„nachhaltige technologien 01 | 2023"

I ntelligente Gebäudesteuerungen reduzieren nicht nur kurzfristig den Energieverbrauch eines Gebäudes, sondern sind auch in der Lage, die am Standort vorhan- denen erneuerbaren Energiequellen effektiv zu nut- zen. Dabei stellen besonders wechselnde Wetterver- hältnisse und das individuelle Nutzer*innenverhalten eine große Herausforderung für die optimale Steuerung der Gebäudetechnik dar. In mehreren Forschungsprojekten wurden die Potentiale einer intelligenten Gebäudesteuerung anhand des Zen- trums für Umweltbewusstes Bauen (ZUB) untersucht. Das dreistöckige ZUB-Gebäude (Titelbild) befindet sich in Kassel (Deutschland). Die Hauptausrichtung ist 20°- SO, wodurch die Effekte der Glasfassade, welche fast hundert Prozent der Fassade einnimmt, in Bezug auf die äußeren Wetterbedingungen besonders relevant sind. Insbesondere die Steuerung der direkten solaren Gewinne, die eine Überhitzung im Frühling, Sommer und Herbst verhindern, ist wichtig. Das Energiekonzept (siehe nachfolgende Abbildung) des Gebäudes umfasst eine Konstruk- tion mit sehr niedrigem U-Wert, dreifach verglaste Fenster und die vorrangige Nutzung natürlicher Beleuchtung und natürlicher Belüftung. Da der Heiz- wärmebedarf einen Großteil des Gebäudewärme- bedarfs ausmacht, wurde der jährliche Heizwärme- bedarf bei der Planung auf weniger als 20 kWh/m 2 geschätzt. Der Energiebedarf im Betrieb lag bei 16,5 kWh/m 2 und erreichte damit die bestmögliche Einstufung nach der deutschen "Wärmeschutzver- ordnung 95". Solare Gewinne decken einen Großteil des Heizbedarfs über die nach Süden ausgerichtete Fassade. Zusätzlich benötigte Wärme wird über ein kommunales Fernwärmenetz bereitgestellt. Der Kühlbedarf wird durch eine Erdsondenwärmepumpe gedeckt, die unter dem Keller des ZUB installiert ist. Da das Gebäude luftdicht ist, wird eine mechanische Lüftungsanlage mit 80 Prozent Wärmerückgewin- nung eingesetzt. Das charakteristische Merkmal ist das hohe Träg- heitsverhalten aufgrund des Gewichts der Gebäude- wände und der installierten massiven Strahlungssys- teme. Die Wärmebereitstellung durch die thermische Masse ermöglicht die Verwendung von Wassertem- peraturen, die nahe an den internen Umgebungs- temperaturen liegen, wodurch die internen Tempe- raturschwankungen minimiert werden. Während der Heizperiode wird so eine niedrige Wassertemperatur verwendet und während der Kühlperiode eine relativ Juan Rodríguez Santiago, Michael Krause, Lina Wett Gebäude des Zentrums für Umweltbewusstes Bauen (ZUB) in Kassel, Deutschland Foto: Constantin Meyer Intelligente Gebäude- steuerung im Zentrum für Umweltbewusstes Bauen