Forschung für Energieeffizienz: Projekt: Plusenergiesiedlung Ludmilla-Wohnpark Landshut

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Plusenergiesiedlung Ludmilla-Wohnpark Landshut

Gesamtansicht des Ludmilla-Wohnparks

Im Rahmen des Vorhabens "+Eins" wird der Ludmilla-Wohnpark in Landshut untersucht, da dieser Siedlungstyp in Zukunft immer größere Verbreitung erfahren wird. Plusenergiegebäude sind der Inbegriff der energieeffizienten Verzahnung von Gebäude und Anlagentechnik. Ziel des Projekts ist die gebäudetechnische und energetische Untersuchung mittels Intensivmonitoring. Darüber hinaus werden Gebäudesimulationen durchgeführt, ein Simulationstool für oberflächennahe Geothermie entwickelt, eine Verbrauchsvisualisierung zur Energieeffizienz-Sensibilisierung der Bewohner sowie Leitfäden für Bewohner und Planer entwickelt.Das Gesamtkonzept wird energetisch bewertet und hierbei auch der Einfluss von Energieplussiedlungen auf das Stromnetz der Energieversorger betrachtet. Die Erkenntnisse sollen Beachtung in zukünftigen Bauprojekten finden.

Siedlungssteckbrief

Projektstatus	Evaluierung
Standort der Kommune	Stadt Landshut, 84034 Landshut, Niederbayern, Bayern
Kommune in Zahlen	65,79 km² Fläche, 64.300 Einwohner
Träger	Ludmilla-Wohnbau GmbH, Landshut
Siedlungstyp	Mischbebauung aus Mehr- und Einfamilienhäusern
Nutzungstyp	Reines Wohnen
Siedlungsgröße	0,73 ha
Bruttogrundfläche nachher (nach DIN 277)	7.600 m²
Wohnnutzung Fläche nachher	7.600 m²
Zahl der Wohneinheiten nachher	68
GRZ (Grundflächenzahl)	0.34
GFZ (Geschossflächenzahl)	1.05
Altersstruktur	Neubau
Bau- und Sanierungszustand	Neubau
Heizungssysteme	EFH - Wärmepumpen, MFH – Nahwärmenetz, Heizzentrale mit BHKW und Spitzenlastkessel (Brennstoff Erdgas)
Eigentumsverhältnisse	Eigentumswohnungen und -häuser
Projektthemen	Neubau, Wohnungsbau, Gebäudeübergreifende Energiekonzepte, Optimierung Gebäudehülle, Optimierung Gebäudetechnik, Lokale Wärme- und Kältenetze, Wärme- und Kältespeicher, Kraft-Wärme-Kopplung, Erneuerbare Energien, Zentrale + dezentrale Energieversorgung, Energiemanagementsysteme

Projektbeschreibung

Projektziele und Maßnahmen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens "+Eins" sollen neue Erkenntnisse über den in Zukunft immer häufiger auftretenden Typ der Plusenergiesiedlungen gewonnen werden. Die Bewohner von Plusenergiesiedlungen werden für energieschonendes Wohnen sensibilisiert, indem Ihnen der Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch, besonders bei sehr energieoptimierten Gebäudetypen, aufgezeigt wird. Hierdurch wird das Bewusstsein dafür geweckt, dass ein energieoptimiertes Gebäude zwar die Grundlage für eine hohe Energieeffizienz liefert, das Nutzerverhalten jedoch einen entscheidenden Einfluss auf den Energieverbrauch hat. Parallel dazu werden Leitfäden und Handlungsempfehlungen für Planer von Plusenergiesiedlungen erarbeitet, um bereits in der Planungsphase auf wichtige Punkte hinzuweisen und so in zukünftigen Bauvorhaben im Vorfeld die Weichen in Richtung energieeffizienter Gebäude zu stellen. Da für die Beheizung von Plusenergiegebäuden aufgrund ihrer sehr guten Gebäudephysik nur noch wenig Energie benötigt wird, um eine positive Energiebilanz zu erreichen, bietet für diesen Fall der Einsatz von Wärmepumpen eine interessante Alternative. Aus diesem Grund wird auch ein Simulationstool entwickelt, dass es ermöglicht, Planungsfehler bei der Auslegung von Erdwärmetauschern zu vermeiden.

Gebäude- und Anlagenkonzept

Um das Ziel "Plusenergie" zu gewährleisten, muss ein Schwerpunkt auf die Energieeinsparung gelegt werden. Wichtig dafür ist der Einsatz von hocheffizienten Baustoffen. Abweichend von den heute in den meisten Neubauten eingesetzten Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) aus Betonbauteilen und außen angebrachter Wärmedämmung kommen in diesem Bauvorhaben Ziegel mit integrierter Dämmung zum Einsatz. Auf diese Weise können die Vorzüge der Ziegelbauweise mit einem sehr guten Dämmwert kombiniert werden. Bei diesem Ziegel werden die Lufträume mit einem Mineralgranulat gefüllt. Durch das Befüllen des Ziegellochbildes mit Mineralgranulat wird zusätzlich ein "Schallschlucker" integriert. Die Kombination aus porosierten Ziegeln und Mineralgranulat mit einem λR ≤ 0,040 W/(mK) gewährleistet höchste Dämmansprüche mit einem U-Wert von 0,18 W/(m²K) des Gesamtziegels. Weiterhin kommen dreifach verglaste Fenster mit einem U_W-Wert = 0,92 W/m²K zum Einsatz. Sämtliche Bauteile unterschreiten die geforderten Mindestwerte der EnEV 2009 deutlich. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei Plusenergiesiedlungen ist der Einsatz innovativer Gebäudetechnik. Im Folgenden ist die eingesetzte Technik im Bauvorhaben Ludmilla-Wohnpark aufgeführt.

Einfamilien-, Doppel- und Reihenhäuser

Einsatz von Kleinst-Wärmepumpen, die speziell für Niedrigstenergiehäuser entwickelt wurden.
Die Wärmepumpe verfügt über Umkehrbetrieb für den Sommer, Nutzung der Abwärme zur Beheizung des Trinkwarmwassers.
Nutzung von oberflächennaher Erdwärme durch Erdkollektoren mit unterschiedlichen Einbauvarianten.
Sehr gute Temperaturverhältnisse auf der Wärmequellen- und Heizungsseite, um die Arbeitszahl der Wärmepumpe zu optimieren.
Beheizung der Räume über FBH mit einer max. Vorlauftemperatur 35°C (LowEx).
Kontrollierte Wohnraumlüftung mit η > 80%.
Luftkanalführung in Betondecke, um optimale Ausblasstandorte für die Durchströmung zu garantieren.
Deckung des Strombedarfs für Beheizung, Belüftung und Warmwasserbereitung über PV-Anlagen.

Mehrfamilienhäuser

Einsatz eines Brennwert-BHKW zur Grundlastdeckung (ausgelegt auf TWW-Bereitung).
Brennwerttherme als Spitzenlastkessel.
10.000 Liter Pufferspeicher, um die Wärmemenge für die TWW-Spitzenlast (Morgens und Abends) über den Tag produzieren und speichern zu können.
Jede Wohnung besitzt eine eigene Kompakt-Station, in der TWW im Durchlaufprinzip nur bei Bedarf erzeugt wird (Keine TWW-Zirkulation notwendig).
Kompakt-Station dient auch als Übergabe für die Fußbodenheizung.
Versorgung der Mehrfamilienhäuser über ein gemeinsames Nahwärmenetz.
Vorlauftemperatur im gesamten Nahwärmenetz aufgrund der Kompakt-Stationen max. 60°C (dadurch geringere Verluste der Wärmeverteilung)
Einsatz zentraler Lüftungsgeräte mit η > 80% zur Gewährleistung des Mindestluftwechsels.
Zusätzlich zur Stromproduktion des BHKW wird Strom über PV-Anlagen auf den Dächern produziert.

Messtechnisches Konzept

Das messtechnische Konzept umfasst 685 Messaufnehmer, die sich wie folgt verteilen:

122 Stromzähler
159 Wärmemengenzähler
102 Lüftungsfühler (T/F - CO2)
99 Raumfühler (T/F)
201 Temperaturfühler (Geothermie und Nahwärmenetz)
2 Gaszähler.

Für die Energieerzeugung der MFH werden die Gasverbräuche des BHKW und Spitzenlastkessels, die Hilfsenergie sowie die Stromerzeugung des BHKW und der PV-Anlagen erfasst. In 17 Wohnungen werden in 99 Räumen die Temperaturen und Feuchten gemessen.

Für alle zentralen Lüftungsanlagen in den Mehrfamilienhäusern und den kontrollierten Wohnraumlüftungen der Einfamilienhäuser werden der Stromverbrauch sowie die Temperaturen und Feuchten in den vier Luftrichtungen aufgenommen. Zusätzlich wird in der Abluft von 10 Wohnungen und in der Außen- und Fortluft von 4 MFH der CO_2-Gehalt ermittelt.

Für alle Wohnungen und EFH werden die Nutzenergien für Haushaltsstrom, Heizung und Warmwasserbereitung ermittelt. Zusätzlich wird in den acht MFH der Endenergiebedarf an Wärme und für die EFH die gewonnene Umweltwärme aus oberflächen-naher Geothermie erfasst. Zur Erfassung des Temperaturverhaltens des Geothermiefeldes kommen eine Vielzahl von Temperaturfühler im Erdreich und den Leitungen zum Einsatz.

Visualisierung der Energieverbräuche

Die für die Erfassung des Wohnparks eingebrachte Messtechnik wurde zusätzlich dafür genutzt, eine Verbrauchsvisualisierung für die Bewohner zu realisieren. Damit können die aktuellen Energieverbräuche für Haushaltsstrom, Heizung und Warmwasserbereitung vom Nutzer der jeweiligen Wohneinheit eingesehen werden. Um den Datenschutz zu gewährleisten, ist jede Wohneinheit durch ein Passwort geschützt. Es wurden zuvor Befragungen durchgeführt, mit deren Hilfe Erkenntnisse über den Aufbau einer Visualisierung und den Einfluss der visualisierten Energiewerte auf das Verhalten der Personen gewonnen werden konnten. Die Umfrageergebnisse wurden mit den Messwerten verglichen und ausgewertet.

Simulationstool für oberflächennahe Geothermie

Das an der TU Dresden entwickelte Simulationsprogramm „Delphin“ berechnet den Wärme- und Feuchtetransport in Bauteilen. Es dient als Grundlage für ein Simulationstool für oberflächennahe Geothermie. Wesentliche physikalische Prozesse wie Wärmeleitung, Diffusion, kapillare Leitung, Enthalpietransport und Verdunstung wurden von Delphin bereits beherrscht und sind validiert. Der Entzug und das Einspeichern von Wärme aus dem bzw. in das Erdreich, der Einfluss des Grundwassers auf die Wärmeverteilung im Erdreich sowie die Schmelzenthalpie (Vereisung) wurden im Rahmen des Projekts in das Programm integriert. Somit kann das neue Planungswerkzeug das Verhalten des Erdreichs realistisch über mehrere Jahre im Voraus berechnen (Bodenmodell). Die Simulationsergebnisse werden mit den Messungen für acht verschiedene Einbauvarianten von Erdkollektoren verglichen und bewertet.

Kenndaten Energie

	vorher	Potenzial	nachher	Einheit
Summierte Energiebezugsfläche			7.600,00	m²
Endenergiebedarf Strom		30,00		kWh/m² (BGF)
Endenergiebedarf Wärme		40,00		kWh/m² (BGF)