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Das energieuatarke Tiny House wird allein mit Solarenergie versorgt.

Die Photovoltaik-Module der kombinierten PVT-Module wandeln die Solarstrahlung in Strom um, der in das Speichersystem fließt und von einer integrierten Regelung gemanagt wird. Dazu wandelt der Wechselrichter den Solarstrom auf ein Spannungsniveau von 48 Volt Gleichstrom oder 230 Volt Wechselspannung um. Er arbeitet als Laderegler für die Batterie und als Spannungsquelle für die elektrischen Verbraucher. Das ist – neben der Solarwärme aus den Solarkollektoren – die einzige Energiequelle für das Tiny House.

Die Batterie kann acht Kilowattstunden elektrische Energie speichern und bis zu vier Kilowatt elektrische Leistung von den Photovoltaikmodulen beziehen oder an die Verbraucher liefern.

Im Winter wird die Wärme von der Wärmepumpe bereitgestellt, die die Wärme aus den Solarkollektoren auf die passende Temperatur bringt und in den Wärmespeicher einspeist. Die Solarwärme wird genutzt, um das Kältemittel auf der kalten Seite zu verdampfen. Die warme Seite der Wärmepumpe – der Verflüssiger – produziert dann Raumwärme bei der gewünschten, höheren Temperatur.

Im Sommer wird die Kälte tagsüber durch die Wärmepumpe erzeugt, indem nun die kalte Seite – der Verdampfer – genutzt wird. Dabei erwärmt die Wärmepumpe über ihre warme Seite gleichzeitig den Wärmespeicher. In der Sommernacht kann dann die tagsüber gesammelte Abwärme über die Kollektoren an die kühle Außenluft abgegeben werden.

Neben Raumwärme und -kälte erzeugt die Wärmepumpe auch warmes Trinkwasser.

Im Winter fließt warmes Wasser aus dem Wärmespeicher über den Heizkreisverteiler in die Fußbodenheizung. Und im Sommer fließt kühles Wasser aus dem Kältespeicher über den gleichen Verteiler in die Deckenkühlung.

Eine übergeordnete Regelung sorgt je nach Wetter sowie Wärme- und Kälteverbrauch für den optimalen Betrieb der Gesamtanlage. Die Wärmepumpe ist das Herzstück des Energiesystems und managt alle Energieströme und Systemtemperaturen. Sie erhält Informationen aus dem gesamten System, insbesondere vom Solarkollektor.

Unter Nutzung des Wärme- und Kältespeichers sowie der elektrischen Batterien gelingt es so, das Tiny House während des gesamten Jahres energieautark und nur mit Solarenergie zu betreiben. Alternativ kann das Tiny House im Stromnetz netzdienlich betrieben werden. Dann werden die Batterien bei einem großen Stromangebot geladen und stellen bei Strommangel, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint, elektrische Energie zur Verfügung.

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Während der Planung wird – neben anderen Planungswerkzeugen – eine gekoppelte, dynamische Gebäude- und Anlagensimulation genutzt, um die einzelnen Anlagenkomponenten zu dimensionieren und aufeinander abzustimmen. Die Raumtemperatur liegt im Winter (zwischen 20 und 24 °C) und im Sommer (zwischen 23 und 26 °C) im Komfortbereich.

Die Jahres-Energiebilanz zeigt, dass ein großer Teil des Solarstroms von der Wärmepumpe genutzt wird, um warmes Trinkwasser, Raumwärme und -kälte bereitzustellen. Das Tiny House benötigt darüber hinaus nur wenig elektrische Energie für Licht und Kleinverbraucher sowie für den Betrieb der Lüftungsanlage.

Auszubildende der Richard-Fehrenbach-Gewerbeschule in Freiburg und Studierende der Hochschule Offenburg bauen einen See-Container zu einem energieautarken Informationspunkt für erneuerbare Energien um.

Integrales Planen und Bauen sind die Grundvoraussetzung für erfolgreiche Energie- und Bauprojekte: Hier arbeiten Bauherr, Architekt, Fachplaner und Handwerker Hand in Hand zusammen. So formuliert der Bauherr seine Wünsche und Anforderungen. Der Architekt setzt diese Wünsche um und erarbeitet zusammen mit den Fachplanern für technische Gebäudeausrüstung das Gebäude- und Energiekonzept. Diese Planung findet Schritt für Schritt in enger Abstimmung mit dem Bauherrn statt. Architekt und Fachplaner unterstützen den Bauherrn bei der Systementscheidung und der Auswahl der ausführenden Firmen auf der Baustelle. Architekt und Fachplaner übernehmen dann im Projektverlauf die Bauleitung, wobei die Handwerker die Pläne auf der Baustelle umsetzen. Dabei stimmen sich Bauherr, Architekt, Fachplaner und Handwerker immer wieder ab, um Gebäude und Energiesystem optimal aufeinander abzustimmen. Sobald das Gebäude und die Anlagentechnik vom Architekten und Fachplaner in Zusammenarbeit mit den Handwerkern in Betrieb genommen worden ist, wird es an den Bauherren und Nutzer übergeben.

Im Projektverlauf haben die SHK-Auszubildenden aus Freiburg und die TGA-Studierenden aus Offenburg alle Leistungsphasen eines Planungs- und Bauprozesses von der Grundlagenermittlung über den Entwurf des Gesamtsystems und die Planung der Einzelkomponenten, die Ausschreibung und Vergabe, die Bauleitung und die Realisierung bis hin zur technischen Dokumentation und Inbetriebnahme kennengelernt. Studierende und Auszubildende haben das Konzept integral geplant. Auf der Basutelle haben sie sich dazu gegenseitig erklärt, wie ein energieautarkes Gebäude ingenieurmäßig geplant wird und wie man es auf der Baustelle handwerklich umsetzt.

Das Projekt SHK.4.FutureEnergySystems hat mehrere Preise gewonnen und kann bei messen oder in Offenburg am RIZ Energie besucht werden:

  • Die Teilnehmer am Projekt SHK.4.FutureEnergySystems wurden als Finalisten für den studentischen Wettbewerb STUDENTEN I GESTALTEN I ZUKUNFT nominiert.

  • Die Verleihung des Seifriz-Preises 2020 durch die Handwerkskammer an das Projekt SHK.4.FutureEnergySystems zeigt darüber hinaus, dass die Ergebnisse auch in der gewerblichen Ausbildung positiv aufgenommen wurden.

  • Der Container wurde auf der bautec in Berlin vom 18. bis 21. Februar 2020 vorgestellt, wo die Studierenden das Projekt im Rahmen des Hochschultages auf dem bautec-campus präsentieren konnten.

  • Der Container wurde auf der Gebäude.Energie.Technik (GETEC) im Februar 2020 in Freiburg ausgestellt.

Nach Fertigstellung sammeln wir in verschiedenen Forschungsprojekten Betriebserfahrungen mit dem Tiny House.

Und natürlich zeigt das Tiny House Studierenden und Auszubildenden (in Zusammenarbeit mit der Gewerbeakademie Freiburg und Offenburg) energieeffiziente Technologien im Praxiseinsatz.

In Kooperation mit Projektpartnern aus Marokko entwickeln wir im Projekt village.school eine Lehrveranstaltung, in der Studierende an marokkanischen Hochschulen praxisnah lernen, wie energieeffiziente Gebäude geplant, gebaut und betrieben werden. Das Tiny House dient in dieser Lehrveranstaltung als Praxisbeispiel.

 

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