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URN: urn:nbn:de:kobv:83-opus-3451
URL: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2003/345/

Knissel, Jens Jakob

Energieeffiziente Bürogebäude mit reduzierten internen Wärmequellen und Wärmeschutz auf Passivhausniveau

Energy efficient office buildings with reduced electricity consumption and passive house insulation standard

Energieeffiziente Bürogebäude mit reduzierten internen Wärmequellen und Wärmeschutz auf Passivhausniveau

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Kurzfassung auf Deutsch

Bei Wohngebäuden sind mit dem Niedrig- und dem Passivhausstandard die Möglichkeiten einer weit reichenden Energieeinsparung beim Neubau aufgezeigt worden. In dieser Arbeit werden die Erfahrungen auf Büro- und Verwaltungsgebäude übertragen und vor dem Hintergrund der speziellen Randbedingungen konkretisiert. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil werden die Möglichkeiten und Konsequenzen eines hohen energetischen Effizienzstandards bei Bürogebäuden aufgezeigt. Hierzu wird das energetische Verhalten zweier Ausführungsvarianten eines Beispielgebäudes mit Hilfe von dynamischen Simulationsrechnungen bestimmt und verglichen. Die Variante „Standard-Bürogebäude“ repräsentiert dabei eine Ausführung, bei der keine Energiesparmaßnahmen über das gesetzliche Mindestmaß (Wärmeschutzverordnung 1995) hinaus ergriffen wurden. Bei der Variante „Passiv-Bürogebäude“ werden im Gegensatz dazu möglichst weitgehend die derzeit verfügbaren und wirtschaftlich vertretbaren Energiesparmaßnahmen umgesetzt. Aus dem Vergleich der Varianten wird deutlich, dass bei Bürogebäuden mit heute am Markt verfügbaren Energiespartechniken eine deutliche Reduktion im Primärenergiekennwert erreicht werden kann. Erforderlich sind eine hohe Effizienz von Beleuchtung und Arbeitshilfen sowie ein sehr guter Wärmeschutz in Verbindung mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Mit der heute vielfach eingesetzten Fensterlüftung können die hier aufgezeigten niedrigen Primärenergiekennwerte nicht erreicht werden. Gleichzeitig ist die energieeffiziente Variante „Passiv-Bürogebäude“ unter den hier angenommenen Randbedingungen wirtschaftlich. Der Grund liegt in Einsparungen bei den Investitionskosten für die Haustechnik, insbesondere dem Verzicht auf eine aktive Kühlung. Hierdurch können Mehrkosten im Bereich des Wärmeschutzes und der Arbeitshilfen kompensiert werden. Bei Berücksichtigung der geringeren Energie- und Wartungskosten wird trotz hoher energetischer Effizienz die Wirtschaftlichkeit unter den hier getroffenen Annahmen erreicht. Im zweiten Teil der Arbeit wird untersucht, nach welchen Kriterien der Wärmeschutz von derart energieeffizienten Gebäuden dimensioniert werden sollte. Ausgangspunkt ist dabei die aus Passiv-Wohngebäuden bereits bekannte (Winter-)Bedingung: "Der Wärmeschutz der Gebäudehülle ist so zu dimensionieren, dass das Gebäude mit dem hygienisch erforderlichen Außenluftvolumenstrom über die Zuluft beheizt werden kann." Aus der stationären Wärmestrombilanz wird eine einfache Berechnungsgleichung abgeleitet, über die abhängig von den jeweiligen Gebäudeparametern der maximal zulässige mittlere Wärmedurchgangskoeffizient der Gebäudehülle Umax bestimmt werden kann, bis zu dem die Winter-Bedingung erfüllt und damit das Gebäude über die Zuluft beheizt werden kann.

Kurzfassung auf Englisch

Low energy houses and passive houses demonstrate the possibilities of high energy savings in dwellings. In this thesis the experiences will be transferred to office buildings taking into account their special boundary conditions. The investigation consists of two parts. In the first part the consequences of a high efficiency standard are shown for office buildings. Therefore the energy consumption of an example building is calculated by using dynamic building simulations. Two different energetic standards are looked at. In the “Standard Office Building” only the legal required efficiency standards are realised. The “Passive Office Building” shows a very high efficiency standard, including almost all saving measures available on the market today. Comparing the energy consumption of these two variants shows that it is possible to reduce the primary energy consumption of office buildings to a large extent. To obtain a low primary energy demand an efficient lighting system, efficient office equipment and a high insulation standard of the building cover is necessary. The thesis demonstrates that the high efficient „Passive Office Building“ is profitable. This is due to savings in the field of house technique. Because of the efficient lighting and office equipment the summer temperatures stay in the desired comfort range. Therefore one does not need an active cooling system. Furthermore there are savings of maintenance and energy costs. Regarding all this the economy is reached although there are additional costs for the high insulation standard and the efficient office equipment. So the first part of this investigation shows a building concept with a very low primary energy consumption which can be profitable for the investor. In the second part the insulation standard of energy efficient office buildings is looked at. A suggestion is made which bases on the so called (winter)-condition: "The insulation standard has to be high enough to allow the heating of the building by the ventilation system. The air flow rate has to be limited to the hygienic needs." Starting from the stationary heat balance an equation is given, which allows to calculate the maximum value of the mean heat transfer coefficient Umax to fulfil the winter-condition. With this U-value the building can be heated only by the ventilation system.

Freie Schlagwörter (Deutsch): Energieeffizienz, Energieeinsparung, Bürogebäude, Primärenergie, Wirtschaftlichkeit, Wärmeschutz, Passivhaus
Freie Schlagwörter (Englisch): energy efficiency, energy saving measures, office buildings, primary energy, economy, thermal insulation, passive house
Institut: Fakultät III - Prozesswissenschaften -ohne Zuordnung zu einem Institut-
Fakultät: Fakultät III - Prozesswissenschaften
DDC-Sachgruppe: Architektur
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Betreuer: Bartsch, Gerhard; Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Gutachter: Fitzner, Klaus; Prof. Dr.-Ing. | Bartsch, Gerhard; Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.10.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 10.01.2003
Lizenz: Minimallizenz mit PoD (Print-on-Demand): Typ Dissertation