Intelligente Verbindungstechnik Leben im Selbstversorger: Die Gebäudetechnik der Zukunft

Autor / Redakteur: Sariana Kunze / Sariana Kunze

Das Haus der Zukunft soll nicht nur Verbraucher, sondern auch Energieerzeuger sein. Bei den Schlagworten Smart Building und Smart Home spricht man von Gebäuden, die mittels Bussystem automatisiert und vernetzt sind. Durch die Automatisierung werden diese Gebäude zu Null- oder Plusenergiehäusern. Ein solches Nullenergiehaus ist das Ecolar Home in Konstanz.

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( Kunze/elektrotechnik)

Was früher ganz alltäglich und während Kriegszeiten lebensrettend war, wird heute als Hippie-Lebensstil abgetan: Ein Leben als Selbstversorger. Doch durch das zunehmende Interesse an Energieeffizienz und Smart Grid im Bereich Wohnen könnten wir in naher Zukunft wieder zum Selbstversorger-Leben zurückkehren - als moderne Strom-Selbstversorger.

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Ein Nullenergiehaus wie das Ecolar Home der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) in Konstanz ist ein Beispiel für diese modernen Selbstversorger. Die Studenten der Fakultät Architektur und Gestaltung (Fachbereich energieeffizientes Bauen) erhielten die Aufgabe, ein energieautarkes Haus der Zukunft zu bauen, das möglichst nachhaltig und energieeffizient ist. Das Projektteam, unter der Leitung von Prof. Thomas Stark, bastelte aus den Wörtern „ecologic“, „economic“, „solar“ und „modular“ den Namen „Ecolar“.

Mit der Unterstützung von 60 Sponsoren realisierten die Studenten ein 70 m2 großes, einstöckiges Holzhaus aus sechs flexiblen Modulen, wovon vier als Innenräume und zwei als Freibereiche konzipiert wurden. Sowohl Material als auch die Geräte wurden in einem Gesamwert von 1,5 Mio. Euro komplett gesponsert.

Der Kampf der Sonnenhäuser

Das Konzept Ecolar Home trat bei dem internationalen Wettbewerb „Solar Decathlon Europe 2012“ in Madrid gegen 19 andere studentische Teams an. Innerhalb von 12 Tagen ohne Pause errichteten 40 Studenten das Sonnenhaus. 16 Tage lang stand das Gebäude zusammen mit den Mitstreitern für rund 220.000 Besucher offen. Eine Jury prüfte in dieser Zeit die Gebäude in zehn Disziplinen auf Herz und Nieren. Bei dem „solaren Zehnkampf“ überzeugten die Konstanzer Studenten und wurden mit dem 4. Platz in der Gesamtwertung belohnt. Im Vorfeld waren an dem Projekt jedoch über 100 Studierende aus sechs Fakultäten der HTWG beteiligt. Ihre Aufgaben reichten von der Organisation der Sponsoren über die Konzeption von Gebäude, Innenraum, Nachhaltigkeit und Ökologie bis hin zum Transport der Ecolar-Elemente nach Madrid.

Das Nullenergiehaus besteht komplett aus Holz. In einem Superschrank sind alle Möbel (Esstisch, Stühle, Bett), die Nasszelle, die Küche und die Technik untergebracht und können jederzeit ausgefahren oder aufgeklappt werden. Das Dach ist das Kraftwerk des Hauses, denn die komplette Fläche ist mit Dünnschicht-Photovoltaikmodulen bestückt. Auch über den Freibereichen und an Teilen der Seitenwände sind Solarzellen eingesetzt. Die Verkabelung erfolgt über die strahlenvernetzten Ölflex Solar XLR Leitungen von Lapp. Die Anbindung der Solaranlage an der Wechselstromseite übernehmen Ölflex Classic 130 H Leitungen.Um den Energieverbrauch des Gebäudes so gering wie möglich zu halten, erfolgt die Klimatisierung passiv.

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Solar Decathlon Europe

Der Solar Decathlon ist ein architektonischer sowie energietechnischer Wettbewerb, der vom US-Energieministerium ausgelobt wird mit dem Ziel, ein energieautarkes Gebäude zu entwerfen. Die Häuser dürfen ihren Energiebedarf nur über selbst produzierten Solarstrom decken. Der Zehnkampf findet alle zwei Jahre (2014 in Versailles) statt. Für den Wettbewerb werden 20 studentische Teams aus der ganzen Welt zugelassen, die je ein von der Sonne betriebenes Haus planen und bauen. Inhalt des Wettbewerbs ist es, ein Haus für zwei Personen zu bauen, dass sich in den zehn Disziplinen Achitektur, Technisches Konzept, Energieeffizienz, Energiebilanz, Wohnqualität, Haustechnik, Kommunikation, Marktfähigkeit, Innovation und Nachhaltigkeit bewähren muss. Die Ergebnisse sollen zeigen, dass bereits heute eine optimale Verbindung von Energieeffizienz, Ökologie und Wirtschaftlichkeit möglich ist.

Heute in der Zukunft wohnen

Durch die kerngedämmten Hohlkastenprofile und die Flächenelemente wird die energetisch wirksame, thermische Hülle definiert. Wetterschutzblenden an der Außenseite der Tragkonstruktion und ein Regenwasser ableitendes Energiedach komplettieren die Gebäudehülle. Das Konzept sieht verschiedene Fassaden-Versionen vor: Vollverglaste transparente Elemente ermöglichen eine sehr gute Tageslichtversorgung und einen Außenbezug für die Innenräume. Neu entwickelte transluzente Elemente ermöglichen einen Raumabschluss mit diffuser Tageslichtversorgung. Die mit speziellem Flies und Holzlamellen gefüllten Zwischenräume sind für Nord- und Südseiten mit den Schwerpunkten Tageslichtdurchlass und Sonnenschutz unterschiedlich konfiguriert. Spezielle opake Fassadenelemente kombinieren passive und aktive Solarenergienutzung zu einem energetischen Hochleistungselement. Die äußere transluzente Photovoltaikbeschichtung erzeugt Solarstrom, die inneren Schichten aus speziellen Holzlamellen und Hanfdämmung wirken in Kombination mit der Solarstrahlung hochdämmend und reduzieren die Wärmeverluste auf ca. die Hälfte einer konventionell gedämmten Außenwand mit gleicher Dicke.

Im Innenraum verfügen die Bodenelemente über eine integrierte Fußbodenheizung aus neuartigen, grafitbeschichteten Holzlamellen. Die Deckenelemente beinhalten hinter den raumakustisch wirksamen Holzlamellen eine Lehmschicht, die durch die off enen Fugen den Feuchtehaushalt der Luft ausgleicht. Zudem ist die Lehmschicht mit PCM-Elementen vermischt und erreicht so eine hohe thermische Maße zur Puff erung von Wärmelasten im Innenraum. Schließlich ist die Lehmschicht zusätzlich mit wasserführenden Rohrleitungen durchdrungen, so dass die Decke bei Bedarf als aktives Kühlelement eingesetzt werden kann. Zwei Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung sind in den Schrankelementen integriert und für Wartungsarbeiten gut zugänglich. Die Zuluftversorgung erfolgt über die Lichtfuge zwischen Schrankmodul und Decke Für die Außenluftansaugung und die Fortluft werden die Fugen an den opaken Außenfassaden aktiviert. Zwischen

den aktiven Scheiben und den Konstruktionsblenden sind entsprechende Lüftungsgitter integriert. Die Fugen zwischen den Schrankelementen und den Decken werden durch integrierte LED´s zur Grundbeleuchtung der Innenräume aktiviert.

Die Verbindung macht's

Für die intelligente Steuerung und zuverlässige Energieübertragung im Nullenergiehaus wurden vor allem Verbindungslösungen von Lapp verwendet. Insbesondere sind dies Ölflex Solar Leitungen für die Photovoltaikanlage, Ölflex Anschluss- und Steuerleitungen für die Elektrik im Haus, Unitronik Datenleitungen für die komplexe Steuerung der Lüftung und anderer intelligenter Systeme. Für die Anbindung aller KNX-Produkte (Aktoren und Sensoren) wurden Unitronic Bus EIB H verwendet. Dies sind spezielle Leitungen für das Bussystem EIB (Europäischer Installationsbus) nach EN 50090. Die Übertragung der Sensorwerte übernehmen gut abgeschirmte, paarverseilte Unitronic Liycy (TP) Datenleitungen. Die direkte Anbindung der Pumpen im Hydrauliksystem übernehmen halogenfreie NHXMH-Leitungen, die in der Wand verlegt sind. H07V-K Einzeladern wurden für die Verdrahtung innerhalb des Schaltschranks montiert, z. B. die Verbindung der einzelnen Sicherungen mit den Relais.

Die Technik versteckt im Schrank

Die Hausanschlüsse, Trinkwasserspeicher und die Gebäudeautomation sind im Schrankelement hinter der Küchenzeile verstaut, die sich zum Raum hin öffnen lässt.Im Bad sind hinter der abgehängten Lichtdecke sowohl LED´s als auch Elemente zur Tageslichtauskopplung angebracht. Diese sind durch in die Wand integrierte Glasfaserkabel mit dem Lichtempfänger im Außenbecken verbunden. In die äußerste Schicht der opaken Außenwände sind semitransparente Photovoltaikelemente integriert, die in Dünnschichttechnologie mit ihrem homogenen, transluzenten Erscheinungsbild die Ansicht prägen. Das wasserführende Dachelement bildet mit einer Fuge den oberen Abschluss des kubischen Baukörpers. Es beinhaltet vollflächig sowohl opake wie transparente Photovoltaikmodule als auch in der unteren Schicht solarthermische Absorber und übernimmt neben der Witterungsfunktion auch die Aufgaben Solarstromerzeugung, Solare Wärmegewinnung und Nachtstrahlungskühlung. Das Energiedach wird in eine innenliegende Regenrinne entwässert, die Fallrohre sind in die inneren Stützendes Tragsystems integriert.

Nachdem Wiederaufbau des Holzhauses in Konstanz haben sich Mitglieder des Projektteams dazu entschlossen vorübergehend im Ecolar Home einzuziehen, um das Gebäude auf seine Alltagstauglichkeit zu testen. Es bleibt spannend, vielleicht setzt sich das Ecolar Home als Haus der Zukunft durch.

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