Wir machen es vor!

Wir machen es vor!
Das Plus-Energie-Gebäude der
Stadtwerke Lohr a.Main
Teilnehmer des Forschungsvorhabens
„Energieeffizienter Neubau von Nichtwohngebäude
kommunaler und sozialer Einrichtungen“
Warum ein neues Gebäude?
1. Zunehmender Raumbedarf im Rathaus
2. Ausweitung der Aufgabenbereiche für die
Stadtwerke verlangten mehr Raum für
Verwaltung
3. Zusammenfassung mit dem Betrieb der
Trinkwasserversorgung (bisher im
städtischen Bauhof nur unzureichend
untergebracht)
4. Sozialräume und Garagen für die
Einsatzfahrzeuge fehlten gänzlich
Planungsvorgaben
Betriebsgebäude an der Wombacher
Straße
Ausreichend Lagerfläche für Bauhof
Zusammenfassung von Verwaltung und
Wasserwerksbetrieb mit Lager
Verbesserung der betrieblichen Abläufe
EDV-Programme, Datensicherheit SMR-Technik, techn.
Dokumentation, Registratur, Auftragsbearbeitung,
Fakturierung, Lagerverwaltung, Baustellenkoordination,
EDV-Anbindung der Kläranlage, Kfz-Nutzung,
Telefonzentrale, Meldestelle für Betriebsstörungen ...
Raumbedarf
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•
Büroflächen (20 Arbeitsplätze):
Besprechung/Schulung
Registratur
Werkstatt Wasserwarte (trocken,
elektr.)
Nassarbeitsraum Wasserwarte
Lagerraum
Sozialräume
Garagen
Planungsauftrag 2011
Ruf Ingenieure GbR
Schafhofweg 7
97816 Lohr a. Main
www.rufingenieure.de
Zinßer-Ingenieure GmbH
(für Heizung, Lüftung, Sanitär)
Bauhofstraße 11
97828 Marktheidenfeld
www.zinsser-ingenieure.de
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Das Plus-Energie-Gebäude der
Stadtwerke Lohr a.Main
Teilnehmer des Forschungsvorhabens
„Energieeffizienter Neubau von Nichtwohngebäude
kommunaler und sozialer Einrichtungen“
Vorentwurf Juni 2011
im Stadtrat
Plusenergie-Gebäude
• Gebäude, das mehr Energie produziert, als es verbraucht
• Lokale Unabhängigkeit von global steigenden Energiepreisen und Energieengpässen
Funktionsprinzip
• Klimagerechter Entwurf (Hauptfassaden nach Süden
und Norden orientiert, einfache rechteckige
Gebäudegeometrie ohne Kühlrippeneffekte)
• Energieoptimierte Bauweise mit hoher
Wärmedämmung und Bauteilaktivierung
minimaler
Heizwärmebedarf, geringer Kühlenergiebedarf
• Sonnenstrom durch Photovoltaikanlage auf dem Dach
und an der Süd- und Westfassade
Zusätzliche Wertschöpfung durch Einspeisung des
Solarstromes ins öffentliche Netz und Vergütung
Bauteilaktivierung
Speicherwirksame Massen (Decken, Wände, Böden)
werden zum Temperaturausgleich aktiviert
Nachtauskühlung
Temperatur der Decke wird durch kühle
Nachtluft gesenkt.
Tagsüber entzieht die ausgekühlte Decke
der Raumluft ihre Wärme
natürlicher Kühleffekt
Heizrohre mit temperiertem Wasser in
Betondecke zum Heizen und Kühlen
Bsp.: Helvetia-Bürogebäude, Frankfurt (BJ 2000)
Betonkernaktivierung
In den Betondecken integrierte Polyethylenrohre werden mit Kühl- bzw. Heizwasser durchströmt
Nutzung der Betonmasse des Gebäudes als Wärmespeicher auf niedrigem Temperaturniveau
Latentwärmespeicher
mit PCM (Phase Change Material)
Mikroverkapseltes Wachs in Trockenbauplatten
nimmt überschüssige Wärme auf.
Aggregatszustand ändert sich bei ca. 23° C von
fest zu flüssig.
Temperaturerhöhung wird gebremst
Raumkühlung ohne zusätzl. Energieaufwand
Beim Abkühlen der Raumluft erstarrt das
Wachs wieder.
Abgabe der Latentwärme an den Raum
Ausgleich von Temperaturschwankungen
Bsp.: Sonnenschiff Freiburg, BJ 2006
Sonnenschutz
• Schiebeläden mit
transluzenten Solarmodulen
• Steuerung in Abhängigkeit
von Raum-, Außentemperatur und Sonnenstand
• Aufheizung der Räume wird
minimiert
• Benutzer kann auch manuell
steuern
Lüftung mit
Wärmerückgewinnung
Wärmepumpe – Eisspeicher
• Im Winter entzieht die
Wärmepumpe dem Wasser im
Speicher Wärme, bis das
Wasser zu Eis gefriert
• Im Sommer wird mit dem
gespeicherten Eis das
Gebäude gekühlt
• Nach dem Abschmelzen des
Eises im Sommer ist das
System regeneriert
• Inhalt 132 m³
Photovoltaikanlage /
Solarthermie
• 372 Module auf ca. 610m²
Dachfläche (61,14 kWp)
• Transluzente Schiebeläden mit
28 Solarmodulen (8,55 kWp)
• 7,83 m² auf Dachfläche für
Solarthermie (Speicher 500 l)
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Das Plus-Energie-Gebäude der
Stadtwerke Lohr a.Main
Teilnehmer des Forschungsvorhabens
„Energieeffizienter Neubau von Nichtwohngebäude
kommunaler und sozialer Einrichtungen“
Ergebnis
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
• Amortisation der Mehrkosten gegenüber
EnEV-Gebäude nach ca. 15 Jahren
• rd. 40.000 kg CO2/Jahr bei EnEV-Gebäude
• Plusenergie-Gebäude ist CO2 neutral
=> Große Zustimmung im Stadtrat
Probleme nach
Baugrunduntersuchung
• Februar 2012: Entscheidung vor Beginn
der Rohbauarbeiten notwendig
• keine Unterkellerung vorgesehen
• Untergrund teilw. nicht tragfähig
=> Tiefengründung notwendig
Lösung: Pfahlgründung
Energiepfähle:
Statisch erforderliche Gründungspfähle werden gleichzeitig
zur Energiegewinnung aus dem Erdreich genutzt.
Hybridlösung aus Eisspeicher und Energiepfählen zur Wärmeund Kälteerzeugung
Eisspeicher kleiner!
Energiepfähle
• Pfahl nimmt Kräfte auf und transportiert Wärmeenergie
• Im Pfahl werden Wärmetauscherrohre integriert
• 98 aktive Pfahlsonden; Jahresarbeit 8.800 kWh/a
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Teilnehmer des Forschungsvorhabens
„Energieeffizienter Neubau von Nichtwohngebäude
kommunaler und sozialer Einrichtungen“
Wissenschaftliche
Begleitung
Dynamische Gebäudesimulation (ZAE
Bayern, 20.01.2012)
Aufnahme als Modellvorhaben des
Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und
Raumforschung am 13.02.2012
Zinsgünstiger KfW-Kredit, Monitoring
Spatenstich am 19.03.2012
Einweihung am 18.07.2013
Zeittafel
Baugenehmigung:
Erster Spatenstich:
Richtfest:
Einzug Verwaltung:
Einweihung:
Umzug Wasserwarte
und Lager:
08.11.2011
19.03.2012
09.11.2012
27.06.2013
18.07.2013
Okt. 2013
Massen
• Nutzfläche:
rd. 2.000 m²
• Umbauter Raum:
rd. 8.600 m³
• Aufgeteilt auf
Büros, Registratur, Werkstätten, Garagen,
Lagerräume und Nebenräume (Sanitär,
Aufenthalt, Besprechung/Schulung,
Rechenzentrum usw.)
• 20 Arbeitsplätze (13 Verwaltung + Planung
und Bau, 7 Betrieb Wasservers.)
Gebäudekosten
rd. 3,5 Mio. € (netto)
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Das Plus-Energie-Gebäude der
Stadtwerke Lohr a.Main
Teilnehmer des Forschungsvorhabens
„Energieeffizienter Neubau von Nichtwohngebäude
kommunaler und sozialer Einrichtungen“
14 Energetische
Besonderheiten
1. Hochwertige Dämmung der
Außenhaut:
eher Kühl- als Heizbedarf
14 Energetische
Besonderheiten
2. Klare Gliederung der
Gebäudeteile nach Funktion
und Heizbedarf:
Büroräume
Registratur und Lager
Garagen
14 Energetische
Besonderheiten
3. Dezentrale Belüftung mit
Wärmerückgewinnung:
Steuerung über
Sauerstoffgehalt der Raumluft
14 Energetische
Besonderheiten
4. Nachtauskühlung über die
Oberlichter:
automatisch gesteuert, um
Räume mit kühler Nachtluft
zu durchströmen und die
Bauteile abzukühlen
14 Energetische
Besonderheiten
5. Betonteile energetisch nutzen:
Betondecken, -böden, -wände
speichern Wärme und geben
diese an die Umgebungsluft ab
14 Energetische
Besonderheiten
6. PCM (Phase Chance Material)
in den Zwischenwänden:
Acrylglaskugeln (ca. 5µm)
nehmen durch Verflüssigung
der Parafinwachsfüllung
Wärme auf und geben diese
bei Abkühlung wieder an die
Umgebung ab – Temperaturwechsel werden verlangsamt
14 Energetische
Besonderheiten
7. Heizung/Kühlung durch
Leitungen in Decken und
Fußböden
14 Energetische
Besonderheiten
8. Heizwärme durch Wärmepumpen aus
Eisspeicher und Energiepfählen:
Wasser-Glykol-Gemisch in den
Leitungen nimmt Wärme auf
Höheres Temperaturniveau durch
Verdichtung des Mediums
Abgabe der Wärme über Leitungen in
Decken und Fußböden
Entspannung kühlt das Medium stark ab
Kreislauf beginnt von vorn
14 Energetische
Besonderheiten
9. Schiebeläden mit PV-Modulen:
Steuerung abhängig von
Temperatur und Sonnenstand,
um eine Aufheizung der Räume
an der Südseite zu verhindern.
14 Energetische
Besonderheiten
10.IT-Umgebung weitgehend mit
Thin-Clients:
sehr Energie sparende
Terminals
eigentliche Rechenleistung
auf den Servern
14 Energetische
Besonderheiten
11.Wasserkühlung der
Serverschränke:
Rückführung der enormen
Wärmeentwicklung für Kühlung
der Elektronik
14 Energetische
Besonderheiten
12.Beleuchtung:
mit Strom sparenden
Leuchtmitteln
Steuerung über Bewegungssensoren
14 Energetische
Besonderheiten
13.Warmwassergewinnung:
durch Sonnenkollektoren auf
dem Dach
14 Energetische
Besonderheiten
14.Stromgewinnung:
durch Solarmodule auf dem
Dach und in den Schiebeläden
Das ist ein Energiegebäude
bar jeder müsliökologischer
Anmutung
Dr. Ing. Sebastian Plicat (WWF)
Und heute?
Spalte 1
Spalte 2
Spalte 3
Zeile 1
Zeile 2
Zeile 3
Zeile 4
Energiebilanz monatl.
20.000
15.000
10.000
5.000
0
-5.000
-10.000
Produktion
Einkauf
Verbrauch
Einspeisung
Stand: 31.12.2015
Überschuss
Stromproduktion u.
-verbrauch
16.000
14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
Produktion
Verbrauch
Stand:
31.12.2015
200.000
Energiebilanz (Strom)
seit Bezug bis Juni 2016
Produktion
Einkauf
Verbrauch
Einspeisung
180.000
Überschuss
160.000
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
75.329
20.000
185.673
63.680
110.344
0
kwh
Stand: 31.12.2015
139.008
Fazit
Energetisches Konzept wurde
verwirklicht und ist
aufgegangen
Behaglichkeit jederzeit gegeben
Hohe technische Ausstattung
nur eingeschränkt auf andere
Nutzungen übertragbar