Zinshaus Zero Emission Zukunftssicher

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1 Zinshaus Zero Emission Zukunftssicher Kurzfassung: ein 1908 erbautes und 1996 um 2 DG Wohnungen erweitertes und teilsaniertes Haus mit 1060 m² Nutzfläche konnte 2014 vollständig auf Erneuerbare Energie umgestellt werden. Mit dem Strom, mit dem bis dahin 1 Wohnung geheizt, 12 ihre Heizungspumpen betrieben und 10 ihr Warmwasser bereitet haben werden nun 12 TOPs geheizt und mit Warmwasser von 2 Grundwasserwärmepumpen und 24m² versorgt. Eine begleitende weitere thermische Sanierung wäre unwirtschaftlich gewesen und wird voraussichtlich mit dem Fenstertausch 2030 durchgeführt. Wie am Bild erkenntlich werden zwar 8 Objekte von der Grundwassernutzung ausgeschlossen, ein Teil ist allerdings besser saniert und die an der Gumppstrasse gelegenen Objekte könnten Fassade und Dach für solare Gewinne nutzen. Mit dem Haus Körnerstr. 18 wurde bereits Kontakt aufgenommen; es wird saniert und der Dachboden ausgebaut und dieser könnte mit den 2 Wärmepumpen mit geheizt werden. Nach der Sanierung 2030 könnte auch der Wohnungsaltbestand dieses Objektes mit versorgt werden. Vorbemerkung: 1996 wurde das 1908 erbaute Haus mit 2 Dachwohnungen erweitert, die Straßenfassade gedämmt, 24m² Sonnenkollektoren installiert, die Holzveranden verglast und isoliert und damit ganzjährig nutzbar gemacht (je +8m²) usw. Dadurch wurde der Heizwärmebedarf im Vergleich zu vorher auf rund 50% gesenkt und die Wohnnutzfläche von 780 m² auf 1060 m² und die Anzahl der Bewohner von im Schnitt 18 auf 30 erhöht. Unter dem Titel 10+2=5 wurde das Projekt bei municipia.at, dem Energiesparreiseführer Österreich und anderen Publikationen und Sendungen (u.a. Willkommen Österreich ) der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Seite 1 von 8

2 Als Anerkennungen gab es den Umwelt Preis der Stadt Innsbruck, den Landessieg im Traumsanierungs Wettbewerb des Umweltministeriums und eine Auszeichnung - Haus der Zukunft. Die in den 90er Jahren Großteils von den Mietern installierten Gasthermen sowie die E- Nachtstromboiler kamen in die Jahre; eine Pelletheizung war durch etliche Schäden ausgefallen und musste händisch befüllt werden, eine Stromheizung in einer Erdgeschosswohnung ohnehin veraltet. Das Projekt wurde als Leuchtturmprojekt des Innsbrucker Energie Entwicklungs Planes IEP genannt. Alleine in Innsbruck gibt es hunderte ähnlicher Objekte mit ebensolchen Schwierigkeiten (schwierige Zufahrt für Bohrgeräte, Anrainer- und Mieterproblematik, WEG Judikatur, Entscheid 2- oder 4- Leitersysteme etc.etc.). Gute Dokumentation auch der Entscheidungsgrundlagen soll diesmal wieder dazu führen, dass Nachvollziehbarkeit entsteht. Eine gleichzeitige zusätzliche Wärmedämmung wurde verworfen. Eine Senkung des Heizbedarfs um 14% hätte ,- Investition erfordert, außerdem sind spätestens 2030 die dann 50 Jahre alten Fenster auszutauschen (diese wurden 2013 durch eine Komplettwartung gedichtet und wieder für 15 Jahre haltbar gemacht). Fenstertausch und neues Heizsystem waren nicht gleichzeitig finanzierbar, außerdem werden Innovationen im Fensterbau abgewartet (Vakuumfenster mit U<0,5, Wärmeschutz in den oberen Stockwerken da keine Beschattung durch Gebäude morgens und abends). Haustechnische Anlagenbeschreibung Alle Wohnungen bis auf die EG Wohnungen (1*Pelletofen, 1*Elektrodirektheizung) wurden dezentral mittels Einzel-Gasthermen mit Wärme versorgt. Die Abfuhr der Verbrennungsgase erfolgte einzeln über Kamine. Die erzeugte Heizungswärme wird über Platten-Kompaktheizkörper an die Räume abgegeben; ein Datalogging in 2 Wohnungen im Winter 2012/13 zeigte auf, dass selbst in sehr kalten Phasen der Vorlauf 45 C nur sehr kurz überschreitet. Die Warmwasserbereitung erfolgte elektrisch über dezentrale Warmwasser-Hängespeicher. 1. Zielsetzung: Ökologisches, innovatives & nachhaltiges Sanierungskonzept Das Heizungssystem des Gebäudes sollte im Sinne der Ökologie und Nachhaltigkeit langfristig auf einen Umstieg von Erdgas und reiner elektrischen Energie für die Warmwasserbereitung auf innovative und umweltfreundliche Energieträger umgestellt werden. Die Aufgabe bestand darin, ein Heizungssystem so zu wählen, dass folgende Kriterien erfüllt werden: Versorgung nur mit regional verfügbarer Energie, das Geld soll im Land bleiben Keine Schadstoff - Emissionen mehr im Sanierungsgebiet Sichere Versorgung abseits politischer oder geologischer Ereignisse Beitrag zur Erhöhung volatiler Energieformen (v.a. Wind) durch Pufferung via smart grid, maximale Nutzung günstigen Stroms zu diesen Zeiten Nachrüsten von NT Heizkörpern mit Boost Funktion in den verglasten Veranden (Leichtbau) und wo möglich mit Nachrüst-Ventilatorsätzen Hygienische Warmwassererzeugung ohne Warmwasserspeicherung (Legionellenprophylaxe) Wiederverwendung der in den Wohnungen vorhandenen Heizungs- und Wasserleitungen, Einbindung des bestehenden 24m² großen thermischen Sonnenkollektors Geringste Stemm- und Bohrarbeiten im Bestand Kein zusätzlicher Raumbedarf für neue Systemkomponenten Weniger Wartungs- und Überprüfungsaufwand (war beim Pelletofen höher als die Brennstoffkosten!) und sicherere Anlage Wirtschaftlich vertretbar Seite 2 von 8

3 Heizung: Energieerzeugung (Wärmepumpe): Das Grundwasser vor Ort hat eine Temperatur von 13,4 C im September und 12,6 C im Februar (tiefste GW-Temperatur im Frühjahr). Zwei (auch als Ausfallsicherung und zur Erhöhung der Effizienz) zentrale Wasser-Wasser-Wärmepumpen sollen die gesamte Wohnanlage mit der notwendigen Wärmeenergie zur Abdeckung des Heizwärme- und Warmwasserbedarfes versorgen. Die Aufstellung der Wärmepumpenanlage inkl. Heizungs- und Solarspeicher erfolgt zentral im Keller. Auf eine Kombination mit Gas - Zuheizung zur Erzielung hoher Temperaturen bei niedrigsten Außentemperaturen wird aus gleichen Gründen verzichtet, dafür auf eine höherwertige WP (Sieger im Test der Arsenal Research, COP >6,2) zugegriffen. Eine Erweiterung der derzeit 24 m² große thermische Solaranlage um 10 m² wurde wegen der hohen Kosten (Spezialform auf gewölbtem Dach - >20.000,- ) verworfen. Sie wurde aber in das Gesamtsystem heizungs- und warmwasserunterstützend eingebunden. In den Sommermonaten wird die Wärmepumpe ausschließlich zur Warmwasserbereitung verwendet. Denkbar ist allerdings eine Anbringung einer Photovoltaikanlage zu einem späteren Zeitpunkt (derzeit wegen der kleinteiligen Dachfläche und hohen Windlasten sehr teuer); dann sollte deren Wirkungsgrad auch über 20% liegen. Energieverteilung (4-Leiter-System): Damit die Wärme vom zentralen Wärmespeicher im Keller zu den Wohnungsstationen innerhalb der Wohnungen geführt werden kann, mussten im allgemeinen Bereich (Stiegenhaus/Gänge) bis zu den obersten Geschoßen zwei neue Heizungsversorgungsleitungen (Vorlauf/Rücklauf 38/33 C) verlegt werden. Zusätzlich wird ein 2 Leitersystem für Trinkwasser (Vorlauf 54 C, Temperatur wird durch Heißgasauskoppelung der WP erzeugt) verlegt und Übergabestationen in den Wohnungen angebracht. Abb. 1 Schematische Darstellung einer Heizungsanlage mit Wohnungsübergabestationen Seite 3 von 8

4 Links oberhalb der Wohnungstüre sieht man den Zugang zu Küche/Bad, wurde mit GK verschlossen, rechts der eröffnete Kamin, in den die 4 Leiter verlegt wurden. Hier im 1. OG mussten 2 Züge links des Hausdurchgangs verwendet werden Abb. 2 Prinzipschema einer Wohnungsübergabestation Um die Leitungswärmeverluste der ständig zirkulierenden Heizungsversorgungsleitung (vor allem die des Vorlaufes) möglichst klein zu halten, war eine entsprechende Rohrdämmung in einer Stärke 2 x DN notwendig, was insbesondere in den verzogenen Kaminen im EG eine Herausforderung darstellte. Seite 4 von 8

5 Ständiges Nachkontrollieren bei der Ausführung brachte einige Schwachstellen zu Tage, bevor sie auf Nimmerwiedersehen zu geputzt wurden. Rohrkupplungen, Mess- und Zähleinheiten etc. waren bei Abschluss ungedämmt alleine im Technikraum rund nicht isolierte 50 Stellen! Der Besitzer hat 4 große Ballen Schafwolle (2* lose Stopfwolle, je 1 Bahn 5 und 15 cm stark) gekauft und händisch isoliert auch die Übergabestationen, vergessene Rohrteile im Keller etc. Während die Isolation nur der Stellen im Technikraum 1.700,- gekostet hätte, sind so für alle Isolationen insgesamt 250,- ³ Kosten und ein paar Arbeitsstunden angefallen. Es sieht natürlich anders aus: Energieabgabe: Neben der dezentralen Warmwasserbereitung wird die Wärmeenergie über die jeweiligen Wohnungsübergabestationen an das vorhandene Heizungsnetz weitergeleitet. Nur eine EG Wohnung (bislang Stromheizung, also ohnehin neues zentrales System und dzt. Pflegefall, immer 25 C gewünscht, gleichzeitig höchster HWB aufgrund der Flächen zu Keller und Stiegenhaus) erhielt in allen Räumen neue NT- Heizkörper, die 2. EG Wohnung nur einen auf der Veranda. Eine Wohnung wird mit Nachrüstventilatorsätzen ausgestattet (kleiner dimensionierte Radiatoren). 2. Warmwasserbereitung: Die wesentlichen Vorteile des Durchlaufprinzips gegenüber der Warmwasserspeicherung sind: erhöhte Wasserhygiene keine Notwendigkeit der primären Legionellenprophylaxe hohe Solarausbeute durch niedrige Rücklauftemperaturen (ca C) 3. Überschlägige Jahresenergiebilanz: Rahmenbedingungen: 12 Wohnungen mit á 90 m² = 1080 m² Altbestand in Massivbauweise Spez. Heizlast: 45 W/m², Gesamtheizlast 50 kw (Raumwärme exkl. WWB) 2,5 Personen pro Wohneinheit = 30 Personen 24 m² thermische Solaranlage HWB - Heizwärmebedarf (WP): - Jahresenergiekennzahl 56 kwh/m²a o ~ kwh/a (ermittelter Verbrauch derzeit) Stromanteil Wärmepumpe bei COP >4,2 bei Grundw.-Temp. von 12,8 C o kwh/a nach den ersten Daten 14/15 eher unterschritten (Vorlauf fast immer unter 39 C!) WWB - Gesamtwarmwasserbedarf (WP + Solar): Gesamtwarmwasserbedarf: 30 Personen á 40 Liter/d (10-45 C) = 1440 Liter/d o kwh/a (Standverluste nicht berücksichtigt) abzügl. Nutzbare solare Gewinne (thermische Solaranlage): Nutzbare spezifische Energie / Kollektorfläche 24 m² = ~ 300 kwh/m2a o kwh/a Seite 5 von 8

6 WWB - Warmwasserbedarf (WP): o kwh/a Stromanteil Wärmepumpe bei COP ~4 (August Dezember im Schnitt >4!) o kwh/a Jahres-Stromenergiebedarf (WP): o Stromanteil WP HWB + Stromanteil WP WWB o kwh/a kwh/a = kwh/a Das bedeutet: mit einem Mehrverbrauch von ca kwh kann das gesamte Haus beheizt werden, obwohl jeder Gasverbrauch (derzeit ca. >5 * das Volumen des Hauses pro Jahr) eingespart wird! Dieser Mehrverbrauch kann durch eine PV Anlage mit 25m² leicht gedeckt werden bzw. wird durch den Ersatz der Elektroheizung von TOP 2 frei (Erdgeschosswohnung, zu Keller und Gang nicht gedämmt, ca kw elektrisch bisher nun Niedertemperaturheizkörper). 4. Überschlägige Kostenschätzung Wärmepumpenanlage vs. Gasheizungsanlage WP-Anlage inkl. Brunnenanlage, Wohnungsstationen, NT-Heizkörper und Leitungsnetz: WP-Anlage 60 kw: Brunnenanlage 2,5 l/s: Speicher, Verrohung Keller Nebenaggregate (Pumpen, Entgasung etc.) Solaranlage Anbindung plus Speicher neu Abbruch Speicher alt: Wohnungsstationen (12 Stk.): NT-Heizkörper (5 Stk.inkl. Montage): Leitungsnetz: Gesamtkosten WP: bzw. / Wohneinheit Gesamtkosten WP (inkl. MwSt.): bzw / Wohneinheit Gaskessel-Anlage inkl. Rauchfang, Wohnungsstationen, NT-Heizkörper und Leitungsnetz: Gaskessel-Anlage 60 kw: Rauchfang Wohnungsstationen (12 Stk.): Leitungsnetz: Gesamtkosten Gas: bzw / Wohneinheit Gesamtkosten Gas (inkl. MwSt.): bzw / Wohneinheit Bemerkung: behält man die E-Boiler zur WW Bereitung bei, muss mit Ersatzkosten von ,- und einer häufigeren Ersatzrate (kürzere Lebensdauer als Wohnungsstationen wegen Verkalkung) gerechnet werden. Der Austausch ist daher kostengünstiger. 5. Überschlägige Wirtschaftlichkeitsberechnung inkl. MwSt. (ohne Energiepreissteigerung) Betriebskosten Gasheizungsbetrieb kwh x 0, ,70 +Wartung/Instandhaltung: 400,00 Gesamtkosten Gas 4.895,70 Betriebskosten Wärmepumpenbetrieb kwh x 0, ,25 Seite 6 von 8

7 +Wartung/Instandhaltung: 00,00 Gesamtkosten Wärmepumpe 4.005,25 Lt. der Berechnung würden sich die erhöhten Mehrkosten für die Wärmepumpe von Brutto , ohne Berücksichtigung von Förderungen und Energiepreisschwankungen für Gas und Strom, in 67 Jahren amortisieren. 6. Überschlägige Wirtschaftlichkeitsberechnung inkl. MwSt. (mit Energiepreissteigerung) Zinssatz Gas 5,0 % Zinssatz Strom 2,5 % Gaspreis 07/2012 Strompreis 01/2015 Verbrauch Gas Verbrauch Strom (WP) 0,067 /kwh 0,14 /kwh kwh kwh Jahr Kosten Gasanlage Kosten Wärmepumpenanlage Jährliche Einsparung , ,25 890, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,20 Einsparung nach 20 Jahren ,25 Lt. der Berechnung würden sich die erhöhten Mehrkosten für die Wärmepumpe von Brutto , ohne Berücksichtigung von Förderungen, jedoch mit Energiepreiserhöhungen für Gas und Strom, in 20 Jahren amortisieren. Überschlägige Wirtschaftlichkeitsberechnung inkl. MwSt. (mit erhöhten Energiepreisen) Betriebskosten Gasheizungsbetrieb (Gaspreis + 60 %) Seite 7 von 8

8 kwh x 0, ,70 +Wartung/Instandhaltung: 400,00 Gesamtkosten Gas 7.579,70 Betriebskosten Wärmepumpenbetrieb (Strompreis + 25 %) kwh x 0, ,15 +Wartung/Instandhaltung: 00,00 Gesamtkosten Wärmepumpe 5.001,15 Lt. der Berechnung würden sich die erhöhten Mehrkosten für die Wärmepumpe von Brutto , ohne Berücksichtigung von Förderungen und Energiepreisschwankungen für Gas und Strom, in 23 Jahren amortisieren. 7. Weitere Reserven und Potentiale / Varianten Betrieb mit 2 Wärmepumpen o 4-Leitersystem (Niedertemperatur- und Hochtemperaturnetz getrennt) o Effizienzsteigerung (COP-Erhöhung) o Kostenintensiver wird jetzt realisiert: die Kosten sind auf ,- gestiegen Eine Kühlung ist derzeit noch nicht erforderlich, obwohl in Hitzeperioden der Dachboden nachts durchgehend gelüftet werden muss, um tagsüber nicht über 28 C zu gehen. Bei weiter steigenden Nachttemperaturen (2010 erstmals 24 C Tiefsttemperatur) wird ein kleines lokales Klimagerät eingebaut, dazu wurde schon eine Wasserleitung bis auf das Dach gezogen. Das Stiegenhaus wird im Hochsommer nachts automatisch belüftet (Ventilator am höchsten Punkt und Oberlichte über der Eingangstüre am unteren Ende offen zwischen 02 und 07 Uhr). Da die Oberfläche der Stufen und Podeste gleich hoch ist wie die der Straßen- und Hoffassade zusammen und diese thermisch mit den Wohnungen verbunden sind, kommt es zu einer spürbaren Kühlfunktion. Ursprünglich gez. Alp Solar Klimadesign DI (FH) Admir Music Juli 2012 aktualisiert Fuchsig 01/2015 Größtes Bohrgerät li.puffer, 2 WP, Kupplungen noch ungedämmt; Graben zw. 2 Brunnen Seite 8 von 8