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Technische Daten Projekt Frankfurt - Gallusviertel

Standort
60326 Frankfurt - Gallusviertel, Cordierstraße 2 - 6

Projektziele
Bisherige Pilotprojekte, die den Anspruch „Nullenergie-Haus“ erheben, waren oft Einfamilien- oder Reihenhäuser, die durch große Fotovoltaikflächen in der Jahresbilanz so viel elektrische Energie erzeugen, wie für Beheizung, Warmwasserbereitung und Haushaltsstrom erforderlich ist. Mehrfamilienhäuser weisen aufgrund der höheren Anzahl von Bewohnern pro qm Wohnfläche und der größeren Anzahl von Wohneinheiten je Gebäude einen höheren Energiebedarf für Warmwasser und Strom auf als Einfamilienhäuser. Gleichzeitig bleibt die zur solaren Versorgung zur Verfügung stehende (Dach-)Fläche gleich bzw. auf die Wohnfläche bezogen verringert sie sich sogar aufgrund der kompakten Bauweise von Mehrfamilienhäusern. Um auch bei Mehrfamilienhäusern einen Ausgleich von Erzeugung und Bedarf zu erreichen, muss die Energieeffizienz in allen Bedarfsbereichen erhöht werden - aufbauend auf dem Passivhausstandard sind dazu vor allem Effizienzverbesserungen bei der Warmwasserbereitung und beim Haushaltsstromverbrauch erforderlich. Im Folgenden wird ein ganzheitliches Effizienzkonzept vorgestellt, das auf die Reduzierung des Energiebedarfs eines Mehrfamilienhauses abzielt, unter Berücksichtigung des privaten Stromverbrauchs der Mieter. Die Deckung des verbleibenden Energiebedarfs erfolgt durch die Nutzung von Solarenergie und Kraft-Wärme-Kopplung aus regenerativen Energieträgern.

Eine wichtige Rahmenbedingung der Planung des Gebäudes Cordierstraße 2 – 6 in Frankfurt am Main ist die weitgehende Beibehaltung der Gebäudemaße und Ausrichtung eines Vorgängerbaus, da es dieses nicht mehr wirtschaftlich sanierbare Gebäude ersetzt und sich in das Quartier einpassen soll. Aufgrund der nicht optimalen Ausrichtung des Gebäudes stellt die Erreichung eines bilanziellen Ausgleichs zwischen Erzeugung und Bedarf (Netto-Nullenergiegebäude) einerseits eine Herausforderung an Architektur und Gebäudetechnik dar. Andererseits soll durch die erfolgreiche Umsetzung des Projektes bewiesen werden, dass Nullenergiegebäude in bestehenden Wohnsiedlungen, deren Bebauungsplan nicht unter Berücksichtigung hoher Solarenergienutzung erstellt wurde, umgesetzt werden kann. Zusätzlich ist angestrebt, neben dem bilanziellen Ausgleich von Bedarf und Erzeugung so viel Überschuss bei der Energieerzeugung zu erzielen, dass der Herstellungsenergieaufwand für das Gebäude über die Lebensdauer der Anlagentechnik ausgeglichen werden kann („Passivhaus mit Energiegewinn“).

Eigentümerin ist die AGB FRANKFURT HOLDING GmbH, die Planung und Realisierung erfolgt durch das Architekturbüro faktor10 mit wissenschaftlicher Begleitung durch das Institut Wohnen und Umwelt GmbH. Förderung der Maßnahme durch die Deutsche Energieagentur (dena) und das Hessische Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz.

Effizienzkonzept
Das ganzheitliche Effizienzkonzept beinhaltet eine Reduzierung des Energiebedarfs in allen Bereichen. Dies wird durch folgende Maßnahmen erreicht:
- Reduzierung des Heizenergiebedarfs durch Bauweise im Passivhaus-Standard
- Reduzierung des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung durch Absenkung der Warmwasser-Temperatur, Verringerung der Verteil-Verluste und Einbauten zur Reduktion des Wasserverbrauchs
- Reduzierung des Hilfsstroms durch besonders energieeffiziente Anlagentechnik
- Reduzierung des privaten Haushalts-Strombedarfs durch Ausstattung der Wohnungen mit Geräten höchster Energieeffizienzklassen, energieeffizienter Beleuchtung und vereinfachter Abschaltung des Standby-Verbrauchs
- Information der Mieter zur Reduktion des Energieverbrauchs, insbesondere des Haushaltsstroms

Durch die Bauweise im Passivhaus-Standard kann in diesem Projekt ein Heizwärmebedarf von 15 kWh/m²a erreicht werden. Die Reduzierung des Energiebedarfs für Warmwasser setzt in allen Bereichen an: Warmwasserbereitung, -verteilung und -verbrauch. Um die Wärmeverluste der Warmwasserbereitung zu reduzieren und gleichzeitig den Ertrag der solarthermischen Anlage zu maximieren, erfolgt die Warmwasserbereitung auf einem Temperaturniveau von 48-50°C. Da dadurch eine thermische Desinfektion des warmen Trinkwassers nicht mehr gewährleistet ist, wird eine chemische Desinfektion (Diaphragmalyse) eingesetzt. Die Wärmeverluste der Warmwasser-Verteilung werden durch eine verbesserte Dämmung der Leitungen und durch den Einsatz eines Rohr-in-Rohr-Systems für die vertikalen Zirkulationsleitungen reduziert. Zur Verringerung des Wasserverbrauchs selbst sind Spararmaturen vorgesehen. Insgesamt kann durch dieses Maßnahmenpaket der Energiebedarf für Warmwasser deutlich gesenkt werden, sodass sich ein Energiebedarf von 19,8 kWh/m²a ergibt. Der Warmwasserbedarf wird auf Basis der Anzahl der zukünftigen Bewohner (Erfahrungswerte der ABG Frankfurt Holding) des Gebäudes berechnet. Die Abweichung des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung im Vergleich zu dem in der DIN EN 18599 hinterlegten Wert von 16 kWh/m²a entsteht aufgrund der verhältnismäßig kleinen Wohnungen mit hoher Bewohnerdichte. Die Reduzierung des allgemeinen Hausstromes erfolgt durch den Einsatz energieeffizienter Pumpen, effizienter Beleuchtung, durch Bewegungsmelder gesteuertes Licht in den Außenanlagen sowie einen energiesparenden Fahrstuhl mit minimiertem Standby-Verbrauch.

Eine besondere Herausforderung stellt die Reduktion des privaten Haushaltstrombedarfs dar. Es kann nicht damit gerechnet werden, dass zukünftige Mieter der Wohnungen eines (Netto-)Nullenergiegebäudes elektrische Verbraucher als energieeffiziente Geräte auf höchstem Niveau anschaffen. Die Energieeffizienz dieser Geräte ist jedoch einer der wichtigsten Faktoren zur Erreichung des (Netto-)Nullenergiegebäudes bei einem Mehrfamilienhaus. Daher wird in diesem Projekt der Weg gewählt, alle Mietwohnungen mit energieeffizienten Haushaltsgeräten auszustatten. Hierzu gehören Herd, Backofen, Kühl-Gefrier-Kombination, Spülmaschine mit Warmwasseranschluss, Dunstabzugshaube und Mikrowelle und Waschmaschinen sowie Trockenschränke, die ohne elektrischen Energieaufwand die Wäsche im Abluftstrom trocknen. Bad und Flur werden mit energiesparenden Leuchten und Leuchtmitteln ausgestattet, im Wohnzimmer wird ein zentraler Ausschalter für die Unterhaltungselektronik vorgesehen, um den Stand-by-Verbrauch zu reduzieren. Durch diese Maßnahmen soll der Stromverbrauch für Haushaltsstrom auf 18,8 kWh/m²a reduziert werden. Zusätzlich besteht die Überlegung, die Wohnungen mit energieeffizienter Unterhaltungselektronik auszustatten, da auch hier großes Einsparpotenzial besteht. Jedoch ist die Realisierung in diesem Bereich aufgrund fehlender Erfahrungen zur Akzeptanz durch die Mieter noch ungewiss.

Die Energieeffizienz des Gebäudes soll zusätzlich durch energieeffizientes Nutzerverhalten erhöht werden. Dies wird durch eine Schulung der Mieter zur installierten Gebäudetechnik sowie zu Möglichkeiten der Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht. Durch Rückmeldung der aktuellen Energieverbräuche an die Mieter wird ihnen die Optimierung ihres Nutzerverhaltens erleichtert.

Einsatz regenerativer Energien
Der verbleibende Energiebedarf von 35,4 kWh/m²a für Heizung und Warmwasser und 22,8 kWh/m²a für Strom wird über regenerative Energien gedeckt.
Kernstück der Energieerzeugung ist ein Rapsöl-betriebenes BHKW mit Kraft-Wärme-Kopplung. In Verbindung mit einem großen Pufferspeicher kann die benötigte Leistung des BHKWs auf 11 kW begrenzt werden. Dadurch kann die Anzahl der Volllaststunden des BHKW erhöht und die Effizienz gesteigert werden. Die Warmwasserbereitung wird durch eine 37,5 m² große solarthermische Anlage mit großen Pufferspeichern unterstützt. Die Simulation der solarthermischen Anlage zeigte, dass aufgrund der verringerten Warmwassertemperatur von 50°C ein solarer Deckungsgrad von ca. 60 % erreicht werden kann. Verbleibende Flächen der Außenhülle des Gebäudes auf dem Dach und an der Südfassade, sowie den überdachten Stellplätzen werden für die Installation von ca. 195 m² Photovoltaik- Fläche verwendet.

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