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Zuverlässige Planung und Ausführung – trotz spezieller Anforderungen

eZeit Ingenieure

Das berliner Planungsbüro simuliert die komplexe energetische Sanierung eines großflächigen Gebäudekomplexes in Polysun: Nachhaltiges Konzept wurde umgesetzt und Fördermittel gesichert.

eZeit Ingenieure ist ein Planungsbüro für Architektur, Gebäude- und Energietechnik. Das Berliner Unternehmen hat sich auf energieoptimiertes, nachhaltiges Bauen fokussiert. Das bedeutet ganzheitliches Denken, Planen, Finanzieren und Umsetzen – vom städtebaulichen Großprojekt bis zum Wärmebrückendetail. Das Leistungsspektrum der Planer umfasst dabei alle Bereiche des Wohn- und Gewerbebaus, vom Einfamilienhaus über große Wohnanlagen bis hin zu ganzen Quartieren. Sowohl im Neubau als auch in der Sanierung legen die Spezialisten großen Wert auf maßgeschneiderte Konzepte für wirtschaftlich energieoptimierte Bauprojekte.

Herausforderung

In einem Berliner Mehrfamilienhaus galt es, eine energetische Sanierung des Bestandsgebäudes zu bewerkstelligen. Das Haus mit rund 2.400 Quadratmetern Wohnfläche hatte ursprünglich 17 Wohneinheiten (WE) im Bestand. Ein Anbau (3 WE) und ein neues Dachgeschoss (4 WE) mit insgesamt sieben neuen Wohneinheiten wurden im Zuge der Sanierung des Mehrfamilienhauses realisiert.

Keinesfalls trivial war die Anforderung. Die Erneuerung des Leitungsnetzes musste „minimalinvasiv“ erfolgen. Der Grund: Bereits vorhandene Schornsteinzüge im Gebäude sollten sich weiterhin nutzen lassen. Und auch die vorhandenen Heizkörper sollten bestehen bleiben.

Im Detail geschah dann bei der Sanierung Folgendes: Die alten Gasetagenheizungen wichen einer modernen Energiezentrale. Das Energiekonzept umfasste eine Abluftwärmepumpe, eine Sole-Wärmepumpe mit neun Tiefenbohrungen und einen Gas-Spitzenlastkessel in Verbindung mit Solarthermie und Photovoltaik auf den Dachflächen. Für die Installation der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) inklusive Elektroinstallationen ließen sich dann tatsächlich die alten Schornsteinzüge nutzen, es wurden keine zusätzlichen Schächte im Bestand benötigt. Auch die Heizkörper wurden nicht ausgetauscht.

Ganz im Sinne der eZeit-Ingenieure sollte die Energiesanierung des 1900 erbauten Mehrfamilienhaus ganzheitlich erfolgen. Denn nur derart wird der Umbau zukunftsfähig gemacht. „Das Prinzip war also, dass sich alles in der Planung und anschließenden Sanierung nicht nur auf die Gebäudehülle konzentrierte. Erst das exakte Zusammenspiel von Gebäudehülle und Gebäudetechnik hat zuverlässig die Reduktion der CO2e-Emissionen bewirkt“, so Bernd Paarmann, auf Gebäudeenergie- und -informationstechnik spezialisierter Ingenieur des Berliner Unternehmens.

Die Konsequenz dieser Gemengelage: Vor dem Umbau müssen eine Vielzahl an Weichenstellungen erfolgen. Hierfür lohnte sich die simulationsgestützte Planung, Auslegung und Optimierung der ganzheitlichen Energiesysteme mit Polysun von Vela Solaris.

Bild@eZeit Ingenieure

Lösung

In Polysun konnten Bernd Paarmann und seine Kolleginnen und Kollegen die Eingangsparameter – etwa Gebäudegeometrie, Hülle, Nutzung, TGA im Bestand – erfassen. Erst daraufhin erfolgte eine genaue, auf das Gebäude zugeschnittene, Planung der Gebäude- und Energietechnik. Ebenso flossen darin standortspezifische Faktoren wie z. B. lokale Wetterdaten ein.

Um kostenschonend zu planen, sollte natürlich auch die Erzeugerleistung nicht zu groß, sondern genau passend zu dem jeweiligen Projekt gewählt werden. Gleichzeitig galt es, die Komfortansprüche an Warmwasser und Heizen/Kühlen zuverlässig zu decken. Auch hier kam Polysun zum Einsatz.

„Ebenso haben wir mit Polysun berechnet, wie sich zukünftig die Energiekosten im Betrieb der Anlage im Vergleich zum unsanierten Zustand und den alten Gasetagenheizungen verhalten“, so Paarmann. Hier ging es insbesondere um das Thema „grüne bezahlbare Energie“.

Auch der Aspekt: „minimalinvasive Sanierung“ ließ sich in Polysun zuverlässig simulieren. Da sich im Bestandsgebäude einige Schornsteinzüge nicht nutzen ließen und auf zusätzliche neue Schächte verzichtet werden sollte, musste die ursprüngliche Trennung des Heizungsnetzes in Hoch- (bestehende Heizkörper und Warmwasser) und Niedertemperatur (Flächenheizung Neubaubereich) aufgehoben werden. Derart blieb nur noch ein Hochtemperatur-Netzheizkreis übrig, der – wenn nötig –heruntergemischt wird. Der Simulation in Polysun wurden neue Varianten hinzugefügt und durchgerechnet, denn es ergab sich die Fragestellung, ob das geplante Energiekonzept auch unter diesen ungünstigen Bedingungen noch funktioniert. Dabei war wichtig, dass die gewünschte und erforderliche Jahresarbeitszahl weiterhin erreicht wird und wie die Auswirkungen auf den Anteil der regenerativen Energien sowie der Strom-Anteil im Verhältnis zum fossilen Anteil sind.

Letzterer Aspekt war deshalb entscheidend: Da in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Energie- und Sanierungskonzeptes auch mögliche Fördermittel einfließen konnten, wurden die konkreten Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpe exakt simuliert. Die dadurch ermittelte Effizienz kann einen Bezug von Fördermitteln tatsächlich ermöglichen, was die Sanierung sowohl für die Bauherren als auch die Mieter attraktiver macht.

Ergebnis

„Da wir durch die Simulation die Anteile der verschiedenen Energieträger wie Strom, Gas und Umweltwärme ermitteln konnten, war es uns möglich, eine Prognose über die Entwicklung der Energiekosten im Vergleich von neuer und alter Anlagentechnik zu erstellen“, so Experte Paarmann. „Es ließ sich damit deutlich für den Bauherren und die Mietparteien zeigen, dass bei weiter voranschreitender Stromwende – der erneuerbare Anteil im deutschen Strommix steigt kontinuierlich – und steigender CO2-Bepreisung unser Energiekonzept im Hinblick auf die Energiekosten im Vergleich zum Weiterbetrieb mit Gas deutlich zukunftsfähiger ist.“

Durch die Substituierung von fossilem Gas mit Strom und Umweltwärme konnten die eZeit-Ingenieure so ein Anlagenkonzept realisieren, das auf die Energiewende und die damit verbundenen Preisentwicklungen in Deutschland vorbereitet ist, einen wirtschaftlichen Betrieb ermöglicht und einen kleinen ökologischen Fußabdruck aufweist, mit dem sicher die Zielanforderungen für das Jahr 2045 erfüllt werden können.

Die Förderprogramme des Bundeswirtschaftsministeriums erfordern eine bestimmte Jahresarbeitszahl. Der Nachweis darüber muss bei komplexeren Anlagensystemen über eine Simulation erbracht werden. „Für dieses Bauvorhaben haben wir mit der Simulation die Fördermittel für die energetische Sanierung gesichert. Diese geringeren Investitionskosten resultieren in der Umlage in einer geringeren Kaltmietenerhöhung für die Mietparteien.

Durch die Simulation war es den Berliner Ingenieuren ebenfalls möglich, die notwendigen Planungsänderungen der Stränge und der damit verbundenen Anhebung des Temperaturniveaus in Hinblick auf die Kriterien Anteil erneuerbarer Energie, Wirtschaftlichkeit und zukünftige Energiekosten zu überprüfen. „Mit der Simulation von Polysun konnten wir zuverlässig sicherstellen, dass sich das gewünschte Anlagensystem umsetzen lässt, sich für Förderprogramme qualifiziert und einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage garantiert.“, zieht Bernd Paarmann ein zufriedenes Fazit des Polysun-Einsatzes.

Eckpunkte

Auf einen Blick

  • Kunde: eZeit Ingenieure GmbH
  • Branche: Planungsbüro für Architektur, Gebäude- und Energietechnik
  • Standort: Berlin

Herausforderungen

  • Simulation der energetischen Sanierung eines Bestandsgebäudes
  • Komplexe Vorgaben wie Abbildung der minimalinvasiven Sanierung des Gebäudes
  • Nachweis der Wirtschaftlichkeit in der Simulation erbringen
  • Nachweis der Berechtigung für den Bezug von Fördermitteln in der Simulation gewährleisten

Produkt

  • Polysun Designer

Ergebnisse

  • Exakte Prognose über die Entwicklung der Energiekosten im Vergleich von neuer und alter Anlagentechnik, heißt: Fördermittel-Nachweis erbracht
  • Kostenschonende Planung realisiert: Win-Win-Situation für Mieter und Bauherrn
  • Minimalinvasive Sanierung zuverlässig simuliert
  • Langfristiges und nachhaltiges Anlagenkonzept realisiert

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