TGA MSR-Technik

TGA Ausgabe 06-2012
MATRIX-Living in Berlin

Schon sehr nahe am Niedrigstenergiehaus

Abb. 1 MATRIX-Living: Fünfgeschossiges Wohngebäude mit sehr niedrigem Primärenergiebedarf. (Quelle: MATRIX-Living)
Abb. 1 MATRIX-Living: Fünfgeschossiges Wohngebäude mit sehr niedrigem Primärenergiebedarf.

Null Energie: Das sollen neue Gebäude EU-weit ab 2019 unterm Strich verbrauchen. Um das zu erreichen, wird bereits an einer Vielzahl von Konzepten gearbeitet. In Berlin entstand eine luxuriöse Wohnanlage, die den Anforderungen der Zukunft schon sehr nahe kommt. Durch das Energie- und Regelungskonzept wurden die Nebenkosten der Anlage um bis zu 40 % gesenkt.

Mitten in Berlin, zwischen Kurfürstendamm und dem Volkspark Wilmersdorf, ist von Mai 2009 bis Oktober 2010 die Wohnanlage MATRIX-Living Abb. 1 entstanden – ein Wohnprojekt mit Zukunftsanspruch. Der Komplex besteht aus 43 Wohneinheiten, drei Gewerbeeinheiten, 1200 m2 Tiefgarage mit Be- und Entlüftung und 800 m2 Freifläche und Dachbegrünung.

Die großzügigen Wohnungen mit Wohnflächen zwischen 88 und 399 m2 (insgesamt 9400 m2) bei drei bis neun Zimmern haben bodentiefe Fenster, einen geräumigen privaten Außenbereich (Terrassen, Balkone oder Loggien) und sind mit Fußbodenheizung und -kühlung, Badheizkörpern, dezentraler Trinkwasser­erwärmung und individueller Wohnraumbelüftung ausgestattet. Obwohl diese Ausrüstung vielerorts anzutreffen ist: Das Energiekonzept und die Haustechnik sind in einer Wohnanlage dieser Größe einzigartig.

22,6 kWh/(m2 a) Primärenergiebedarf

Im Jahr 2010 ist die neugefasste EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EU-Gebäuderichtlinie1)) in Kraft getreten. Sie gibt unter anderem vor, dass Neubauten ab 2019 nur noch als Niedrigstenergiegebäude1) errichtet werden dürfen. Diese dürfen nur einen sehr geringen Energiebedarf aufweisen, der weitgehend über erneuerbare Energien gedeckt werden muss. In der Fachwelt gibt es dazu durchaus kritische Stimmen, die anzweifeln, dass dieses Ziel überhaupt wirtschaftlich in der Breite umsetzbar ist.

Doch die Matrix-Projektgesellschaft hat ­parallel zur Entwicklung und Verabschiedung der EU-Gebäuderichtlinie mit MATRIX-Living bereits ein Projekt umgesetzt, das in die ­vorgegebene Richtung weist. Die Wohnan­lage hat trotz hohen Ansprüchen an den ­Wohnkomfort nur einen Primärenergiebedarf von 22,6 kWh/(m2 a). Erreicht wurde dies durch die intelligente Vernetzung alternativer und konventioneller Wärmeerzeugung. 210 kW der Gesamtheizlast von 329 kW werden über eine Wärmepumpenanlage und 119 kW Spitzenlast über einen Fernwärmeanschluss gedeckt. Eine Solarthermieanlage mit rund 7 m2 Kollektorfläche pro Wohneinheit wird zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung genutzt.

Energiekonzept

Die Wohnanlage ist ein Paradebeispiel dafür, wie bei multivalenten Installationen über die Regelungstechnik ein außergewöhnlich niedriger Energieverbrauch realisiert werden kann. Hinter der Regelungstechnik und der Gebäudeleitzentrale steckt eine Systemlösung von CentraLine, die von einem erfahrenen CentraLine-Partner installiert worden ist. Die wichtigsten Säulen des Energiekonzepts im ­MATRIX-Living sind:

Beheizung über eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Abluftwärmerückgewinnung

Nutzung einer thermischen Solaranlage zur Ergänzung des Heizsystems

Fußbodenheizung mit sommerlicher Kühlfunktion

kontrollierte Wohnraumbelüftung

dezentrale Frischwasseraufbereitung

Die Solaranlage ist ein zentraler Bestandteil des Energiekonzepts und besteht aus 126 Kollektoren mit rund 300 m2 Fläche, die auf dem Dach der Wohnanlage installiert wurden. Die thermische Energie wird zur Trinkwassererwärmung und zur Heizungsunterstützung genutzt. Ein zentrales Element des Energiekonzepts ist der bewusste Verzicht auf eine wohnungsweise Wärmerückgewinnung bei der Wohnraumlüftung . Stattdessen erfolgt die Wärmerückgewinnung zentral über fünf Luft/Wasser-Wärmepumpen und wird einem Pufferspeichersystem zugeführt. Das Speichervolumen beträgt ca. 26,5 m3 (2 × 9 m3 für die Solarthermieanlage und die Wärmepumpen, 2 × 3 m3 zum Kühlen und 2,5 m3 in der hydraulischen Weiche).

Drei Volumenströme als Wärmequelle

Als Wärmequelle der Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage werden drei Volumenströme genutzt: Bis zu 55000 m3/h Außenluft mit unterschiedlichen Temperaturen, 25000 m3/h aus der Tiefgarage mit etwa 16 °C und 20000 m3/h Abluft aus den Wohnungen mit 22 °C. Durch die Mischung der Volumenströme steht auch bei –14 °C Außenlufttemperatur am Verdampfer eine Lufttemperatur von über 0 °C zur Verfügung. Die drei Volumenströme werden in einem als Mischkanal ausgeführten Raum zusammengeführt, in der speziell angefertigten Verdampfer-Trennwand mit Abmessungen von 5,0 × 2,6 m abgekühlt und danach über einem Fortluftkanal nach außen abgeführt.

Der fünfstufigen Wärmepumpen-Anlage (fünf Stufen mit je 42 kW) steht bei einer durchschnittlichen Grundlastabdeckung in der Heizperiode bei einer Außenlufttemperatur von +6°C eine Mischlufttemperatur von ca. 13 °C zur Verfügung, wodurch ein COP von 4,8 (bei A13/W35) bzw. ein COP von 3,8 (bei A13/W50) erreicht wird. Über die Wärme­pumpen werden mehr als 90 % der Jahres­heizarbeit erbracht. Nur an sehr kalten Tagen ­sichert der Fernwärmeanschluss Bedarfsspitzen. Die Trinkwassererwärmung erfolgt über 43 individuell regelbare Frischwasserstationen in den Wohnungen.

Zur Regelung der Solarkollektoren, Wärmepumpen, Abluftanlagen, Pufferspeicher und der Fernwärmestation wurden 28 frei programmierte, modulare Lion-Regler von CentraLine im zentralen Technikraum der Wohnanlage installiert.

Einzelraumregelung

Pro Wohneinheit steuert ein Panther-Regler von CentraLine die Raumbelüftung so, dass eine bedarfsgerechte Durchströmung des gesamten Wohnbereichs gewährleistet ist. Eingebaut wurden die Regler jeweils im zentralen Elektroverteiler der Wohnung. Entsprechend dem Bedarf der Zulufträume und der Luftfeuchte in den Ablufträumen Bad, Küche und WC führen Lüfter die Abluft über zentrale Abluftschächte ab. Aufgrund des Unterdrucks strömt über Außenwandluftdurchlässe gefilterte Außenluft in die Wohn-, Schlaf-, Kinder- und Arbeitsräume (Zulufträume) Abb. 2. Eine Winddrucksicherung und die Volumenstrombegrenzung in den Außenwandluftdurchlässen sorgen dafür, dass kein Windzug entsteht.

Die Regelung der Abluftventilatoren ist mit einem Feuchte-Temperatursensor ausgerüstet. Sie passt die Lüfterstufen selbsttätig dem Lüftungsbedarf an. Die Regelung berücksichtigt neben dem (momentanen) Bedarf in Küche und Sanitärräumen auch den erforderlichen Luftwechsel der Wohnräume. Die automatische Jahreszeiten-Schaltung bringt den Lüfter im Sommer selbsttätig in die niedrigste Stufe bzw. in der Übergangszeit und im Winter wieder in die Feuchteregelung. Jeder der insgesamt 440 Räume ist mit einem Serval-Einzelraumregler von CentraLine für Heizen und Kühlen über die Fußbodenheizung ausgestattet. Die Regler wurden in der Zwischendecke installiert.

Steuerung per Touchscreens

Die Bedienung in den Wohnungen erfolgt über eine speziell für die Wohnanlage erstellte Lösung: Dazu wurden Touchscreens in den Fluren der Wohnungen installiert, über die jeder Bewohner seine Soll-Temperaturen und Zeitprogramme für Kühlung oder Heizung raumbezogen einstellen kann. Über die Komponenten des CentraLineAX-Systems wird gewährleistet, dass jeder Benutzer nur auf seine Wohneinheit zugreifen kann. Jede der 46 Wohn- und Gewerbeeinheiten ist mit einer Integrationsplattform Hawk Abb. 3 ausgestattet, über welche die Leitzentrale ArenaAX im Technikraum die Funktion der gesamten Anlage inklusive der einzelnen Wohnungen überwacht und die Energieverbräuche erfasst. Über Hawk können die Bewohner auch per Fernzugriff über das Internet den Zustand ihrer Wohnungen einsehen und Einstellungen vornehmen. Dazu geben sie in einem beliebigen Browser die IP-Adresse des Hawk ein.

Fazit und Ausblick

Mit 2,61 Euro/(m2 a) für Raumheizung und Trinkwassererwärmung (ohne Wasser- und Abwasserkosten) liegt die Wohnanlage MATRIX-Living deutlich unter den durchschnittlichen Kosten in Deutschland [6]. Betrachtet man die Kosten für eine 120-m2-Wohnung, zahlt ein durchschnittlicher Eigentümer oder Mieter mit einem Heizenergieverbrauch von 200 kWh/(m2 a) rund 1885 Euro/a für Raumheizung und Trinkwassererwärmung (0,0785 Euro/kWh). Im MATRIX-Living fallen 313 Euro/a an. Die Differenz von 1572 Euro/a kann der Eigentümer zur Finanzierung der Immobilie nutzen.

Die Wohnanlage MATRIX-Living erreicht eine beachtliche Energieeffizienz für Heizen, Kühlen und Trinkwassererwärmung Abb. 4. Die Erfahrungen aus dem Objekt hat das ­Expertenteam bereits in die Planung des ­nächsten Projekts eingebracht, das noch ­weniger Primärenergie verbrauchen und mit Preisen ab 2200 Euro/m2 für eine größere ­Zielgruppe erschwinglich werden soll.  

Mehr Infos zum Thema in den TGAdossiers Gebäudeautoma­tion und Wärmepumpe: Webcode 740 bzw. 718

1) Gemäß der Richtlinie 2010/31/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 19. Mai 2010 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (Webcode 296893) ist ein Niedrigstenergie­gebäude ein Gebäude, das einen fast bei Null liegenden oder sehr ­geringen Energiebedarf aufweist, der zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen einschließlich Energie aus ­erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird, gedeckt wird. Die Mitgliedstaaten der EU müssen gewährleisten, dass bis 31. Dezember 2020 alle neuen Gebäude Niedrigstenergiegebäude sind und nach dem 31. Dezember 2018 neue Gebäude, die von Behörden als Eigentümer genutzt werden, Niedrigstenergiegebäude sind.

Quellen

[1] MATRIX-Living Internetseite: http://www.matrix-living.de

[2] Karsten Kosubeck: Energetischer Vergleich – Kreuzstrom­wärmetauscher im Lüftungskanal (KWL) mit WRG zu Luft/Wasser-Wärmepumpen am Beispiel der Wohnanlage Babelsberger Straße, Berlin Wilmersdorf

[3] Andreas Schulz: Lüftungstechnik Beschreibung, Bauvorhaben Babelsberger Straße, Berlin

[4] Manfred Kuhnle: Pressebericht 100315, König-Wärmepumpen

[5] Ralf Herrmann: Wohnanlage mit Zukunftsanspruch, Referenzanlage MATRIX-Living, Berlin, Industrieelektronik Brandenburg

[6] Deutscher Mieterbund, http://www.mieterbund.de

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Schon sehr nahe am Niedrigstenergiehaus
  2. Teil: Bauschild
  3. Teil: Edgar Mayer
  • Abb. 2 Lüftungskonzept mit Außenluftwanddurchlässen und geregelten Abluftventilatoren sowie gebäudezentraler Nutzung der Abluftwärme über eine Wärmepumpe für die Raumheizung und Trinkwassererwärmung.
  • Abb. 3 Netzwerkschema der Regelungstechnik. Die Wohneinheiten und die Regler der Primäranlage sind über LON und die Gebäudeleittechnik über TCP/IP verbunden.
  • Abb. 4 Energieausweis. Vergleich des Primärenergieverbrauchs unterschiedlicher Baustandards. 1: MATRIX-Living, ca. 22,6 kWh/(m² a) und CO2-Emissionen von 7,5 kg/(m² a); 2: KfW-40-Haus, 40 kWh/(m² a); 3: KfW-60-Haus, 60 kWh/(m² a); 4: EnEV-Neubau, 100 kWh/(m² a); 5: Teilmodernisierter Altbau 200 kWh/(m² a); 6: Nichtmodernisierter Altbau, 430 kWh/(m² a).
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