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EnEff:Stadt Energiekonzept-Berater für Stadtquartiere

EnEff:Stadt Begleitforschung – District Energy Concept Adviser

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt

Startbildschirm des Energiekonzept-Beraters für Stadtquartiere (deutsche Version)

© Fraunhofer IBP

Steckbrief

Werkzeugtyp Projektmanagement, Analyse, Planung
Laufzeit November 2009 - September 2012
Kürzel EnEff:Stadt District ECA
Bezugsquelle

www.district-eca.de

Nutzungskonditionen Kostenfreier Download; für den Zugang zum Download-Bereich ist ein Login erforderlich.
Schwerpunkte

Projektbeschreibung

Der Energiekonzeptberater für Stadtquartiere zielt darauf ab, Stadtplaner, Wohnbaugesellschaften, Bauträger und lokale Entscheidungsträger in den frühen Phasen der Planung von Energiekonzepten für Stadtquartiere zu unterstützen. Er hilft sowohl bei der Planung von neuen Stadtquartieren als auch bei der Renovierung oder beim Umbau der Energieversorgung von bestehenden Stadtteilen. In den frühen Planungsphasen werden die meisten und oftmals auch die weitreichendsten Entscheidungen im Hinblick auf die Art und Höhe des Energieverbrauchs getroffen. Deshalb sollen im Energiekonzeptberater Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden, die einfach anzuwenden sind und nicht zu viele Detailinformationen bei der Eingabe benötigen, aber trotzdem eine verlässliche Aussage zu den energetischen Potentialen von unterschiedlichen Gebäude- und Versorgungsstrategien ermöglichen. Das Programm ist nicht für die Dimensionierung der individuellen Technologien gedacht. Diese Arbeiten werden normalerweise erst in späteren Planungsphasen durchgeführt. Es ermöglich stattdessen einen schnellen Vergleich von diversen Strategien im Gebäudebereich und bei der dezentralen (gebäudeweisen) und zentralen Energieversorgung.
Der hauptsächliche Vorteil des Energiebewertungstools ist die Bedienoberfläche voller Defaultwerte, beginnend mit den Typgebäuden (Einfamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Schulen, Läden, etc.), der vorkonfigurierten Gebäudehüllflächen in Abhängigkeit des Gebäudealters und die Auswahl der Gebäudetechnik. In vielen Bereichen können die Defaultwerte durch den Nutzer an die realen Bedingungen angepasst werden falls diese genauer bekannt sind. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig eine detaillierte Bestandsaufnahme für jedes Gebäude im Quartier durchzuführen. Natürlich führt eine genauere Kenntnis über das Quartier zu einem exakteren Ergebnis bei der energetischen Bewertung.

Programmbereiche

Das Programm beinhaltet vier unterschiedliche Anwendungsbereiche. Zusätzlich zum Hauptteil, der rechnerischen Energiebewertung eines geplanten oder bereits existierenden Stadtquartiers werden nationale und internationale Beispiele für energiesparende und ökologische Quartiere in einer strukturierten Form präsentiert und Strategien und Technologien für eine Energieverbrauchsreduzierung erläutert. Ein weiterer Toolbereich ermöglicht den Vergleich eines gemessenen Energieverbrauchs mit nationalen Durchschnittswerten vergleichbarer Quartiere. Das Programm wurde im Rahmen des IEA ECBCS Annex 51 „Energy Efficient Communities – Case Studies and Strategic Guidance for Urban Decision Makers”  internationalisiert. Unter anderem, entstanden nationale Typgebäude, nationale Klimadaten und eine angepasste Präsentation der Ergebnisse. Unterschiedliche Länder bevorzugen hier entweder Primärenergie (gesamt oder nicht erneuerbar), CO2-Emissionen (rein CO2 oder CO2-äquivalent) oder nur Endenergie als Ausgabekennwerte. Die Teilnehmer am Annex 51 waren dabei für die nationalen Parameter verantwortlich. Im internationalen Tool wählt der Nutzer durch einen Klick auf eine Flagge vor dem Start der Anwendungen die nationalen Randbedingungen aus, die den Bereichen Energieverbrauchsvergleich und rechnerische Energiebewertung zugrundeliegen. In der deutschen Version werden hier jeweils nur die deutschen Randbedingungen angeboten. Die Flaggenauswahl entfällt. Die Sprache ist hier Deutsch. In der internationalen Version ist die Sprache Englisch.

Folgende unterschiedliche Hilfsmittel sind im Energiekonzept-Berater für Stadtquartiere enthalten:

  • Mithilfe des Energieverbrauchsvergleichs kann der Anwender den Energieverbrauch eines spezifischen Stadtquartiers mit den nationalen Durchschnitt eines ähnlichen Quartiers vergleichen.
  • Die Beispiele für energieeffiziente Stadtquartiere wurden im Rahmen des IEA ECBCS gesammelt. Das Studieren der 19 beinhalteten Fallbeispiele für neue oder renovierte Quartiere gibt Inspirationen für eigene Projekte und informiert über gemachte Erfahrungen.
  • Diverse Strategien und Technologien können zu einem energieeffizienten Quartier beitragen. Dieser Programmbereich zeigt auf, welche Maßnahmen möglich sind und listet Links zu detaillierteren Informationen, zumeist aus spezifischen IEA Projektgruppen.
  • Die rechnerische Bewertung der Energieeffizienz von Quartieren ermöglich dem Nutzer den Energiebedarf von vielfältigen Quartiersenergiekonzepten auf der Bedarfs- und der Versorgungsseite zu ermitteln. Dabei kann die Energieversorgung zentral, wie z.B. durch ein Fernwärme oder Nahwärmenetz, oder dezentral sein, z.B. durch gebäudeweise Heizkessel oder Wärmepumpen. Auch Kombinationen sind möglich.  Die Ergebnisse werden als Endenergie, Primärenergie und CO2-Emissionen aufgezeigt.
  • Im Bereich Grundlagen, werden nationale und internationale Berichte angeboten, die heruntergeladen werden können.
  • Die teilnehmenden Organisationen in der Begleitforschung der EnEff:Stadt Forschungsinitiative sind im Bereich Info/Kontakt gelistet.
Rechnerische energetische Bewertung von Quartieren

Das Tool „Energetische Bewertung von Quartieren“ ermöglicht, den Energiebedarf eines Stadtquartiers mit einer großen Anzahl von Gebäuden auf Basis einer CEN-kompatiblen, genormten europäischen EPBD-Bewertungsmethode (EU Energy Performance of Buildings Directive) mit den Ergebnissen Nutzenergie, Endenergie, Primärenergie, CO2-Emissionen oder CO2-äquivalent Emissionen und dem erneuerbarer Anteil am Energieverbrauch, je nachdem was im Land gängig ist. In der deutschen Version werden folgende Ergebnisse grafisch und tabellarisch dargestellt:

Um die einfache und schnelle Eingabe der Kennwerte eines Stadtquartiers von bis zu mehreren 100 Gebäuden zu ermöglichen, wurden nationale Gebäudetypen in Bibliotheken angelegt. Für jeden Gebäudetyp ist darin eine feste Geometrie, ein Nutzerprofil und U-Werte für die Gebäudehüllfläche in Abhängigkeit des Gebäudealters definiert. Die U-Werte können vom Nutzer überschrieben werden. Zusätzlich kann die Gebäudetechnik (Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kühlung, Beleuchtung sowie die enthaltenen elektrischen Geräte vom Nutzer aus einer großen Auswahl bestimmt werden. Dabei können auch Systeme, die auf erneuerbaren Energien beruhen einbezogen werden. Der Nutzer wählt die passenden Gebäudetypen für das Quartier aus, passt sie in 7 Schritten an die realen Gebäude oder an die geplanten Gebäude an und erhält als Ergebnis den Energiebedarf des gesamten Stadtquartiers. Die Anzahl der Gebäudetypen wird durch den Anwender bestimmt. Gleichartige Gebäude mit ähnlichen Kennwerten können zu einem Gebäudetyp zusammengefasst werden. Das gilt z.B. für Mehrfamilienhäuser, die zur selben Zeit gebaut wurden und die gleiche Anlagentechnik und den gleichen Sanierungsstand aufweisen. Hier muss nur ein Gebäudetyp ins Bewertungsfeld durch Drag & Drop hereingezogen werden. Als Wohnfläche (oder Nettogrundfläche) wird dabei die Summe aller Flächen aus den gruppierten Mehrfamilienhäusern eingetragen.

Als Energieversorgung lassen sich für Heizung und Kühlung sowohl zentrale Systeme (Nahwärme und Fernwärme bzw. Nahkälte und Fernkälte) als auch dezentrale Systeme, d.h. Heiz- und Kühlsysteme, die in Einzelgebäuden installiert sind, modellieren. Beispiele für letztere sind verschiedene Kesselarten, Wärmepumpen, Mikro-Blockheizkraftwerke, Splitklimageräte, etc. Nahwärme und Nahkältesysteme beziehen sich auf das zu bewertende Quartier und können mit unterschiedlichen Erzeugern bestückt werden. Als Energieträger stehen Heizöl, Erdgas, Fernwärme, Fernkälte, Strom, Biomasse, Biogas, Bioöl, solare Energie, Windenergie, Abfall, Abwärme, Umweltenergie (für Abluftwärmepumpen) und geothermische Energie (für Erdreichwärmepumpen) zur Auswahl.

Im Quartier erzeugter Strom kann ins nationale Stromnetz eingespeist werden. In diesem Fall erfolgt eine Gegenrechnung mit dem End- und Primärenergiebedarf sowie den CO2-Äquivalenz Emissionen des Quartiers in der Gesamtjahresbilanz. Dadurch kann bestimmt werden, ob es sich um ein end- oder primärenergetisch neutrales Quartier handelt, oder um einen CO2 Äquivalent-neutrales oder gar um ein Plusenergiequartier. Im Quartier erzeugte Wärme aus erneuerbaren Energien kann nur im Quartier selbstgenutzt werden, bzw. nur bis zur Eigennutzung angerechnet werden, also nicht in die Fernwärme eingespeist werden.

Erneuerbare Energien können auf den Typgebäuden genutzt werden, im Bereich des virtuellen Stromknotens (große Photovoltaikfelder oder Windgeneratoren) und im Bereich der Nahwärme (große thermische Solarfelder (solare Unterstützung), Erdreichwärmepumpen oder Abwärme aus Industrie, etc.). Der virtuelle Stromknoten dient dabei zur Bilanzierung des Stroms aus dem nationalen Netz und des erzeugten Stroms im Quartier.  Verschiedene Varianten für ein Projekt können miteinander verglichen werden. Dabei kann eine Ausgangsvariante kopiert und angepasst werden. Dies erleichtert z.B. den Vergleich eines Bestandsquartiers vor und nach der Sanierung oder aber auch unterschiedliche Energiekonzepte für ein neues Quartier. Auch einzelne Typgebäude können dupliziert werden und danach weiter angepasst werden.

  • Kostenfreier Download des EnEff:Stadt Energiekonzept-Beraters für Stadtquartiere (deutsche und internationale Version)