Niedrige Umwelt- und Ressourcenbelastung mit hohem Komfort für Nutzende verbinden

„Schon beim Entwurf und der Konstruktion von Gebäuden lassen sich Energieeffizienz und Nutzungskomfort einbeziehen“, sagt Andreas Wagner. „Für ein klimagerechtes Bauen kommt es nicht nur auf die Gebäudeform und Grundrisszonierung, die Größe der Fensterflächen oder auf die Eigenschaften von Baumaterialien und -teilen an“, so der Ingenieur. „Ganz wesentlich ist auch, das Klima am Standort und die jeweiligen Nutzungsanforderungen zu berücksichtigen“. In seiner Forschung geht es ihm insbesondere um das Zusammenspiel von Gebäudetechnik und dem Verhalten der Menschen, die in einem Haus arbeiten oder wohnen. Dazu kommen unter anderem integrale Gebäudeenergiesysteme, die eine gute Passung zwischen Gebäudeeigenschaften und technischen Anlagen aufweisen und einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie, zum Beispiel aus Solarstrahlung, mit entsprechend angepassten Regelungen, einbeziehen.

„Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen die Nutzerinnen und Nutzer, was in der Planungspraxis bislang noch wenig geschieht“, betont der Wissenschaftler. Für die energetische Optimierung der Gebäude setzen er und sein Team Computersimulationen ein. Die Nutzungsqualität untersuchen die Forschenden dagegen möglichst realitätsnah mit Testpersonen am Raumklima-Teststand LOBSTER (Laboratory for Occupants' Behaviour, Satisfaction, Thermal Comfort and Environmental Research).Im Fokus stehen hierbei unter anderem die thermische und visuelle Behaglichkeit am Arbeitsplatz. Mit Fragebögen und Messungen physiologischer Größen erhebt das Team, wie Temperatur, Luftgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse das Empfinden beeinflussen, und wie und wann die Testpersonen auf verschiedene Raumklimasituationen durch Eingriffe reagieren. Auch neue Systeme zur Raumklimatisierung lassen sich unter diesen Bedingungen in Kooperation mit der Industrie testen. Die statistischen Analysen der erhobenen Daten führen idealerweise zu Modellen, die zur besseren Abbildung des Nutzungskomforts und -verhaltens in die Gebäudesimulationsprogramme beitragen. Letztere dienen dem Vergleich verschiedener Planungsvarianten von Gebäuden beziehungsweise der Optimierung verschiedener Material-, System- und Regelungsparameter. Ziel ist es, den Energiebedarf für den Gebäudebetrieb bei maximaler Nutzungszufriedenheit zu minimieren.

Ein weiteres Testlabor ist das RoofKIT: Die von einem Studierendenteam des KIT unter der Leitung von Wagner und Professor Dirk Hebel entworfene Gebäudeeinheit gewann mit dem Solar Decathlon Europe 2022 den größten Bauwettbewerb für Universitäten weltweit. Das Gebäude steht nun am KIT  und ist inzwischen mit einer Geothermieanlage ausgerüstet. Mit dem Ziel, in der Jahresenergiebilanz CO2-Neutralität zu erreichen, soll hier das Gebäudeenergiemanagement untersucht werden. Gleichzeitig soll bei hohem solarem Angebot möglichst wenig Energie in das Netz eingespeist und der Netzbezug zu Zeiten geringer Solareinträge geringgehalten werden. „Diese Anpassung von Einspeisung und Verbrauch in Echtzeit ist ein wesentlicher Faktor für einen stabilen Netzbetrieb bei Einbindung von Gebäuden mit Solarsystemen in das Stromnetz“, so Wagner. Die Untersuchungen sollen dabei in Anbindung an das Energy Lab 2.0 am KIT erfolgen. Im RoofKIT sollen künftig Nutzerinnen und Nutzer wohnen und so den Realitätsbezug sichern. (afr, red)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Andreas Wagner her.

Fotonachweis:
Foto LOBSTER: Bernd Seeland, KIT
Porträt Prof. Andreas Wagner, fbta, KIT: Bernd Seeland, KIT