Das IWB ist Projektpartner des Forschungsprojekts "ETA-Fabrik". ETA steht für Energieeffizienz, Technologie und Anwendungszentrum. Im Rahmen dieses Projekts wird eine repräsentative Produktionsanlage für die Metallbearbeitung (Zerspanungs-, Reinigungs- und Wärmebehandlungsprozesse) geplant, gebaut und betrieben. Die Modellfabrik stellt ein Demonstrationsgebäude dar, in welchem realitätsnah geforscht werden kann.
Bisher wurden die Teilbereiche Fertigungstechnik und energieeffizientes Bauen einer Produktionsanlage getrennt voneinander betrachtet und optimiert. Der innovative Ansatz der ETA-Fabrik liegt in der Vernetzung der einzelnen Teilsysteme Maschine, technische Infrastruktur und Gebäude. Durch die Optimierung von Einzeltechnologien und deren Zusammenwirken ist ein hohes Energieeinsparpotential in der industriellen Fertigung möglich.
Vom IWB werden folgende Teilprojekte durchgeführt:
Das IWB führt ein Klima- und Bauteilmonitoring während des Forschungsbetriebs an der ETA-Fabrik durch. Für das Monitoringprogramm sind zahlreiche Sensoren in den Dach- und Wandelementen eingebaut worden, um die Temperaturen im Bauteil sowie Temperaturen und relative Luftfeuchte am Bauteil messen zu können. Durch die Erfassung und Bewertung der Raumklimaverhältnisse kann eine effizientere Betriebsweise der Fabrik, insbesondere der Gebäudehülle, erreicht werden. Des Weiteren können durch das Monitoringprogramm die innovativen Bauteile mit integrierten Kapillarrohrmatten und die HVFA-Speicher evaluiert werden.
Die äußere und innere Schale der Hüllkonstruktion bestehen aus gut wärmeleitendem Beton, in welche Kapillarrohrmatten aus Polypropylen eingebaut sind. Zwischen Innen- und Außenschale befinden sich eine leistungsfähige Dämmebene aus Mineralschaum und eine Lüftungsebene. Durch diesem Aufbau kann das Fassadensystem zur Abgabe bzw. Aufnahme von Wärmeenergie eingesetzt werden. Für die Innenoberfläche bedeutet dies, dass überschüssige Wärme im Fabrikinneren vom Fassadenelement aufgenommen werden kann und zur Kühlung beiträgt.
Bei zu niedrigen Innenraumtemperaturen kann das Fassadenelement als Flächenheizung eingesetzt werden. An der Außenoberfläche soll über die Kapillarrohrmatten je nach Bedarf solare Wärme aufgenommen bzw. fabrikinternes Überangebot an Abwärme an die Umgebung abgegeben werden.
Um die Umwelteinflüsse auf die thermische Leistungsfähigkeit der Hüllkonstruktion untersuchen zu können, wurde seitens des IWB ein Freibewitterungsversuchsstand inklusive eines Forschungscontainer aufgebaut und betreut. Ausgestattet ist dieser Versuchsstand mit einer weißen und schwarzen Duconplatte aus UHPC mit innenliegenden Kapillarrohrmatten (Abb. 2). Die Kapillarrohrmatten werden von einem Wasser-Glycol-Gemisch durchströmt. Die Vorlauftemperatur der Flüssigkeit kann eingestellt werden. Eine Berieselungsanlage ist vorhanden, um die Platten künstlich beregnen zu können.
Untersucht wird die Heiz- bzw. Kühlleistung in Abhängigkeit der Globalstrahlung , der Außenlufttemperatur, der Vorlauftemperatur, dem Berieselungszustand und der Plattenfarbe (weiß, schwarz).
Mittels Gebäudesimulation können u.a. Heiz- und Kühllastberechnung wie den sommerlichen Wärmeschutz durchgeführt und Regelstrategien entwickelt werden. In der Simulation wird das ortsabhängige Klima über Eingabe der Klimadaten berücksichtigt.
Das dreidimensionale Gebäudemodell der ETA-Fabrik für die Simulation ist in der Abbildung 1 dargestellt. In diesem Modell ist der Aufbau der unterschiedlichen Bereiche eingearbeitet. Neben dem Gabäude an sich wird auch die Anlagentechnik mit dem Simulationsprogramm (IDA ICE) abgebildet. Ein vereinfachtes Anlagenschema der ETA-Fabrik ist in Abbildung 2 dargestellt. Die einzelnen Komponenten werden in das Modell aufgenommen, um durch Simulation die Regelstrategie optimieren zu können.
HVFA (High-Volume-Fly-Ash Concrete)-Betonspeicher