TGA Energietechnik

TGA Ausgabe 04-2010
Nahwärmekonzept

KWK in der Wohnungswirtschaft

Abb. 1
Bild 1 Im Vogelviertel in Erkrath wurden 19 Mehrfamilienhäuser mit Mini-BHKW-Nahwärme­zentralen ausgestattet. Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme konnten Primärenergiebedarf und CO2-Ausstoß der Gebäude deutlich gesenkt werden. Die Energiekosten für Heizung und Trinkwassererwärmung der Mieter wurden um rund 60 % vermindert.

Im Zuge einer energetischen Gebäudesanierung hat die Wohnungsbaugenossenschaft Erkrath einen Teilbestand ihrer Wohnungen aus den 1960er-Jahren von Etagenheizungen auf Nahwärmezentralen mit Mini-Blockheizkraftwerken und Gas-Brennwertheizkesseln umgestellt. Ziel des umfassenden Sanierungskonzeptes war die Senkung der Nebenkosten für die Genossenschaftsmitglieder sowie die Reduzierung des CO2-Ausstoßes. Der Primärenergiebedarf liegt nun unter dem Neubauniveau, die Betriebskosten für Heizung und Warmwasser sanken um rund 60 %.

Die fachgerechte Konzeption und planerische Ausführung von Nahwärmezentralen für Mehrfamilienhäuser ist ein interessantes Geschäftsfeld für TGA-Planer. Dabei werden heute ­überwiegend Anlagen realisiert, die den Einsatz regenerativer Wärmeerzeuger ermöglichen. Dies ist besonders dann von hoher Relevanz, wenn dabei neben der Reduzierung des Energieverbrauchs auch der Primärenergiebedarf der ­versorgten Gebäude entscheidend gesenkt werden soll, um von zusätz­lichen staatlichen ­Fördermitteln zu profitieren.

Dies war auch eine der zentralen Vorgaben der Wohnungsbaugenossenschaft Erkrath (WBG-Erkrath) für die Sanierung von neunzehn Mehrfamilienhäusern im Vogelviertel. Hier suchte der Vorstand schon seit Langem nach einem geeigneten Beheizungskonzept, um das Sammelsurium unterschiedlichster Heizungen in den Wohngebäuden zusammenzufassen. So waren einige Wohnungen zum Teil noch mit Einzelöfen ausgestattet, die mit Kohle, Strom oder Gas betrieben wurden. In den meisten Fällen aber hatten sich die Mitglieder in der Vergangenheit bereits mit Zustimmung der Genossenschaft Gas-Etagenheizungen installieren lassen. Diese Wohnungen boten nun den Vorteil, bei der Modernisierung die vorhandenen Heizkörper und Verteilleitungen weiterhin nutzen zu können. „Die Absicht der WBG-Erkrath war es, gleich mehrere Gebäude zusammenzulegen, statt die einzelnen Häuser mit Zentralheizungen auszustatten“, erläutert Ralf Kottmeier, Geschäftsführer des zuständigen Planungsbüros TK-Team Kaufmann aus Kaarst.

Durch die kleinteilige Struktur der alten Heizungsanlagen, wo jede einzelne Wohneinheit für die Energieabrechnung verantwortlich war, gab es für diese Gebäude keine gesicherten Verbrauchsdaten aus der Vergangenheit. Die Messungen an vergleichbaren Häusern aus dem Bestand der WBG-Erkrath wiesen jedoch einen Primärenergieverbrauch zwischen 290 und 400 kWh/(m2 a) aus. Um die Gebäude auf ein zeitgemäßes energetisches Niveau zu heben, wurden deshalb neben der Umstellung von Einzelofen- bzw. Etagenheizungen auf Nahwärmezentralen gleichzeitig weitere ergänzende Modernisierungs- und Energiesparmaßnahmen an den Wohnhäusern durchgeführt. So wurden in allen drei Bauabschnitten die Kellerdecken, die obersten Geschossdecken bzw. die Dachschrägen sowie die Außenfassaden gedämmt. Außerdem wurden in allen Häusern wärmegedämmte Haustür-Elemente nachgerüstet.

Energetisch unter Neubaustandard

Insgesamt wurden bei dem Projekt neunzehn Häuser mit zusammen 100 Wohnungen in drei Bauabschnitten modernisiert. „Eine wichtige Voraussetzung für die dauerhafte Vermietbarkeit von Immobilien ist es, rechtzeitig in die energetische Sanierung und das heißt in eine moderne Heizungstechnik und die Dämmung der Gebäudehülle zu investieren“, erläutert Hans Erich Hungenberg, geschäftsführender Vorstand der WBG-Erkrath. In enger Kooperation mit dem lokalen Energieversorger und unter Federführung des Ingenieurbüros TK-Team Kaufmann wurde hierfür innerhalb weniger Monate ein Energiekonzept entwickelt.

Zur Optimierung der Beheizungsstruktur wurden drei Ansätze in Betracht gezogen. Geprüft wurde dabei – im Hinblick auf Investitions- und Energiekos­ten sowie Primärenergiebedarf und CO2-Emissionen – jeweils die Variante Gasetagenheizungen, Nahwärmezentralen mit Gas-Brennwertheizkessel und Nahwärmezentralen mit Mini-Blockheizkraftwerken und ergänzendem GasBrennwertheizkessel. Im Ergebnis überzeugte die Mini-BHKW-Lösung trotz etwas höherer Investi­tionskosten vor allem durch eine weitere, signi­fikante Senkung des Primärenergiebedarfs, das um 42 t/a höhere Einsparpotenzial an CO2-Emis­sionen sowie die Reduzierung der Nebenkosten durch den Stromverkauf.

So konnte der Primärenergiebedarf durch den Einsatz der Mini-BHKWs um etwa 10 kWh/(m2 a) gesenkt und dadurch die Schwelle zum Neuba­u­niveau in allen Objekten unterschritten werden. Da der von den Anlagen zur Verfügung gestellte Strom mit geringeren Verlusten als im Mix der Kraftwerke erzeugt wird, werden die daraus resultierenden Einsparungen den Gebäuden angerechnet. Hierdurch beträgt der Primärenergiebedarf in Abhängigkeit vom Baukörper nun zwischen 72 und 82 kWh/(m2 a) und unterschreitet so die EnEV-Grenzwerte für Neubauten, wodurch die Genossenschaft zusätzlich einen Tilgungszuschuss für das KfW-Darlehen erhielt.

Stromerzeugung senkt Nebenkosten

Im Rahmen des Sanierungskonzepts erhielt jeder der drei Bauabschnitte eine eigene Nah­wärmezentrale mit jeweils zwei modulierenden ecopower-Mini-BHKWs (PowerPlus Technologies) sowie einem ecocraft-exclusiv-Gas-Brennwertheizkessel (Vaillant). Der produzierte Strom wird im Rahmen des KWK-Gesetzes an den örtlichen Energieversorger verkauft und der Erlös für die Senkung der ­Nebenkosten verwendet. Die BHKWs übernehmen das ganze Jahr über vorrangig die Grundlastversorgung für Heizung und Warmwasser und erreichen so eine sehr hohe Aus­lastung. Der Gas-Brennwertheizkessel übernimmt die Spitzenlasten.

„Eine gleichmäßig hohe Wärmeabnahme, wie sie bei diesen Wohnobjekten durch den Verbund vorliegt, und die Leistungsmodulation der ein­gesetzten Aggregate bieten ideale Voraussetzungen für lange Einschaltintervalle“, so Kottmeier. „Gleichzeitig erhöht sich die Betriebsstundenzahl der Geräte, sodass eine größere Strommenge ­produziert wird und die Erlöse aus dem Stromverkauf steigen.“ Die Investitionen in die Mini-BHKWs wurden im Rahmen des Impulsprogramms für kleine Kraft-Wärme-Kopplung des Bundesumweltministeriums mit einem Investitionszuschuss gefördert. Aufgrund der hohen Auslastung erhielt die WBG-Erkrath pro Anlage einen Zuschuss von 7212,50 Euro, wodurch die Mehrkosten gegenüber einer reinen Gas-Brennwert-Heizung erheblich reduziert wurden.

Nachrüstung jederzeit möglich

Die Umsetzung unter Leitung des Fachplanungsbüros erfolgte in mehreren Schritten: Zunächst wurden die neuen Wärmeerzeuger in einer Containergarage direkt an den Wohnblöcken vom Fachhandwerksunternehmen Zinnenlauf Service, Düsseldorf, aufgestellt. Dann erfolgte die Anbindung der Blockbebauung über erdverlegte Leitungen, die Installation der Verteilungsleitungen in den Kellergeschossen und die senkrechte Erschließung der Wohnungen durch Steigeleitungen. Hierfür wurden überwiegend außer Betrieb gesetzte Kamine genutzt. Anschließend erfolgte der Einbau der Übergabestationen in den Wohnungen, vornehmlich in der Vorratskammer oder der Küche der jeweiligen Wohneinheit. Am Ende wurden die Heizungsinstallationen in den einzelnen Wohnungen an das neue Verteilungssystem angepasst.

Bei den Wohngebäuden in Erkrath bestand die vorteilhafte Situation, die drei neuen Wärmezentralen außerhalb der Gebäude aufstellen zu können. Dadurch ließen sich zahlreiche mit der Installation verbundene Aufgaben sehr einfach umsetzen. Zum Beispiel musste die Abgasanlage nicht durch drei oder vier Etagen verlegt werden, sondern konnte an der Außenfassade des Gebäudes montiert werden. Ähnliches galt für den Gas- sowie den Stromanschluss, die ebenfalls nicht zusätzlich durch Kellerräume und -flure geführt werden mussten. „Montageseitig hätte dies zwar nur einen unwesentlichen Mehraufwand bedeutet, aber die Genossenschaft hatte auch immer die Belastungen ihrer Mitglieder im Blick. Und die konnten wir durch die Aufstellung der Anlagen außerhalb der Gebäude erheblich reduzieren“, berichtet Kottmeier.

Insgesamt sind nach Abschluss der mehrmonatigen Modernisierungsmaßnahmen in den drei Bauabschnitten 83 von 100 Wohneinheiten an die drei Nahwärmezentralen angeschlossen worden. Das Konzept der zentralen Wärmeerzeugung in Kombination mit der dezentralen Wärmeübergabe an die einzelnen Wohneinheiten hat den Vorteil, dass die Nachrüstung einzelner Wohneinheiten jederzeit realisierbar ist, da der Primärkreislauf pro Hauseingang bereits verlegt ist. Um die Vorgaben der Genossenschaft, die dezentrale Bereitstellung für das Warmwasser beizubehalten und den Bewohnern das Gefühl der vollen Kostenkontrolle über ihren tatsächlichen Verbrauch zu geben, wird der Wärmeverbrauch für die Heizung und die Trinkwassererwärmung in jeder Wohnung individuell erfasst.

Ergebnisse

Vorrangiges Ziel der WBG-Erkrath war es, die Nebenkosten für die Wärmeversorgung deutlich zu senken, sowie den CO2-Ausstoß dauerhaft zu verringern. Durch die Maßnahmenkombination Dämmung der Gebäudehülle sowie die Erneuerung der Heizungstechnik mit Grundlast-Mini-BHKWs wurde energetisch sogar das Neubauniveau laut EnEV unterschritten. Insgesamt konnten die Warmnebenkosten für die Mieter durch die Maßnahmen von 5,64 auf 2,28 Euro/(m2 a) und damit um rund 60 % gesenkt werden. Angesichts der sehr guten Ergebnisse und der hohen Übertragbarkeit dient das Energiekonzept der Wohnungsbaugenossenschaft künftig als Vorbild für die Umstellung von dezentraler auf zentrale Wärmeerzeugung.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: KWK in der Wohnungswirtschaft
  2. Teil: Nahwärmekonzept der WBG-Erkrath
  3. Teil: Hartmut Meißner
  • Bild 2 Die Nahwärmezentralen sind jeweils mit zwei leistungsmodulierenden ecopower-Mini-BHKWs und einem ecocraft Gas-Brennwertheizkessel ausgestattet. Die Mini-BHKW-Leistung ist für die Grundlastversorgung und eine hohe Betriebsstundenzahl ausgelegt.
  • Bild 3 TGA-Planer Ralf Kottmeier, WBG-Erkrath-Vorstand Hans Erich Hungenberg und VaillantVertriebsingenieur Thilo Braun (v.l.): „Die Konzeption ermöglicht eine einfache Integration von Wohnungen, deren Mieter noch nicht an die Nahwärmezentralen angeschlossen werden wollten.“
  • Bild 4 Die Nahwärmezentralen sind in Garagen außerhalb der Gebäude untergebracht. Dies spart Platz in den Kellern und vereinfachte die Installation.
PowerPlus Technologies
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