Gebäude mit Energiegewinn.
Schritte zum Energieüberschuss in Neubau und BestandMarc Großklos, Margrit Schaede
2016, 368 S., 284 Abb., 53 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag
ISBN 978-3-8167-9663-3
Inhalt
Die Begriffe »Gewinn« und »Überschuss« bezeichnen einen Ertrag nach Abzug des Aufwandes und sind eigentlich Begriffe aus der Finanzwelt. Im Bauwesen beschreiben sie Gebäude, die mehr Energie erzeugen als sie verbrauchen.
Das vorliegende Buch zeigt Ideen und Lösungen von Gebäuden mit Energiegewinn auf, konzentriert sich auf Wohngebäude (Neubauten und Sanierungsobjekte) und behandelt Gebäudegrößen vom Einfamilienhaus bis hin zum Mehrfamilienhaus.
Die Autoren gehen in der Reihenfolge und den Schritten vor, die auch ein Planer am konkreten Objekt geht. Deshalb wird zu Beginn analysiert, warum und wo Gebäude mit Energiegewinn vorteilhaft sind und aus welcher Motivation heraus sie gebaut werden. Die Autoren erläutern hierzu die Bilanzierung, leiten Empfehlungen für die Planung und Umsetzung ab und liefern Hinweise zur Reduzierung des Energiebedarfs. Darauf aufbauend wird betrachtet, wie der verbleibende Bedarf gedeckt und darüber hinaus ein Überschuss erzielt werden kann.
Die Bandbreite der umgesetzten Konzepte und die architektonischen Möglichkeiten werden am Ende des Buches in Form von mehreren realisierten Beispielgebäuden dargestellt.
Verfügbare Formate
Inhaltsverzeichnis
1 Gebäude mit Energiegewinn – eine umsetzbare Vision?
1.1 Der Weg zum Ziel
1.2 Energieüberschuss als Anreiz
1.3 Offene Fragen im Zusammenhang mit Gebäuden mit Energiegewinn
1.4 Der Blick über das Gebäude hinaus
1.5 Von der Kohleheizung zum Energieüberschuss
2 Bilanzierung von Gebäuden mit Energiegewinn
2.1 Bewertungsgrößen und Bilanzgrenzen
2.2 Weitere Aspekte der Bewertung von Gebäuden mit Energiegewinn
2.3 Bilanzierungsverfahren
2.4 Bewertungsfaktoren für Energieträger
2.5 Interaktion des Gebäudes mit dem elektrischen Netz
2.5.1 Auswirkungen elektrischer Energieerzeugung
2.5.2 Auswirkungen elektrischer Verbraucher
2.5.3 Bewertungsansätze für den Energieaustausch mit dem Stromnetz
2.6 Definitionen und Standards für Gebäude mit Energiegewinn
2.6.1 »Niedrigstenergiegebäude« (Nearly Zero Energy Building – NZEB)
2.6.2 Effizienzhaus 40 Plus
2.6.3 Netto-Nullenergiehaus
2.6.4 Klimaneutrales Gebäude
2.6.5 Effizienzhaus Plus: Definition der dena
2.6.6 Aktivhaus
2.6.7 Effizienzhaus Plus: Definition des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB)/Zukunft Bau
2.6.8 Passivhaus mit Energiegewinn
2.6.9 Passivhaus Plus und Passivhaus Premium
2.6.10 Sonnenhaus
2.6.11 Minergie-A
2.6.12 Energieautarkes Haus
2.7 Empfehlungen für die Planung von Gebäuden mit Energieüberschuss
3 Erster Schritt zum Energieüberschuss – die Reduktion des Energiebedarfs
3.1 Heizenergie
3.1.1 Hochwirksamer Wärmeschutz
3.1.2 Vermeidung von Wärmebrücken
3.1.3 Kompakte Bauweise
3.1.4 Luftdichte Gebäudehülle
3.1.5 Kontrollierte, bedarfsgerechte Wohnungslüftung
3.1.6 Ausnutzung passiv-solarer Gewinne
3.1.7 Hocheffiziente, regenerative Heizung für den Restenergiebedarf
3.2 Warmwasserbereitung
3.2.1 Trinkwasserhygiene
3.2.2 Anlagenarten für die Warmwasserbereitung
3.2.3 Effizienzmaßnahmen bei der Warmwasserbereitung
3.3 Wärmeverteilung
3.4 Haushaltsstrom
3.5 Hilfsenergie
3.6 Nutzerverhalten
4 Zweiter Schritt zum Energieüberschuss – Einsatz regenerativer Energien
4.1 Wärmeerzeugung mit regenerativen Energiequellen
4.1.1 Wärmepumpen
4.1.2 Solarthermie
4.1.3 Blockheizkraftwerke
4.1.4 Biomassekessel und -öfen
4.1.5 Gegenüberstellung der Techniken der Wärmeerzeugung
4.2 Thermische Energiespeicher
4.3 Stromerzeugung mit regenerativen Energien
4.3.1 Photovoltaik
4.3.2 Blockheizkraftwerke
4.3.3 Klein-Windkraft
4.3.4 Gegenüberstellung der Techniken der Stromerzeugung
4.4 Elektrische Energiespeicher
4.4.1 Kenngrößen von Energiespeichern
4.4.2 Arten elektrischer Energiespeicher
4.4.3 Stationäre elektrische Energiespeicher für Gebäude
4.4.4 Auslegung von elektrischen Energiespeichern
4.5 Optimierter Anlagenbetrieb
4.5.1 Erstellung eines Gesamtkonzeptes für die Anlagentechnik in der Planungsphase
4.5.2 Inbetriebnahme
4.5.3 Anlagenüberwachung im Gebäudebetrieb
5 Einflussgrößen auf den Energiegewinn von Gebäuden
5.1 Vorstellung der Modellgebäude Neubau und Bestand
5.2 Berechnungsverfahren
5.3 Auswirkungen unterschiedlicher Randbedingungen auf die Energiebilanz
5.3.1 Einfluss des energetischen Standards des Gebäudes
5.3.2 Einfluss der Gebäudegröße – bis zu welcher Größe ist ein Energieüberschuss möglich?
5.3.3 Dachformen – Auswirkungen auf die Photovoltaikerzeugung
5.3.4 Photovoltaik-Fassaden
5.3.5 Verschattung des Gebäudes
5.3.6 Vergleich unterschiedlicher Anlagenkonzepte
5.3.7 Gebäudeausrichtung
5.3.8 Standort und klimatische Bedingungen
5.3.9 Einfluss veränderten Nutzerverhaltens
6 Beispiele von Gebäuden mit Energiegewinn
6.1 Neubau Einfamilienhaus mit Wärmepumpe
6.2 Neubau Einfamilienhaus mit Solarthermie
6.3 Neubau Zweifamilienhaus
6.4 Sanierung Einfamilienhaus
6.5 Neubau Mehrfamilienhaus
6.6 Sanierung Mehrfamilienhäuser
7 Abkürzungsverzeichnis
8 Literaturverzeichnis
Stichwortverzeichnis
Rezensionstext
„(…) Unterstützt wird ihre praxiserprobte Kompetenz vom Verlag, indem er den eingeschlagenen Weg zu einer anschaulichen und großzügigen Darbietung der Inhalte auch mit diesem Band munter weitergeht. (…)“ Sacha Rufer in: Info-Bulletin (2016), Heft 50, Seite 10
Publikationslisten zum Thema:
Plusenergiehaus, Energieeinsparung, Ökobilanz, Energiebilanz, Energiegewinn, Regenerative Energie, Klimaschutz, Energetisches Verhalten, Energiebedarf, Heizenergie, Wärmeerzeugung, Warmwasserbereitung, Nutzerverhalten, Stromerzeugung, Photovoltaik, Dachform, Energiespeicher, Einflussgröße, Berechnungsverfahren, Beispielobjekt,
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Die ökologische Mustersiedlung auf einem ehemaligen Kasernengelände in München setzt neue Maßstäbe im Holzbau. Verschiedene Holzbauweisen und Gebäudetypen bis zu sieben Geschossen werden dort an acht Bauprojekten nebeneinander erprobt mit dem Ziel einer abschließenden wissenschaftlichen Bewertung. So kommen Holzskelett-, Holzrahmen- und Holzhybridbauweisen zum Einsatz. Die enge Kooperation mit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) und Forschungsaufträge der Ruhr Universität Bochum (RUB) und der Technischen Universität München (TUM) gewährleisten eine fundierte Auswertung der baubegleitenden Monitorings. Das Projekt leistet über die Realisierung von Wohnraum hinaus einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz und zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung. Das neue Quartier wird, eingebettet in die umgebende Parklandschaft, auch ein attraktives Angebot an sozialer, kultureller und kommerzieller Infrastruktur bieten. Bauband 4 stellt die acht Gebäudetypen vor und untersucht im Detail die Potenziale der unterschiedlichen Bauweisen.
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Untersuchung von Produktionsprozessen im Hinblick auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung für bedarfsgerechten Wohnraum
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In dieser Studie werden industrielle Fertigungsprozesse für Bausysteme mit hohem Vorfertigungsgrad im Hinblick auf ihr Potenzial zur Schaffung von kostengünstigem und hochwertigem Wohnraum untersucht. Im Fokus steht nicht das Gebäude als Produkt, sondern die Produktion der Subsysteme und deren Zusammenspiel. Gegenstand der Untersuchungen sind Systeme, zu deren Referenzdaten Zugang besteht und aktuelle Produktionsverfahren, die den vorgefertigten Wohnungsbau repräsentieren. In der best-practice Studie wird nicht nur die Konstruktion eines Gebäudes, sondern auch die Produktionskette einer genauen Analyse unterzogen. 4 bis 6 Referenzprojekte ausgewählter Firmen werden einer einheitlichen Analyse von Produktionszeiten und Kostenanteilen unterzogen. Die Analyse der Produktion der baukonstruktiven Bereiche zusammen mit der Betrachtung von Montage, Fertigungs- und Bauzeiten sowie Kostenanteilen lässt eine Bewertung des Gesamtsystems und des Optimierungspotenzials für künftige Umsetzungen und Veränderungen der Stückzahlen ableiten. Die Herstellungsmethoden und der Grad der Vorfertigung werden untersucht und in Verhältnis zu den Kosten und Qualitäten gesetzt. Ein Vergleich der Systeme und Materialien kann Grenzen und Potenziale der Systeme aufzeigen. Die Baukonstruktionen sollen zum einen im Hinblick auf die besonderen konstruktiven und bautechnischen Anforderungen im Wohnungsbau betrachtet werden, zum anderen sollen die Gebäudetypologien und Gebäudeklassen benannt werden, für deren Einsatz sie sich eignen.
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Holz: Form- und kraftschlüssig
Entwicklung eines Voll-Holz-Bausystems mit form- und kraftschlüssigen geometrischen Verbindungen
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3215
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Mit der Entwicklung eines reinen Holzbausystems, das sich auch für den mehrgeschossigen Wohnbau eignet, soll nachgewiesen werden, dass auch ohne den Verbund mit Beton oder Stahl leistungsfähige Konstruktionen errichtet werden können. Zudem werden sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile des Baustoffes Holz gegenüber anderen Bauweisen dargelegt. Das Forschungsprojekt hat die Entwicklung eines Tragsystems für den mehrgeschossigen Wohnungsbau zum Ziel, das ohne den Einsatz von metallischen Verbindungsmittel allein mit form- und kraftschlüssigen Verbindungen hergestellt werden kann. In einer Konzept- und Entwicklungsphase wurden grundlegende Parameter für die Systementwicklung definiert. Allgemeine Anforderungen an den Holzbau und den Wohnungsbau bilden dabei einen ersten Rahmen für die Anwendung des Materials und des Systems. In prototypischen Testaufbauten wurden Zwischenstände der Systementwicklung erprobt. Es wurden zwei Rastermodule als Demonstrationsbau errichtet. Die Betrachtung des globalen Tragwerks wurde durch die Entwicklung eines Bemessungstools vertieft, mit dessen Hilfe Bauteile der primären Holzkonstruktion dimensioniert und somit überschlägige Holzmengen für eine Gesamtkonstruktion ermittelt werden können.
Michael Prytula, Susanne Rexroth, Manuel Lutz, Friedrich May
Cluster-Wohnungen für baulich und sozial anpassungsfähige Wohnkonzepte einer resilienten Stadtentwicklung
Abschlussbericht, Dezember 2019.
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Demografische und soziale Veränderungen wirken sich auf Wohnstrukturen aus. Besonders auffällig ist die Zunahme an Ein-Personen- Haushalten. Schrumpfende innerstädtische Baulandreserven und konjunkturell bedingt steigende Baukosten beeinflussen den Wohnungsmarkt. Neue Wohnformen wie Cluster-Wohnen und Wohnungstypologien wie Cluster-Wohnungen können auf damit einhergehende geänderte Bedarfe und Bedürfnisse an Wohnraum reagieren. In einem mehrstufigen Arbeitsprozess wurden die planerischen, baulich-konstruktiven, wohn-soziologischen, ökonomischen und rechtlichen Dimensionen untersucht. Für die Untersuchung von Cluster-Wohnungen war es zunächst erforderlich, eine Eingrenzung des Phänomens vorzunehmen. Um aus der Vielfalt der unterschiedlichen Varianten die wesentlichen Charakteristika herauszuarbeiten waren die vorhandenen Definitionen näher zu spezifizieren. Zusätzlich zu den Kriterien "privater Einheiten mit Bad und ggfs. Küche" sowie "gemeinschaftlich genutzter Räume" werden dazu zwei weitere wesentliche bauliche und soziale Kriterien berücksichtigt: integrale Erschließung durch gemeinschaftliche Flächen und selbstorganisiertes gemeinschaftliches Zusammenleben. Mit dem Vergleich von Cluster-Wohnungen in acht Fallbeispielen wurden die charakteristischen Merkmale systematisch erfasst und die Bedingungen für die Realisierung benannt. Die Diskussion Resilienz-spezifischer Qualitäten zeigt, dass Cluster-Wohnen und Cluster-Wohnungen zentrale Eigenschaften resilienter Systeme besitzen.
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Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Demonstration einer massiven, modularen, transportablen und voll demontablen/recyclinggerechten Wohneinheit für die schnelle Bereitstellung von Wohnraum und ggf. temporären Unterkünften, die am Ende ihrer Nutzungszeit umsetzbar sind. Dabei waren die Anforderungen der Next-Generation-Buildings zu erfüllen und Stoffkreisläufe nach dem Prinzip Cradle to Cradle (kreislaufgerechtes Bauen auf Bauteilebene) zu schließen, d. h. flexibel (schnell, demontierbar, anpassungsfähig etc.), schadstofffrei und ressourcenschonend mit System (modulare Bauweise) zu bauen. Dazu gehören die sortenreine Trennbarkeit und die Wiederverwendbarkeit ganzer Bauteile des Rohbaus sowie deren nachhaltige Herstellung durch die Nutzung von Recyclingmaterial. Einmal hergestellt, befinden sich ganze Module im Nutzungskreislauf ohne eine Zerstörung am Nutzungsende. Daher wird mit der Wiederverwendungsoption ein Beitrag zur Werterhaltung geleistet (Upcycling). Bei dem Projekt standen die Erprobung der erarbeiteten Grundlagen und die Optimierung von wiederholbaren, adaptiven Konstruktionslösungen sämtlicher Gebäudeteile im Mittelpunkt.
Maren Fath, Michael Storck, Christoph Kurzer, Steffen Willmy, Joachim Schridde, Mike Sieder, Annette Hafner, Stefan Winter, Tanja Kessel
Leitlinie zur Vereinfachung der Planung und Durchführung von Aufstockungs- / Erweiterungsmaßnahmen als Nachverdichtungsmaßnahme in innerstädtischen Bereichen
Abschlussbericht.
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2019, 249 S., 54 Abb. u. 85 Tab., Softcover
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Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, das Potential von baulichen Maßnahmen der Aufstockung als innerstädtische Nachverdichtungsmaßnahme durch die Verringerung des Planungsaufwands signifikant zu erhöhen. Hierzu wurde ein Leitfaden erarbeitet, der wesentliche Indikatoren und Parameter, die für eine umfassende Bewertung einer Aufstockungsmaßnahme im Kontext des Bestandsgebäudes notwendig sind, einschließt. Der Entscheidungsprozess soll gezielt ausgerichtet und damit insgesamt der Planungsaufwand deutlich verringert werden. Des Weiteren werden Lösungsvorschläge für identifizierte Problemstellungen in der Aufstockungsplanung gegeben, die als Orientierungshilfe zu sehen sind. Der Leitfaden soll planenden Architekten und Ingenieuren ein Werkzeug für die Planung und Umsetzung urbaner Nachverdichtungsmaßnahmen zur Verfügung stellen. Der Fokus dieses Forschungsprojektes lag dabei auf den maßgebenden Risikofaktoren sowie Bewertungsgrundlagen für Aufstockungsprojekte, um jedem Planenden eine Einschätzung bezüglich der Machbarkeit einer Aufstockungsmaßnahme zu ermöglichen. Der Leitfaden erläutert Risiken und Problematiken der einzelnen Planungsschritte. Gleichzeitig gibt er den Planenden Untersuchungsverfahren an die Hand und erläutert Lösungswege, um alle notwendigen Informationen zu generieren und die Risiken einer Aufstockungsmaßnahme besser abschätzen zu können.
Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.
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