Ein intelligenter Nachrüstsatz für Niedrigstenergiegebäude
Etwa 40 % des Energieverbrauchs in Europa gehen auf das Konto von Gebäuden, die in 95 % der Fälle vor 1980 errichtet wurden und daher über keinen effizienten Energiehaushalt verfügen. Gebäudesanierungen zur Steigerung der Energieeffizienz werden jährlich nur bei etwa 1 % des Gebäudebestands durchgeführt, was bedeutet, dass viele Gebäude nachgerüstet werden müssen. Dies gilt insbesondere für Nichtwohngebäude – vor allem öffentliche Gebäude – die einen 40 % höheren Energieverbrauch im Vergleich zu Wohngebäuden aufweisen (gemessen in kWh/m2y). Das A2PBEER-Projekt, das von der EU finanziert wird, zielt auf die Entwicklung einer Nachrüstungsmethode für öffentliche Gebäude auf Bezirksebene ab und nutzt dafür sowohl bereits existierende als auch neu entwickelte Techniken. Das Team erstellte drei Konzepte für Nachrüstsätze, die mögliche Lösungen in drei realen und drei virtuellen Bezirken erprobten. Anhand dieser Konzepte wurde die Energieeffizienz vor und nach der Nachrüstung bewertet. Entwicklung des „Bausatz“-Konzepts Die Projektmethodik zur Auslegung eines Energieeffizienz-„Bausatzes“ für Gebäude wurde vor allem mit Blick auf Verwalter und Eigentümer öffentlicher Gebäude entwickelt, da sich diese mit dem hohen Energieverbrauch und den hohen Wartungskosten ihrer Gebäude auseinandersetzen müssen. Diese Personen stellen nicht nur ein Zielpublikum für die Forschung, sondern auch zuverlässige Befürworter dar. Eneritz Barreiro Sanchez, Projektkoordinator, erklärt weiter: „Öffentliche Einrichtungen erfüllen mehrere Führungs-, Pionier- und Anreizfunktionen. Sie können die Einführung von umweltfreundlichen Gebäudelösungen fördern und als Regulierungsinstanz und Standardentwickler agieren, indem sie Nachhaltigkeitsanforderungen auf den Weg bringen und verschärfen.“ Die Forschung wurde in vier klaren Phasen durchgeführt: Gestaltung, Simulationen, Validierung in realen Umgebungen und schließlich Erprobung in Betriebsumgebungen. Im Rahmen des Projekts wurde eine Reihe von innovativen technologischen Lösungen entwickelt, von denen sich zwei der wichtigsten auf die „hochleistungsfähige nachgerüstete Gebäudehülle“ und die „intelligente Beleuchtung“ beziehen. Die „hochleistungsfähige nachgerüstete Gebäudehülle“ bestand aus drei Schlüsselkomponenten. Die erste Komponente war eine belüftete Fassade mit einer 3 cm dicken Dämmschicht. Der zusätzliche Wärmewiderstand dieser Lösung erreichte in Kombination mit der bestehenden Fassade U-Werte (die Messung der Dämmwirkung eines Materials) von etwa 0,2 W/m2K, was den meisten der von den europäischen Ländern im Norden bis zum Süden geforderten Normen entspricht. Zweitens umfasste die Lösung eine mit Bolzen befestigte Innenfassade inklusive Vakuumwärmedämmung. Zu guter Letzt wurde noch ein intelligentes Nachrüstfenster eingeführt, das dazu in der Lage ist, seine thermischen Eigenschaften als Reaktion auf sich ändernde Außenbedingungen zu wechseln. Durch die Maximierung der solaren Gewinne im Winter und deren Minimierung im Sommer wird das ganze Jahr über ein Gleichgewicht zwischen Heizen und Kühlen erreicht. Die intelligente Beleuchtungskomponente des Projekts umfasste ein Beleuchtungssystem aus energieeffizienter LED-Technologie und natürlichem Licht, das auf dem Dach eingefangen und über dünne Glasfaserkabel in das Gebäude geleitet wurde. Barreiro Sanchez erinnert sich: „Die Herausforderung bestand darin, die Reichweite der Glasfaserkabel von 20 auf 100 m zu erweitern, ohne dass dabei die Qualität des übertragenen natürlichen Lichts beeinträchtigt wird, so dass es in jedem Gebäudebereich eingesetzt werden kann.“ Auf dem Weg zu den ehrgeizigen Zielen der EU für Niedrigstenergiegebäude Wichtig war, dass das Projekt auch Synergien auf Bezirksebene anstrebte. Zum Beispiel lieferte A2PBEER über ein einziges Wärmeverteilungsnetz sowohl Wärme als auch Kälte an angeschlossene Gebäude. Barreiro Sanchez schwärmt: „Dieses Netzwerkkonzept wird es wahrscheinlich ermöglichen, bestehende Gebäude innerhalb eines Bezirks in Niedrigstenergiegebäude mit hoher Energieeffizienz umzuwandeln, indem dezentrale erneuerbare Energiesysteme intelligent, ergänzend und strukturiert genutzt werden.“ Alle Lösungen von A2PBEER wurden einer Simulationsanalyse unterzogen und anschließend in drei Demonstrationsgebäuden unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (kontinental, ozeanisch und mediterran) umgesetzt. Am Ende des Projekts führte das Team zudem eine Analyse der Reproduzierbarkeit der Methodik im sozialen Wohnungsbau durch, wobei festgestellt wurde, dass einige der Lösungen in einem französischen Stadtteil mit Sozialwohnungen Anwendung finden könnten. Letztendlich ist vorgesehen, dass die technischen Lösungen des Bausatzkonzeptes vielseitig genug sind, um den Anforderungen aller Gebäudetypen gerecht zu werden. Barreiro Sanchez fasst zusammen: „Um das Leben der Bürger zu verbessern, müssen einige der Lösungen noch technisch weiterentwickelt werden. In anderen Fällen ist es die Marktstrategie, die die Lösung breit verfügbar machen wird.“
Schlüsselbegriffe
A2PBEER, Energieeffizienz, Gebäude, Nachrüstung, Sanierung, Wartung, umweltfreundlich, Nachhaltigkeit, erneuerbar, intelligent, Klimaziele
