Wohnbauforschung in Dafins 2018-2022
In dem zweijährigen Wohnbauforschungsprojekt wurden in einem Praxisvergleich verschiedene Warmwasser-Verteilsysteme als effiziente Alternative zum 4-Leiter System optimiert, wirtschaftlich bewertet und in der Praxis getestet. Außerdem wurde der Einsatz von PV-Anlagen verschiedener Größen und Orientierungen unter den veränderten rechtlichen Randbedingungen (Eigennutzung von PV-Strom) untersucht.
Die Konzepte wurden an zwei nahezu identischen Mehrfamilienhäusern mit je sechs Wohneinheiten untersucht und umgesetzt. Beide Gebäude haben eine sehr gute Hüllqualität und verfügen über eine Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung, da sich dies über den Lebenszyklus als kostenoptimal erwiesen hat.
In einem ersten Schritt wurden die Konzepte in dynamischen Gebäude- und Anlagensimulationen optimiert. Die Auswahl der Realisierungsvarianten erfolgte unter Berücksichtigung der Lebenszykluskosten. Nach der Fertigstellung der beiden Gebäude im Oktober 2020 wurden Energieverbräuche und die wichtigsten Behaglichkeitsparameter messtechnisch erfasst. Auf Grundlage der Monitoringdaten erfolgte dann eine schrittweise Optimierung im laufenden Betrieb.
Projektpartner
- Bauherrin: Alpenländische Gemeinnützige WohnbauGmbH
- Architektur: drexelarchitekten, ZT OG Hohenems
- BauphysikHafner Weithas Bauphysik GmbH
- Wissenschaftlicher Partner: Energieinstitut Vorarlberg
- Fördergeber: Land Vorarlberg
Projektinhalt und Ziele
Das Projekt in Dafins besteht aus zwei architektonisch fast identischen Gebäuden mit je 6 Wohneinheiten. Inhalt des Wohnbauforschungsprojekts ist der Praxisvergleich unterschiedlicher Energiekonzepte für hocheffiziente, ökologische und wirtschaftlich zu betreibende Mehrfamilienhäuser.
Projektziele sind
- Geringer Energiebedarf im Lebenszyklus
- Geringe Lebenszykluskosten für Errichtung, Wartung und Betrieb sowie für Energie
- Vergleich eines neuen Wärmeversorgungskonzepts, das die Beheizung durch eine zentrale Sole-Wärmepumpe mit der wohnungsweisen Warmwasserbereitung in Warmwasser-Wärmepumpen kombiniert (Kaskaden-Warmwasser-Wärmepumpen, System ovum) mit einem System mit zentraler Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser in Kombination mit einer PV-Anlage
- Energetisch-wirtschaftliche Optimierung dachintegrierter PV-Anlagen unter Berücksichtigung der Nutzung von PV-Strom nach den 2017 geschaffenen rechtlichen Möglichkeiten des ElWOG neu (Mieterstrommodelle)
Forschungsfragen
Schwerpunkte des Projekts sind die folgenden Forschungsfragen:
- Können mit einem Wärmeversorgungskonzept mit wohnungsweisen Warmwasser-Wärmepumpen (Kaskaden-WW-Wärmepumpen) und zentraler Wärmepumpe für die Beheizung ähnlich niedrige reale Energieverbräuche erreicht werden, wie mit optimierten Systemen mit zentraler Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser?
- Sind die Investitions- und Lebenszykluskosten des Systems mit wohnungsweisen Kaskaden-WW-Wärmepumpen konkurrenzfähig mit denen optimierter Systeme mit zentraler Wärmepumpe für Heizung und Warmwasserbereitung?
- Kann die sommerliche Behaglichkeit durch die Kühlfunktion des Systems mit Kaskaden-WW-Wärmepumpen verbessert werden und wie viel sommerliche Überschusswärme aus dem Raum kann das System zur Erwärmung des Warmwassers nutzen?
- Wie gelingt es, die rechtlichen Möglichkeiten des ElWOG neu umzusetzen und Mieterstrommodelle zur Nutzung der PV-Erträge anzubieten?
- Welches der beiden untersuchten Systeme eignet sich besser zur Nutzung von Erträgen gebäudeintegrierter PV-Anlagen?
- Können die beiden zu untersuchenden Haustechnikkonzepte aus Sicht des Stromversorgers und des Mieters gleichermaßen vorteilhaft durch Contracting-Modelle umgesetzt werden?
Vorgehensweise
Das Projekt wird aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Modellvorhabens KliNaWo sowie Wolfurt-Lerchenstraße und mit den in diesen Projekten entwickelten Planungsinstrumenten energetisch-wirtschaftlich optimiert. Dazu werden unterschiedliche Ausführungsvarianten von zwei verschiedenen Energieversorgungssystemen geplant, optimiert und ausgeschrieben.
Die wirtschaftliche, energetische und ökologische Optimierung erfolgt in den folgenden, aufeinander aufbauenden Schritten:
- Optimierung des architektonischen Entwurfs durch minimalinvasive Veränderungen (Fensterflächen und –orientierung sowie Lüftungskonzept (Lage der Lüftungsgeräte und Ausgestaltung des Verteilnetzes), Lage der zentralen Wärmepumpe und der wohnungsweisen Warmwasser-Wärmepumpen, Flächen für aktiv-solare Systeme
- Optimierung der Gebäudehülle: Beide Gebäude werden in der gleichen Konstruktion und in der gleichen Hüllqualität errichtet, um die unterschiedlichen Haustechnikkonzepte vergleichen zu können. Zur energetisch-wirtschaftlichen Optimierung der Gebäudehülle werden zwei unterschiedliche Hüllqualitäten (BTV und Passivhaus) untersucht.
- Vergleich zweier wärmepumpenbasierter Wärmeversorgungskonzepte in mehreren Ausführungsvarianten:
a. Zentrale Sole-Wärmepumpe mit energetisch-wirtschaftlich optimiertem Verteilsystem für Heizung und Warmwasser in Kombination mit PV-Anlagen unterschiedlicher Größen (kostenoptimale Lösung im Projekt Wolfurt)
b. Kaskaden-Warmwasser-Wärmepumpen (System ovum) mit Kombination aus zentraler Sole-Wärmepumpe für die Beheizung mit wohnungsweisen Warmwasser-Wärmepumpen in Kombination mit PV-Anlagen unterschiedlicher Größen.
- Optimierung des Lüftungssystems:
a. Vergleich verschiedener Systeme zur Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung mit Abluftsystemen
b. Überprüfung der Wohnungsgrundrisse auf die Anwendbarkeit einer kostensparenden Kaskadenlüftung
Fragen und Antworten
Können mit wohnungsweisen Warmwasser-Wärmepumpen und einer zentraler Wärmepumpe für die Heizung ähnlich niedrige Energieverbräuche erreicht werden wie mit einer zentralen Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser?
Beide Systeme wurden in den Gebäuden verglichen und erreichen beide sehr niedrige Verbräuche für Heizung und Warmwasser.
2. Sind die Investitions- und Lebenszykluskosten mit wohnungsweisen Warmwasser-Wärmepumpen konkurrenzfähig zu Systemen mit zentraler Wärmepumpe für Heizung und Warmwasserbereitung?
Die Investitions- und Lebenszykluskosten beider Systeme sind in den untersuchten kleinen Mehrfamilienhäusern sehr ähnlich.
3. Kann die sommerliche Behaglichkeit durch die Kühlfunktion des Systems mit Kaskaden-Warmwasser-Wärmepumpen verbessert werden und wie viel sommerliche Überschusswärme aus dem Raum kann das System zur Erwärmung des Warmwassers nutzen?
Der Kühleffekt konnte erst nach Optimierung im Jahr 2022 untersucht werden. Die zentrale Wärmepumpe läuft von Juni bis August nur in minimalem Umfang, was darauf schließen lässt, dass die dezentralen Wärmepumpen dem Gebäude als Quelle Wärme entziehen.
4. Wie gelingt es, die rechtlichen Möglichkeiten des ElWOG neu umzusetzen und Mieterstrommodelle zur Nutzung der PV-Erträge anzubieten?
Das Projekt zeigt, dass sehr große PV-Anlagen im Mehrfamilienhaus mit dem Mieterstrommodell wirtschaftlich betrieben werden können. Der bürokratische Aufwand sollte noch gesenkt werden.
5. Welches der beiden untersuchten Systeme eignet sich besser zur Nutzung von Erträgen gebäudeintegrierter PV-Anlagen?
Mit dem Mieterstrommodell sind beide Systeme sehr gut für die PV-Nutzung geeignet. Zur Erhöhung des sommerlichen Eigennutzungsgrads könnten beide Systeme noch optimiert werden.
6. Können die beiden zu untersuchenden Haustechnikkonzepte aus Sicht des Stromver-sorgers und des Mieters gleichermaßen vorteilhaft durch Contracting-Modelle umgesetzt werden?
Contracting-Modelle werden eher für das zentrale System angeboten und nicht für wohnungsweise Systeme. Dieser Punkt wurde nicht näher untersucht, da die Finanzierung und Betrieb der Anlage auch ohne Contracting wirtschaftlich möglich war.