Dipl.-Ing. Ulrich Farwick, Technisches Management

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Joseph Böhme
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3 Ökonomische Effizienz verbunden mit sozialer Verantwortung für Kunden, Mitarbeiter und die Region! Mit rund Wohnungen einer der größten Wohnungsanbieter im Westen Deutschlands VIVAWEST gibt etwa Menschen ein Zuhause Balance von Finanz- und Vertrauenskapital: Geschäftsmodell mit langfristiger Perspektive Sorgsame Entwicklung von Wohngebäuden und Quartieren im Verständnis eines nachhaltigen Bestandsbewirtschafters Ökologische Verantwortung: Energieeffizienz als strategisches Investment Kundenorientiertes Dienstleistungsunternehmen, das aus gesellschaftlichen Trends heraus neue Lösungen entwickelt Zufriedenheit der Kunden als wichtigste Voraussetzung für den anhaltenden Unternehmenserfolg 3

4 Ausgaben für die Bestandsentwicklung in 2014: 301,8 Mio. > Modernisierung: 70,6 Mio. > Neubau: 71,2 Mio. > Brutto-Instandhaltung: 100,8 Mio. > Erwerbe: 59,2 Mio. Stärkung der Quartiere durch zielgerichtete Investitionen und bezahlbare Mieten Wertsteigerung und energetische Optimierung des Bestandes Reduzierung CO₂-Ausstoß von 1990 bis Ende 2014: 47,8 % pro Quadratmeter Wohnfläche 4

5 Erforderlich ist eine ganzheitliche Betrachtung für Energieeffizienz und Klimaschutz Über Gebäude hinaus auf Quartiere Über Wärmeverbrauch hinaus auf den Stromverbrauch Ziel: Bereitstellung bezahlbarer, ressourcenschonender und qualitätsvoller Wohnungen für breite Schichten der Bevölkerung Fokus auf dezentrale Versorgung und Einbindung der Gebäude in Stromversorgungskonzepte Herstellung von Transparenz hinsichtlich der Energieverbräuche Bestehende Hemmnisse bei der Nutzbarkeit von dezentraler Energie müssen beseitigt werden Thermische Energie ( Wärme ) Geothermie Solarthermie Biogas / BHKW Elektrische Energie ( Strom ) Photovoltaik Wind-/Wasserkraft Biogas / BHKW 5

6 Beispiel: Photovoltaik Gelsenkirchen, Schaffrath 422 Wohnungen 29 Photovoltaik-Anlagen auf 63 Gebäuden mit einer Dachfläche von m² Produktion von jährlich über Kilowattstunden grünem Strom Einsparungen CO : 482 Tonnen/Jahr Beispiel: Geothermie Marl, Ziegeleistraße 36 Wohnungen Nutzung der Erdwärme aus 700 m Tiefe aus ehem. Schacht der Zeche Auguste Victoria Wärmepumpenanlage wandelt Energie aus dem Boden in Heizenergie um Kostengünstige und zeitlich unbegrenzt zur Verfügung stehende Heizenergie Einsparungen CO : 85 Tonnen/Jahr Beispiel: Eisspeicher Köln-Porz, Urbacher Weg 112 Wohnungen Kombination aus Eisspeicher und Solarabsorber Kontrollierte Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung Einsparungen CO 146,6 Tonnen/Jahr 6

7 Projekt 100 Klimaschutzsiedlungen in Nordrhein-Westfalen Auswahlkommission: EnergieRegion.NRW Siegel Klimaschutzsiedlung bereits während der Planungsphase in 2011 verliehen Erfüllung der Vorgabe einer Einsparung von CO2 Emissionen von etwa 50% zur gültigen EnEV (2009) Würdigung eines innovativen Verfahrens für Raumwärme und Brauchwassererwärmung Nutzung von Erdwärme auch an Standorten an denen Bohrungen nicht möglich sind Geologische Verhältnisse Unabhängig von Wasserrechtlichen Genehmigungen Gebäude erreichen mit WDVS und 3fach-Verglasung einen 3-Liter-Standard 7

8 500 m vom Rhein entfernt 10 km bis zur Kölner Innenstadt 8

9 4-geschossig plus Staffelgeschoss 75 Pkw-Stellplätze und Fahrradstellplätze in der Tiefgarage mit direktem barrierefreiem Zugang 112 barrierefreie Wohnungen m² Wohnfläche Wohnungsgrößen von 49 m² bis 120 m² Atrien im Eingangsbereich dienen der Kommunikationsförderung Fitness-Parcours mit Sportgeräten für jedes Alter Miethöhe bei 9,71 /m² Wfl. Nebenkosten 2,12 /m² Wfl. inkl. Heizkostenpauschale 9

10 Bezugsfertig im Frühjahr 2013 Vollvermietung seit Fertigstellung Baukosten 14,6 Mio. brutto Finanzierung Sternenberger Hof Nr. 1-7 Programm 153 Effizienzhaus 55 KfW-Darlehen über Mio. Zins fest bis % Tilgungszuschuss über

11 Energiekonzept beruhend auf regenerativen Energien (Sonne, Luft, Erde, Wasser/Eis) m³ großer Solar-Eisspeicher zur Nutzung der Latentwärme in Verbindung mit den 4 Sole-/Wasser-Wärmepumpenanlagen Solarkollektor-Absorber auf den Flachdächern Niedertemperatur-Flächen-Heizsystem über eine raumweise regelbare Fußbodenheizung mit den Funktionen Heizen und Kühlen Dezentrale Warmwasserversorgung über Wärmepumpen und Wohnungswasserstationen zur Vermeidung von Legionellen Internetbasiertes Anlagen-Monitoring zur Überwachung der wesentlichen Heizungsfunktionen 11

12 beheizte Geschossflächen Wohnungen: m² Versorgung für die Bereiche: Heizung Lüftung Kühlung Leistung Heizen: Heizbedarf: 26,1 kw/m² Heizlast: 19 W/m² Jahreszahl Wärmepumpe: 5,6 CO²-Wert: 7,5 kg/m²a Wohnungslüftung: kontrollierte Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung Solar- Eisspeicher: Länge Breite Höhe 19,00 m 14,00 m 4,50 m Volumen: m³ Wärmetauscher: m

13 Mit Hilfe der Speichertechnik wird der Energieüberschuss aus den Monaten April bis Oktober in den Bereich der energetischen Unterdeckung verschoben (Nov-März). 13

14 Wasser hat viele außerordentlich gute Eigenschaften: Der Phasenwechsel Wasser/Eis findet in einem Temperaturbereich statt, der für eine Wärmepumpe sehr gut nutzbar ist (0 C). Die Wärmepumpe kann dem Latentspeicher daher sehr viel Wärme bei annähernd gleichbleibender Temperatur entziehen. Wasser ist absolut natürlich und umweltneutral. Wasser ist als Regenwasser praktisch kostenlos in nahezu beliebiger Menge verfügbar Eine Erdwärmepumpe mit Latentwärmespeicher setzt allerdings voraus, dass der Latentspeicher (das zu Eis gefrorene Wasser) im Laufe des Sommers wieder zu Wasser aufgetaut wird. Dies erfolgt ausschließlich durch kostenlos verfügbare Umweltwärme, solare Erträge und durch Wärmerückgewinnung aus dem Gebäude (Abluft und/oder Gebäudekühlung).

15 Was ist ein Latentspeicher? Mit "latente Wärme" bezeichnet man die benötigte, bzw. freiwerdende Energie, bei der Änderung des Aggregatzustandes. Beim Vereisungsprozess des Wassers werden 93 Wh/(kg K) Kristallisationsenergie von der Wärmepumpe entzogen und zum Heizen genutzt. Dies entspricht der gleichen Energiemenge, die für das Erwärmen von Wasser von 0 C auf +80 C benötigt werden. Der zusätzliche Energiegewinn entspricht bei einem Speicherinhalt von 10 m³ dem Energieinhalt von ca. 100 Litern Heizöl. Mit sensibler Wärme" bezeichnet man die Energie, welche ohne Phasenwechsel (=ohne Änderung des Aggregatzustandes), also nur durch die Temperaturveränderung aufgenommen und abgegeben wird. 15

16 Schritt 1: Dem Wasser im Eisspeicher wird Energie entzogen bis es sich zum Gefrierpunkt abkühlt. Schritt 2: Die entstehende Vereisung setzt weitere nutzbare Energie frei. Schritt 3: mit zunehmender Sonneneinstrahlung und steigenden Temperaturen im Sommer wird erneut Energie gespeichert: das Wasser erwärmt sich wieder und das Eis schmilzt. Durch die Eisbildung um den Entzugswärmetauscher vergrößert sich die Oberfläche etwa in gleichem Verhältnis wie die Isolierung durch den Eispanzer zunimmt d.h die Entzugsleistung bleibt unabhängig vom Vereisungsgrad nahezu konstant. 16

17 Entzugswärmetauscher Regenerationswärmetauscher In der warmen Jahreszeit wird Sonnenenergie in großvolumigen Wassermengen auf niedrigem Temperaturniveau gespeichert. Die umgebende Erdwärme ermöglicht die Speicherung der Energie über längere Zeit und ohne aufwändige Isolierung. Durch die spiralförmige Anordnung der Rohrleitungen des Entzugswärmetauschers und die gewählte Durchströmungsrichtung wird ein Vereisungsfortschritt im Eisspeicher von unten nach oben und von der Mitte nach außen vorgegeben. Die Anordnung der Regenerationswärmetauscher an den Außenwänden sorgt zudem dafür, dass diese Zonen im Temperaturbereich oberhalb des Phasenwechsel bleiben. Dadurch wird verhindert, dass sich ein Eisdruck auf die Betonaußenwände aufbauen kann, der evtl. zu Beschädigungen und Undichtigkeiten führen würde.

18 Die Baugrube und der Rohbau für den Eisspeicher Die Verbindungsleitungen zwischen Speicher und Gebäude

19 Kontinuierliche Wasseraufbereitung des Primärkreislaufes ( Eisspeicher / Wärmepumpen / Dachabsorber ) durch Bypass-Filteranlage mit Aufschaltung auf das Gebäudeleitsystem Wasser-Glykol-Gemisch als Wärmetauscherflüssigkeit ph-wert Einstellung > 8,5 => Korrosionsschutz Reduzierung der Gesamthärte im Systemfluid Alkalität Herabsetzung der Leitfähigkeit Automatische Luftabscheidung Kontinuierliche Partikelfilterung < 5µ zur Vermeidung von Bakterienbildung/Wachstum Überwachung der Wasserqualität mit Probenahme und Laboruntersuchung 19

20 Der Kollektor-Absorber nimmt selbst noch bei Bewölkung und diffuser Strahlung Wärme auf und lagert sie im Solar-Eis-Speicher ein. Der optimal auf das System abgestimmte Kollektor hat einen wesentlich höheren Energieertrag als klassische Solaranlagen. 20

21 Der Puffer-Speicher speichert die von der Wärmepumpe erzeugte Wärme und dient der Laufzeitverlängerung der Wärmepumpe. Der Pufferspeicher Wärmepumpe mit Pufferspeicher 21

22 Die Individuell entwickelte Systemsteuerung kontrolliert die einzelnen Komponenten des Gesamtsystems und regelt, ob die Wärme des Absorbers für die direkte Beheizung verwendet, oder im Eisspeicher eingelagert wird. 22

26 Für das Monitoring von Betriebstemperaturen und Verbräuchen sowie der Überwachung von Störmeldungen dient eine Gebäudeleittechnik, die über einen Internetzugang die aktuellen Daten jederzeit verfügbar macht und die verschiedenen Betriebszustände für eine spätere Auswertung protokolliert. Anlagenschema für ein Haus

27 INTERNET:

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