Umsetzung, Monitoring und Betriebsoptimierung eines nahezu klimaneutralen Gebäudes – „AktivPLUS Studentenwohnheim campoV“

Die Bundesrepublik Deutschland hat sich hohe Klimaschutzziele gesteckt und im Energiekonzept der Bundesregierung verankert. Dabei werden Teilziele benannt und der Maßstab bis 2050 aufgespannt. Der Dreiklang aus einer 40 %-igen Senkung der Treibhausgasemissionen und einer 20 %-igen Reduzierung des Primärenergieverbrauchs bei gleichzeitigem Anstieg des Anteils erneuerbarer Energien auf 20 % für den ersten Schritt bis 2020, ist eine umfassende gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Der Neubau des „AktivPLUS-Studentenwohnheims“ soll diese Ziele erheblich unterschreiten.

Mit geringinvestiven Maßnahmen soll mit Hilfe der Betriebsoptimierung eine Steigerung der Energieeffizienz und Senkung der Betriebskosten erreicht werden. Durch die Anwendung innovativer Technologien und dem Ziel des EnergiePLUS-Standards – Gebäude der Zukunft – ist eine energetische Betriebsoptimierung (EnBop) unerlässlich.

Die für diesen Standard notwendigen innovativen Technologien werden mit neu entwickelten Planungswerkzeugen systematisch in Betrieb genommen und fortlaufend automatisiert überwacht. Über die eingebaute Mess- und Monitoringinfrastruktur können die Betriebsdaten, die Gebäudeperformance und die Innenraumqualität differenziert dargestellt werden. Für Transparenz und Akzeptanz des zukunftsfähigen Projektes sorgt ein Nutzerinterface für die Bewohner, das in diesem Projekt von der Firma mondayVision entwickelt wird. Die Nutzerapp wird auf die Visualisierung der Energieverbrauchswerte der einzelnen Wohneinheiten zugeschnitten und mit weiteren Funktionen ergänzt. Es wird jedem der Bewohner über eine App zur Verfügung stehen.

Ziel des Vorhabens ist die Umsetzung eines ganzheitlichen innovativen Energiekonzepts, das den nahezu klimaneutralen Gebäudestandard sowie gemäß den Forderungen der EU den `nearly‐zero‐energy‐building`‐Standard (Niedrigstenergie‐Gebäude) erreicht. Dabei werden die für diese Standards notwendigen innovativen Technologien und Methoden in der Praxis demonstriert und evaluiert. Das Studenten‐Wohnheim mit innerstädtischer Lage ist im Kontext von Nutzung (Studenten) und Lage ein besonders wertvolles Demonstrationsprojekt zur Verfolgung der Ziele im Nationalen Aktionsplan Energie (NAPE) der Bundesregierung.

Unsere Leistungen im Bearbeitungszeitraum 2018-2021
• Erstellung und Umsetzung eines ganzheitlichen, innovativen Energiekonzepts (EGS-plan GmbH)
• bauphysikalische Planung und Umsetzung (EGS-plan GmbH)
• Planung HLSK und ELT (EGS-plan GmbH)
• Forschungsprojekt über 3 Jahre: mit Monitoring und Betriebsoptimierung über 3 Jahre:
- Erstellung und Umsetzung eines detaillierten Monitoringkonzeptes: Alle Energieströme im Gebäude (Strom, Heizwärme und TWW-Bedarf) werden überwacht sowie alle Energie, die im Gebäude erzeugt wird, vom Netz bezogen wird oder in das öffentliche Netz eingespeist wird. Eine vollumfassende Energiebilanzierung des Gebäudes wird so ermöglicht. Ca. 1.000 Datenpunkte im Gebäude wurden mit einem eindeutigen Datenpunktschlüssel versehen und für das Monitoring vorbereitet (Zeitintervall 1 bis 15 min)
- Qualitätssichernde Inbetriebnahmebegleitung: Regelmäßige Ortsbegehungen zur qualitätssichernden Begleitung des Baus und der Inbetriebnahme, Überprüfung der Umsetzung der Anforderungen an Anlagentechnik und für das Monitoring erforderlicher Messeinrichtungen
- detailliertes technisches und energetisches Monitoring und Betriebsoptimierung: Überwachen und Optimieren der technischen Anlagen im Gebäude in der Inbetriebnahmephase und im Betrieb, Überwachung der Energieverbräuche in Hinblick auf die Zielsetzung „AktivPlus“, Beobachtung und Optimierung des Wohnraumkomforts, Sensibilisierung der Bewohner hinsichtlich energiesparendem und ressourcenschonendem Wohn- und Nutzungsverhalten
• Nutzerinterface (v. d. Firma mondayVision) für die Bewohner zum Prüfen der Energieverbrauchswerte und weiterer Funktionen (z. B.: Verfügbarkeit Waschmaschinen, Informationen zur Paketzustellung u.v.m.).

• Wohnbau-Studio Planungsgesellschaft mbH & Co. Bauträger KG, Stuttgart
  
• Steinbeis-Innovationszentrum (SIZ) Energie-, Gebäude- und Solartechnik, Stuttgart
  
• mondayVision UG, Stuttgart
  
• HHS PLANER + ARCHITEKTEN AG, Kassel

Das F+E-Projekt ist in fünf wissenschaftliche und technische Arbeitspakete unterteilt. Der Fokus der Bearbeitung liegt auf dem Monitoring und der Optimierung des Anlagenbetriebes in Hinblick auf eine hohe Eigenstromnutzung und der Abbildung des EnergiePLUS-Standards sowie des Komforts in den Wohnräumen.

AP1 Entwicklung, Umsetzung und Inbetriebnahme „AktivPLUS-Studentenwohnheim“
• Konzeptentwicklung, Qualitätssicherung in der Planungs- und Bauphase
• Mitwirkung bei der Inbetriebnahme
• Einsatz von Simulationstools zur Optimierung des Energiekonzeptes (Reduzierung Bedarf- Erzeugung Energie aus Erneuerbaren Energien)
• Kosten/Nutzenanalyse von Technologien
• Vollkostenanalyse - Jahresgesamtkosten (Energie-, Wartungs- und Betriebskosten)

AP2 Mess- und Monitoringkonzept
• Definition von Zielindikatoren für die Anlagen- und Gebäudeperformance
• Aufbau und Umsetzung eines Monitoring-Konzeptes zur Überprüfung und Qualitätssicherung der Energie- und Komfortperformance

AP 3 Entwicklung und Erprobung von Betriebsstrategien
Entwicklung und Evaluierung innovativer Betriebsstrategien für Studentenwohnheime:
• hohe Energieeffizienz und Steigerung des Eigenstromanteils (Kombination von Photovoltaikanlage, Stromspeicher und elektrisch betriebener Wärmepumpe im Energieversorgungskonzept des Gebäudes)
• Nutzung regenerativer Low-Ex Wärmequellen (Erdwärme)
• Sicherstellung des thermischen und hygienischen Innenraumkomforts

AP 4 Implementierung und Evaluierung
• Umsetzung und Erprobung der entwickelten Betriebsstrategien aus AP 3

AP 5 Projektkommunikation
• Verbreitung der Erfahrungen und Ergebnisse aus Planung, Bau und Betrieb

Die Ergebnisse des Monitorings finden Sie hier.