Das Forschungsprojekt IBA Network ist das Folgeprojekt von EnEff:Stadt IBA Hamburg - CO2-neutrale Energieversorgung für die Elbinsel. Sein Ziel ist eine umfassende Systembetrachtung der im Basisprojekt aufgebauten Strukturen und deren integrale Optimierung: von Einzelkomponenten der Anlagentechnik und Schnittstellen über die Standardisierung des Energie- und Qualitätsmanagements einschließlich des Monitorings für hocheffiziente Gebäude. Durch die Erweiterung der Systemgrenze vom Gebäude auf das Quartier soll die Möglichkeit der Verrechnung von Überschüssen von Neubauten mit Bestandsgebäuden erforscht und die Quantifizierung in einer Quartierskennzahl ausgedrückt werden.
Das Aktionsfeld der IBA Hamburg ist die Elbinsel zwischen Norder- und Süderelbe im Stadteil Wilhelmsburg. Ziel ist die Verwirklichung eines nachhaltigen Energiekonzeptes für den städtischen Raum. Die Energieerzeugung und der Energieverbrauch des gesamten Gebietes und der Einzelprojekte soll im Rahmen der Begleitforschung in einem Monitoring überwacht und analysiert und die Kenndaten ermittelt sowie dokumentiert werden.
- Monitoringfortschreibung
- Analyse der Pufferwirkung von Nahwärmenetzen
- Energetische, ökologische und wirtschaftliche Bewertung einzelner Systeme
- Entwicklung eines Zukunftsszenarios für Quartiere
Interessante Links:
- http://www.iba-hamburg.de/
Gebäudemonitoring:
Im Basisprojekt IBA Hamburg (2013 – 2016) wurde ein Messsystem für das Highlevel-Monitoring in neun Gebäudetypen verschiedener Kategorie und Nutzung aufgebaut. Highlevel-Monitoring bezeichnet die automatische und zeitlich hoch aufgelöste Aufnahme und Auswertung von detaillierten Messwerten aus dem Betrieb dieser Gebäude. Zusätzlich stehen Gesamtverbrauchswerte für 27 weitere Gebäude im Quartier der IBA aus dem Lowlevel-Monitoring zur Verfügung. Die bereits aufgenommenen Daten werden als Grundlage für die Betriebsoptimierung genutzt. Währenddessen wird das Monitoring in den Gebäuden weitergeführt, um die Entwicklung des Nutzungsverhaltens zu analysieren.
Teilprojekte:
BIQ - Das Algenhaus
Das BIQ ist ein Wohngebäude mit 15 Wohneinheiten. An der Süd-Ost- und der Süd-West-Fassade sind Bioreaktoren installiert, in denen Mikroalgen wachsen. Neben der Sonnenenergie, die die Algen aufnehmen, wird ein Teil der Wärme vom Wasser absorbiert. Diese überschüssige Wärme aus den Bioreaktoren wird als Quelle für die Wärmeversorgung des Gebäudes eingebunden. Die Stromversorgung des Gebäudes erfolgt über eine PV-Anlage und den Anschluss an das öffentliche Stromnetz.
Grundsätzlich ist die Wärmeversorgung in die Bereitstellung von Heizwärme und Trinkwarmwasser getrennt. Zur Heizwärmeerzeugung ist eine Sole-Wasserwärmepumpe zum Einsatz gekommen, die quellseitig Wärme aus Erdsonden bezogen hat. In die Erdsonden kann überschüssige Wärme aus den Bioreaktoren eingespeist werden, um das Erdreich in den Sommermonaten zu regenerieren. Die Trinkwarmwassererzeugung erfolgt über einen Gaskessel und einen Anschluss an das Nahwärmenetz Wilhelmsburg Mitte. Die Abgase des Gaskessels werden in die Bioreaktoren zur Versorgung der Algen mit CO2 geleitet. Da der Betrieb des Gaskessels an den CO2-Bedarf der Algen in den Bioreaktoren gekoppelt ist, fällt überschüssige Wärme an, die in das Nahwärmenetz eingespeist wird.
Das ursprüngliche Konzept des BIQ sah vor, dass die Wärme aus der Fassade zur Unterstützung der Heizung und Trinkwarmwasserversorgung sowie der Erdreichregeneration dient. Im Gebäudebetrieb hat sich jedoch gezeigt, dass die notwendigen Temperaturniveaus für ersteres nur selten vorliegen und die zeitliche Übereinstimmung von Wärmebedarf und -produktion nicht immer gegeben war. Außerdem hat sich in den Sommermonaten großer Kühlbedarf gezeigt. Um die Wärme besser nutzen zu können, lohnt es daher, sie mittels einer Trinkwasserwärmepumpe auf ein höheres Niveau zu heben. Dabei wird durch die höhere Quelltemperatur an der Wärmepumpe deren Arbeitszahl deutlich erhöht und der Gesamtenergieverbrauch gesenkt. Außerdem kann die Fassade an besonders warmen Tagen besser gekühlt werden, weil nicht nur die Kühlkapazität der Erdsonden, sondern auch die Kühlleistung der Wärmepumpe genutzt werden.
Um alle Elemente miteinander zu kombinieren und die Wärmeströme optimal zu führen, wurde ein parameterbasiertes Konzept für eine automatische Steuerung entwickelt, das die Anlage im Ganzen erfasst und alle Elemente in sinnvoller Kombination aktiviert, einstellt oder deaktiviert. Durch die Orientierung an wenigen, mit Bedacht ausgewählten Parametern ist ein flexibler Wechsel zwischen einem energetisch und biologisch optimierten Betrieb möglich. Das Konzept wird von der SSC GmbH im Rahmen eines von der Zukunft Bau geförderten Projektes dazu genutzt, um das vorhandene Steuerungssystem neu aufzusetzen und die Anlagentechnik umzubauen.
AP1 Monitoringfortschreibung
Fortführung der Datenerhebung und Datenauswertung für die energetische, ökologische und wirtschaftliche Bewertung der Konzepte
Darstellung der Relevanz für die Perspektive Wilhelmsburg 2050
AP2 Gebäudevernetzung
Optimierung der Gebäudeschnittstellen zu den Wärmenetzen
Überprüfung der Planungsziele
Verbesserung der Einspeisepotentiale Optimierung der Betriebsweisen Ausbau der erneuerbaren Energien im Kontext power to heat
AP3 Betriebsoptimierung der Gebäudekonzepte
Identifikation und Kommunikation von Optimierungspotentialen
Nachverfolgung erschlossener Potentiale (Qualitätskontrolle)
Erarbeitung eines dauerhaften Energie- und Qualitätsmanagements (EQM easy)
AP4 IBA Online
Integration neuer Projekte (Gebäudeeigentümer und -betreiber) in ein Konzept zum Energie- und Qualitätsmanagement
Verfolgung von Effizienzpotentialen im Neubau und Bestand im Hinblick auf die energiepolitischen Ziele 2050
Transparente Fortschreibung der Statusziele
AP5 Mehrwert IBA
Nutzung der Datenbasis IBA als Reallabor zur Validierung von neu entwickelten Simulationstools für die Quartiers- und Stadtebene
Vernetzung mit laufenden EnEff:Stadt Projekten (Campus, Neue Weststadt Esslingen, Vernetzte Quartiere Wolfsburg, Energie-Tool-KIT und weitere)