Climate and energy responsive housing in continental climates – the suitabiliti of passive houses fir Iran’s dry and cold climate

Der Energieverbrauch in Wohn- und Geschäftsgebäuden im Iran beträgt mehr als 40 Prozent des gesamten Energieverbrauchs. Die Einführung von energieeffizienten Häusern im Iran hätte einen wesentlichen Einfluss auf den Gesamtenergieverbrauch des Landes. Die vorliegende Dissertation konzentriert sich auf die kalte Klimazone des Irans mit kontinentalem Klima und auf die Stadt Tabriz als Fallstudie. Aufgrund der wirtschaftlichen Bedingungen im Iran und insbesondere aufgrund der hochsubventionierten Energiekosten sind Maßnahmen zur Energieeinsparung in Gebäuden durch kostenintensive Verfahren heute nicht wirtschaftlich. Vor diesem Hintergrund liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Verwendung kostenneutraler Methoden sowie kostengünstiger Energiesparmaßnahmen, insbesondere durch Anwendung architektonischer Maßnahmen. Der theoretischeTeil der vorliegenden Dissertation zeigt den Stand der Technik zu den Themengebieten klimagerechte Gebäude, passive solare Heizsysteme und zu verschiedenen passiven und hybriden Kühlmethoden auf. Anschließend werden die Energiesituation, das Klima und die Architektur im Bereich des Wohnungsbaus im Iran und in Deutschland aufgezeigt und verglichen sowie deutsche Baustandards für den energieeffizienten Wohnungsbau mit dem Schwerpunkt Passivhäuser vorgestellt. „Vergleich Iran – Deutschland“ überschreibt den ersten Schritt der Analyse, die diese beiden Länder vergleicht und die Anwendbarkeit deutscher Passivhauskonzepte im Iran untersucht. Als Untersuchungsmethode für genaue und detaillierte Aussagen nutzt die vorliegende Dissertation verschiedene Softwareprogramme zur dynamischen Simulation und zur Auswertung von Klimadaten, Bau- und Systemkomponenten sowie für die Ermittlung der Wirtschaftlichkeit in Bezug auf Energiesparmaßnahmen. In den verschiedenen Abschnitten der Untersuchung wurden hierfür je nach Anforderung die Programme EnergyPlus, DesignBuilder, Climate Consultant, PHPP, GAEA und ÖKO-RAT verwendet. Im Abschnitt „Klimadaten Analyse“ wurden sowohl die lokalen Klimadaten wie auch ein psychrometrisches Diagramm verwendet, um die am besten geeigneten passiven Entwurfstrategien für die Stadt Tabriz zu finden. Der Abschnitt „Passivhäuser für das Klima des Irans“ simuliert Passivhäuser in der kalten Klimazone des Irans um geeignete Passivhäuser zu entwickeln und die Wirkung des architektonischen Entwurfs auf den Energieverbrauch zu untersuchen. Es deutet darauf hin, dass nicht nur Passivhäuser für die winterlichen klimatischen Bedingungen dieser Region geeignet sind, sondern dass die Einsparziele im Vergleich zu den deutschen Vorbildern auch leichter erreichbar sind. Allerdings werden zusätzliche Maßnahmen zur Gebäudekühlung benötigt. Im Abschnitt „Simulation von Erdwärmetauschern“ wurden die Energieeinsparpotenziale und die Wirtschaftlichkeit von Erdwärmetauschern aufgezeigt. Im Abschnitt „Simulation der architektonischen Elemente“ werden verschiedene architektonische Faktoren und Bauelemente untersucht, um deren optimale Konfiguration zu ermitteln. Die Analyse der Simulationen in diesem Abschnitt zeigt das Verhalten der Energieeffizienz in Bezug auf die jeweils verwendeten, unterschiedlichen baulichen Maßnahmen und Entwurfsvarianten. Im Abschnitt „Simulation von Gebäuden mit unterschiedlichem architektonischen Entwurf“ wird bei vergleichender Durchführung von Gebäudesimulationen der Energieverbrauch eines typischen Gebäudes der Region mit einigen anderen prototypisch neu gestalteten Gebäuden verglichen. Der Energiebedarf der am effizientesten gestalteten Gebäude liegt bei ausschließlicher Veränderung der architektonischen Gestaltung unter sonst vergleichbaren Bedingungen um 64% niedriger als der der aufgeführten Bestandsgebäude. Es beweist, dass die architektonische Gestaltung den Energieverbrauch von Gebäuden stark beeinflusst. Es gibt einen großen Unterschied bei den Baukosten (ca. 50%) zwischen Passivhäusern und der konventionellen Bauweise im Iran. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung im Abschnitt „ökonomische Bewertung“ zeigt aber, dass bei Annahme von Weltmarktpreisen für die zugrundegelegten Energiekosten die Verwendung von Passivhäusern mit energieeffizienter Architektur eindeutig wirtschaftlich ist. Bei den gegenwärtig niedrigen Energiekosten sind aber Investitionen für Passivhäuser im Iran heute nicht wirtschaftlich. Der Abschnitt „Heiz- und Kühlanlage“ schlägt Gaswärmepumpen und insbesondere „Heater-Cooler-Systems“ als klimatisch, wirtschaftlich und technologisch geeignete Klimaanlagen für energieeffiziente Gebäude im Iran vor. In der kalten Klimaregion des Irans liegt der Energieverbrauch eines wie empfohlen gut isolierten und gut konzipierten Gebäudes bei nur 8,3% eines konventionellen, nicht isolierten Objektes. Energieeffizientes Bauen weist somit für diese Region ein außergewöhnlich hohes Einsparpotenzial auf. Als Kernaussage der Arbeit werden für diese Region die architektonische Optimierung und die erhöhten Nutzung von Dämmstoffen in Kombination mit einer geänderten Förderstrategie besonders empfohlen