Evaluierung der Energieeffizienz von aktiv durchströmten Wandkühlflächen mit Phasenwechselmaterial in Wohngebäuden in Kombination mit einer Zisternenkühlung und Optimierung des Betriebes durch Entwicklung geeigneter Regelstrategien.

Seit Januar 2006 werden in dem als Nullheizenergie geplanten Wohnhaus in Voggenthal im Rahmen eines Gebäudemonitorings Temperaturen und Energieflüsse des Gebäudes und der haustechnischen Anlagen messtechnisch erfasst, um das Kühlkonzept über die Regenwasserzisternen und thermoaktiven Bauteilsysteme energetisch bilanzieren und bewerten zu können. Durch ein Langzeitmonitoring des Anlagen- und Gebäudebetriebes im Sommer 2006 und 2007 konnte der Kühlfall energetisch und thermisch bewertet werden. Der Gebäude- und Anlagenbetrieb wurde hinsichtlich der Parameter Raumkomfort, Energiebezug und Energieeffizienz bewertet. Thermischer Raumkomfort: Die Messung der Raumtemperaturen im Gebäude zeigt, dass ganzjährig ein sehr hoher Komfort im Gebäude gegeben ist. Besonders im Bereich der Gebäudekühlung während der Sommermonate ergeben sich bei der Einbindung der Regenwasserzisternen große Vorteile. Der erreichte sommerliche Komfort wurde durch den Einsatz der Kühlzisterne maßgeblich positiv beeinflusst. Energieeffizienz: Der Einsatz einer Regenwasserzisterne als Wärmesenke für die Gebäudekühlung zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und einen geringen Einsatz von Primärenergie aus. Die Energieeffizienz des Kühlbetriebs wird als Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt und stellt das Verhältnis von Nutzenergie zu elektrischem Energiebezug (Hilfsenergie) dar. Das Kühlsystem weist für das Betriebsjahr 2007 eine Energieeffizienz (JAZ) von 7,0 kWhtherm/kWhel auf und ist damit um einen Faktor 2,5 besser als konventionelle Kühlsysteme (luftgeführte Systeme in Kombination mit einer Kältemaschine, COP 3 kWhtherm/kWhel). Großes Optimierungspotenzial besteht beim hydraulischen System und den zugehörigen Förderpumpen, da diese den entscheidenden Anteil des Strombezugs der Haustechnik im Kühlfall verursachen. Unerlässlich sind die korrekte hydraulische Dimensionierung des Systems sowie die richtige Auswahl der Systemkomponenten. Durch den Einsatz von hocheffizienten Pumpen kann die Anlageneffizienz entscheidend verbessert werden (für das vorliegende Projekt eine Jahresarbeitszahl bis zu 20 kWhtherm/kWhel). Betrieb der Kühlzisterne: Eine genaue Planung und Auslegung des Energiekonzeptes sowie der Einsatz effizienter Systemkomponenten haben den entscheidenden Einfluss auf die Energieeffizienz und den Primärenergieeinsatz des Systems und damit die Energiekosten. Dann spielen der Betrieb und die Regelung des Kühlsystems eher eine untergeordneter Rolle. Ein kontinuierlicher Betrieb des Kühlsystems wirkt sich jedoch ungünstig auf das Kühlpotential der Zisterne aus, d.h. ein kontinuierlicher Kühlbetrieb führt bei Regenwasserzisternen mit relativ geringem Volumen um 12 cbm zum raschen Anstieg der Zisternentemperatur, sodass effektives Kühlen über die gesamte Sommerperiode kaum möglich ist. Somit ist die richtige Betriebsweise und Regelung des Anlagensystems für eine effektive und auch effiziente Kühlung wichtig.