Wärme - Wohngebiet Weiße Steige

Energiekonzept

Durch verbesserten Wärmeschutz der Gebäude unterschreitet der Wärmeverbrauch der Wohnbebauung die Maximalwerte der damals gültigen Wärmeschutzverordnung (WSVO'95) um 25%.
Die Bauherren wurden durch Festlegungen in den privatrechtlichen Grundstückskaufverträgen auf die Einhaltung des verbesserten Wärmedämmstandards verpflichtet. 

Die Wärmeerzeugung erfolgt über die auf dem Dach des Bürogebäudes installierten Solaranlage und über einen Brennwertkessel.

Die Solarwärme dient der Vorheizung des Fernheizwassers und kann im Sommer und in der Übergangszeit einen Großteil des Wärmebedarfs für die Warmwasserbereitung decken. Die darüber hinaus benötigte Wärme wird durch den Brennwertkessel erzeugt.

Wärmebedarf

Insgesamt werden 32 Einfamilien- und Reihenhäuser sowie 2 Bürogebäude mit Wärme versorgt. Geht man von einer durchschnittlichen Belegung der Häuser mit 3 Personen aus so ergeben sich folgende Bedarfszahlen. 

  Wärmebedarf Anschlußleistung
Baugebiet 490 MWh/a 250 kW
Bürogebäude 180 MWh/a 180 kW
Netzverluste 75 MWh/a ca. 10 kW
Gesamt 745 MWh/a 440 kW
 
Wärmeabgabe Solaranlage 65 MWh/a
Wärmeabgabe Brennwertkessel 680 MWh/a
Primärenergiebedarf (Erdgas, Ho) 780 MWh/a
Soalranteil bezogen auf Gesamtwärmebedarf ca. 9%
Solaranteil bezogen auf Baugebiet und Netzverluste ca.12%

Über ein Umschaltventil im Rücklauf des Brennwertkessels kann aus dem Solarpufferspeicher kaltes Wasser entnommen und vom Kessel aufgeheizt werden. So ist es beispielsweise möglich an kalten Wintertagen auch das Solarpuffervolumen zur Abdeckung von Lastspitzen zu verwenden.

Die Größe der Solaranlage wurde hauptsächlich durch die zur Verfügung stehende Dachfläche begrenzt. Insgesamt konnten 16 Großflächenkollektoren mit einer Aperturfläche von 155 m² installiert werden. Die Neigung der Kollektoren beträgt 45 Grad. Zur Befestigung konnte größtenteils eine auf dem Dach bestehende Stahlkonstruktion genutzt werden.

Wärmeerzeugung

Die Heizzentrale besteht im wesentlichen aus einem Erdgas Brennwertkessel, der Solaranlage und den Pufferspeichern.

Das durch die Solaranlage erhitzte Wasser - Ethylenglykol - Gemisch wird über Steigleitungen zur Heizzentrale geleitet. Besteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Solarkreis und dem Solarspeicher wird kaltes Heizwasser unten aus dem Speicher entnommen, durch den Plattenwärmetauscher erhitzt und in das Wärmenetz eingespeist.

Ist der Durchfluß im Netz kleiner als der Massenstrom des Speicherladekreises (ca. 2,8 m3/h) wird mit dem Differenzmassenstrom der Solarspeicher geladen. Die von der Solaranlage gelieferte Wärme wird mit Hilfe eines Wärmemengenzählers im Speicher-ladekreis erfaßt.

Der Rücklauf des Wärmeverteilnetzes ist unten in den Solarpufferspeicher eingebunden. Oben wird das solar erwärrmte Wasser entnommen durch den nachgeschalteten Kesselpufferspeicher geführt. In Abhängigkeit der Temperatur im Kesselpufferspeicher wird der Brennwertkessel hinzu geschaltet.

Hydraulisch sind die Kollektoren sind so verbunden, dass jedes Modul den vom Hersteller vorgeschriebenen Volumenstrom erhält (z. B: 35 l/hm²). 
Auf die Gesamtfläche bezogene liegt der Volumenstrom im Solarnetz jedoch nur bei 14 l/hm². Der max. Druckverlust im Kollektorfeld liegt bei ca. 250 mbar. Im Normalbetrieb ergibt sich eine maximale Kollektorrücklauftemperatur von etwa 85 °C und eine Kollektorvorlauftemperatur von bis zu 115 °C .

Wärmeverteilung

Um einen optimierten Betrieb der Solaranlage sowie des Brennwertkessels sicher zu stellen, war es erforderlich die Temperaturen so niedrig wie möglich zu halten. Hier galt es einen Kompromiß zwischen den erforderlichen Heizflächen, der Rohrdimensionen und der maximalen Netztemperatur zu finden. Die minimale Vorlauftemperatur wird durch die Brauchwasserbereitung festgelegt und liegt bei 65 °C.

Da die Wärmeverteilung für das Baugebiet und die Bürogebäude getrennt erfolgt konnten hier unterschiedliche Auslegungen zum Tragen kommen.

Das Baugebiet wird über ein Niedertemperaturnetz mit einer gleitenden Vorlauftemperatur von max. 75 °C versorgt. In Abhängigkeit der Außentemperatur sinkt die Vorlauftemperatur auf minimal 65 °C ab. 
Die statischen Heizflächen der Bürogebäude werden direkt aus der Heizzentrale mit einer max. Vorlauftemperatur von 70 °C versorgt. 
Um den unterschiedlichen Heizkurven der Bürogebäude und dem Nahwärmenetz gerecht werden zu können, sind die drei Heizkreise mit einer Rücklaufbeimischung ausgestattet.

Hausübergabestationen

Sämtliche Häuser im Baugebiet haben einen separaten Hausanschluß erhalten. Die Wärmeübergabe erfolgt bei allen Häusern mittels einer kompakten Fernwärmeübergabestation in indirekter Bauweise.

Heizbetrieb

Heizbetrieb stellt das Motordurchgangsventil den Durchfluß so ein, daß am Vorlauffühler der Sekundärseite gerade die nach der Heizkurve benötigte Temperatur erreicht wird. Der Sollwert der Temperatur wird außentemperaturabhängig vom Regler vorgegeben. Überschreitet die Temperatur am Rücklauffühler einen von der Außentemperatur abhängigen Wert, so reduziert der Regler über das Ventil den Durchfluß soweit, daß eine Auskühlung des Fernheizwassers bis auf den Sollwert stattfindet.

Brauchwasserbereitung

Wenn im Warmwasserspeicher die Solltemperatur am oberen Speicherfühler unterschritten wird, erfolgt die Brauchwasserladung im "gleitenden" Vorrang. Dabei arbeiten beide Kreise solange parallel, bis am Warmwasserfühler bei geöffnetem Warmwasserstellventil nicht mehr die Solltemperatur erreicht wird. Ist das der Fall, wird das Stellventil der Heizung zugefahren, bis der Warmwassersollwert erreicht wird.

Betriebserfahrungen

Wie bei den meisten neu erschlossenen Nahwärmegebieten stellte sich auch beim Baugebiet Weiße Steige eine deutliche verzögerte Bebauung ein. Zur Zeit sind 23 Häuser fertiggestellt, mit dem Bau von weiteren 6 Häusern soll noch dieses Jahr begonnen werden. Die ersten Bewohner sind im Frühjahr 2001 eingezogen. Insgesamt sind derzeit 12 Häuser bewohnt. Aufgrund der geringen Netzauslastung fallen während dieser Anfangsphase die Wärmeverluste des Netzes deutlich stärker ins Gewicht. Verwertbare Betriebsergebnisse liegen deshalb noch nicht vor.