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Mehrfamilienhaus (fast) energieautark

Energiesparende Gebäudehülle als Basis. Für die anspruchsvolle Planung der Gebäudetechnik wurde
auf lokales Know-how gesetzt

Das Gebäude wird zu ca. 70 % energieautark sein. Ermöglicht wird dies, neben einer gut gedämmten Gebäudehülle, durch die PV- und Solarthermieanlagen.

Die Speicherung des Überschussstromes erfolgt in zwei Speicherbänken à 22 kWh mit einer Nennspannung von 48 V und einem maximalen Entladestrom von 160 A.

Die Be- und Entladung des 22 600 l fassenden Schichtenspeichers wird temperaturgeführt über die Gebäudeautomation gesteuert. Zur Vermeidung von Überhitzung ist der Technikraum mit einer temperaturgeführten Abluftanlage mit Nachströmöffnung ausgestattet.

Das hydraulische Schaltschema der Anlage, inklusive Wohnungsstationen und Solarkollektoren.

Die Warmwassererzeugung erfolgt wohnungsweise über Wohnungsübergabestationen.

Luftkanäle wurden ab den Verteilern in Flexrohr ausgeführt. Verteiler und Schalldämpfer sind in Abkofferungen im Flurbereich untergebracht.

Der Gesamtertrag einschließlich Autarkiegrad und CO2-Einsparung wird im Eingangsbereich visualisiert, in der für Besucher zugänglichen Technikzentrale werden zusätzlich der jeweilige Betriebszustand und die Speichertemperaturen des Solarspeichers sowie weitere Anlagenparameter dargestellt.

 

Ein Mehrfamilienhaus mit einem Autarkiegrad von über 70 % hat die Wilhelmshavener Spar- und Baugesellschaft realisiert. Sechs Wohnungen mit jeweils ca. 90 m² Wohnfläche finden sich hinter einer Fassade aus dunklem Klinker akzentuiert durch Rhombusschalung in dezentem Holz. Der hohe Autarkiegrad wird stromseitig durch eine Photovoltaikanlage mit Elektro-Speicher und für die Warmwassererzeugung und Heizung durch die Solarthermieanlage mit einem 22 m³ großen Schichtenspeicher erreicht. Die TGA-Planung und die energetische Nachweisführung erfolgten durch das in Wilhelmshaven ansässige Ingenieurbüro Mantay.

Um mit realistischem Aufwand einen hohen Autarkiegrad zu erreichen, ist eine thermisch hochwertig ausgeführte Gebäudehülle Voraussetzung. Die Außenwand des Mehrfamilienhauses wurde deshalb als Mauerwerkswand mit Klinkervorsatzschale und 24 cm Mineralwolle (λ=0,032 W/(m² · K)) als Kerndämmung bzw. mit einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade mit identischer Dämmstärke ausgeführt. Für die Luftschichtanker und die Konsolen der Fassadenunterkonstruktion wurden wärmebrückenvermeidende Produkte verwendet. Das Ergebnis ist ein max. U-Wert von 0,134 W/(m² · K). Alle Fens­ter sind dreifachverglast und erreichen je nach Format Werte um Uw 0,8 W/­(m² · K).
Die Dachflächen sind im Schrägdachbereich mit Zwischensparrendämmung aus Mineralwolle und Aufsparrendämmung aus Holzfaserplatten ausgestattet und erreichen einen U-Wert von 0,132 W/(m² K). In Bereichen, wo die oberste Geschossdecke den Abschluss der thermischen Hülle darstellt, werden je nach Konstruktion U-Werte von 0,158 W/(m² K) und 0,118 W/(m² K) erreicht. Die Bodenplatte wurde in Ortbeton auf außenliegender Dämmung ausgeführt und durch eine EPS-Dämmung unter dem schwimmenden Estrich ergänzt (U-Wert 0,146 W/(m² · K)). Insgesamt weist die Gebäudehülle einen spezifischen Transmissionswärmeverlust H’T von 0,193 W/(m² · K) auf.

Wohnungszentrale Anlagen zur Lüftung
Die nach DIN 1946-6 ausgelegte Wohnungslüftung erfolgt über wohnungszentrale Anlagen mit Wärmerückgewinnung bei einem Wärmebereitstellungsgrad von ηWRG 0,80 für die detaillierte Berechnung gemäß DIN V 4701-10 (gemäß Bauartgenehmigung des DIBt) im Nennlüftungsbetrieb mit 160 m³/h. Die Lüftungsgeräte sind wandhängend im Abstellraum ausgeführt, Luftkanäle wurden ab den Verteilern in Flexrohr rund 75 mm ∅ ausgeführt. Verteiler und Schalldämpfer sind in Abkofferungen im Flurbereich untergebracht. Die Flurbereiche dienen als Überströmzonen.

Solaranlage
Die Solaranlage hat eine Gesamtfläche von 95 m². Sie ist nach Süden ausgerichtet, die Dachneigung beträgt 50°. Im Zusammenspiel mit den effizienten Versorgungseinrichtungen und dem 22 600 l fassenden Schichtenspeicher mit 300 mm Dämmung wurden in der Simulation Deckungsraten von 81,6 % für Warmwasser, 54,2 % für Heizung und 73,4 % am Gesamtwärmebedarf ermittelt. Die Simulation der Anlage wurde mit der Software „GetSolar Professional“ durchgeführt. Sämtliche Anschlüsse am Speicher wurden mit Thermosiphon ausgeführt, um Wärmeverluste über Einrohrzirkulation auszuschließen. Die Speicher Be- und Entladung erfolgt über zwei Vorlaufschichtkanäle, einen Rücklaufschichtkanal und sechs Einzelabgänge (5 Heizung, 1 Warmwasser) und wird temperaturgeführt von der Gebäudeautomation gesteuert. Nicht speicherbare Überschüsse werden an das Nachbargebäude abgeführt und dort zur Bedarfsdeckung der Warmwasserbereitung verwendet.
Zur Vermeidung von Überhitzung im Gebäude ist der Technikraum, in dem der Speicher aufgestellt ist, mit einer temperaturgeführten Abluftanlage mit Nachströmöffnung ausgestattet. Zur Sicherstellung der Versorgung wird bei fehlenden Solarerträgen und entladenem Speicher der obere Speicherteil durch eine über einen außen liegenden Wärmetauscher angebundene Brennwerttherme mit 25 kW Leistung bedarfsabhängig nachgeheizt.

Heizung und Warmwasser
Die Norm-Gebäudeheizlast nach DIN EN 12831 beträgt 9462 Watt, wovon 6882 Watt auf Transmissionswärmeverluste und 2580 Watt auf Lüftungswärmeverluste entfallen. Dies entspricht 22,1 W/m² beheizter Gebäudefläche. Im Objekt wurde eine auf VL 32 °C und RL 27 °C ausgelegte Fußbodenheizung realisiert, die über fünf verschiedene Entnahmeebenen aus dem Speicher versorgt und über die Wohnungsübergabestationen angebunden wird. Sämtliche Pumpen sind elektronisch geregelt.
Die Warmwassererzeugung erfolgt wohnungsweise über im Vierleitersystem versorgte Wohnungsübergabestationen, die vom zentralen Speicher mit einer Vorlauftemperatur von 55 °C zur Trinkwassererwärmung versorgt werden und Trinkwasser mit einer Zapftemperatur von 45 °C abgeben.

Photovoltaikanlage
Die Photovoltaikanlage ist mit unterschiedlichen Modulen im Dachbereich und den Fassaden- / Balkonfeldern ausgestattet. Die Anbindung an die beiden Dreiphasen-PV-Wechselrichter mit jeweils max. DC-Leistung (bei cos φ = 1) 15 340 W und max. Wirkungsgrad / Europ. Wirkungsgrad 98,2 % / 97,8 % erfolgt in sechs Strings. Die auf der Dachfläche installierten Module sind hierbei auf vier ­Strings aufgeteilt, die Module in der Fassade und an den Balkonen jeweils über einen String. Die Stringleitungen können über einen Feuerwehrschalter spannungsfrei geschaltet werden.
Die Speicherung des Überschussstromes erfolgt in zwei Speicherbänken à 22 kWh mit einer Nennspannung von 48 V und einem maximalen Entladestrom von 160 A. Die Lebensdauer beträgt laut Herstellerangabe min. 10 Jahre / 2500 Zyklen bei 50 % Entladetiefe und 20 °C.
Der Speicher ist über drei einphasige Batteriewechselrichter mit Bemessungsleistung (bei Unom, fnom / 25 °C / cos φ = 1) von 6000 W und einem maximalen Wirkungsgrad von 95,8 % angebunden. Am Gebäude sind Ladepunkte für Elektroautos installiert.

Gebäudeautomation, Verbrauchs- und Ertragserfassung
Die Gesamtanlage ist mit 240 Datenpunkten ausgelegt, die in einem Informationsschwerpunkt zusammengeführt sind. Die angewendete ganzheitliche Systemlösung zur Raum- und Anlagenautomation trägt maßgeblich zum Autarkiegrad des Gebäudes bei. Darüber hinaus bieten die angewandten Standards eine durchgängige digitale Kommunikation zwischen der Management-, Automations- und Feldebene. Mit diesen Möglichkeiten der Interoperabilität auch heterogener Systeme ist die Gebäudetechnik auf Veränderungen und Anpassungen der Zukunft vorbereitet.
Alle Verbräuche werden jeweils Wohnungsweise erfasst und den Mietern über Displays in den Wohnungen verfügbar gemacht. Der Gesamtertrag einschließlich Autarkiegrad und CO2-Einsparung wird im Eingangsbereich visualisiert. In der für Besucher zugänglichen Technikzentrale werden zusätzlich der jeweilige Betriebszustand und die Speichertemperaturen des Solarspeichers sowie weitere Anlagenparameter dargestellt.

Energieflatrate ersetzt die Heizkostenabrechnung
Interessant ist auch das Mietmodell: Die Wohnungen werden für eine monatliche Pauschalmiete von 10,50 Euro/m² vermietet, es werden keine separaten Betriebs- und Heizkosten in Rechnung gestellt. Die Miete enthält stattdessen eine Energieflatrate mit Verbrauchsobergrenzen für Strom, Wärme und Wasser, deren Einhaltung die Nutzer jederzeit über die Verbrauchsdatendarstellung auf den Wohnungsdisplays kontrollieren können. Die Mieter sind zum 1. Januar 2019 eingezogen, das Objekt ist vollständig vermietet.

Bilder: Ingenieurbüro Mantay

 


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