DGNB Preis "Nachhaltiges Bauen" 2016

Energetisch ganzheitlich optimiert

Die Vernetzung sämtlicher Energieströme in einem Produktionsgebäude ist ein neuer wissenschaftlicher Ansatz. Ziel ist es, die Energieeffizienz von Produktionsprozessen und Industriebauten zu verbessern. In der neuen ETA-Modellfabrik der TU Darmstadt wird die Theorie zur Realität.

Drei Jahre hat ein interdisziplinäres Team der TU Darmstadt geforscht und geplant, eineinhalb Jahre wurde gebaut: Dann war der zukunftsweisende Industriebau der ETA-Modellfabrik fertig. Im März 2016 fand die Einweihung auf dem Campus der TU Darmstadt statt. 36 Forschungspartner aus Wissenschaft und Industrie sind an dem Projekt beteiligt. Sie wollen die Energieeffizienz von Produktionsprozessen und Gebäudehülle deutlich verbessern – durch die Vernetzung von Energieströmen. Zudem sollen die Forschungsergebnisse die Industrie unterstützen: als Wissensschatz und in Form von Werkzeugen für den ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchs, um später Effizienzpotenziale in Fertigungsunternehmen zu erschließen sowie zukunftsfähige Konzepte für den Industriebau zu entwickeln.


Vernetzung von Produktion und Gebäude

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt – es vereint acht eigenständige, aber vernetzte Teilprojekte – untersucht die Energieflüsse aus Gebäudebetrieb, Gebäudetechnik, Produktion und Gebäudehülle und integriert sie in einem Steuerungssystem. Damit sollen bislang nicht genutzte Einsparpotenziale in der industriellen Fertigungskette sichtbar werden.

In der ETA-Modellfabrik werden Bauteile für die metallverarbeitende Industrie hergestellt, so realitätsnah und repräsentativ wie möglich. Die beteiligten Experten erforschen dabei neue Möglichkeiten, den Produktionsprozess energetisch zu optimieren. Ein Beispiel: Die überschüssige Wärme einer Produktionsonsmaschine wird anderen Prozessen in der Produktionskette zur Verfügung gestellt und kann deren Energiebedarf minimieren. Die Energieflüsse aus Produktionsprozessen, Gebäudebetrieb und Gebäudetechnik sind so miteinander vernetzt, dass sich alle Elemente des Systems energetisch ergänzen.

Auch die Gebäudehülle ist ein fester Teil des Systems. Sie ist mit Kapillarrohrmatten thermisch aktiviert undauf diese Weise in den Energiekreislauf von Gebäudetechnik und Prozesskette einbezogen. Mit dem energetischen Austausch zwischen Produktion und Hülle stellt das Gebäude nicht nur den Raum für die Produktionsprozesse, sondern es ist ein integraler Teil davon.

Das prognostizierte Ergebnis kann sich sehen lassen: Vierzig Prozent Energie sollen eingespart werden, dank eines ganzheitliches Energiecontrollings, der effizienten Steuerung von Energieflüssen und der thermischen Interaktion zwischen Fabrikgebäude, Gebäudetechnik und Prozesskette. Ein Monitoring wird die Prognose im laufenden Betrieb prüfen. Es wird erwartet, dass die Einsparungen sogar noch über den Prognosen liegen.


Interdisziplinäres Pilotprojekt

Die ETA-Modellfabrik bietet Wissenschaftlern und Partnern aus der Industrie eine Plattform, ihre Forschungsergebnisse Entscheidungsträgern aus der Wirtschaft vorzustellen. An den Schnittstellen verschiedener Ingenieurdisziplinen können alle Aspekte einer energieeffizienten industriellen Prozesskette einschließlich des Gebäudes erforscht werden. Beteiligt sind unter anderem Wissenschaftler aus dem Maschinenbau, dem Bauingenieurwesen und der Architektur. Neben dem Bund, dem Land Hessen und der TU Darmstadt beteiligten sich mehr als 30 Partnerunternehmen aus der Industrie an den Gesamtkosten des Forschungsprojekts von rund 15 Millionen Euro.



Projektbeteiligte


Förderung/Finanzierung

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - BMWI
Betreut von Projektträger Jülich - PTJ

Unterstützt durch das Land Hessen

Mit Drittmittel der Industrie sowie Eigenmittel der TU Darmstadt sowie der Institute PTW und ISM+D


Projektkoordination

Technische Universität Darmstadt
FB Maschinenbau
Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen
Leitung: Prof. Dr.–Ing. Eberhard Abele
Projektleitung: Dipl.–Wirtsch.-Ing. Martin Beck

Technische Universität Darmstadt
FB Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Institut für Statik und Konstruktion
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
Projektleitung: Dipl.-Ing. Andreas Maier


Forschungsinstitute

Technische Universität Darmstadt
FB Maschinenbau
Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen
Leitung: Prof. Dr.–Ing. Eberhard Abele

Technische Universität Darmstadt
FB Maschinenbau
Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau
Leitung: Prof. Dr.–Ing. Stephan Rinderknecht

Technische Universität Darmstadt
FB Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Institut für Statik und Konstruktion
Leistungsphase 1-3 Tragwerksplanung,
Leistungsphase 1-8 Fassadenplanung
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider

Technische Universität Darmstadt
FB Architektur
FG Entwerfen und Baugestaltung
Leistungsphase 1-3 Architektur
Leitung: Prof. Dipl.-Ing. Johann Eisele

Universität Stuttgart
FB Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Institut für Werkstoffe im Bauwesen
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht

Technische Universität Darmstadt
FB Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Institut für Werkstoffe im Bauwesen
Projektleitung: Dr.-Ing. Albrecht Gilka-Bötzow


Planung Architektur

Leistungsphase 3 – 9
Dietz Joppien Architekten AG, Frankfurt/M.- Potsdam
Leitung: Prof. Dipl.-Ing. M.Arch. Anett-Maud Joppien, Dipl.-Ing. M.Arch. Albert Dietz
Projektleitung: Dipl.-Ing. Joachim Stephan
Mitarbeit: Dipl.-Ing. Cynthia Birkfeld


Leistungsphase 1 – 3
Technische Universität Darmstadt
FB Architektur
FG Entwerfen und Baugestaltung
Leitung: Prof. Dipl.-Ing. Johann Eisele
Projektleitung: Dr.- Ing. Frank Lang



Planung Technische Anlagen

Kruse Ingenieurgesellschaft mbH&Co.KG
Leitung: Dipl.-Ing. Ronald Kruse
Projektleitung: Dipl.-Ing. Lindrun Winkler
Heizung, Lüftung, Klima, Sanitär, Elektro

Dipl.-Ing. Alexander Wien
Hypokaustendecke


Planung Tragwerk, Wärmeschutz, Brandschutz

Leistungsphase 4 – 9 + besondere Leistungen
osd office for structural design, Frankfurt/M.
Leitung: Prof. Dipl.-Ing. Klaus Fäth, Prof. Dr.-Ing. Harald Kloft, Dr.-Ing. Florian Mähl, Dipl.-Ing. Martin Schneider
Projektleitung: Dr.-Ing. Frank Brückner
Mitarbeit: Dipl.-Ing. Inga Sörensen, Daniel Susic, Justin Dägele MSc.

Medzech Ingenieure GmbH
Leitung: Dipl.-Ing. Jürgen Medzech
Projektleitung: Dipl.-Ing. Martin Funccius


Planung Freiflächen

Sommerlad Haase Kuhli
Leitung: Dipl.-Ing Raimund Haase
Projektleitung: Dipl.-Ing Daniel Müller

Kleinhofen + Schulenberg GbR
Leitung: Dr.-Ing. Wilhelm Schulenberg
Mitarbeit: Dipl.-Ing. Heiko Fassbender, Dipl.-Ing. Anja Ölsner


Projektpartner Innovationen

Produktion/Maschinen

Bosch Rexroth AG
Steuerungstechnik, Antriebstechnik, Hydraulik

Clean Lasersysteme GmbH
Laser Reinigungsmaschinen

EMAG GmbH & Co. KG
Werkzeugmaschinen, Fertigungssysteme

MAFAC - E. Schwarz GmbH & Co. KG
Maschinen zur wässrigen Teilereinigung

GTW GmbH
Mechatronische Systeme in der Wälzlagertechnik,
Spindeleinheiten

IVA Industrieöfen GmbH
Industrieöfen, Komplettsysteme

IWT Bremen, Stiftung Institut für Werkstofftechnik
Werkstoff-, Verfahrens-, Oberflächentechnik

ZAE Bayern e. V.
Angewandte Energieforschung


Gebäude

Ducon GmbH & Co.KG
Fertigteilfassade
Bietergemeinschaft Röser Ingenieurbeton/Traub GmbH & Co.KG
Dach- und Wandkonstruktion, mineralisierter Schaum

Franz Oberndorfer GmbH & Co KG
Hohlkammerdielen

Schüco International KG
Parametric-Fassade

Okalux
Vakuumisolierpaneele, Lichtlenklamellen, Lichtstreuende,Isolierglaseinlage

Dow Corning
Structural Glacing Silikon


Unterstützer

ALFING Kessler Sondermaschine GmbH

Atlas Copco Holding GmbH

Avista Oil AG

Bayerische Motorenwerke AG

Robert Bosch GmbH

Daimler AG

Grundfos GmbH

GTD Graphit Technologie GmbH

HYDAC GmbH
SLIOG GmbH

Luxstream GmbH

MAG IAS GmbH

MTU Friedrichshafen GmbH

Oemeta Chemische Werke GmbH

Adam Opel AG

ROM: Rud. Otto Meyer Technik Ltd. & Co. KG

Siemens AG

SurTec GmbH

Viessmann Werke GmbH&Co.KG

Volkswagen AG


Maschinen

Ausstattung Maschinen

Werkzeugmaschinen
EMAG VLC 100 Y (Vertikaldrehmaschine)
EMAG VLC 100 GT (Vertikaldrehmaschine)
MAG XS 211 (Bearbeitungszentrum)

Reinigungsmaschinen
Mafac Java (2-Bad wässrige Reinigung)
Mafac Kea (1-Bad wässrige Reinigung)
Cleanlaser CL-50 (Laserreinigung)

Ofen
IVA RH 655 (Gasnitrierofen)


Ausstattung Gebäudetechnik

Wärmeerzeugung
Viessmann Vitobloc EM 6/15 und EM 9/20
Viessmann Vitodens 200-W

Kälteerzeugung
Viessmann Vitocal 350
Scherdel Absorptionskältemaschine

Thermische Speicher
Viessmann Vitocell 2x1m³
Hummelsberger VSI 6m³
Finger Beton HVFA 2x13m³/1x25m³

Drucklufterzeugung
Atlas Copco VSD22+

Pumpentechnologie
Grundfos (vorwiegend Magna 3)

Beleuchtung
Luxstream

E-Tankstelle
Technische Universität Darmstadt
FG Elektrische Energieversorgung unter Einsatz erneuerbarer Energien


Fahrzeug
Opel Ampera