3. Energieapéro beider Basel 22. September Herzlich Willkommen. Frank Ullmann Gesamtprojektleiter HLKS MSR Gruner Gruneko AG

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1 3. Energieapéro beider Basel 22. September 2016 Herzlich Willkommen Frank Ullmann Gesamtprojektleiter HLKS MSR Gruner Gruneko AG

2 Idee der Präsentation > Heizen, lüften, kühlen das tun alle. Was ist beim Grosspeter Tower anders?

3 Agenda > Eckdaten zum Projekt > Energiekonzept - Erdsondenfeld > Energiekonzept Natürliche Kältemittel - Schwerpunkt CO 2 -Wärmepumpe > CO 2 Betrachtung > Fazit Was ist anders

4 Eckdaten Grosspeter Tower > Büronutzung 13'300 m² > Hotel 186 Zimmer (Accor Ibis Style) > 22 Obergeschosse > 4 Untergeschosse > Gebäudehöhe 78 m > Photovoltaik Fassade und Dach, 600 kwp > Erdsonden für Wärme und Kälte Bauherr > PSP Real Estate AG Architekt > Burckhardt + Partner AG Baumanagement > Dietziker Partner Baumanagement AG Gebäudetechnik (HLKS, MSR, Fachkoordination, Energiekonzept) > Gruner Gruneko AG und weitere Fachplaner und Unternehmer

5 Energiekonzept Pfeiler des Energiekonzeptes > Heizen und Kühlen mit Erdsondenfeld (Geospeicher) Wärmeleistungsbedarf: ca. 500 kw Kälteleistungsbedarf: ca. 550 kw Ausgeglichene Wärmebilanz Heiz/Kühlenergie > Photovoltaik auf Dach und in Fassade integriert Solarkraftwerk mit ca. 600 kwp Elektrische Energie ca. 285 MWh / Jahr > Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln

6 Idee Erdsondenfeld

7 Prüfung Realisierbarkeit Voraussetzungen und Ziele > Voraussetzung: Probebohrung und etrt (erweiterter Thermal Response Test) > Ziele: Anzahl Sonden minimieren, Gebrauchstauglichkeit gewährleisten Strombedarfsreduktion durch langen Free-Cooling-Betrieb > Dazu notwendig: gemeinsame Betrachtung des Gesamtsystems mit Rückkopplungen von Gebäude, Anlagentechnik, Geologie und Grundwasser

8 Planung - Erdsondenfeld > Gebäude- und Geothermiesimulation mit dynamischer Kopplung Zusammenarbeit mit: Gruner Roschi+Partner AG Gruner Böhringer AG

9 Ergebnis 78 m Sonden und Grössenverhältnisse > 56 Bohrungen > Bohrtiefe 250 m, ø 0.15 m > 40 mm Doppel-U-Sonden, PN20 > Sondenabstand 4.5 m 250 m

10 Realisierung Bau des Geospeichers Spülbohrverfahren für alle Bohrungen Bohrungen und Verbindungsleitungen unterhalb Bodenplatte 4. UG Verteilerräume von AEH aus zugänglich

11 Energiekonzept Heizung und Kühlung Natürliche Kältemittel > haben kein Umweltgefährdungspotenzial > zeichnen sich aus durch hohe Energieeffizienz > haben kein Ozonzerstörungspotential (ODP = 0), wenig bis kein Treibhauspotential (GWP) > sind überall verfügbar, kostengünstig Wärmepumpe Propan Wärmepumpe CO 2 2 x 250 kw Reversibel für Heiz- und Kühlbetrieb 1 x 150 kw Reversibel für Warmwasserbereitung und Heiz- und Kühlbetrieb

12 Photovoltaik > Ziel: maximal mögliche Gebäudefläche solar nutzen und Erfüllung hoher gestalterischer Anforderungen > Fassaden-Solarkraftwerk ca. 450 kwp > Dach-Solarkraftwerk ca. 150 kwp > Fassadenelemente: Dünnfilm- Solarmodule der CIGS Technologie (Halbleiter Kupfer-Indium-Gallium- Diselenid) > Dachflächen: Dünnfilm-Solarmodule (CIGS-Technologie) Planung durch Energiebüro AG, R. Frei

13 Energiekonzept - Zusammenfassung Nutzung Kälte PV Wärme Erdsondenfeld Grundwasser Geothermie

14 CO 2 in der Energieerzeugung

15 Wir pumpen mit CO 2 Warum? > überall verfügbar, kostengünstig > Einordnung in Kältemittelklasse A1 nach DIN EN 378, geringste sicherheitstechnische Anforderungen > in der Natur vorhandener Stoff, kein Umweltgefährdungspotenzial > kein Ozonzerstörungspotential (ODP = 0) > kein Treibhauspotential (GWP = 1) > nicht brennbar, nicht toxisch > Aufgrund der hohen volumetrischen Kälteleistung von Kohlendioxid reduziert sich die Baugröße der Hochtemperaturwärmepumpen gegen die Baugröße vergleichbarer Anlagen um den Faktor 3 > Auf Grund der sogenannten hochdruckseitig transkritischen Prozessführung, die im technisch interessierenden Temperaturbereich nur mit Kohlendioxid realisiert werden kann, sind höchste Temperaturen mit sehr hohen Leistungszahlen möglich

16 Besonderheiten des CO 2 -Prozesses > Wärmeaufnahme im Verdampfer unterhalb des kritischen Druckes von 71 bar und Wärmeabgabe im sog. Gaskühler oberhalb des kritischen Druckes (Transkritisch) > Wärmeabführung erfolgt bei gleitender Temperatur > Dadurch gute Anpassung an den Wärmeträger auf der Nutzungsseite bei großer Temperaturänderung > Das CO 2 bleibt dabei gasförmig. Daher gibt es keinen Kondensator wie bei konventionellen Wärmepumpen, sondern einen Gaskühler. (Durch die Anordnung von zwei oder drei Gaskühlern kann Wärme auf zwei oder drei unterschiedlichen Temperaturniveaus abgegeben werden) > Die hohe Drucklage von 45 bar bis 130 bar ermöglicht sehr kompakte Aggregate > Je niedriger diese Austrittstemperatur des CO 2 ist um so besser wird die Leistungszahl

17 Vergleich mit "normaler" Wärmepumpe > Transkritische CO 2 -Wärmepumpen haben eine höhere Leistungszahl als konventionelle Wärmepumpen bei Temperaturspreizungen auf der Nutzungsseite von mindestens 30 K > Je niedriger die Rücklauftemperatur aus dem Heizsystem ist um so größer wird dieser Vorteil > Besonders vorteilhaft sind deshalb Aufheizvorgänge für Wasser oder Luft mit 10 bis 30 C Eintrittstemperatur in den Gaskühler > Projektspezifische Anwendung: Warmwasserbereitung Hotel

18 CO 2 in der Gesamtbetrachtung

19 Gebäudebetrieb: Kennzahlen Büro Treibhausgasemission nach SIA Merkblatt 2040 Büro Primärenergie nicht erneuerbar Treibhausgasemmisionen MJ/m 2 kg/m 2 t/a Büro Neubau Richtwert Projektwert Richtwert Projektwert pro Jahr Erstellung Betrieb Mobilität Projektwert Zielwert Projektwerte: > Treibhausgasemissionen 383 t CO 2äqui /a > Büronutzung 13'300 m² EBF

20 Gebäudebetrieb: Kennzahlen Hotel Treibhausgasemission nach SIA Merkblatt 2040 Hotel Primärenergie nicht erneuerbar Treibhausgasemmisionen MJ/m 2 kg/m 2 t/a Wohnen Neubau Richtwert Projektwert Richtwert Projektwert pro Jahr Erstellung Betrieb Mobilität Projektwert Zielwert Projektwerte: > Treibhausgasemissionen 145 t CO 2äqui /a > Hotelnutzung 7'000 m² EBF

21 Gebäudebetrieb: Kennzahlen allgemein Treibhausgasemission nach 2000-Watt-Areal Projektwerte: > Treibhausemissionen 528 t CO 2äqui /a > Gesamtgebäude 20'300 m² EBF

22 Zusammenfassung Treibhausgasemission nach SIA Merkblatt 2040 Gesamtes Gebäude Betrieb Fernwärme und Strom vom Netz Betrieb mit WP / Erdsonde und PV-Anlage Hotel Büro Gesamt Gesamt Differenz Einsparnis Wohnen Neubau in t/a in t/a in t/a in t/a in t/a in % Erstellung Betrieb % Mobilität Projektwert Aktuelle Projektwerte: > Emissionen konventionell 621 t CO 2äqui /a > Emissionen Projekt 528 t CO 2äqui /a > Einsparung im Betrieb 93 t CO 2äqui /a > Einsparung auf Gesamtemission 15% > Energiebezugsfläche 20'300 m²

23 Was ist beim Grosspeter Tower anders? Bezogen auf das Projekt: > Bereitschaft des Bauherren für den Klimaschutz mehr zu investieren (Erdsondenfeld, Photovoltaik) > Nutzung regenerativer Energien für Wärme / Kälte mit Erdsondenfeld, dadurch Einsparung im Betrieb 93 t CO 2äqui /a (verglichen mit Fernwärme / Strom) Einsparung auf Gesamtemission 15 % > Betrachtung des Gesamtsystems als Organismus aus Gebäude, Nutzung und Untergrund in der Planung > Einsatz von Photovoltaik, voll in Fassade integriert, damit eigenes Solarkraftwerk > Intelligente Mess-, Steuer-, Regeltechnik-Modularität lässt nutzer-optimiertes Regeln zu

24 Was ist beim Grosspeter Tower anders? Bezogen auf Gruner Gruneko AG > Kopplung der Simulationen von Gebäude und Erdsondenfeld ermöglicht hohe Präzisierung der Energien und Leistungen in frühen Planungsphasen > Digitales Bauen und das damit in Verbindung stehende Building Information Modelling BIM wird Alltag > Der Planungsprozess mit BIM ermöglicht frühzeitig einen tieferen Detailierungsgrad und verbesserte räumliche Koordination Ergebnis > Deutliche Effizienzsteigerung innerhalb des Planungsprozesses > Hohe Kundenzufriedenheit

25 Digitales Bauen

26 Digitales Bauen > erst digital planen, dann real bauen

27 Digitales Bauen vs. Realität digital real

28 Digitales Bauen vs. Realität digital real

29 Digitales Bauen vs. Realität

30 Fragen?

31 Bildnachweis > Technische Visualisierungen / Videos Gruner AG > Visualisierungen Architektur Burckhardt+Partner AG, Basel > Baustellenfotos / Videos Vistadoc AG, Schwarzenburg

32 3. Energieapero beider Basel Vielen Dank für Ihren Besuch