Das Würzburger Energy Efficiency Center (EEC) wird vom Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) gebaut, um dort prototypische Entwicklungen im Systemverbund mit anderen Innovationen unter den realen Bedingungen eines Forschungs- und Bürogebäudes auf ihre Praxistauglichkeit hin zu testen. Eine besondere Herausforderung dabei ist die regelungstechnische Verknüpfung konventioneller und prototypischer Systeme im Umfeld neuer leichter Baumaterialien. Die Siemens-Division Building Technologies fungiert als Partner des ZAE Bayern und der Ebert-Ingenieure GmbH.

Im Rahmen des Projektes soll nachgewiesen werden, dass ein Gebäude aus energieoptimierten textilen Hüllen und hochwärmegedämmten, ultra-schlanken Vakuumisolierpaneelen in der Wechselbeziehung mit HLK-Systemen unter Praxisbedingungen funktioniert und zu einer hohen Gebäude-Energie-Effizienz führt. Im Fokus stehen vor allem die Interaktionen des in Leichtbauweise errichteten Baukörpers mit speziellen membranbasierenden Dachkonstruktionen, den teilweise prototypischen HLK-Anlagen und damit auch neuen Regelungs- und Betreiberstrategien. Siemens kann im Rahmen des Projektes das Raum- und Gebäude-Automatisierungssystem „Desigo“ unter realen Situationen testen und neue Regelalgorithmen entwickeln.

Als Besonderheiten des Projekts gelten die gewerkübergreifenden Verknüpfungen von Raumtemperaturregelung und Beleuchtungssteuerung sowie des Blend- und Sonnenschutzes und deren Zusammenspiel mit neuartigen Materialien und gebäudetechnischen Komponenten. Eine weitere Herausforderung ist die Regelung und Steuerung der konventionellen HLK-Anlagen als Grundinfrastruktur – bei gleichzeitiger Einbindung der Forschungsprojekte und deren Priorisierung im Betrieb. Dazu zählen unter anderem Klima-Heiz- und Kühldecken aus Graphitplatten mit thermisch angekoppeltem Phasenwechselmaterial, sorptive Klimaanlagensysteme in offener und geschlossener Bauart, eine nächtliche Strahlungskühlung über Dachflächen durch einen offenen Regenwasserkreislauf mit Einspeicherung des abgekühlten Wassers in einer Löschwasserzisterne sowie last but not least über Membransysteme belichtete und erwärmte Räume und deren Wechselwirkung mit den gebäude- und raumlufttechnischen Anlagen.

Besonderes Interesse gilt dem Verhalten der Phasenwechselmaterialien (Phase Chance Materials, PCM) unter statischen und dynamischen Bedingungen. Denn Erfahrungen haben gezeigt, dass in Baustoffen eingebettete PCM unter statischen Bedingungen zu langsam reagieren. So ist eines der Ziele im EEC, den Be- und Entladeprozess von PCM-Bauteilen durch Wasserkreisläufe oder eine gezielte Konvektion über ein Lüftungssystem zu beschleunigen. Da im Energy Efficiency Center eine vergleichsweise geringe konventionell erzeugte Kälteleistung quasi als Backup-System vorgehalten wird, kommt den PCM-Bauteilen eine große Bedeutung zu. Durch die Latentspeichermateria­lien lässt sich die Kälteleistung und somit auch der Bezug von elektrischem Spitzenstrom reduzieren.

Intelligente Steuerungs­konzepte

Leichte Gebäude mit geringen Speichermassen haben eine hohe thermische Dynamik. Werden leichte Gebäude zudem noch sehr energieeffizient gebaut, mit niedrigen Temperaturen beheizt und mit vergleichsweise hohen Temperaturen gekühlt, kann die Raumtemperatur stark schwanken und damit den thermischen Komfort negativ beeinflussen. Deshalb stellen Planer in leichten Niedrig-Energie-Gebäuden meist hohe Leistungsreserven bereit, um die dynamisch auftretenden inneren und äußeren Störquellen zu kompensieren. Dies widerspricht jedoch dem Anspruch einer gesamthaften Gebäude-Energie-Effizienz.

Eines der Planungsziele beim Energy Efficiency Center war es deshalb, möglichst wenig konventionelle Heiz- und Kühlleistung bereitzustellen und Defizite an Wärme und Kälte über intelligente Regelungs- und Steuerungskonzepte auszugleichen. Während die klassische Planung der Technischen Gebäude-Ausrüstung (TGA) bei den meisten Projekten vor allem auf der Sicherstellung von Funktionen der einzelnen Geräte und Anlagen beruht und die Energie-Effi­zienz weniger berücksichtigt, ist es bei modernen Gebäude-Konzepten notwendig, die Energiesparfunktionen übergreifend über die einzelnen Fachgewerke intelligent miteinander zu verknüpfen.