

Sonnenstandsdiagramm Gilgit I Pakistan

Sonnenstandsdiagramm Abuja I Nigeria

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Steffen Wurzbacher Solarpotentiale urbaner Morphologien Betrachtungen zu formbeeinflussenden Auswirkungen solarer Einstrahlung unter Berücksichtigung zukünftiger technologischer Entwicklungen unter den Maximen der Verlustminimierung und Gewinnmaximierung

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Im Jahr 2008 lebten erstmalig weltweit mehr Menschen in Städten als auf dem Land. Bis zum Jahr 2030 wird sogar noch ein weiterer Anstieg auf zwei Drittel der gesamten Weltbevölkerung prognostiziert. Laut Cody haben Städte einen Anteil von über 80% am weltweiten Energiebedarf (vgl. Cody 2005, S.9). Somit wird die zukünftige Entwicklung der Menschheit von der Verbesserung der Bedingungen in den Städten abhängen.

Da Verluste und Gewinne hauptsächlich an Oberflächen entstehen, haben Formgebung der Morphologie einen wesentlichen Einfluss auf den Energiebedarf. Der Abhängigkeit zwischen Form und Energiebedarf widmet sich nun die vorliegende Arbeit, indem sie solarenergetische Potentiale in Bezug auf bauliche Dichte untersucht. Dabei fließen auch verschiedene kurzfristige und langfristige Entwicklungsszenarien in die Betrachtung mit ein. Zur Durchführung diese Untersuchung wird ein urbanes Energiemodell programmiert, welches die wesentlichen Energieströme in Morphologien bilanziert und über variable Eingabefelder verfügt, an denen man Auswirkungen zu Entwicklungen der Gebäudeperformance und aktiven „Energieerntesystemen“ testen kann.

Als wesentliche Erkenntnis zeigt die Arbeit einen direkten Zusammenhang zwischen einem spezifischen Endenergiebedarf und der baulichen Dichte. Unter aktuellen Gebäudestandards und ohne den Einsatz von aktiven Energiegewinnungssystemen sind dichte, innerstädtische Morphologien deutlich energieeffizienter als aufgelockerte Strukturen.

Gerade bei aufgelockerten Morphologien besteht ein großer Handlungsbedarf und ebenso großes Potential zur energetischen Optimierung. Allein durch verlustminimierende Maßnahmen können hier signifikante Reduktionen erreicht werden. Etabliert man dazu noch aktive „Energieerntesysteme“ kann der Einfluss der Form auf den Energiebedarf „egalisiert“ werden.

Langfristig ist es möglich, eine Überproduktion von Energie bei Morphologien mit einer baulichen Dicht unterhalb 5 m³/m² durch eine kombinierte Verbesserung der Gebäudeperformance mit großflächigem Einsatz aktiver Systeme zu erzielen. Auf baulicher Ebene werden somit aufgrund der exponierten Oberflächen aufgelockerte Strukturen effizienter als dichte Morphologien.

Eine entgültige Aussage, welches eine ideale Dichte darstellt, kann nur aufgrund einer Gesamtbetrachtung sämtlicher Energiebedarfe, insbesondere nur unter dem Einbezug der Mobilität gemacht werden. Führt man die Ergebnisse aus vergangenen Analysen zum Transport mit den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit zusammen, werden insgesamt aufgelockerte Morphologien in allen Szenarien deutlich ineffizienter bleiben, als dichte Strukturen. Diese Gesamtbetrachtung könnte Teil weiterer Untersuchungen sein.

Mittlerer Fensterflächenanteil

Szenarios zur Gebäudeperformance

30%; 50%; 70%, 90%

Städtisches Programm

mittlere U-Werte Wirkungsgrade

Energiebilanz

Warmwasserbedarf Strombedarf Interne Wärmequellen

Szenarios zur Energieernte Schrittweiser Einbezug von Bauteilen zur aktiven Energiegewinnung

Verluste + passive solare Gewinne + interne Wärmegewinne + Wärmebedarf - Warmwasser + aktive Gewinne - Wärme aktive Gewinne - Strom + Strombedarf = Endenergiebedarf

Simulation spezifische Direkt- und Diffusstrahlungswerte

e iss Erkenntn

zu ms olarene rgetischen Verhalten von Morphologien

geringe bauliche Dichte

hohe bauliche Dichte

Hochhausmorphologie Verlusminimierung u. Gewinnmaximierung Verhältnis bauliche DichteFunktionsschema zu Endenergiebedarf

- urbanes Energiemodell Bewertungstool zum Verhältnis bauliche Dichte und Energiebedarf

Zustand-IST (2010) keine Systeme

Grobkörnige Solitärmorphologie

Endenergiebedarf[kWh/m²a] [kWh/m²a] Endenergiebedarf

Blockrandmorphologie

Szenario 1 (2025) Systeme auf Dachflächen

300 300

Szenario 2 (2040) Systeme auf Dachflächen

200 200

Szenario 2 (2040) Systeme auf Dach-, Wandflächen

100 100

Szenario 3 (2100) Systeme auf Dach-, Wand- und privaten Freiflächen

0,00 0 0,00 -100 -100

-200 -200

Feinkörnige Solitärmorphologie

Szenario 1 (2025) keine Systeme

400 400

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

Bauliche Dichte D [m³/m²]

Diagramme, SzenarienSkizzen, zum Verhältnis usw bauliche Dichte zum Endenergiebedarf unter denmit Maximen Beschreibung der Verlustminimierung und Gewinnmaximierung

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Name Thema XXXX Beschreibung Thema xxxx

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Name Thema XXXX Beschreibung Thema xxxx

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Technische Universität München Fakultät für Architektur Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen Arcisstraße 21 80333 München Tel. Fax.

+49 89 289-22475 +49 89 289-23851

© 2009 Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik, TUM, Friedemann Jung, Uta Steinwallner