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+ | ====== Forschungen zum Philips-Experimentierhaus ====== | ||
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+ | Passive gegenüber aktiven Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Europa und Amerika | ||
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+ | Autor: [[http:// | ||
+ | Kleinenberger Weg 8, D-33100 Paderborn, Germany\\ | ||
+ | [[info@bsmc.de]] | ||
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+ | //Beachte.: Der folgende Artikel basiert im Wesentlichen auf [Steinmüller 2008, p.37-40, “Early Lessons - The Philips Experimental House]// | ||
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+ | Ausgelöst durch die erste Ölkrise im Jahr 1973, begann man bei Philips potentielle Geschäftsfelder die im Zusammenhang zum Kerngeschäft standen auf Komponenten zur Energieerzeugung (etwa Solarkollektoren, | ||
+ | Für eine objektive Beurteilung schien es jedoch notwendig, ein tiefes Verständnis für das Gesamtsystem, | ||
+ | Im Jahr 1974 entwickelte sich daraus das Projekt „Rationelle Energieverwendung und Nutzung der Sonnenenergie in Gebäuden“, | ||
+ | Das Philips Experimentierhaus sollte in erster Linie ein experimenteller Prüfstand für die Herleitung und den Abgleich von computerbasierten Modellen sein. Diese sollten dann eine einheitliche und durch Versuche validierte Analyse der relevanten Systemparameter unter vielfältigen Randbedingungen in der westlichen Welt ermöglichen.\\ | ||
+ | Das Projekt und die anschließenden Forschungen wurden zum einen von Erkenntnissen aus dem skandinavischen Raum im Bereich Niedrigenergiehäuser beeinflusst, | ||
+ | Die wesentlichen Messungen wurden im Zeitraum von 1975-1978 durchgeführt. Die Auswertung und Ableitung von Modellen erfolgte in den Jahren 1977-1982. Das Projekt endete 1983/84.\\ | ||
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+ | Das Experimentierhaus (vergl. Hörster et al. 1980, Abb. 1) war ein durch zusätzliche Wärmeschutzmaßnahmen verbessertes Standard-Fertighaus in Holzrahmenbauweise, | ||
+ | Der auf dem Dachboden aufgestellte Computer steuerte die Experimente, | ||
+ | Der resultierende Heizwärmebedarf lag zwischen 20 und 30 kWh/m²a – d.h. mehr als einen Faktor 15 unter dem Bedarf eines normalen Hauses aus dieser Zeit und nahe an den Werten, die ein Passivhaus (heute) erreicht.\\ | ||
+ | Abgesehen von den Fenstern, welche zu dieser Zeit noch nicht erhältlich waren, aber zunehmend erforscht und entwickelt wurden, bestand das Haus tatsächlich schon damals aus allen wesentlichen Komponenten eines modernen Passivhauses.\\ | ||
+ | Da der geringe restliche Energiebedarf größtenteils mit erneuerbaren Energien (z.B. solarer Energie, durch eigene Versuchs-Vakuumkollektoren und Wärmepumpen im Keller erzeugt) gedeckt wurde, konnten zudem grundlegende Techniken gezeigt werden, die ein bilanzielles Nullenergiehaus ermöglichen.\\ | ||
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+ | Basierend auf den gewonnenen Daten, konnten im Folgenden weitreichende computerbasierte Modelle abgeleitet werden, welche eine System- und Komponenten-Analyse in feiner und grober Auflösung erlaubten. Darüber hinaus wurden Simulations-/ | ||
+ | Dabei lag der Fokus auf den ganzjährigen Ergebnissen unter realistischen Klima- und Nutzungsrandbedingungen, | ||
+ | Es stellte sich heraus, dass mit stündlich wechselnden Randbedingungen und der Abbildung der Gebäudedynamik auf eine einzige Wärmekapazität die ausreichend schnellen und hinreichend genauen Modelle erzielt werden konnten, diese wurden benötigt um die ganzjährigen Computerexperimente durchführen zu können.\\ | ||
+ | Auf dieser Basis wurden ausführliche Studien durchgeführt, | ||
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+ | Die Abbildung 2 zeigt beispielsweise die Ergebnisse aus einer der Studien (Steinmüller 1979), die den jährlichen Heizenergiebedarf von drei einfachen Häusern des Typs „Experimental“ (genauso gut gedämmt wie das Philips Experimentierhaus), | ||
+ | Folglich war es im Bezug auf „normale“ Gebäude möglich, **den Heizenergiebedarf in allen Klimaten um einen Faktor von 10 bis 20 einfach durch die Verbesserung der passiven Merkmale eines solchen Hauses zu reduzieren**. | ||
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+ | Tatsächlich zeigte sich, dass in den meisten Klimaten diese Effizienzmaßnahmen wesentlich effektiver sind, als Maßnahmen auf der Versorgungsseite (vgl. Bruno & Hörster 1978).\\ | ||
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+ | Es ergab sich das für eine Firma, die das Ziel hatte das Marktpotential der Versorgungsseite zu erschließen das paradoxe Ergebnis, dass Bedarf verringernde Maßnahmen höchste Priorität erhalten sollten. | ||
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+ | <WRAP center round tip 60%> | ||
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+ | Bitte beachten sie, dass diese Schlussfolgerungen auch alte Gebäude berücksichtigen, | ||
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+ | Tatsächlich wurde klar, **dass Gebäude ohne konventionelle Heizungssysteme betrieben werden können**. Entsprechend wurde begonnen an kleinen, unterstützenden Heizgeräten zu forschen. | ||
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+ | Da Fenster als die schwächsten Komponenten erkannt waren und passive Solarwärmenutzung intensiv diskutiert wurde, rückten Fenstersysteme in den Fokus. Es wurde gezeigt, dass hocheffiziente transluzente Wände (Bruno et al. 1979), die thermische Parameter vergleichbar zu modernen Passivhausfenstern erreichten, eine mögliche Lösung darstellen. Simulationen zeigten die Wirkung verschiedener Kenngrößen der Fenster unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (siehe Abb. 3, Steinmüller 1979 und 1982). **Es stellte sich heraus, dass in Mittel- und Nordeuropa Fensterflächen über 30 – 50% der Südfassade hinaus keinerlei Verbesserung bei bereits gut gedämmten Häusern bringen.** Dies wird durch spätere Empfehlungen für die optimale Dimensionierung von Fenstern in Passivhäusern bestätigt (Feist et al. 1994). Andererseits wurde erkannt, dass in Klimaten wie dem von Albuquerque eine große Bandbreite an passiv-solaren Lösungsansätzen mit relativ simplen Fenstersystemen möglich ist (vgl. diese Ergebnisse mit Feist/ | ||
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+ | Einer Studie über den Wärmepumpenmarkt in den Vereinigten Staaten zu folge (Bruno & Steinmüller 1979) wurden Isolinien für die Vereinigten Staaten berechnet, die Orte gleichen Heizungs-, beziehungsweise Kühlungsbedarfs und die zugehörigen Auslegungslasten zeigten. Diese Studie zeigte für Einfamilienhäuser mit ca. 160m² Wohnfläche, | ||
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+ | Zusammenfassend ist zu sagen: Es wurden die Grundlagen bezüglich technischer und ökonomischer Abwägungen der Versorgungsseite und der Nachfrageseite ermittelt, sowie die Machbarkeit hocheffizienter, | ||
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+ | ===== Quellen ===== | ||
+ | // Die angegebenen Quellen sind nur eine Auswal aus [Steinmüller 2008, p.123ff] ergänzt mit aktuellen Verweisen. // | ||
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+ | **References Philips Experimental House Research 1974ff** | ||
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+ | * Balcomb, J.D.; Hedstrom, J.C. & Mc Farland, R.D. (1977): Passive Solar Heating of Buildings, Proc. Energy Use Mangement Conf. , Tuscon, Oct. 1977, Vol. III/IV, p. 351ff. | ||
+ | * Bruno, R. & Hörster, H. (1978): What and Where? Solar Active Systems or Energy Conservation in Buildings, Proc. ISES-CCMS Conf. Düsseldorf, | ||
+ | * Bruno, R. & Steinmüller, | ||
+ | * Bruno, R.; Hörster, H.; Söllner, G. & Steinmüller, | ||
+ | * Bruno, R. & Steinmüller, | ||
+ | * Feist, W. & Adamson, B. (1987): Konstruktionsmerkmale von Niedrigenergiehäusern in der Bundesrepublik Deutschland. Darmstadt: IWU. | ||
+ | * Feist, W.; Borsch-Laaks, | ||
+ | * Feist, W.; Hinz, E. & Jäkel, M. (1994): Fenster und Rahmendämmung im Passivhaus. Passivhausbericht Nr. 7. Darmstadt: IWU. | ||
+ | * Feist, W.:(2012) (ed.): Passivhäuser für verschiedene Klimazonen. Passivhaus Institut und Universität Innsbruck, Darmstadt 2012. | ||
+ | * Hörster, H.; Bergmann, G.; Bruno, R.; Hermann, H.; Kersten, R. Klinkenberg, | ||
+ | * Korsgaard, V. (1976): Zero-Energy-House. NP-22388. Springfield (Virginia): National Technical Information Service NTIS. | ||
+ | * Korsgaard, V.; Byberg, M.R.; Esbensen, T.V.; Bilde, K.; Harboe, K.P.; Helweg-Larsen, | ||
+ | * Korsgard, V. (1980): Daenische Energieforschung und Waermedaemmung im Altbau, bi : Bauwirtschaftliche Informationen, | ||
+ | * Lovins, A. (1977): Soft Energy Paths, Toward a Durable Peace. Harmondsworth: | ||
+ | * Steinmüller, | ||
+ | * Steinmüller, | ||
+ | * Steinmüller, | ||
+ | * Steinmüller, | ||
+ | * Steinmüller, | ||
+ | * Stoy, B. (1973): Sinnvolle Energieverwendung: | ||
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+ | **References | ||
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+ | * Steinmüller, | ||
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