Heizen und Klimatisieren mit Sonnenenergie und Erdwärme Kostenschätzung Thermo-Modernisierung mit der ISOMAX Technologie Dr. Johannes Gottlieb Montanes GmbH Kleine Klausstraße 18 06108 Halle (Saale) In Kooperation mit TSW Isomax Terra-Sol Internationales Gremium für Wissenschaft und Wirtschaft Zürich Zagwocki Bau GmbH Richtbergstraße 7 97493 Bergrheinfeld
Die ISOMAX Technologie 1. Heizen mit oberflächennaher Erdwärme Oberflächennahe Erdwärme wird üblicherweise beim Heizen im Zusammenhang mit einer Wärmepumpe verwendet. Das zum Heizen benötigte Temperaturniveau wird dabei nur durch den Einsatz elektrischer Energie erreicht. Anders verhält es sich bei der ISOMAX-Technologie: Bei der vorgeschlagenen Thermo-Modernisierung sowie beim Neubau wird die Erdwärme direkt eingesetzt, um die Außenhaut des Gebäudes auf erdtemperiertem Niveau zu halten (Temperaturbarriere). Die Isolierung wird mit einem wassergefülltem PP-Rohrsystem versehen und beidseitig gut isoliert. So gelingt es, die Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur t und der gewünschten Innenraumtemperatur t durch die kostenlose und in beliebiger Menge vorhandene oberflächennahe Erdwärme auf wenige Grad zu reduzieren. Der verbleibende Heizenergiebedarf wird drastisch reduziert und kann über ein Luftaustauschsystem abgedeckt werden.
2. Klimatisieren mit oberflächennaher Erdwärme Beim Kühlen bzw. Klimatisieren dient die Erdwärme ebenfalls dazu, die Temperaturbarriere in der Außenwand auf konstantem Temperaturniveau zu halten. Das Erdreich um und unter dem Gebäude dient in diesem Fall als Energiesenke. Die überschüssige solare Wärme wird in einem mehrstufigen Speicher unter dem Gebäude deponiert. 3. Solarabsorber Sonnenenergie wird in einem weiteren Bauelement in der Gebäudehaut dem Solarabsorber Sonnenenergie wird in einem weiteren Bauelement in der Gebäudehaut, dem Solarabsorber (unter der Dachhaut bzw. in der Außenwand zwischen Außenputz und Isolierschicht, siehe Abbildung Pkt. 5), gewonnen. Die Solarwärme wird im Speicher unter dem Gebäude deponiert und saisonal gespeichert. Der Solarabsorber wird für die Ostseite, Südseite, Westseite und das Dach vorgeschlagen.
4. Saisonale Sonnen-Energie-Speicherung Die ISOMAX-Technologie setzt ein sehr ausgeklügeltes, aber dennoch simples System zur Energiespeicherung auf verschiedenen Temperaturniveaus ein. Der Kernspeicher im zentralen Bereich unter dem Fundament wird mit den höchsten Temperaturen beschickt und steht für das Heizen mit dem Luftaustauschsystem und zur Vorwärmung des Warmwassers zur Verfügung. Beim Hochhaus am Schülershof lässt sich eine saisonale Sonnen-Energie-Speicherung unter dem Fundament über die Betonboden vom Keller aus mit Wärme beschicken, ohne dass diese durchbohrt werden muss. Der Kernspeicher (in der Abbildung unten für einen Neubau dargestellt), ist gegebenenfalls neben dem Gebäude anzulegen, falls Temperaturen über 35 C für die Warmwasser-Vorerwärmung bereitgestellt werden sollen.
5. Wärmeschürze für den Erdspeicher Um die im Ed Erdreich gespeicherte Sonnenenergie effizient i zum Heizen zu nutzen, wird iddie Fundamentbodenplatte umseitig mit Perimeterdämmung (Styrodur) versehen ein seitlicher Temperaturabfluss wird somit weitgehend verhindert. Der Erdspeicher kann auch neben dem Gebäude angelegt werden, wenn dies erforderlich wäre. Die Erdspeicheranlage für den Neubau wird der jeweils vorgesehenen Gründungsart angepasst. Die geologischen Verhältnisse Die geologischen Verhältnisse am Standort sind für eine Wärmespeicherung gut geeignet.
6. Aufbau Außenwand Altbausanierung 1. Solarfarbe 2. Oberputz 3mm 3. Armierungsputz 6 mm 4. Thermoputz mit pp-leitungen 25 mm (Solarabsorber) 5. Mineralwolle Lamellenplatten 120 mm 6. PP-Leitungen, Ausgleichputz 25 mm (Temperaturbarriere) 7. Haftgrund 8. Betonwand
7. Luftaustauschsystem Während die Temperaturbarriere in der Außenhaut ein besonders träges System ist, verfügt die ISOMAX-Technologie über ein zweites schnell reagierendes System: das patentierte Ent- und Belüftungssystem mit 96-98% Wärmerückgewinnung durch das Erdkanal-Gegenstrom-Rohr-in-Rohr-System. 18 C 26 C 18 C 21 C 22 C 21 C
8. Umsetzungsvorschlag g und Kostenschätzung Zu Grunde gelegt wird die Entwurfsplanung des Ingenieurbüros Irmscher vom 22.4.2009. Für den gekürzten 9-stöckigen Altbau umfasst die ISOMAX Technologie folgende Komponenten: - Außenisolation mit integriertem Solarabsorber (Ostseite, Südseite, Westseite und Dach) und integrierter Temperaturbarriere sowie Oberputz und Solaranstrich - Saisonaler Erdwärmespeicher mit Wärmetauscherrohre für Fundamentplatte und Außenbereich einschließlich Warmwasser-Vorerwärmung -Rohr-in-Rohr-Luftaustauschsystem einschließlich Dämmung, Ventilatorschrank, Luftmengenregelung, usw. - Klimatisierung einschließlich Heizverteilerkreise, Thermostaten - Zwischendecken zur Aufnahme von Belüftungsflachleitungen, Kernbohrungen - Miniheizraum (Umwälzpumpen- Leitungen, 3-Wege-Ventile) - Regelung und Steuerung - Brandschutzklappen - Unvorhergesehenes Ein Kernspeicher für Temperaturen oberhalb 35 C ist im Angebot nicht enthalten.
8. Kostengruppen nach DIN 276 (1993) E2 310 Baugrube / Erdarbeiten für Wärmespeicher 22.210,00 330 Dämmung 258.532,90 350 Deckenabhängung / Kernbohrungen 26.188,72 420 Gesamtsumme Wärmeversorgungsanlagen 420.660,36 430 Gesamtsumme Lüftung 343.330,05 SUMME 1.070.922,03 Alle Preise sind Netto-Preise.
9. Warmwasser und Betriebskosten Die Betriebskosten eines ISOMAX-Hauses reduzieren sich im wesentlichen auf die Warmwasserbereitstellung. Hier entscheiden hauptsächlich kaufmännische und andere Überlegungen. Folgende Varianten können für die Warmwasseraufbereitung in Betracht gezogen werden: A) Nutzung von Fernwärme B) Vorerwärmung des Warmwassers im Erdspeicher auf 20 C und Nachheizen mit dezentralen Elektroboilern C) Vorerwärmung des Warmwassers im Erdspeicher auf 20 C und zentrales Nachheizen mit einer Wärmepumpe. Diese kann bei Einsatz eines Latent-Wärmespeichers in Grundlast gefahren werden.
10. Erfahrungen und Gewährleistungen Die Isomax-Technologie wurde bereits in mehreren Tausend Häusern in 72 Ländern eingesetzt, siehe www.isomax-terrasol.eu. Es liegen genügend Erfahrungen in Planung und Projektrealisierung auch bei Gebäuden dieser Größe vor. Die Gewährleistung der schlüsselfertigen Umsetzung und der Funktionalität wird durch die beauftragten Planer und Bauunternehmer mit entsprechenden Versicherungen abgedeckt.
10.1 Beispiel: Wohnanlage, China
10.2 Beispiel: Bürogebäude Chengdou, China, 2003
10.3 Beispiel: Hotel in Setagaya einem Stadtteil in Tokyo/Japan Das Hotel ist ein Passiv-/Nullenergie-Haus, mit einem Verbrauch unter 15kW/m²/a. Bauzeit war März 2008 bis Oktober 2008.
10.4 Beispiel: Medizinische Hochschule Kyoto, Japan