IEA SHC Task 56: Gebäudeintegrierte Solare Fassaden für Lüftung, Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung

Der IEA SHC Task 56 konzentrierte sich auf die kritische Analyse, die Simulation, Labortests und Vor-Ort-Monitoring von Fassaden-Systemen, die mit aktiven und/oder passiven Elementen versehen sind, welche die eingestrahlte Sonnenenergie nutzen und/oder kontrollieren. Die zentrale Aufgabe war die Integration in das Gebäude-Energiesystem (Lüften, Heizen, Kühlen, Klimatisieren und Beleuchtung) mittels eines systematischen Ansatzes.

Kurzbeschreibung

Dieser Task konzentrierte sich auf die kritische Analyse, die Simulation, Labortests und Vor-Ort-Monitoring von Fassaden-Systemen mit aktiven und/oder passiven Elementen zur Nutzung der einfallenden Sonnenenergie um

  • erneuerbare thermische oder elektrische Energie für die Versorgung des Gebäudes mit Wärme und/oder Kälte zu liefern und/oder
  • den Wärme- und Kältebedarf von Gebäuden durch die Nutzung von Tageslicht und der Kontrolle solarer Einträge zu reduzieren.

Dabei wurden Technologien für Wohngebäude und Gebäude mit tertiärer Nutzung berücksichtigt, sowohl im Neubau als auch in der Sanierung.

Die zentrale Aufgabe war die Integration von Fassaden-Lösungen in das Gebäude-Energiesystem (Lüften, Heizen, Kühlen, Klimatisieren und Beleuchtung) mittels eines systematischen Ansatzes. Die Gesamtenergieeffizienz, der thermische und visuelle Komfort und die Raumluftqualität sowie die architektonische Integration wurden dabei gleichermaßen adressiert.

Die österreichische Beteiligung richtete sich schwerpunktmäßig auf drei Bereiche.

  1. Systeme für Tageslichtnutzung, Verschattung und Blendschutz (Schwerpunkt Bürogebäude)
  2. Systeme zur Wärme- und Kälteerzeugung auf Basis von Wärmepumpen unter Verwendung von erneuerbarer Energie wie (BI)PV oder (BI)ST
  3. Leitung von Subtask C (Simulationsunterstützte Bewertung von Solaren Fassadensysteme auf Gebäudeebene)

1) Systeme für Tageslichtnutzung, Verschattung und Blendschutz (Schwerpunkt Bürogebäude)

Im Tageslichtbereich werden laufend neue Systemlösungen entwickelt, simulations- und messtechnisch charakterisiert und evaluiert und schließlich in Planungsprojekten umgesetzt. Dabei müssen lichttechnische Konditionen und die bauphysikalische Performance immer in gleicher Weise berücksichtigt werden. Die notwendigen Grundlagen dafür wurden und werden in zahlreichen Forschungsprojekten erarbeitet (z.B. DALEC, VisErgyControl, LightSimHeat, FACEcamp).

Im Rahmen des IEA SHC Task 56 wurden simulationstechnisch Regelungsstrategien getestet und optimiert. Zudem wurde das Planungstool DALEC zur lichttechnisch-energetischen Fassadenbewertung weiterentwickelt und mit anderen Simulationsergebnissen verglichen. Verschiedene Methoden für die Bewertung von Blendung wurden bewertet.

2) Systeme zur Wärme- und Kälteerzeugung auf Basis von Wärmepumpen unter Verwendung von erneuerbarer Energie wie (BI)PV oder (BI)ST

Der Schwerpunkt des österreichischen Beitrags zum IEA SHC Task waren simulationstechnische Untersuchungen zur Bewertung von solaren Fassaden auf Gebäudeebene. Im Bereich der Wohngebäude erfolgten Untersuchungen an verschiedenen Mehrfamiliengebäuden und einem Einfamilienhaus. Die untersuchten Lösungen bauten auf mehreren nationalen und internationalen Projekten auf, in denen Lüftung mit Wärmerückgewinnung mit Wärmepumpen bzw. Abluftwärmepumpen entwickelt und untersucht wurden. Durch Gebäude- und Anlagensimulation erfolgte die Ermittlung des Primärenergieverbrauchs von z.B. mit PV gekoppelten Wärme- und Kälteversorgungssystemen. Dabei war das primäre Ziel die Weiterentwicklung von kostengünstigen Systemen, welche einen minimalen nicht-erneuerbaren Primärenergieverbrauch aufweisen (Reduzierung „Winterloch").

3) Leitung von Subtask C (Simulationsunterstützte Bewertung von Solaren Fassadensysteme auf Gebäudeebene)

Die Bewertung der verschiedensten Systeme (unterschiedliche aktive und passive Technologien wie Verschattungs- und Tageslichtsysteme, Solarthermie, PV, Lüftung, Wärmepumpe) auf Gebäudeebene erfordert gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation. Die Modellierung und Simulation ermöglichen den Vergleich verschiedener Technologien und die Berücksichtigung verschiedener Standorte. Dies erfordert multidisziplinäres Verständnis (Bauphysik, Gebäude- und Anlagentechnik, Erneuerbare Energien, v.a. PV). Dafür wurde eine Methode entwickelt und getestet. Zunächst wurden Modelle für Bürogebäude (Bürozelle) in verschiedenen Plattformen entwickelt und gegenseitig validiert. Es wurden Referenzgebäude und Randbedingungen definiert und die Systeme bezüglich Effizienz, Komfort und Raumluftqualität bewertet. Die Modelle sind dokumentiert und für die weitere Verwendung verfügbar.

Für die Unterstützung der Planung effizienter Gebäude mit verschiedenen passiven und aktiven Systemen wurden (Pre-)Design Tools wie PHPP und DALEC weiterentwickelt und angewendet.

Das strategische Ziel von IEA SHC Task 56 bestand darin, die Forschungs- und Innovationsbemühungen innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft und des Privatsektors im Hinblick auf die Nutzung von Technologien mit gebäudeintegrierten Solaren Fassaden zu koordinieren.

Projekt-Bilder

Nutzungshinweis: Die unter Projekt-Bilder aufgelisteten Bilder stammen aus den Projekten, die im Rahmen der Programme Stadt der Zukunft, Haus der Zukunft und IEA Forschungskooperation entstanden sind. Sie dürfen unter der Creative Commons Lizenz zur nicht-kommerziellen Nutzung unter Namensnennung (CC BY-NC) verwendet werden.

Publikationen

IEA SHC Task 56: Gebäudeintegrierte Solare Fassaden für Lüftung, Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung

Der IEA SHC Task 56 konzentrierte sich auf die kritische Analyse, die Simulation, Labortests und Vor-Ort-Monitoring von Fassaden-Systemen, die mit aktiven und/oder passiven Elementen versehen sind, welche die eingestrahlte Sonnenenergie nutzen und/oder kontrollieren. Die zentrale Aufgabe war die Integration in das Gebäude-Energiesystem (Lüften, Heizen, Kühlen, Klimatisieren und Beleuchtung) mittels eines systematischen Ansatzes. Schriftenreihe 45/2020
F. Ochs, M. Magni, E. Venturi, G. Dermentzis, N. Franzoi, D. Venus, M. Hauer, D. Geisler-Moroder
Herausgeber: BMK
Deutsch, 79 Seiten

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