ETA-Fabrik der Technischen Universität Darmstadt

Die ETA-Fabrik der Technischen Universität Darmstadt
Mit zu den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts gehört eine zuverlässige, wirtschaft­liche und umweltfreundliche Energieversorgung. Und dafür ist nicht nur der Ausbau und die intensive Nutzung regenerativer Energien entscheidend, sondern auch ein immer effizienteres Energiemanagement. Die ehrgeizigen Klimaschutzziele der Bundesregierung sehen einen deutlich reduzierten Verbrauch fossiler Energieträger und einen verminderten Ausstoß von Kohlenstoffdio­xid (CO2) bis 2050 vor.
Unter anderem auch aus diesem Kontext heraus entstand an der Technischen Universität Darmstadt das einzigartige Forschungsprojekt ETA-Fabrik. ETA steht für Energieeffizienz-, Technologie- und Anwendungszentrum. Ziel des Forschungsprojekts ist die Kopplung verschie­denster interdisziplinärer Ansätze zur Reduzierung des Energieverbrauchs in der Produktion und im Betrieb des Gebäudes. Es werden innovative Technologien aus Bauwesen, Gebäudetechnik und Maschinenbau zusammengeführt und miteinander vernetzt. Durch die Interaktion wird eine Reduktion des Gesamtenergiebedarfs um 40 % erwartet.

DUCON® Architectural in der ETA-Fabrik
Die DUCON-Technologie kommt im Forschungsprojekt ETA-Fabrik durch thermisch aktivierte Fassa­den- und Dachplatten zur Anwendung. Die Platten sind durch den Einbau von Kapillarrohrmat­ten in den Querschnitt thermisch aktiviert (Bild 6). Bei den Platten handelt es sich um Fertigteile und diese sind trotz einer Länge von 11 m nur 5,5 cm dick. Wird der gesamte Wandaufbau betrachtet, bilden die Fassadenplatten die äußerste Schicht. Nach innen folgen eine Hinterlüf­tung, eine Wärmedämmschicht aus Schaumbeton und das tragende, hochfeste Betonskelett. Auf dem Dach befinden sich 40 Felder mit insgesamt 280 m2 thermisch aktivierter Fläche.
Die aktivierten Platten sind vollständig in das Energiemanagement der ETA-Fabrik eingebunden. Es erfolgt ein Monitoring aller Energieflüsse zur Ableitung von Regelstrategien für eine optima­le Erhaltung und Nutzung der Wärmemengen im Gebäude. Die ganzheitliche Regelung bewirkt zudem eine Minimierung des Gesamtenergieeinsatzes. Im Sommer geben die DUCON-Platten Maschinen- und Raumwärme durch eine gezielte Berieselung der Platten mit Wasser mit Hilfe der Verdunstungsenthalpie an die Außenluft ab. Im Winter erfolgt der gleiche Ablauf, jedoch ohne Berieselung. So werden Gebäude und Maschinen effektiv gekühlt. In den Übergangszeiten die­nen die DUCON-Platten als Massivabsorber zur Heizungsunterstützung. Durch die Vernetzung mit der Gebäudetechnik sowie den Produktionsanlagen des Maschinenbaus und in Verbindung mit großvolumigen Wärmespeichern der technischen Gebäudeausrüstung kann auf individuelle und energiezehrende Kühlkreisläufe der Maschinen verzichtet werden. In den Wärmespeichern kann das für die Kühlung der Maschinen notwendige Temperaturniveau gespeichert werden.
Durchschnittlich benötigen die Maschinen einen täglichen Kühlbedarf von ca. 100 kWh. Versuche in einem Freibewitterungsversuchsstand haben ergeben, dass die erforderliche Kühlleistung im Winter, bedingt durch die exzellente Wärmeleitfähigkeit der DUCON-Platten innerhalb von zwei Stunden erreicht werden kann (Bild 8). Allein die Dachfläche erzeugt pro Stunde eine Kühlleis­tung von ca. 53 kW. Im Sommer hängt die Kühlleistung von der Rücklauftemperatur der Maschi­nenkühlung ab und schwankt zwischen 30 (bei geringer Rücklauftemperatur) bis über 50 kW (bei hoher Rücklauftemperatur). Dementsprechend kann die Kühlleistung auch im Sommer zuverlässig gewährleistet werden.
Neben dem enormen Beitrag zum Energiehaushalt der ETA-Fabrik können sich die DUCON-Platten auch aus ökologischer Sicht sehen lassen. Sowohl die Energiefassade der ETA-Fabrik im Speziel­len als auch der DUCON Standardaufbau im Allgemeinen besitzen weniger Umweltwirkungen als vergleichbare Bauteile und -stoffe. Die Fassadenelemente der ETA-Fabrik verursachen weniger CO2-Emissionen und verbrauchen weniger Energie in der Herstellung als ein in Bezug auf die Wär­medämmfähigkeit äquivalentes Bauteil aus einer Stahlskelettkonstruktion. Und darüber hinaus konnte in Forschungsanstrengungen gezeigt werden, dass DUCON im Standardaufbau geringere Umweltwirkungen als ein C25/30 Normalbeton besitzt, vorausgesetzt die Dimensionierung der Bauteile wird an die Biegezugfestigkeit gekoppelt. Aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit von DUCON und die damit verbundene schlankere Ausführung im Vergleich zu Normalbeton ist DUCON als ökologischer zu bewerten als Normalbeton. Darüber hinaus wird in Zukunft die Zementzu­sammensetzung verändert, um die Umweltwirkungen weiter zu reduzieren.
DUCON-Platten tragen im Rahmen des Forschungsprojekts ETA-Fabrik aktiv zu einem effizienten und wegweisenden Energiemanagement bei und sind dabei umweltfreundlicher als konventio­nelle Lösungen.


Auszeichnung für die ETA-Fabrik beim Deutschen Ingenieurbaupreis
Der deutsche Ingenieurbaupreis wurde 2016 erstmalig vom Bundesministerium für Umwelt, Na­turschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und der Bundesingenieurkammer e. V. (BIngK) ausgelobt und ist als Staatspreis der bedeutendste Preis für Bauingenieure in Deutschland. Be­sondere Kriterien für die Auszeichnung waren eine zeitgemäße und beispielhafte Ingenieurbau­leistung in Verbindung mit einer besonderen Innovation und Gestaltqualität sowie nachhaltige und qualitätsvolle Projekte mit besonderem Fokus auf Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Durch den Preis soll darüber hinaus die breite Öffentlichkeit auf vorbildliche Lösungen bei Bau­projekten im Sinne von Nachhaltigkeit und Energieeffizienz aufmerksam gemacht werden. "Der Deutsche Ingenieurbaupreis ist ein überaus wichtiges Instrument, um das Kreative und Geniale in der modernen Ingenieurbaukunst aufzuzeigen und zu würdigen", fasst BIngK Präsident Hans-Ul­lrich Kammeyer zusammen.
Am 12. Juli wurden von der Jury unter Vorsitz von Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner aus 53 eingereichten Ingenieurbauwerken ein Gewinner gekürt sowie jeweils 5 Auszeichnungen und Anerkennungen vergeben.
Die ETA-Fabrik konnte eine der begehrten und mit 4.000 € dotierten Auszeichnungen gewinnen und kann damit in einem Atemzug mit Projekten wie u. a. dem Neubau der Europäischen Zent­ralbank in Frankfurt a. M. genannt werden.