_Gebäudetechnik

Ein Forschungs- und Demonstrationsgebäude für den Einsatz erneuerbarer Energien, in dem untersucht wird, wie sich neue Materialien, Technologien und Systeme im Bauwesen effizient aufeinander abstimmen lassen, hat sich das Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) in Würzburg bauen lassen. Das öffentlich geförderte* Energy Effiency Center entstand als Niedrigenergiegebäude nach Plänen der Architekten Lang Hugger Rampp als zweigeschossiger Riegel mit einem angehobenen Membrandach.

Das Erdgeschoss ist doppelt so tief wie das Obergeschoss und beherbergt neben großen Labor- und Technikräumen einen öffentlich zugänglichen Informations- und Veranstaltungsbereich, wo die Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung vor- und ausgestellt werden können. Drei Treppen führen im vorderen Bereich ins Obergeschoss, das zweihüftig organisiert ist und an dessen Mittelflur sich Büros und Besprechungsräume aufreihen. In Konstruktion und Ausstattung kamen bereits teilweise neue Materialien und Technologien zum Einsatz, die in Kooperation mit anderen Forschungspartnern sowie zahlreichen Sponsoren entwickelt und hergestellt wurden. Die hochgedämmte Gebäudehülle beispielsweise wird aus einer Pfosten-Riegel-Konstruktion mit schlanken Vakuumisolationspaneelen, Aerogel-Verglasungen und Fensterrahmen aus Polyurethan gebildet.

Das Membrandach schafft eine Zwischenklimazone, die zu einer Reduktion der Wärmeverluste beiträgt und als Witterungsschutz dient. Die wärmedämmende Ebene des Daches verläuft innenseitig und ist teilweise opak und teilweise transluzent ausgebildet, sodass einerseits die Tageslichtbedingungen in den Büros optimiert sind und gleichzeitig die Dachebene als Kühlsegel und Akustikdecke fungieren kann.

Gebäudetechnik
Bei dem Forschungsprojekt steht die Minimierung konventionell erzeugter Heiz- und Kühlleistung im Vordergrund. Durch den Einsatz ressourcenschonender Technik und entsprechende Regelungs- und Steuerungskonzepte sowie regelmäßiges Monitoring erreichte man hier im Jahr 2014 einen Heizwärmeenergiebedarf von lediglich 55 kWh/m².

Die bedarfsgerechte und kontrollierte Be- und Entlüftung der Räume übernimmt eine raumlufttechnische Anlage (RLT), die Beheizung des Gebäudes erfolgt durch Kraft-Wärme-Kopplung aus Fernwärme. Die Verteilung der Wärme leisten Heiz-/Kühldecken, Ventilheizkörper und Röhrenradiatoren sowie Fußbodenheizungen. An den Decken der Büros übernehmen thermisch aktivierte Deckensegel aus Graphit als Phasenwechselmaterial (Phase Change Material PCM) die Beheizung und Kühlung. Im öffentlichen Bereich des Erdgeschosses wurden Fußbodenheizungen installiert. Da jeder Raum über einen eigenen Regelkreis mit Pumpenwasser versorgt wird, sind sie einzeln und unabhängig voneinander steuerbar.

Kühlenergie stellt eine Sorptionskältemaschine in offener Bauweise bereit. Ergänzend entsteht eine passive nächtliche Strahlungskühlung durch Regenwasser, das auf dem Versuchsdach des Flachbaus aufgefangen und nicht abgeleitet wird. Durch Verdunstungskälte, Konvektion und Wärmestrahlung kühlt das Wasser in der kalten Nachtluft ab. Die Kühllast wird über Wärmetauscher in eine Zisterne übertragen, die nachts über die Dachkreisläufe rückgekühlt wird. Auf diesem Wege wird die Zisterne, die eigentlich zur Bereitstellung von Löschwasser dient, zum thermischen Pufferspeicher.

Auf einem anderen Teil des Daches wurde eine solarthermische Anlage aufgestellt, die mit einer Kollektorfläche von sechs Quadratmetern die Warmwasserbereitung sicherstellt. Um die Entstehung von Keimen zu verhindern, wurde eine Legionellenschaltung installiert. In Stillstandzeiten der Solarthermie-Anlage erfolgt die Warmwasserbereitung über das Dampf-Fernwärmenetz. Um Wasser zu sparen, wird dieses wieder aufgearbeitet und kommt mit Hilfe von automatischen Nachspeiseeinrichtungen für den Heizungs- und Kältekreislauf sowie für die Luftbefeuchter der RLT-Zentralgeräte zum Einsatz.

Sämtliche Messwerte werden kontinuierlich erfasst, dokumentiert und verarbeitet. Eine Gebäudeautomation stimmt die einzelnen Bereiche Heizung, Lüftung, Kälte und Beleuchtung optimal aufeinander ab und kann jederzeit angepasst werden.

Bautafel

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