Projekteinhalt und Ziele des Energieinstituts
Inhalt des Projekts ist der Praxisvergleich unterschiedlicher Energiekonzepte für hocheffiziente, ökologische und wirtschaftlich zu betreibende Mehrfamilienhäuser.
Projektziele sind
- Geringer Energiebedarf im Lebenszyklus (Betrieb und Herstellung)
- Geringe Lebenszykluskosten für Errichtung, Wartung und Betrieb sowie für Energie zur Verwirklichung leistbaren Wohnraums
- Überprüfung der Umsetzbarkeit von Maßnahmen zur Erleichterung umweltfreundlicher Mobilität
- Soziale Durchmischung innerhalb beider Gebäude
Forschungsfragen
Schwerpunkte des Projekts sind die folgenden Forschungsfragen:
- Mit welchem nicht-fossilen Wärmeversorgungskonzept kann ein zukunftsweisendes Energieniveau am wirtschaftlichsten erreicht werden?
- Welches System ist am besten geeignet, um die Hygieneanforderungen der ÖNORM B 5019 an die Warmwasserbereitung bei sehr niedrigem Primärergiebedarf und sehr niedrigen CO2-Emissionen am wirtschaftlichsten zu erreichen?
- Wie können Solarthermie und PV möglichst wirtschaftlich in das Energiekonzept einbezogen werden, wie kann überschüssige Energie am besten gespeichert werden?
- Wie können die Kosten der Komfortlüftung im Vergleich zum KliNaWo-Projekt gesenkt werden?
- Vergleich der architektonisch fast identischen Baukörper in den zwei Bauweisen Massivbau (STB + WDVS) und reiner Holzbau.
Vorgehensweise
Das Projekt soll aufbauend auf die Erkenntnisse des Modellvorhabens KliNaWo und mit den in diesem Projekt entwickelten Planungsinstrumenten energetisch-wirtschaftlich optimiert werden. Dazu sollen unterschiedliche Ausführungsvarianten geplant, optimiert und ausgeschrieben werden. Im Vordergrund stehen Ausführungsarten, die im Projekt KliNaWo nicht in der Praxis umgesetzt werden.
Die wirtschaftliche, energetische und ökologische Optimierung erfolgt in den folgenden, aufeinander aufbauenden Schritten:
- Optimierung des architektonischen Entwurfs: Variantenstudie zu Kompaktheit, Fensterflächen und -orientierung, Lage der Lüftungsgeräte und Ausgestaltung des Verteilnetzes, Lage des Wärmeerzeugers, Flächen für aktiv-solare Systemen etc.
- Optimierung der Konstruktion: Parallelplanung mit Optimierung von zwei Konstruktionsarten: Massivbau mit WDVS und Holzbau nach neuer OIB Richtlinie 2 (Brandschutz). Im Gegensatz zum Projekt KliNaWo werden Gebäude in zwei Konstruktionsarten errichtet. Dieser Teil wird aus Eigenmitteln der Bauträger finanziert.
- Optimierung der Wärmeversorgung: Variantenuntersuchung verschiedener Varianten wärmepumpenbasierter Wärmeversorgungssysteme. Mögliche Forschungsfragen sind:
a. Vergleich von Wasser,- Sole- und evtl. Luftwärmepumpen verschiedener energetischer Qualitäten sowie von wohnungsweisen Wärmepumpen-Kompaktaggregaten
b. Untersuchung unterschiedlicher Wärmeverteil- und Abgabesysteme (2-Leiter, 4-Leiter…)
c. Untersuchung neuer Konzepte zur wirtschaftlichen und energieeffizienten Realisierung von Warmwasser-Bereitungssystemen, die die Hygieneanforderungen der ÖNORM B 5019 einhalten (z.B. dezentrale direkt-elektrische Nacherwärmung des Warmwassers)
d. Vergleich von Systemen mit thermischen Solaranlagen und mit PV-Anlagen (zur reinen Netzeinspeisung und mit verschiedenen Speicheroptionen, auch Kombination PV zur WW-Bereitung sind denkbar) - Optimierung des Lüftungssystems:
a. Vergleich verschiedener Systeme zur Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung (wohnungsweise, gebäudezentral; abgehängte Decken oder deckenintegriert).
b. Überprüfung der Wohnungsgrundrisse auf die Anwendbarkeit einer kostensparenden Kaskadenlüftung - Die Entscheidung für die zu realisierenden Konzepte fällt auf der Grundlage der Lebenszykluskosten und der energetischen Gebäudequalität. Ausgewählt wird eine Variante, deren Lebenszykluskosten nahe am kostenoptimalen Energieniveau liegen und die dabei eine möglichst hohe energetische Qualität hat. Als Kriterien für die energetische Qualität werden HWB, PEB (PER) und CO2-Emissionen definiert. Zusätzlich wird ggf. die Erzeugung von PV-Strom bewertet.
Maßgeblich für die Auswahl der Realisierungsvariante ist auch die Einhaltung der Kostengrenzen der Wohnbauförderung (Errichtungskosten). Im Rahmen des Projekts soll überprüft werden, ob in der Wohnbauförderung zusätzlich zu der Kostengrenze (Errichtungskosten) die Lebenszykluskosten als Kriterium für die Wirtschaftlichkeit angewandt werden können. Durch eine solche Regelung könnte vermieden werden, dass eine im Lebenszyklus wirtschaftliche Variante nicht realisiert werden kann, da sie die Errichtungskosten überschreitet.
Als Betrachtungszeitraum für die Wirtschaftlichkeitskalkulationen werden 50 Jahre (Gemeinnütziger Wohnbau bzw. 35 Jahre (privater Wohnbau) gewählt. Die technischen Lebensdauern werden für einzelne Bauteile und Haustechnikkomponenten differenziert festgelegt, Restwerte und Ersatzinvestitionen werden berücksichtigt.
Ziele im Bereich Mobilität:
- sehr attraktive Radabstellanlagen in Anlehnung an Broschüre Land – inkl. Ladeinfrastruktur für E-Bikes, Platz für Kikis,….
- Ladeinfrastruktur für E-Autos (teilweise ausgeführt, teilweise einfach nachrüstbar)
- E-Car-Sharing-Auto: attraktiver Standort, attraktives Nutzungsmodell
Auch die Ziele im Bereich Mobilität sollen möglichst kostengünstig und wirtschaftlich erreicht werden.
Energiekriterien
Die Ausführungsvarianten werden nach den im Projekt ermittelten Lebenszykluskosten unter Berücksichtigung der Wohnbauförderung und der Energieförderung Vorarlberg ausgewählt. Die energetische Optimierung erfolgt mit PHPP. Dabei werden Energiekennwerte angestrebt, die sich an den im Projekt KliNaWo bestimmten Werten für das Kostenoptimum orientieren.
- HWBPHPP ca. 15 kWh/m2EBFa (d.h. Hülle ähnlich KliNaWo, jedoch mit Komfortlüftung WRG)
- PEBPHPP ohne Haushaltsstrom: ca. 20 kWh/m2EBFa (entspricht etwa der Qualität der Ausführungsvariante KliNaWo; Wert bei Berechnung mit PHPP und mit den Primärenergiefaktoren der OIB RL 6 (2011)
- CO2-EmissionenPHPP ohne Haushaltsstrom: ca. 3 bis 3,5 kg/m2EBFa (entspricht etwa der Qualität der Ausführungsvariante KliNaWo; Berechnung mit PHPP und Konversionsfaktoren der OIB RL 6 (2011)
- PER, Bedarf PHPP ca. 45 kWh/m2EBFa (entspricht etwa der Qualität der Ausführungsvariante KliNaWo)
Der Primärenergieeinsatz und die Emissionen an CO2eq für die Errichtung des Gebäudes werden planungsbegleitend untersucht und optimiert. Grenzwerte werden nicht festgelegt. Die Projekte der Wohnbauforschung sollen dazu dienen, Erfahrungswerte für Gebäude unterschiedlicher Geometrien und Konstruktionen zu generieren. Bei der Optimierung kann auf Planungsmethoden und fachliche Erkenntnisse aus dem laufenden Forschungsprojekt Heroes zurückgegriffen werden.
Nachweisführung Betriebsenergie
Nachweisführung mit Standard-Randbedingungen PHPP
Die Nachweisführung für die Grenzwerte erfolgt für beide Gebäude mit den Standardannahmen gem. PHPP.
- Raumlufttemperatur 20°C
- Warmwasserbedarf 25 Liter 60°C je Person und Tag (d.h. 17,2 kWh/m2EBFa)
- Interne Wärmequellen 2,1 W/m2EBF
- Verschattung detailliert
- Klimadaten Dornbirn/Bregenz
- Annahme Haushaltsstrom: ca. 25 kWh/m2EBFa
PHPP Berechnungen zur energetischen und wirtschaftlichen Optimierung
Der Energiebedarf aller untersuchten Varianten wird simultan mit dem im KliNaWo entwickelten tool auf Basis von PHPP berechnet. Als Grundlage für die wirtschaftliche Optimierung der Gebäude werden zusätzliche Berechnungen mit den folgenden geänderten Annahmen / Randbedingungen durchgeführt:
- Raumlufttemperatur 22°C
- Warmwasserbedarf 30 Liter 60°C je Person und Tag
- Angepasste Personenzahl (Anzahl der Bewohner wird kurz vor Einzug bei Wohnbauselbsthilfe erfragt)
Diese Berechnungsvariante dient auch dem Vergleich mit dem tatsächlichen Energieverbrauch (=Verbrauchsprognoseberechnung).
Zusätzliche ökologische Kriterien
Weitere Ziele sind die Rückbaubarkeit und Rezyklierbarkeit der Gebäude, die Wartungsarmut der Konstruktionen und haustechnischen Anlagen sowie der Einsatz nachwachsender Rohstoffe. Eine genaue Spezifizierung der Kriterien erfolgt im Projektverlauf.
