Möglichkeiten und Grenzen von großen Nullenergiegebäuden

Nullenergiegebäude haben üblicher Weise zwei bis vier Stockwerke. Daher interessiert die Frage, ob auch große Gebäude, d. h. Gebäude bis zu 40 Stockwerken, mit langgestrecktem bzw. quadratischem Grundriss genügend Fläche für Photovoltaik zur Verfügung stellen können, so dass eine Nullbilanz für die gesamte Gebäudetechnik (HWLK-Nullbilanz “Nullwärmeenergiegebäude“) oder den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes (GEB-Nullbilanz “Nullenergiegebäude“) im Jahr erreicht werden kann. Auf der Grundlage von Simulationen anhand von vier Basismodellen, je zwei Mehrfamilienhäuser und Verwaltungsbauten, werden die Auswirkungen verschiedener Parameter auf die Nullbilanz analysiert. Ausgangspunkt ist jeweils eine sehr gute Gebäudehülle, eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und die Klimastation Bern-Liebefeld, Schweiz (mittleres Klima).
Die Hauptergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden:
- Die HWLK-Nullbilanz kann bis auf eine Ausnahme für alle Varianten bis zu 40 Stockwerken erreicht werden.
- Um auch bei sehr gut gedämmten Gebäuden eine GEB-Nullbilanz zu erreichen, sind die vier wichtigsten Parameter
- die Effizienz von Geräten und Beleuchtung,
- die Art des Wärmeerzeugers,
- die tatsächlich verfügbare PV-Fläche
- sowie der effektive Systemwirkungsgrad der gesamten PV-Installation.
Die untersuchten Varianten zeigen, dass schon heute große Mehrfamilienhäuser und Verwaltungsbauten trotz Verschattung nicht nur als Nullwärmeenergiegebäude bis zu 40 Stockwerken realisiert werden können, sondern sogar als Nullenergiegebäude. Dabei muss das Augenmerk bei der Planung auf einem geringen Bedarf für Geräte und Beleuchtung und einem hohen PV-Ertrag liegen. Dies gilt insbesondere für Verwaltungsbauten.

The feasibility of large net zero energy buildings.
A typical net zero energy buildings has two up to four stories. The question appears if large buildings of up to 40 levels could achieve a net zero balance for HVAC only and/or achieving net zero energy building status. The analysis is based on the simulation of two multifamily dwellings and two office buildings, one each with a square and a stretched footprint. The four basic models are well insulated, equipped with a mechanical ventilation system including heat recovery and allocated with the climate of Bern-Liebefeld (average climate). A wide range of parameters is investigated in regard to their impact on the zero energy balance.
The main results can be summarized as follows:
- The net zero balance for HVAC only can be achieved for up to 40 levels for all variants studied but one
- The four main parameters in regard to achieving a net zero energy balance are
- efficient electric devices and lighting,
- the type of heating system,
- the actually available area for PV and
- the overall efficiency of the PV-system.
The results show that a net zero balance can be achieved for large multifamily dwellings and office build-ings of up to 40 levels. To this end, however, electronic devices, lighting and PV systems with a very high efficiency are necessary. This is true particularly for office buildings.