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Solarstadt Weil am Rhein

Die Stadt Weil am Rhein entwickelt das zentrumsnahe Areal am Messeplatz zum neuen Stadtquartier. Auf dem Baufeld 1 des neuen Baugebiets wollte eine Baugemeinschaft ihren Wunsch nach einem hochwertigen, sozial und ökologisch nachhaltigen Wohnumfeld zu erschwinglichen Kosten erfüllen.

Bauen in einer Baugemeinschaft bietet die Möglichkeit, die Vorteile eines großen Projektes wie günstige Preise und hochwertige Technik mit den Möglichkeiten der individuellen Gestaltung zu verbinden. © Dirk Wilhelmy, Stuttgart

Entwurfsaufgabe

Die Stadt Weil am Rhein entwickelt das zentrumsnahe Areal am Messeplatz zum neuen Stadtquartier. Auf dem Baufeld 1 des neuen Baugebiets wollte eine Baugemeinschaft ihren Wunsch nach einem hochwertigen, sozial und ökologisch nachhaltigen Wohnumfeld zu erschwinglichen Kosten erfüllen.

Unter Führung des Architekturbüros siedlungswerkstatt aus Konstanz entsteht im Projekt "Solarstadt am Messeplatz" ein Ensemble aus 7 Mehrfamilienhäusern mit insgesamt 44 Wohneinheiten mit individuellen Grundrissen und einer modernen Architektursprache. Der Anspruch „gemeinsam ökologisch bauen“ spiegelt sich einerseits in der Passivhausbauweise und zugleich in dem innovativen Energieplus-Konzept wider.

Als Leuchtturmprojekt im Rahmen des Modellvorhabens "Auf dem Weg zum Effizienzhaus Plus" der Deutschen EnergieAgentur GmbH (dena)“ zeigt der nun fertig gestellte 1. Bauabschnitt des Projekts eindrucksvoll, wie die Eisspeicher-Technik die regenerativen Wärmequellen Sonne, Luft, Wasser, Erde und Eis zum Heizen und Kühlen kombiniert.

In der Heizperiode wird dem Eisspeicher Wärme mithilfe einer Wärmepumpen­kaskade entzogen. Diese besteht aus einer Sole/Wasser-Wärmepumpe Vitocal 300-G und einer Sole/Wasser-Wärmepumpe Vitocal 350-G. © Dirk Wilhelmy, Stuttgart

Energiekonzept

Der geringe Jahresheizwärmebedarf von nur 15 kWh/m²a wird durch die Passivhausbauweise mit einer hochwärmegedämmten Gebäudehülle sowie eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung erreicht. Für die Deckung des geringen Bedarfs an Restenergie entschlossen sich die Architekten der siedlungswerkstatt, ein innovatives Eisspeichersystem zu installieren.

Der erste Bauabschnitt des Projekts „Solarstadt am Messeplatz“ wurde als eins von vierzig Leuchtturmprojekten im Rahmen des Modellvorhabens „Auf dem Weg zum Effizienzhaus Plus“ der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena) ausgewählt. Die bundesweiten Modellprojekte überzeugen mit ambitionierten Energiekonzepten. Die dena begleitet die Projekte bei der Durchführung. Das Modellvorhaben der dena wird gefördert von Viessmann und dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung.

Im Inneren der Betonbehälter sind Wärmetauscher angebracht. ©Viessmann

Heizung, Warmwasser und Kühlung

Im ersten Bauabschnitt des Projekts „Solarstadt am Messeplatz“ wurde für die drei Mehrfamilienhäuser für die Heizung, Warmwasserbereitung und Kühlung ein Eisspeicher-System installiert. Das Viessmann Eisspeichersystem ist ein wirtschaftliches und zugleich umweltschonendes Wärme- und Kälteversorgungssystem. Das Eisspeicher-Konzept beruht darauf, dass es verschiedene frei verfügbare Energien aus der Umwelt gleichzeitig einsammelt. Das System kombiniert so zum Heizen und Kühlen auf höchst ökonomische Art und Weise fünf natürliche Energiequellen: Sonne, Luft, Erdwärme, Wasser und Eis. So kann es trotz zeitlich schwankendem Energieangebot in einem patentierten Langzeit-Energiespeicher die anfallende Wärmeenergie einspeichern.

Pro Haus des ersten Bauabschnitts wurde auf dem Baufeld 1 ein Eisspeichersystem installiert. Das System entwickelt seine Vorteile durch ein gesteuertes Zusammenspiel der Komponenten Eisspeicher, Solar-/Luft-Absorber, Wärmepumpe und Warmwasserspeicher.

Das Herzstück der Anlage sind jeweils zwei im Erdreich versenkte Eisspeicher mit einem Fassungsvermögen von je 12 Kubikmetern. In der warmen Jahreszeit wird in diesen Speichern unterirdisch die überschüssige Energie in großvolumigen Wassermengen auf niedrigem Temperaturniveau gespeichert. Die umgebende Erdwärme ermöglicht die Speicherung über längere Zeit und ohne aufwändige zusätzliche Isolierung. Bei dem Eisspeicher handelt es sich um einen Energiespeicher mit einer speziellen, darin befindlichen Wärmetauscheranordnung.

Auf dem Flachdach der drei Häuser sind jeweils sechs Solar-/Luft-Absorber des Typs SLK-F installiert. Diese nehmen die Wärme der Sonne und der erwärmten Umgebungsluft auf. Das gilt auch bei Bewölkung oder diffuser Strahlung, der Energieertrag ist somit höher als bei klassischen Solaranlagen. Die Überschüsse aus dem Sommer werden im SolarEis-Speicher eingelagert.

Mit Beginn der kalten Jahreszeit wird die Wärme dem unterirdischen Eisspeicher mithilfe der Wärmepumpe entzogen und dem Warmwasserspeicher und dem Heizsystem zugeführt. In jedem der drei Häuser wurde dazu eine Wärmepumpenkaskade eingebaut. Eine solche Kaskade besteht dabei aus einer Sole/Wasser-Wärmepumpe des Typs Vitocal 300-G von Viessmann für die Fußbodenheizung sowie einer Sole/Wasser-Wärmepumpe Vitocal 350-G von Viessmann für die Warmwasserbereitung und die Fußbodenheizung. Die Kombination der Vitocal 300-G mit der Vitocal 350-G sorgt für die gewünschte hohe Heizleistung und erhöht die Betriebssicherheit der gesamten Anlage. Der modulare Aufbau mit den separaten Verdichterkreisen sorgt zudem für eine besonders hohe Effizienz im Teillastbetrieb und ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb bei Heizung und Warmwasserbereitung. Die Vitocal 350-G kann eine Vorlauftemperatur von 72 Grad Celsius erzeugen und damit warmes Wasser von 60 Grad Celsius zur Verfügung stellen.

Zur Laufzeitverlängerung dient ein Heizwasser-Pufferspeicher Vitocell 100-E von Viessmann mit 400 Litern Inhalt. Für die Trinkwassererwärmung wurde ein 1.000-Liter-Ladespeicher Vitocell 100-L aus Stahl mit Ceraprotect-Emaillierung von Viessmann installiert.

Beim kontrollierten Phasenübergang von Wasser zu Eis durch den Wärmeentzug im Eisspeicher werden große Mengen an Kristallisationsenergie freigesetzt, die ebenfalls vom System genutzt werden. Das entstehende Eis kann im folgenden Sommer zur kostenlosen Kühlung verwendet werden.

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