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Maritimes Wohnen mit natürlicher Wärme

Neubau von Wohngebäuden in Kiel
Maritimes Wohnen mit natürlicher Wärme

Die Kieler Fördeterrassen setzen auf zukunftsweisende Energieversorgung durch Erdwärme in Kombination mit Solarthermie: Ein neues Wohnviertel am Wasser entsteht in Erwartung von einer besonderen Lebensqualität mit anspruchsvollem Architekturkonzept.

In Holtenau, dem Nordwesten der Landeshauptstadt Kiel, wurde der erste Bauabschnitt der Fördeterrassen vollendet. Am Ufer der Kieler Förde, dem Eingang zum Nord-Ostseekanal, wächst auf einem früheren Bundeswehrgelände ein maritimes Wohnviertel mit Wasserblick, hoher Lebensqualität und ökologischer Wärmeversorgung heran. Großzügige, barrierearme Grundrisse und anspruchsvolle Architektur bieten individuellen Raum.

Zusammen mit modernen Dämmstoffen und energiesparender Bauweise garantieren fünf leistungsfähige Sole-/Wasser-Wärmepumpen eine zukunftsweisende Energieversorgung durch Erdwärme, kombiniert mit Solarthermie. Die Entscheidung, welche Konzepte und Technologien für die Wärme- und Warmwasserversorgung in Frage kommen, wurde im Vorfeld durch eine Energie-Agentur geprüft. Im Wesentlichen ging es dabei um CO2-Emissionen, Vollkosten der Wärmeleistung, um absolute Investitionshöhe sowie Wartungskosten. Im ersten Schritt sollte die Auswertung Aufschluss darüber geben, ob die Wärmeversorgung dezentral oder zentral erfolgt. Im zweiten Schritt wurden unterschiedliche regenerative Systeme zur Energieerzeugung mit herkömmlicher Erdgaseinzelversorgung verglichen.
Die Entscheidung fiel letztendlich auf den Einsatz von dezentralen Erdwärmepumpen in Kombination mit Solarkollektoren, da dieses System den
höchsten Grad an Unabhängigkeit gewährleistet.
Für Tim Rehder vom Unternehmen Planetherm, welches mit der Ausführung des Energiekonzepts bei den Fördeterrassen beauftragt war, kamen aufgrund von langjähriger Erfahrung nur Dimplex Wärmepumpen in Frage: Ein Aspekt für diese Erdwärmepumpen war, „dass sie auf einer bewährten Großserientechnologie basieren, so dass diese sehr wartungsarm funktionieren“, so Rehder.
Detailliert berechnet
Die zu beheizende Fläche je Haus liegt bei ca. 1 000 m² und die Berechnung für den Gesamtwärmebedarf pro Haus belief sich auf 52 KW. Auf diesen Werten basierend wurde in jedem der fünf Wohngebäude mit je neun exklusiven Eigentumswohnungen eine Dimplex Sole/Wasser-Wärmepumpe SI 50 TE mit einer Einzelleistung von etwa 50 kW eingebaut. Diese garantiert im Winter behagliche Wärme sowie angenehme Temperaturen im Sommer, da passive Kühlung über die Sonden möglich ist.
Die aufwendigsten technischen Bauteile bei Erdwärmepumpenanlagen sind bekanntlich die benötigten Erdsonden. Diese gehen bis zu knapp 100 m in die Tiefe und entziehen der Erde Wärme, die über Wärmetauscher auf die erforderliche Vorlauftemperatur der Gebäudeheizung angehoben wird. Die Häuser der Fördeterrassen müssen auf Pfählen gegründet werden, da sie auf dem Aushub des Nord-Ostsee-Kanals entstehen. „Da die Uferlage an der Kieler Förde durch Schichtenwasser die Temperaturerhöhung begünstigt, lag es nahe, die Gründungspfähle statisch sowie auch thermisch als Sonden zu nutzen. Die 14 m messenden Pfähle beinhalten jeweils 50 m lange Schläuche aus verrottungsfreiem Polyäthylen (PE) und dienen somit auch als Energiepfähle“, erklärt Tim Rehder. Da die Sondenkapazität der Pfähle nicht ausreichend war, wurden zusätzliche Tiefensonden benötigt. Das Erdreich ist pro Gebäude über 56 Betonpfähle und vier Doppel U-Sonden an die Wärmepumpen-Anlage in den Technikräumen angeschlossen.
Hybrid geschaltet
Zudem stehen in jedem Haus ein Pufferspeicher mit 500 l Fassungsvermögen und zwei parallel angeschlossenen Warmwasserspeichern mit je 500 l zur Verfügung. Um die Effizienz zu optimieren, sind die Wärmepumpen-Anlagen und Solarkollektoren hybrid geschaltet. So nimmt die Wärmepumpe die Versorgung erst auf, wenn die Solaranlagen die nötige Energie zur Wärme- und Warmwasserversorgung nicht mehr allein bereitstellen können.
In allen Wohneinheiten wurde eine Flächenheizung als Wärmeverteilsystem installiert, die darüber hinaus auch zur Kühlung eingesetzt wird. Somit werden im Sommer die Wohnungen über Fußbodenheizkreise und eine passive Kühlstation, integriert in der Heizungsanlage, angenehm gekühlt. So können die Bewohner im Sommer trotz großer Fensterflächen ein behagliches Temperaturniveau im Inneren genießen. Bei der passiven Kühlung wird das Gebäude ohne den Einsatz von Verdichtern gekühlt. Das Erdreich ist im Sommer deutlich kälter als die Umgebungstemperatur. Ein in den Solekreislauf eingebauter Plattenwärmetauscher überträgt die aus dem Gebäude abzuführende Wärme über den Solekreislauf ans Erdreich. So fällt bei der Gebäudekühlung nur ein geringer Strombedarf für die Sole-Umwälzpumpe an.
Investition und Contracting
Die Investitionskosten für die Wärmepumpen-Anlagen beliefen sich auf ca. 120 000 Euro je Haus und setzen sich aus je einer Wärmepumpe mit Zubehör, den Erdsondenfeldern sowie Energiepfählen zusammen. Dabei macht die Wärmepumpe selbst – einschließlich Speichern und Zubehör – nur 1/3 der Gesamtkosten aus. Die Energiequelle über Erdsonden und Energiepfähle fällt mit ca. 65 000 Euro ins Gewicht, die restlichen Kosten verursachen die Solaranlage und die passive Kühlung.
Trotz der relativ hohen Erstinvestition können angesichts der kontinuierlich steigenden Energiekosten bereits von Nutzungsbeginn an Betriebskosten eingespart werden. Um potenzielle Käufer nicht durch die hohen Anfangsinvestitionen von der Nutzung der dauerhaft günstigeren, unabhängigen und CO2-freien Warmwasserversorgung abzuschrecken, entwickelten der Investor und Bauherr der Fördeterrassen gemeinsam mit Planetherm ein Wärme-Contracting-Konzept für dieses Projekt.
Ziel des Contractings ist es, die Etablierung regenerativer Energien zu erleichtern. Bei den Fördeterrassen in Kiel bedeutet dies konkret: Bauherren bekommen moderne, energiesparende Erdwärme für Heiz- und Energietechnik, ohne dass Investitionskosten entstehen. Darüber hinaus übernimmt der Contractor ebenfalls die zur Energieversorgung anfallenden Aufgaben wie Konzeption, Bauausführung, Planung, Finanzierung, Primärenergiebezug, Überwachung und Wartung der Wärmepumpenanlage. Die Bewohner zahlen – ebenso wie bei Fernwärme – nur eine Bereitstellungsgebühr sowie die tatsächlich verbrauchte Wärme und bekommen somit günstige und ökologische Wärme geliefert. Die passive Kühlung wird dabei kostenlos zur Verfügung gestellt.
Erste Erfahrungswerte zeigen, dass die Heizungsanlage noch effizienter arbeitet als ursprünglich berechnet, wie Tim Rehder ausführt: „Die Wärmepumpen-Heizungsanlage erreicht bei einer Soletemperatur von 0 °C und einer Vorlauftemperatur von 35 °C im Heizbetrieb die Jahresarbeitszahl von über 4. Dieser effiziente Betrieb der Anlage beschert den Mietern niedrige Heizkosten und dem Anlagenbetreiber einen geringen Wartungsaufwand.“
Grundsätzlich spart diese Anlage gegenüber einer Versorgung über einen Ölheizkessel mit einem Jahresnutzungsgrad von 80 % etwa 90 000kg CO2 pro Jahr, bezogen auf alle fünf Wärmepumpen. Bei diesem Wert wird von 2 000 Volllaststunden der Wärmepumpen pro Jahr ausgegangen sowie von einem CO2-Ausstoß von 0,6 kg/kWh, bezogen auf den durchschnittlichen Strommix in Deutschland.
Architekten: Konrath und Wennemar Architekten Ingenieure, Düsseldorf Energiekonzept: imetaplan GmbH, Hamburg Tim Rehder, Planetherm GmbH, Selent
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