Bildungs- und Sportcampus Bürstadt, Hessen

Innovative Energielösung gemäß Wärmenetze 4.0

Bilder: ©Stadt Bürstadt

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Team für Technik überzeugt mit simulationsgestützter Planung und hat die Machbarkeitsstudie für ein anspruchsvolles Versorgungskonzept erfolgreich abgeschlossen.

Im Rahmen eines Pilotprojekts zum Vorhaben “Gesunde und Soziale Stadt“ und mit Unterstützung zahlreicher Förderer, darunter die Dietmar Hopp Stiftung, entsteht in Bürstadt (Hessen) ein neuer Bildungs- und Sportcampus mit einer Gesamtfläche von ca. 32.000 m². Aus dem bestehenden Areal, das mehrere Sportvereine beherbergt, wird ein offener Campus mit multifunktionaler Sportanlage als Begegnungs- und Bewegungsstätte für alle Generationen. Neben bestehenden Einrichtungen werden zukünftig modernisierte und neu geschaffene Bereiche zur Verfügung stehen. Zwei Turnhallen, mehrere Vereinsheime und ein Jugendhaus sind bereits genauso Teil des Campus wie das städtische Freibad. Zwei Kunstrasensportplätze und eine Freilufthalle sowie eine neue Flutlichtanlage sollen die Möglichkeiten erweitern und mehr Komfort bei der ganzjährigen Nutzung der Sportanlagen bieten. Hinzu kommt der Neubau eines Bildungszentrums, welches als multifunktional genutztes Gebäude auf Passivhausniveau das Herzstück des Campus bilden soll. Ziel ist es, mithilfe eines durchdachten innovativen Energiekonzeptes den gesamten Campus klimaneutral zu betreiben.

Nachhaltiges innovatives Energiekonzept

Die Team für Technik GmbH wurde mit der Planung dieses Energiekonzepts betraut. Die innovative Ingenieurgesellschaft für Energie- und Versorgungstechnik mit Büros in München, Nürnberg, Berlin und Karlsruhe ist spezialisiert auf ökologisch und ökonomisch nachhaltige Lösungen, die auf langjähriger Erfahrung in Beratung, Planung und Bauüberwachung basieren. Seit 1998 berät Team für Technik erfolgreich Kunden bei allen Fragestellungen im Bereich Energie- und Versorgungstechnik.

Neben der Weiterentwicklung von Bestandsanlagen mussten für den Bildungs- und Sportcampus Bürstadt gleichzeitig Neubauten und geplante zukünftige Erweiterungen bestehender Gebäude berücksichtigt werden. Zudem sollte die vielseitige Nutzung des Areals als offene Fläche, durch Vereine und zukünftig auch bei Veranstaltungen sowie die Baubeschaffenheit der Gebäude berücksichtigt werden. Unterschiedlichste Anforderungen an den Energiebedarf sind die Folge. Eine besondere Herausforderung bestand darin, dass die Temperaturanforderungen des Heizsystems sowohl den Bestandsanlagen mit höherer Solltemperatur als auch den Neubauten mit niedrigerer Solltemperatur gerecht werden sollte. Der bestehende Gaskessel des Freibades wurde zum Beispiel lediglich als Ausfallreserve beibehalten. Die solarthermische Anlage des Freibads wird modernisiert und ebenfalls in das Wärmenetz eingebunden.

Außerdem musste die Energieversorgung gemäß den Regularien für ein Wärmenetz 4.0 geplant werden, um die hohen Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen sowie die entsprechenden Fördermittel zu sichern.

Simulationsgestützte Planung

Team für Technik setzt seit Jahren auf simulationsgestützte Planung mit Polysun von Vela Solaris. Bei dem Projekt Bildungs- und Sportcampus Bürstadt wurde schnell klar, dass die Planung aufgrund der Ausmaße und Komplexität des Projekts nur mithilfe von Simulation genau und effizient durchgeführt werden kann. Dazu wurden bereits in einer frühen Projektphase zunächst unterschiedliche Varianten einander gegenübergestellt und in Polysun abgebildet. Hierbei wurde eng mit den Experten von Vela Solaris zusammengearbeitet. Ein erstes Modell wurde entwickelt, sodass das Team für Technik lediglich Verfeinerungen und Optimierungen vornehmen musste. „Das erste Grobmodell der Polysun-Simulation wurde bereits bei einem vor Ort Workshop in unserem Büro in Zusammenarbeit mit Vela Solaris erstellt und später in unserem Auftrag von Vela Solaris sehr zeitnah in remote Zusammenarbeit vervollständigt – so konnten wir uns auf die Verfeinerung und Optimierung konzentrieren. Für kurzfristige Rücksprachen stand Vela Solaris jederzeit unkompliziert und äußerst kompetent zur Seite!“, so Fabian Speer, Team für Technik GmbH.

Als favorisierte Variante zur ganzheitlichen Energieversorgung des Bildungs- und Sportcampus wurde schließlich ein Nahwärmenetz mit einer Grundwasserwärmepumpe und kaskadierender Versorgung mit dezentralen Wärmepumpen sowie einem geschlossenen Verteilernetz für Strom mit Photovoltaik gewählt. Mit Polysun wurde diese Variante weiterentwickelt und verfeinert: Die Abbildung und Optimierung der Steuerungslogik lieferte entscheidende Kriterien für die Planung der Automation. Zudem konnte die passende Dimensionierung der Solarthermieanlage definiert werden. Dies führte zu einer Steigerung des solaren Deckungsgrades um rund 4 Prozent sowie eine Erhöhung der Systemjahresarbeitszahl (SJAZ) von 4,1 auf 4,9 durch solarthermische Grundwasser-Vorwärmung.

Erfolgreicher Funktionstest und Machbarkeitsstudie

Schließlich wurde mit Simulation in Polysun der Funktionstest zuverlässig erbracht und die Kriterien zur Einhaltung der Förderregularien für das Wärmenetz 4.0 sichergestellt. Diese bildeten die Basis für den komplexen Förderantrag beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), insbesondere im Hinblick auf die Grundwassernutzung (Simulation der Wärmeentnahme und entsprechender Volumenströme) sowie den Förderanteil für die PV-Anlagen (Anteil Direktnutzung für die Wärmeerzeugung).

Gegenüber dem Auftraggeber sowie anderer Anspruchsgruppen konnte das gesamte Konzept zur Energieversorgung dank konsequenter Simulation transparent und überzeugend dargestellt werden. Das simulationsgestützt geplante ganzheitliche Energiekonzept für den Bildungs- und Sportcampus Bürstadt überzeugte schließlich, wurde vom Stadtrat angenommen und das Unternehmen wurde mit der Umsetzungsplanung beauftragt.

Fabian Speer

Team Energie und Nachhaltigkeit, Team für Technik GmbH

„Für das Projekt Bildungs- und Sportcampus Bürstadt galt es, die Energieversorgung für ganz unterschiedliche Nutzergruppen nachhaltig zu planen und dabei die Anforderungen an ein Wärmenetz 4.0 zu berücksichtigen. Mit der simulationsgestützten Planung von Vela Solaris ist uns dies gelungen. Dank Polysun konnten wir in kurzer Zeit auch für den Bauherren transparente und überzeugende Ergebnisse vorweisen.“

Eckpunkte

Auftraggeber

Stadt Bürstadt

Energiesystem-komponenten für Simulation

Solarthermie, Grundwasserwärmepumpe, Gaskessel Wärmepumpen (Kaskade), Pufferspeicher Heizenergie, Warmwasserspeicher, PV

Leistung Vela Solaris

Aufbau Basismodell der Simulation mit Polysun Software unter Berücksichtigung der Anforderungen gemäß Wärmenetze 4.0 zur weiteren Verfeinerung durch das Team für Technik.

Ergebnis

Erfolgreicher Abschluss der Machbarkeitsstudie mit Nachfolgeauftrag für Folgeprojektphase. Erfolgreiche Prüfung des Energiesystembetriebs. Steigerung des solaren Deckungsgrades um rund 4% und der SJAZ um rund 19%.