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Sanierung und CO2-neutrale Wärmeversorgung einer 50er Jahre-Wohnanlage

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt

Westansicht des Gebäudes 35-41 nach Sanierung. Auf dieser Seite des Daches befindet sich die Photovoltaikanlage.

© GWG

Siedlungssteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 3Realisierung
Standort der Kommune München, 81669 München-Haidhausen Au, München, Bayern
Kommune in Zahlen Fläche: 310,43 km²; Einwohnerzahl: 1,35 Mio.
Träger GWG Gemeinnützige Wohnstätten- und Siedlungsgesellschaft mbH
Siedlungstyp Innerstädtische Blockbebauung hoher Dichte
Nutzungstyp Reines Wohnen
Grundstücksfläche 6.624 m²
Bruttogrundfläche vorher 13.044 m²
Bruttogrundfläche nachher 16.428 m²
Wohnfläche vorher 6.513 m²
Wohnfläche nachher 9.338 m²
Zahl der Wohneinheiten vorher 149
Zahl der Wohneinheiten nachher 140
GRZ (Grundflächenzahl) vorher 0,47
GRZ (Grundflächenzahl) nachher 0,63
GFZ (Geschossflächenzahl) vorher 1,38
GFZ (Geschossflächenzahl) nachher 2,03
GRZ (Grundflächenzahl) 0.63
GFZ (Geschossflächenzahl) 2.03
Altersstruktur 1949-1957 Nachkriegsjahre
Bau- und Sanierungszustand schlechter baulicher Zustand, starker Sanierungsbedarf
Heizungssysteme vor Sanierung: Einzelofen (Holz, Gas, Öl, Elektro), nach Sanierung: Zentralheizung mit Radiatoren (Gasmotorisch betriebene Kompressionswärmepumpe mit Grundwassernutzung)
Eigentumsverhältnisse Vermietung durch kommunale Wohnungsbaugesellschaft
Projektthemen

Projektbeschreibung

Status quo Siedlung

Die 1955 gebaute und inzwischen sanierungsbedürftige Wohnanlage im Münchner Stadtteil Haidhausen/Au umfasst vier 3- bzw. 5-geschossige Gebäude mit Kellergeschoss und nicht ausgebautem Dachgeschoss. Die 149 bestehenden Wohnungen weisen bei einer Gesamtwohnfläche von ca. 6.513 m² eine Größe zwischen 40 m² und 65 m² Wohnfläche auf. Es handelt sich um Wohnungen mit zwei, drei und vier Zimmern. Die vorhandene Blockbebauung wird im Rahmen der geplanten Sanierung durch Neubaumaßnahmen ergänzt und verdichtet (Aufstockung und Neubau).

Projekt

Die GWG Städtische Wohnungsgesellschaft München mbH als Wohnbauunternehmen, das sich dem nachhaltigen und umweltbewussten Bauen verpflichtet fühlt, hat die Idee des Fachprogramms "EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt" aufgegriffen und möchte sie beispielhaft realisieren. Hierzu wurde unter Beteiligung des Architekturbüros Stocker sowie den Ebert Ingenieuren und des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Bauphysik (IBP) ein innovatives und vorbildhaftes energetisches Sanierungskonzept für eine Wohnanlage aus den 50er Jahren entwickelt.

Ziel des Projekts ist eine beispielhafte energetische Sanierung der Wohnanlage auf einen Primärenergiebedarf für Beheizung und Trinkwarmwassererwärmung, der mindestens 50% unter dem gemäß Energieeinsparverordnung EnEV2007 zulässigen Wert eines Neubaus liegt. Der CO2-Ausstoß des verbleibenden Endenergiebedarfs wird durch regenerative Stromerzeugung in der Weise vor Ort kompensiert, dass über ein Jahr betrachtet keine CO₂-Emissionen freigesetzt werden und eine CO2-neutrale Energieversorgung der Wohnanlage gewährleistet ist.

Modernisierung, energetische Sanierung

Die zum großen Teil einseitig orientierten Kleinwohnungen mit gefangenen Räumen werden zu größeren Wohnungen zusammengelegt. Es erfolgt die Neuorganisation der Grundrisse, der Anbau von Balkonen und die barrierefreie Erschließung mit Aufzügen. Die bestehenden Wohngebäude werden jeweils um ein Geschoss aufgestockt. Es entstehen ein Neubau über der Abfahrt sowie ein 4-geschoßiger Neubau im südlichen Bereich des Areals. Zusätzlich wird im Innenhof eine Tiefgarage umgesetzt. Die Gesamtzahl der Wohnungen reduziert sich samt Neubaumaßnahmen von bisher 149 auf 140. Mit Wohnflächengewinn von ca. 2.825 m² beträgt die Gesamtwohnfläche nach Abschluss der Maßnahme ca. 9.338 m².

Die Außenwände bestehender Gebäude erhalten ein Dämmsystem aus Resol-Hartschaum (WLG 022). Für die der Straßenseite zugewandten Fassaden ist eine Dämmung aus Vakuumisolationspaneelen (VIP) vorgesehen. Dieses Dämmsystem stellt ein zweilagiges überdeckendes System dar, das so genannte VIP-Lock-System, welches die anwendungsspezifischen Probleme beim Einsatz eines VIP-Paneels best möglich löst. Die Fenster werden 3-fach wärmeschutzverglast in hocheffizienten Rahmen ausgeführt. Die Kellerdecken werden durch im Estrich der Erdgeschosse eingelegte Vakuumdämmpaneele gedämmt. Wärmebrückenfreiheit wird angestrebt.

Wärmeversorgung

Die Bestandswohnungen wurden bis zur geplanten Sanierung mit Einzelöfen beheizt - mit Kohle oder Gas befeuert. In manchen Wohnungen befanden sich Elektroheizgeräte. Einige Wohnungen waren auch mit Gasetagenheizungen ausgestattet. Das Brauchwasser wurde dezentral und überwiegend mit Gasdurchlauferhitzern erwärmt. Die zukünftige Wärmeversorgung der vier sanierten Bestandsgebäude sowie der Neubauten wird über eine zentral angeordnete Heizzentrale erfolgen. Für die Beheizung der Wohnungen wird die oberflächennahe Geothermie genutzt. Umgebungswärme auf niedrigem Temperaturniveau wird dabei mittels einer Wärmepumpe für Heizzwecke verfügbar gemacht. Die Geothermienutzung ist in Form einer direkten thermischen Nutzung von Grundwasser geplant. Für den Antrieb des thermodynamischen Kreisprozesses in der Wärmepumpe ist hochwertige mechanische Energie aufzuwenden. Zur konsequenten Niedrigexergienutzung („LowEx-Ansatz“) sollte die bei der Bereitstellung dieser hochwertigen Energie zwangsläufig anfallende Abwärme möglichst für Heizzwecke genutzt werden. Aus diesem Grund ist im vorliegenden Projekt die Verwendung einer mit Erdgas betriebenen Kompressionswärmepumpe vorgesehen. Die gasmotorisch betriebene Kompressionswärmepumpe in Verbindung mit der Grundwassernutzung wird für dieses Projekt eigens angefertigt. Voraussetzung für einen primärenergetisch sinnvollen Einsatz der Wärmepumpe sind möglichst niedrige Temperaturen auf der Heizwasserseite. Diese setzen einerseits einen niedrigen Heizwärmebedarf voraus (sehr guter baulicher Wärmeschutz der Gebäude). Andererseits sind dafür geeignete Wärmeübergabesysteme erforderlich. Aus regelungstechnischen Gründen sind für das vorliegende Projekt Heizkörper vorgesehen. Nur in einem Gebäudebereich wurde auf etwa 10 % der Gesamtfläche eine Fußbodenheizung umgesetzt. Zur Gewährleistung höherer Vorlauftemperatur der Heizkreise im Auslegungsfall und zur Deckung der Spitzenlast dient ein zusätzlicher Gas-Brennwertkessel. Diese Kombination ermöglicht eine optimierte Betriebsweise der Gasmotorwärmepumpe. Ca. 20 % der Wärme wird über ein solarthermisches Röhrenkollektorfeld mit einer Fläche von 234 m² gewonnen. Das Systemkonzept für die Trinkwassererwärmung wird dahingehend optimiert, dass sowohl der LowEx-Ansatz bestmöglich realisiert, als auch den Anforderungen an eine Legionellen-Prophylaxe hinreichend Rechnung getragen wird. Hierzu ist der Einsatz einer anodischen Oxidations – Anlage vorgesehen.

Die Wohnungen sollen ausschließlich natürlich über die Fenster belüftet werden; auf eine kontrollierte Wohnungslüftung wird bewusst verzichtet. Zur Unterstützung von energieeffizientem Nutzerverhalten (Vermeidung von Dauerlüften) werden Fensterkontakte eingesetzt, die bei geöffnetem bzw. gekipptem Fenster den Heizwasserdurchfluss durch die Heizkörper stoppen. Das komplexe Zusammenwirken der Einzelkomponenten zu einem energetisch optimierten Gesamtsystem erfordert sowohl hydraulisch als auch regelungstechnisch sehr hohe Anforderungen. Aufgrund dieser Anforderungen wird der Einsatz von dezentralen Heizungspumpen favorisiert. Diese extrem kleinen Pumpen werden dabei direkt am Heizkörper angebracht und dadurch jeder Radiator im Haus einzeln mit Wärme versorgt. Es kann bei dieser Lösung auf die Thermostatventile, auf Drosselventile sowie auf den Einsatz zentraler Heizkreispumpen verzichtet werden. Somit findet ein Wechsel von einer „Angebotsheizung“ mit zentraler Heizungspumpe hin zu einer "Bedarfsheizung“ statt. Die Chancen des dezentralen Pumpen-Systems bestehen in einer bedarfsgerechten Wärmeverteilung und Wärmeübergabe, einer Verbesserung der Regelgüte sowie einer Reduzierung der Rohrnetzwiderstände. Hieraus resultieren signifikante Einsparpotenziale für Strom sowie für Nutzwärme. Zum Betrieb der Anlage muss nicht nur die Energie in Form von Gas, sondern auch elektrischer Strom für den Pumpenbetrieb zugeführt werden. Diese Energie wird in nahezu gleicher Größenordnung (Primärenergie) durch die auf den restlichen Dachflächen (etwa 1.400 m²) verlegten Photovoltaik-Elemente gewonnen. Der erzeugte Strom wird in das Netz der Stadtwerke München GmbH eingespeist. Damit wird eine Null-CO2-Emission der Wohnanlage "Lilienhof" erreicht.

Finanzierung

Ein Teil der Wohnungen wird öffentlich gefördert (55%), die restlichen Wohnungen werden frei finanziert. Die Kosten des Gesamtvorhabens umfassen geschätzt ca. 5,2 Mio Euro. Der Einsatz innovativer Komponenten im Rahmen der energetischen Sanierung wird mit ca. 2,6 Mio Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert. Die aus energiebilanz-technischen Gründen erforderlichen Photovoltaikmodule werden durch die Einspeisung in das Stromnetz der Stadtwerke München GmbH und der damit verbundenen Vergütung langfristig finanziert.

Betriebsdiagnose, Optimierung

Im Rahmen eines über zwei Jahre angelegten wissenschaftlichen Messprogramms sollen Messwerte erfasst, analysiert und für die kontinuierliche Betriebsoptimierung nutzbar gemacht werden. Dabei wird auf die Methodik der sog. Betriebsdiagnose zurückgegriffen. Im Projekt "Lilienstraße Nord München" soll über die gesamte Energiekette von der Erzeugung über Transport bis zur Anwendung der Einsatz hochwertiger Exergie minimiert werden (LowEx-Ansatz).

Evaluierung

Die Mess- und Validierungsphase ist ab September 2012 bis September 2014 geplant. Während dieser Phase sollen der Anlagenbetrieb optimiert und die Rechenergebnisse bestätigt werden.

Kenndaten Energie

vorher Potenzial nachher Einheit
Gebäudenutzfläche gemäß EnEV (AN) 7.884,00   12.080,00
Endenergiebedarf Strom (bezogen auf AN) 24,80 26,30   kWh/m²
Endenergiebedarf Wärme (bezogen auf AN) 268,00 28,10   kWh/m²
Gesamtprimärenergiebedarf (bezogen auf AN) 361,90 73,00   kWh/m²
Primärenergiebedarf Strom (bezogen auf AN) 66,90 42,10   kWh/m²
Primärenergiebedarf Wärme (bezogen auf AN) 295,00 30,90   kWh/m²
Primärenergieaufwandszahl/-faktor Strom gesamt   3,00  
Primärenergieaufwandszahl/-faktor Strom nur fossil   2,70  
Primärenergieaufwandszahl/-faktor Wärme gesamt   1,10  
Primärenergieaufwandszahl/-faktor Wärme nur fossil   1,10  
PV-Ertrag (Primärenergie, bezogen auf AN)   37,50   kWh/m²a

Zusätzliche Informationen:

Forschung und Evaluierung
Fraunhofer Institut für Bauphysik
Forschung und Evaluierung
Ebert-Ingenieure GmbH & Co. KG
Träger der Maßnahme
GWG Städtische Wohnungsgesellschaft München mbH
Planung, Bauleitung
ABS ARCHITEKTURBÜRO STOCKER
Planung und Bauleitung Heizung/Sanitär
Loibl Ingenieurgesellschaft mbH
Planung Geothermie
Ingenieurbüro U. Hafen
Planung Elektro (PV-Anlage)
Ingenieurbüro Reiter
Planung Schallschutz
Ingenieure Süd
Bauausführung
Pfeiffer Bau GmbH
Anbringung WDVS
Schnitzer Jakob & Sohn GmbH
Heizungsinstallation
Weis Industries Plant Equipment
Photovoltaikanlage
solarinseln - Systemhaus für Solartechnik
Elektroinstallation
SEAG - Sendlinger Elektro-Anlagen Greil GmbH
  • Zusehen sind die Sanierungsarbeiten im Winter 2009/2010
  • Ostansicht des Durchgangs zwischen den Wohnblöcken, Häuser 33 und 41