Herrenhaus mit Pool als Zentrales nachhaltiges Energiequartier

Dieser Bauernhof wird zur Energiezentrale eines zukünftigen Wohnquartiers

 

Nachhaltiges Quartier mit Meerblick

 

 

Inhalt

1       Einleitung. 5

2       Allgemeine Baubeschreibung. 6

3       Thermische Gebäudehülle. 6

3.1        Nachhaltigkeit 7

3.2        U-Werte. 9

4       Energiekonzept 10

4.1        Geothermie mit Wärmepumpe. 13

4.2        Kraft-Wärme-Kopplung (Block-Heiz-Kraftwerk) 16

4.2.1         Anlagenbeschreibung. 16

4.2.2         Gasanschluss 17

4.3        Photovoltaik. 19

4.3.1         PVT. 20

4.3.2         Autarkie ohne WP. 22

4.3.3         Autarkie mit Wärmepumpe. 22

4.4        Solarthermie. 22

5       Energieverbrauch. 23

5.1        Elektrischer Energieverbrauch. 23

5.2        Thermischer Energieverbrauch. 24

6       Sanitär 25

6.1        Abwasser 25

6.1.1         Schmutzwasser 25

6.2        Regenwasser 25

6.3        Trinkwasser Kalt 25

6.4        Trinkwasser Warm.. 26

7       Heizung. 26

7.1        Erzeuger 26

7.2        Übertrager 27

7.2.1         Fußbodenheizung. 27

7.2.2         Kaminofen als Ergänzung. 27

7.2.3         Nur Luftheizung. 27

8       Lüftung. 28

9       Schwimmbad. 28

10         Sauna. 29

11         Elektrotechnik. 30

11.1      Starkstromanlagen. 30

11.1.1       Niederspannungsinstallationsanlagen. 30

11.1.2       Installationsgeräte. 31

11.1.3       Beleuchtung. 31

11.1.4       Blitzschutz. 34

11.2      Fernmelde- und Informationstechnische Anlagen. 34

11.2.1       Datentechnik. 34

11.2.2       Signal- und Suchanlagen. 34

12         Zusammenfassung. 35

13         Abbildungsverzeichnis 35

14         Disclaimer 36

 

 

Abbildung 4 Gebäudeansicht von der Straße

1        Einleitung

In einem idyllischen Dorf inmitten teils blühender Rapsfelder steht dieses traditionelle Bauernhaus. Ein kleiner Teich spiegelt die symmetrische Backsteinfassade. Schilf und eine prachtvolle Weide umranden das Wasser. Die landwirtschaftliche Nutzung gehört der Vergangenheit an. Heute soll die ehemalige Scheune zu einem Schwimmbad werden. Das Wohnhaus mit zwei Wohneinheiten soll über einen neuen Bau mit Sauna und Yoga Raum mit dem Schwimmbad verbunden werden.

Ziel ist es, ein möglichst nachhaltiges Haus zu bauen. Dabei sollen die Einflüsse durch den Klimawandel wie extreme Hitzewellen, Starkregen, steigendes Wasser, Sturm etc. Berücksichtigung in allen Auslegungen finden.

Wärmeübertrager ist die Fußbodenheizung. Eine Aktive Kältemaschine wird gewünscht.
Auf eine übergreifende Gebäudeautomation wird verzichtet. Monitoring per App bei einzelnen Komponenten ist jedoch nicht hinderlich.

Eine DGNB-Zertifizierung wurde zunächst angestrebt. (Mind. Silber) Energetisch soll das Wohnhaus dem für das Jahr 2023 modernen GEG 40 Standard entsprechen. Dies wird nur erreicht, wenn eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, die sonst enormen Lüftungswärmeverluste minimiert.

Zunächst wurde über eine Regenwassernutzung mittels einer Zisterne nachgedacht. Aufgrund des vorhandenen Brunnens wird von künstlichen Regenwassernutzungsanlagen abgeraten, da uns die Natur dort ganzjährig Wasser darbietet.

Das Gebäude bekommt eine gute Ladesäule für Elektromobilität ohne Schnellladefunktion.

Das Energiekonzept kann derart ausgelegt werden, dass eine Nahversorgung eines mini Quartierts erfolgen kann.

Neben dem Wohngebäude gibt es noch den Plan anderen Wohneinheiten den Zugang zu dieser herrlichen Lage mit Schwimmbad zu ermöglichen. Das Schwimmbad als „öffentliches Schwimmbad zu führen hat allerdings erheblich teurere Auflagen. Ein sogenanntes Nichtschwimmerbecken über 1,35 m Wassertiefe wird ohne Bademeister nicht möglich.

nachhaltig wohnen auf dem Land
Quartierswärmepumpe, Quartiers BHKW
Wasserstoffquartier

Abbildung 5 Langfristiger Plan für das Grundstück als Mini-Quartier

 

 

2        Allgemeine Baubeschreibung

Das Haus mit 2 Wohneinheiten befindet sich auf einer schönen Insel mit guten Infrastruktur (Brücke)

Thermische Gebäudehülle:                   834 m²
Bruttovolumen                                    1650 m³
Geschossfläche                                    ca. 450 m²

Energiestandard                                   KFW 40

3        Thermische Gebäudehülle

Das ca. 42 cm starke Backsteinmauerwerk ist in einem erhaltenswerten Zustand und wird durch die Sanierung aufgewertet. Über den Schichtenaufbau ist derweilen nichts bekannt.

Bei doppelschaligem Mauerwerk würden 13-15 cm Dämmung einen U-Wert von 0,22 ergeben.

Für die Diffusionsberechnung zur Vermeidung von Schimmel bei Innendämmung, ist ein Bauphysiker hinzuzuziehen.

3.1           Nachhaltigkeit

Backstein ist ein energieintensives Baumaterial und wird in der Regel mit Kohle gebrannt. Gleichzeitig hat Backstein eine hohe Wärmespeicherkapazität. Der schwere Stein gleicht Temperaturschwankungen aus und führt zu einem guten Raumklima.

 

Abbildung 9 Ökobilanzierte Indikatoren

Dieser Vergleich ökobilanzierter Baumaterialien zeigt, dass Backstein ein enormes Treibhauspotential, gemessen in kg CO2 äquivalent aufweist. Holz hingegen kann CO2 speichern.

Es ist daher empfehlenswert, Backsteine bei Abbrucharbeiten zu sammeln und wiederzuverwenden.

Sollten Steine fehlen helfen Online-Plattformen, wie Restado recycelte Steine zu finden.

 

Ein Beispielprojekt, wo Backsteine wiederverwendet wurden, ist das Kreisarchiv in Viersen NRW.

Im Sinne der Nachhaltigkeit ist von aktiver Gebäude-Kühlung abzuraten. Eine Microshade Folie verdunkelt sich mit der Sonneneinstrahlung dynamisch und verhindert ein Aufheizen.

Insbesondere das Foyer könnte im Sommer ein Überhitzungsproblem darstellen. Außenliegende Verschattung ist der Folie vorzuziehen.

 

3.2           U-Werte

Die Wandstärken der Architektur müssen eventuell vergrößert werden, um den Energiestandard einzuhalten.

KFW 40

Dachflächen, oberste Geschossdecke, Dachgauben  U ≤ 0,14 W/(m² K)
 Fenster und sonstige transparente Bauteile  Uw ≤ 0,90 W/(m² K)
 Dachflächenfenster  Uw ≤ 1,0 W/(m² K)
 Außenwände, Geschossdecken nach unten gegen Außenluft  U ≤ 0,20 W/(m² K)
 Sonstige opake Bauteile (Kellerdecken, Wände und Decken zu unbeheizten Räumen, Wand- und Bodenflächen gegen Erdreich, etc.)  U ≤ 0,25 W/(m² K)
 Türen (Keller- und Außentüren)  UD ≤ 1,2 W/(m² K)
 Vermeidung von Wärmebrücken  ΔUWB ≤ 0,035 W/(m² K)
 Luftdichtheit der Gebäudehülle  n50 ≤ 1,5 h-1 beziehungsweise q50 ≤ 2,5 h-1

 

Gebäudedaten

 

Die Heizlast wurde mit den Wärmedurchgangskoeffizienten des Energiestandards gerechnet.
Aus der Gesamtbilanz des Gebäudes können Abweichungen dazu entstehen.

 

4        Energiekonzept

In folgendem Kapitel werden 2 Varianten zu Versorgung des Hauses und des Schwimmbades vorgestellt.

 

 

Abbildung 12 Energiekonzept mit Blockheizkraftwerk und Gastherme

Abbildung 13 Energiekonzept mit Wärmepumpe und oberflächennaher Geothermie

 

4.1           Geothermie mit Wärmepumpe

Aus dem Bodengutachten geht ein Wasserdichtes Erdreich mit Schichtenwasser hervor. Das bedeutet, dass es sich um Wassertaschen ohne Fließbewegung handelt. Die Wasserbeschaffenheit ist unklar.

Der feuchte Boden bietet eine hohe Wärmespeicherkapazität für die Nutzung in Wärmepumpen.

 

 

Abbildung 14 Schema Wärmepumpenkaskade

Hauptkomponenten

■ Sole/Wasser-Wärmepumpe Vitocal 350-G pro

■ Heizwasser-Pufferspeicher

■ Ladespeicher

■ Solaranlage

■ Kühlfunktion „natural cooling“

 

Von Luftwärmepumpen wird aus folgenden Gründen abgeraten

  • Geräuschbelästigung für geplante Gebäude in unmittelbarer Nähe
  • Niedrige Leistungszahl
  • Geringe Autarkie bei steigenden Strompreisen

 

Oberflächennahe Erdwärme

 

Abbildung 15 Vertikale Erdwärmekollektoren

Geocollect ist ein Partnerunternehmen von Viessmann und bietet vertikale Erdwärmekollektoren an.

Als Energieversorger gibt es auf dem Baugrundstück beispielhaft zwei Optionen. Auffällig ist dabei:

  1. Kein Wärmepumpentarif / kein Niedertarif NT
  2. Bei Ökostrom ist die kWh günstiger als herkömmlicher Strom, der Leistungspreis jedoch höher.

 

 

 

 

4.2           Kraft-Wärme-Kopplung (Block-Heiz-Kraftwerk)

 

Abbildung 16 Schema Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk erzeugt neben der erforderlichen Wärme auch elektrischen Strom über den Generator eines Verbrennungsmotors.

Hauptkomponenten

■ Systemregler Vitocontrol 100-M

■ Blockheizkraftwerk Vitobloc 200/300 (ViNCI) mit integrierter Brennwerttechnik bis 20 kW elektrisch

■ Heizwasser-Pufferspeicher

■ Gas-Brennwertkessel Vitocrossal 200/300

4.2.1      Anlagenbeschreibung

■ Grundlasterzeuger wie BHKW

■ Spitzenlasterzeuger Gas-Heizkessel

■ Wärmeverbraucher wie Heizkreise oder Warmwasser-Speicher

Grundlasterzeuger werden vorrangig zur Wärmeversorgung herangezogen. Ziel ist eine möglichst lange Laufzeit der Wärmeerzeuger, daher werden diese Geräte immer mit einem Heizwasser-Pufferspeicher betrieben. In der Vitocontrol sind die Einsatzgrenzen, beispielsweise

die maximale Rücklauftemperatur, für die Wärmeerzeuger einstellbar. Um Lastspitzen abzudecken, werden Spitzenlasterzeuger genutzt. Sowohl die Spitzenlasterzeuger als auch die Grundlasterzeuger sind mit einer eigenen Regelung ausgestattet, die die internen Prozesse des Geräts steuert und überwacht. Diese Regelungen werden von der übergeordneten Vitocontrol bedarfsabhängig angesteuert. Systemintegration über zentralen Heizwasser-Pufferspeicher. Die Vorteile der Einbindung von Spitzenlastkesseln auf den Heizwasser-Pufferspeicher sind:

■ Die Spitzenlasterzeuger erreichen lange Laufzeiten unabhängig vom Lastzustand

■ Lastspitzen im Verbrauch werden vom Heizwasser- Pufferspeicher gedeckt

■ Kontinuierliche Wärmebereitstellung unabhängig von Schaltvorgängen der Wärmeerzeuger

■ Geringe Verluste durch Zuschaltung der Spitzenlasterzeuger nach Bedarf

■ Hydraulische Entkopplung der Wärmeerzeugung von den Verbrauchern

Gas-Spitzenlastkessel

Block-Heiz-Kraft-Werk

 

 

Abbildung 17 Isometrie mit Blockheizkraftwerk

4.2.2      Gasanschluss

Gemäß der Leitungsauskunft ist eine Gasleitung in der Straße, jedoch noch kein Gasanschluss für das Haus vorhanden. Es müsste ein neuer Anschluss gelegt werden

 

 

Abbildung 18 Beispiel Hausanschlussraum

 

Abbildung 19 Lageplan, Gasleitung in Gelb, Strom Niederspannung in Blau

 

Für einen Gasanschluss wären ca. 60 m Graben erforderlich.

4.3           Photovoltaik

Ca. 860 m² Dachfläche bieten potenziell Platz für Solaranlagen. Davon 420 m² in Süd oder Südwest-Ausrichtung. Ca. 80 m² Photovoltaik wären sinnvoll auf dem Dach zu montieren

 

Abbildung 20 Solarsimulation potenzieller Photovoltaik Flächen

Zunächst werden potenzielle Flächen zur Umwandlung von Strahlungsenergie bewertet.

Je nach Modulhersteller wird eine Spitzenleistung von ca. 20 kWpeak erreicht. Aus optischen Gründen wird von der Photovoltaikanlage auf dem Hauptdach der Straßenansicht abgesehen.

13 kWpeak sind so erreichbar. Eine Freiflächen Photovoltaikanlage auch als Sichtschutz für Badende ist zu erwägen.

4.3.1      PVT

Photovoltaik mit integrierter Solarthermie wird PVT genannt. Werden Photovoltaik Module warm produzieren Sie weniger Strom. Ein unter den Siliziumzellen befindliches Wasser-Glykol durchströmtes Rohrnetz nutz die störende Wärme.

Die Effizienz von PV-Modulen kann mit PVT um 20 % erhöht werden.

 

Abbildung 21 Schnitt eines PVT Moduls, Quelle RES Energietechnik

 

Abbildung 22 saisonale Vorteile von PVT in Kombination mit Wärmepumpen und Geothermie

Wir empfehlen PVT für das Energiekonzept mit Wärmepumpe.

Im Sommer haben Solarkollektoren viel zu viel Wärme. Diese kann in einen sogenannten Wärmesee eingelagert werden. Dieser Saisonalspeicher kann den Sommer über aufgeladen werden (1) während die Stromproduktion insgesamt gesteigert wird. Wiederum überschüssiger Strom (2), kann verwendet werden, um die Fußbodenheizung ein wenig zu kühlen. Somit werden Mittags-Lastspitzen gekappt und der Komfort gesteigert.

Spuntdämmung um die Geothermie unter der Bodenplatte des Hauses verhindert das Entweichen der Wärme in Herbst und Winter. Dann wird die Wärme unter der Bodenplatte benutzt, um das Haus mit Fußbodenheizung mit weniger Strom für die Wärmepumpe zu heizen. Sollte Eis oder Schnee die Photovoltaikmodule im Winter verdecken (1), kann die Geothermie den Schnee und das Eis schmelzen, wenn der Strom in der kalten Jahreszeit bitter benötigt wird.

Der Wärmesee darf nicht von Grundwasser durchspült werden, da das Wasser die zu speichernde Wärme mitnimmt.

 

Abbildung 23 Auszug Bodengutachten zeigt Oberflächennahes Grundwasser

 

 

4.3.2      Autarkie ohne WP

 

Abbildung 24 Autarkieverlauf über das Jahr mit Photovoltaik

Ausgegangen von täglich 10 kWh Hilfsenergie für Schwimmbad und sonstige Dauerverbraucher, wäre dieses Gebäude 70 % der Tage im Jahr Autark.

4.3.3      Autarkie mit Wärmepumpe

Die 13 kWp PV-Anlage bringt im Winter am wenigsten und kann dann nicht mal die Grundlast decken. Wenn dann noch eine Wärmepumpe die Räume und das Schwimmbecken aufheizen soll, kommt dieser Strom größtenteils aus dem Netz.

 

 

 

 

 

4.4           Solarthermie

Ein Großteil des Energiebedarfes von Mehrfamilienhäusern ist die Heizenergie.
Thermische Vakuum-Röhren-Solarkollektoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Photovoltaikmodule.

Ein Vakuum Röhrenkollektor mit CPC Technologie (Rückseitige Spiegel) in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur kann grob das 3-Fache an Sonnenenergie in Wärme umwandeln als PV.

Abbildung 25 Solarthermie mit Schwarzem Rahmen und Verchromten Spiegeln, PV in Blau

Es werden 4 Kollektoren mit einer maximalen Leistung von 6 kW thermischer Energie empfohlen. Diese Wärme kann ganzjährig der Poolnachheizung zugeführt werden.

Im Gegensatz zu PVT bringen die Vakuum-Kollektoren hohe Temperaturen auch im Tiefsten winter hervor. Diese können sehr gut für Legionellen freie hygienische Trinkwarmwasserbereitung im Schwimmbad verwendet werden. Diese werden in beiden Varianten empfohlen

5        Energieverbrauch

5.1           Elektrischer Energieverbrauch

Es wird eine Lademöglichkeit für Elektroautos vorgesehen. Von einer regelmäßigen Nutzung kann vorerst nicht ausgegangen werden. Ein Nissan Leaf hat 35 kWh Batteriekapazität, ein Tesla ca. 60 kWh. Bei 20.000 Euro Investitionskosten für die 13 kWh Hausbatterie ist ein Laden von Elektrofahrzeugen nur im Hochsommer denkbar. Die Batterie wird dann für eine Fahrzeugladung komplett entladen und die Photovoltaikanlage gibt zwei Stunden unbewölkten Sonnenstrom hinzu.

Die Batterie gibt aber nie 100% ihrer Nennleistung frei, weil das die Lebensdauer einschränkt.

Strombedarf                             10
Elektromobilität                        35

                                               45 kWh / d
Wenn die Sonne 2 Stunden ungehindert und rechtwinklig auf die unterschiedlich ausgerichteten Module scheint und die Batterie voll ist, kann ein Elektrofahrzeug mit grünem Strom vor Ort geladen werden.

Jede weitere Stunde Sonnenschein kann den Stromspeicher wieder aufladen.

Abbildung 26 Ladeinfrastruktur für Elektromobilität mit Kosten

5.2           Thermischer Energieverbrauch

Ca. 20.000 kWh Wärme werden für die Raumbeheizung im Jahr voraussichtlich benötigt.

 

6        Sanitär

6.1           Abwasser

6.1.1      Schmutzwasser

 

Abbildung 27 Schmutzwasseranschluss Lageplan

6.2           Regenwasser

Es ist ein Brunnen vorhanden der zu Bewässerungszwecken verwendet werden kann. Es kann eine Zisterne zur Speicherung von Regenwasser eingesetzt werden. Hier wird empfohlen den technischen Aufwand zu meiden und den Brunnen zu benutzen.

6.3           Trinkwasser Kalt

Aufgrund eventuell langer Leerstandszeiten werden elektronische Armaturen mit automatischer Spülfunktion empfohlen.

Somit bleibt das Trinkwasser sauber ohne die Gefahr von Legionellen Bildung.

 

Abbildung 28 Berührungslose Waschtischarmatur von Grohe

6.4           Trinkwasser Warm

Das Trinkwarmwasser wird im Durchflussprinzip im Pufferspeicher oder über eine Frischwasserstation erwärmt. Die Ausstoßzeiten können lang sein, wenn keine Zirkulationsleitung eingebaut wird.

Allerdings bedeuten Zirkulationsleitungen auch größere Wärmeverluste.

7        Heizung

7.1           Erzeuger

Es stehen zunächst Wärmepumpen oder ein Blockheizkraftwerk zur Debatte.

Wärmepumpen Blockheizkraftwerk
Hohe Primärenergiekosten Geringe Primärenergiekosten
Geringe Autarkie Hohe Ausnutzung in Verbindung mit Pools
Wartungsarm Hohe Wartungskosten, Ölwechsel…
Umweltschädliche Kältemittel Umweltschädliche Schmierstoffe
Hohe Anschaffungskosten Nur mit Spitzenlastkessel
Niedrige Vorlauftemperaturen Hohe Vorlauftemperatur
Potenzielle Einnahmen durch Stromvermarktung

 

7.2           Übertrager

7.2.1      Fußbodenheizung

Fußbodenheizung ist für Badbereiche sehr empfehlenswert. Fußbodenheizung bietet eine angenehme Wärmeentwicklung. Die Aufheizzeiten sind lang. Man spricht daher von trägen Heizsystemen.
Besonders im Bezug auf Wochenendnutzung ist fraglich, ob Fußbodenheizung die nötige Energieeffizienz mit sich führt.

Es ist möglich die Heizung aus der ferne zu Starten. Es kann bis zu 2 Tage dauern, bis die Wohnräume dann auf einer behaglichen Temperatur sind.

7.2.2      Kaminofen als Ergänzung

Wir empfehlen für spontane Besuche einen Kaminofen. So kann der betroffene Raum schonmal angenehme Wärme bringen.

 

Abbildung 29 Kaminofen im Wohn- und Essbereich

Es ist darauf zu achten, dass nur Raumluftunabhängige Kaminsysteme zu verwenden sind. Die Lüftungsanlagen brauchen eine DIBT Zulassung für wenige 8 Pa Druckdifferenz.

Im Klartext, bedeutet das keine offenen Feuerstellen. Verbrennungsluftansaugung über das Kaminsystem z.B. Schiedel Absolut.

7.2.3      Nur Luftheizung

In Gebäuden, die sowieso Lüftungsanlagen für den Luftwechsel benötigen, empfehlen wir ggf.

„Nur Luftheizung“. Die Raumluft wird dann über die Lüftungsanlage aufgewärmt. Das geht nur bei sehr gut gedämmten Häusern. Die Luft wird schnell warm und erwärmt dann erst die Bauteiloberflächen. Eine Ideale Heizmethode für kurze Nutzungszeiten. Über Heizregister wird die Luft erwärmt. Hinzu empfehlen wir Luftbefeuchter und Elektrofilter. Filter schützen vor Pollen, Viren und Staub.

 

Abbildung 30 Luftkonditionierung von Hygiene Lüftungsanlagen

Durch Nur-Luftheizung kann auf Heizkörper und Rohre verzichtet werden. Dafür sind Lüftungsleitungen größeren Durchmessers.

Häufige Anwendungen sind Hotels.

8        Lüftung

Es wird eine Lüftungsanlage für den Wohnraum und eine für den Schwimmbadbereich geplant.

 

Abbildung 31 Isometrie Lüftung

9        Schwimmbad

In der weiteren Planung sollten die gewünschte Ausstattung, wie Wasserspiele oder Unterwasserbeleuchtung besprochen werden.

Ein öffentliches Schwimmbad unterliegt strengsten Regeln, die zu einer Vervielfachung der Kosten führen können. Ein privates Schwimmbecken ist z.B. ohne Haus/Bademeister zu betreiben.

 

Abbildung 32 Schwimmbad mit darunterliegenden Technikräumen

Dachfenster oder Lichtkuppeln in Schwimmbädern bürgen die Tropfgefahr durch Kondensation. Die Scheiben müssen entweder beheizt oder mit der Lüftung abgeschleiert werden. Aufgrund der Erhöhten Raumtemperatur in Badbereichen führen die Lichtkuppeln im Winter am thermisch ungünstigsten Punkt enorme Wärmeverluste.

10   Sauna

Dampfbad und Sauna müssen in die elektrische Leistungsbilanz aufgenommen werden. Dessen Gleichzeitigkeit und die Erfordernis eines neuen Stromanschlusses ist zu prüfen.

 

 

11   Elektrotechnik

11.1       Starkstromanlagen

Der vorhandene Hausanschluss muss in den neuen Technikraum umverlegt werden. Aufgrund eingeschränkter Zugänglichkeiten konnte keine Einsicht in den Bestand erfolgen. Die vorhandene Zuleitung von 35² Alu gem. Leitungsauskunft ist für die gewählte Technik und dem daraus resultierendem Strombedarf nicht ausreichen. Daher muss im weiteren Planungsverlauf eine Leistungserhöhung beim zuständigen Netzbetreiber beantragt werden. Nach dem aktuellen Strombedarf der zu verbauenden Technik ergibt sich ein Leistungsbedarf von 85 kW. Dieser Wert dient als Spitzenwert bei einem Worst-Case Szenario für die Dimensionierung der Zuleitung und des Hausanschlusses. Unter Beachtung der vorherigen Kapitel, ist der Strombedarf unter Einsatz der beschriebenen Erzeugeranlagen in Summe deutlich geringer, aber für die kalten Wintermonate wird es empfohlen den Anschluss größer zu dimensionieren, um keinen Komfortverlust zu haben. Unter Umständen könnte zeitweise der Fall eintreten, dass die gesamte Technik nur noch elektrisch versorgt wird.

Die Leitungsverlegung erfolgt Unterputz. Im Bereich der Schlafzimmer sollen aufgrund möglicher EMV-Strahlung besondere Maßnahmen getroffen werden, sodass die Einwirkungen ausgeschlossen oder gehindert werden. Dabei werden sowohl die Leitungsverlegung so geplant, dass die Strahlung minimiert wird, als auch technische Schaltmöglichkeiten vorgesehen, um mögliche Reststrahlung weiter zu reduzieren.

11.1.1  Niederspannungsinstallationsanlagen

Die Zähleranlage inkl. Hausanschluss und der Hauptverteilung sollen im Hausanschlussraum positioniert werden. Um die Leitungslängen und den Platzbedarf zu reduzieren, werden aus der Hauptverteilung drei weitere Unterverteilung eingespeist. Die Leitungsverlegung erfolgt auf dem Rohfußboden, sowie in Leitungsschlitzen. Im Technikbereich können auch Kabeltrassen zum Einsatz kommen, die endgültige Verlegung erfolgt aus optischen Gründen nach Rücksprache mit den Bauherren.

 

Abbildung 33 Einspeiseschema Starkstrom

 

11.1.2  Installationsgeräte

Die Installation erfolgt weitestgehend in Unterputz-Ausführung mit der Schutzart IP 20. In Bereichen mit besonderen Anforderungen, sowie im Außenbereich wird die Aufputz-Ausführung mit der Schutzart IP 44 eingesetzt. Das Schalterprogramm wird mit den Bauherren passend zur Inneneinrichtung abgestimmt. Eine Businstallation hat gerade bei komplexen Anlagen mit verschiedenen Überwachungsmöglichkeiten und der Flexibilität der manuellen Anpassungsmöglichkeiten Vorteile, diese wurden erläutert und empfohlen, sind aber nicht gewünscht.

11.1.3  Beleuchtung

Bei der Beleuchtung wird im Sinne der Energiesparmaßnahmen im Innen- als auch Außenbereich auf LED-Technik gesetzt. Im aktuellen Planungsstand gibt es noch keine konkreten Vorstellungen zur Umsetzung. An dieser Stelle werden einige Möglichkeiten zur Inspiration und Grundlage für die weiteren Planungsschritte genannt.

Innenbeleuchtung

Um im Innenbereich gewisse Akzente weiter zu betonen, kann mit Spots gearbeitet werden, diese werden auch gerne im Flurbereich eingesetzt. Diese gibt es in verschiedenen Größen und Farben.

 

Abbildung 34 Beispiel 1 Innenbeleuchtung, Quelle: Bega

Neben den Unscheinbaren Spots gibt es auch ausgefallenere Ausführungen in verschiedensten Variationen. Hierbei ist zu beachten, in welchen Bereichen diese Leuchten eingesetzt werden, sodass auch die Schutzgrade für die Räumlichkeiten eingehalten werden. Nicht alle Leuchten verfügen bereits bei der Auslieferung über LED-Leuchtmittel. Der Handel bietet aber inzwischen so gut wie alle Varianten an Leuchtmitteln als Retrofitversion mit LED an. Teilweise können diese auch beim Hersteller direkt angefragt werden. Bei der Wahl der Leuchtmittel ist hierbei speziell auf die Lichtfarbe zu achten. Viele LEDs sind nur im Kaltweißbereich verfügbar. Diese Lichtfarbe ist im Badbereich oder auch in Arbeitszimmer zwar sinnvoll, aber wirkt durchaus unbehaglich im Wohnbereich. Mit Licht können je nach Bedarf verschiedene Stimmungen kreiert oder unterstützt werden. Diese Details werden im weiteren Planungsverlauf besprochen.

Als ein Highlight an diesem Objekt wird das Schwimmbad werden. Um dieses zusätzlich im Dunkeln noch einmal in Szene zu setzen, können auch hier spezielle Leuchten sowohl in der Umgebung als auch im Schwimmbecken selbst eingesetzt werden.

 

Abbildung 35 Beispiel 2 Innenbeleuchtung, Quelle: Bega

 

 

Abbildung 36 Beispiel 3 Innenbeleuchtung, Quelle: Zumtobel

 

Abbildung 37 Beispiel 4 Innenbeleuchtung, Quelle: Zumtobel

Außenbeleuchtung

Mit Beleuchtung können nicht nur im Innenbereich, sondern auch im Außenbereich Szenen und Stimmungen hervorgerufen werden. Neben den sicherheitstechnischen Hintergründen kann mit der Beleuchtung ein Haus bei Sonnenuntergang noch einmal ganz besonders hervorgehoben werden. Hier folgen zwei Beispiele wie sowohl das Gebäude als auch der komplette Außenbereich ausgeleuchtet werden kann. Diese Art der Leuchten können auch für das hier beschriebene Objekt und den möglichen weiteren Ausbau zum Masterplan eingesetzt werden.

 

Abbildung 38 Beispiel 1 Außenbeleuchtung, Quelle: RZB

 

 

Abbildung 39 Beispiel 2 Außenbeleuchtung, Quelle: RZB

11.1.4  Blitzschutz

Aufgrund der PV-Anlage und dem geplanten Dachbelag wird eine Blitzschutzanlage empfohlen. PV-Module produzieren ununterbrochen Strom. Bei einem Brand, z.B. ausgelöst durch einen Blitzschlag im Dachbereich, kann die Feuerwehr keine Löscharbeiten mit Flüssigkeiten durchführen. Durch möglicherweise beschädigte Leitungen besteht die Gefahr eines Stromschlages. Mit dem leichtentzündlichen Material auf dem Dach kann das fatale Folgen haben. Aus optischen Gründen können die Fangleitungen auf dem Dach mit isolierten Leitungen unterhalb der Dacheindeckung verlegt werden, sodass nur die Fangspitzen sichtbar wären. Bei Reetdächern ist eine Blitzschutzanlage Pflicht. Hierzu ist noch Rücksprache mit dem Gebäudeversicherer zu halten.

11.2       Fernmelde- und Informationstechnische Anlagen

11.2.1  Datentechnik

Wie bereits eingangs erwähnt, soll auf die klassische Bustechnik verzichtet werden. Dennoch sollen Smarte Geräte, wie z.B. Videoüberwachung über Apps mit dem Smartphone gesteuert werden. Voraussetzung hierfür ist ein gutes und stabiles WLAN-Netz im gesamten Gebäude. Grundlage hierfür werden mehrere Access-Points, sowie Repeater darstellen. Für die Funktion dieser wird die klassische Daten-Verkabelung mit Cat7-Kabel realisiert. Die zentrale mit dem Medienfeld wird in die Hauptverteilung im Hausanschlussraum integriert. Für die Fernsehtechnik wird zunächst eine optionale Sat-Schüssel vorgesehen, der genaue Bedarf ist noch nicht endgültig definiert worden.

11.2.2  Signal- und Suchanlagen

Das Objekt soll teilweise videoüberwacht werden. Aktuell ist dafür lediglich der Eingangsbereich vorgesehen. Diese Überwachung soll in Kombination mit der Klingelanlage kombiniert werden. Als Endgerät soll hierfür ein smartes Gerät mit einer App dienen. Über diese App sollen die Funktionen ausgeführt werden. Weiterhin wird aber im Gebäude eine klassische Gong-Funktion integriert, sodass auch ohne App die Bewohner auf das Klingeln aufmerksam gemacht werden können.

Im Schwimmbadbereich wird eine Beschallungsanlage geplant.

Es ist keine Einbruchmelde- oder Hausalarmanlage vorgesehen.

 

 

 

12   Zusammenfassung

Durch die Vielfalt an erneuerbaren Energiewandlern und dessen intelligenter Speicherung kann Autarkie verbessert werden. Es werden laufende Kosten gespart.

Solarthermie erzeugt ganzjährig Duschwasser und verringert die Heizkosten.

Der selbst hergestellte Strom kann mit dem Elektroauto auch für nachhaltige Mobilität sorgen.

Der Haushaltstrom sollte bei einem, der Sonne angepassten Konsum grün sein.

13   Abbildungsverzeichnis

Bei Abbildungen ohne Quellenangaben handelt es sich um eigene Darstellungen.

Abbildung 4 Gebäudeansicht von der Straße. 2

Abbildung 5 Langfristiger Plan für das Grundstück als Mini-Quartier 3

Abbildung 9 Ökobilanzierte Indikatoren. 4

Abbildung 11 links Microshade Sonnenschutz und Recycling Backstein. 5

Abbildung 12 Energiekonzept mit Blockheizkraftwerk und Gastherme. 7

Abbildung 13 Energiekonzept mit Wärmepumpe und oberflächennaher Geothermie. 8

Abbildung 14 Schema Wärmepumpenkaskade. 9

Abbildung 15 Vertikale Erdwärmekollektoren. 9

Abbildung 16 Schema Blockheizkraftwerk. 10

Abbildung 17 Isometrie mit Blockheizkraftwerk. 11

Abbildung 18 Beispiel Hausanschlussraum.. 11

Abbildung 19 Lageplan, Gasleitung in Gelb, Strom Niederspannung in Blau. 12

Abbildung 20 Solarsimulation potenzieller Photovoltaik Flächen. 13

Abbildung 21 Schnitt eines PVT Moduls, Quelle RES Energietechnik. 13

Abbildung 22 saisonale Vorteile von PVT in Kombination mit Wärmepumpen und Geothermie. 13

Abbildung 23 Auszug Bodengutachten zeigt Oberflächennahes Grundwasser 14

Abbildung 24 Autarkieverlauf über das Jahr mit Photovoltaik. 15

Abbildung 25 Solarthermie mit Schwarzem Rahmen und Verchromten Spiegeln, PV in Blau. 16

Abbildung 26 Ladeinfrastruktur für Elektromobilität 17

Abbildung 27 Schmutzwasseranschluss Lageplan. 17

Abbildung 28 Berührungslose Waschtischarmatur von Grohe. 17

Abbildung 29 Kaminofen im Wohn- und Essbereich. 18

Abbildung 30 Luftkonditionierung von Hygiene Lüftungsanlagen. 18

Abbildung 31 Isometrie Lüftung. 19

Abbildung 32 Schwimmbad mit darunterliegenden Technikräumen. 19

Abbildung 33 Einspeiseschema Starkstrom.. 20

Abbildung 34 Beispiel 1 Innenbeleuchtung, Quelle: Bega. 21

Abbildung 35 Beispiel 2 Innenbeleuchtung, Quelle: Bega. 21

Abbildung 36 Beispiel 3 Innenbeleuchtung, Quelle: Zumtobel 21

Abbildung 37 Beispiel 4 Innenbeleuchtung, Quelle: Zumtobel 21

Abbildung 38 Beispiel 1 Außenbeleuchtung, Quelle: RZB. 21

Abbildung 39 Beispiel 2 Außenbeleuchtung, Quelle: RZB. 21

 

14   Disclaimer

Bei den angenommenen Werten handelt es sich um sehr grobe Schätzungen gemäß des detaillierungsgrades des Projektes.

Keiner der geschätzten Berechnungen ist für die der Baumaßnahme heranzuziehen und muss gesondert beauftragt werden. Der Ersteller haftet nicht für Abweichungen.

Alle Angaben wurden gewissenhaft nach den anerkannten Regeln der Technik erstellt.