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Überbauung Sentmatt in Obfelden
119 neue Mietwohnungen plus Bestandssanierung in direkter Nachbarschaft
An der Sentmattstrasse im zürcherischen Obfelden werden drei neu erstellte Mehrfamilienhäuser mit insgesamt 119 Mietwohnungen emissionsfrei nach dem 2SOL-Prinzip betrieben.
In direkter Nachbarschaft wurde ein bestehendes Mehrfamilienhaus aus dem Jahr 1973 mit 22 Mietwohnungen in bewohntem Zustand saniert und an das Energiesystem der neuen Gebäude angeschlossen.
Zusammenfassung des Schlussberichts des Pilot- und Demonstrationsprojekts Sentmatt des Bundesamts für Energie:
In Obfelden wird eine emissionsfreie Wärmeversorgung von Gebäuden mit neuen Technologien realisiert. Die Kombination einer Niederhub-Wärmepumpe mit einer tiefen Membran-Erdwärmesonde und Flächenheizungen ermöglicht ein effizientes Heizen im Winter und Kühlen im Sommer bei tiefstem Exergieverbrauch. Neben dem Nachweis der exergetischen und wirtschaftlichen Vorteile des 2SOL-Energiesystemes, sollen auch die Vorteile des dezentralen 2SOL-Ansatzes, d.h. 1 Niederhub-Wärmepumpe pro Membran-Erdwärmesonde, aufgezeigt werden. Dieser Ansatz ermöglicht eine optimalen Abstimmung zwischen Quelle, Transformation und Senke sowie erhebliche Vorteile in der Bauphase, durch weniger horizontale Leitungen sowie Aktoren. Um dies Aufzuzeigen werden in dieser Siedlung zwei dezentrale Systeme (20 Wohnungen) und ein zentrales System (99 Wohnungen) installiert.
Schlussbericht P&D-Projekt Sentmatt
2SOL ist für neue und sanierte Gebäude geeignet
Dieses Bauprojekt zeigt, dass 2SOL nicht nur für Neubauten ökologisch und ökonomisch attraktiv ist, sondern auch für Bestandssanierungen. Und dass Mieterinnen und Mieter neben der Senkung von Nebenkosten auch von einem erhöhten Komfort profitieren, beispielsweise einer angenehmen Raumkühlung an heissen Sommertagen.
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Sanierung in bewohntem Zustand
Da das bestehende Gebäude mit minimalen Eingriffen an die neue 2SOL-Anlage der Überbauung Sentmatt angeschlossen wurde, konnten die Mieter auch während der Sanierungsarbeiten in ihren Wohnungen bleiben. Neben der Erneuerung der Gebäudetechnik wurden auch die Nasszellen saniert.
Das Mehrfamilienhaus aus dem Jahr 1973 wurde saniert und an das 2SOL-Gebäudetechniksystem der neuen Überbauung Sentmatt angeschlossen.
Erkenntnisse über die Effizienz von dezentralen 2SOL-Systemen
An der Sentmatt wurde die Gebäudetechnik nach dem Prinzip 2SOL realisiert. Neben einer Grossanlage mit einem zentralen Gebäudetechniksystem für insgesamt 109 Wohnungen kommen auch zwei dezentrale Systeme für je 5 Wohnungen zum Einsatz.
Die beiden dezentralen System zur emissionsfreien Wärmeerzeugung setzen auf die Kombination einer tiefen Erdwärmesonde, einer effizienten Niederhub-Wärmepumpe und einer optimierten Wärmeverteilung. Die Entwicklung und Erprobung dieses dezentralen Ansatzes wurde vom Bundesamt für Energie BFE im Rahmen eines Pilot- und Demonstrationsprogramms unterstützt. Die dezentralen Anlagen wurden mit einem Mess- und Monitoringsystem ausgestattet, um ihre Effizenz zu messen und die Anlage im Betrieb zu optimieren zu können.
Im Rahmen eines Pilotprojekts des Amts für Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich AWEL wurden zudem die Technologien 2SOL und digitalSTROM vereint. Auch in diesem Projekt wird die Effizienz im realen Betrieb gemessen, detailliert ausgewertet und mit konventioneller Wärmeerzeugung verglichen.
"Tiefe Sonde - hohe Effizienz", Artikel erschienen im EnergiePraxis-Bulletin im Oktober 2021
Senkung der Nebenkosten und Kühlung in den Sommermonaten
Roger Ricklin, Bauherrenvertreter bei der Halter AG, erklärt, welches zwei der ausschlaggebenden Gründe waren, weshalb sich die Bauherrschaft für 2SOL entschieden hat:
„Mit dem 2SOL-System können zum einen die Nebenkosten gesenkt werden, was bei der Mietzinsfestsetzung höhere Nettomieten ermöglicht, und zum anderen wird der Komfort der Wohnungen erhöht. Die Möglichkeit der Kühlung in den Sommermonaten wird aufgrund der Klimaveränderung in Zukunft stark an Gewicht gewinnen und bietet den Mietern über das ganze Jahr ein optimales Raumklima.“
Nie über 26⁰ C Raumtemperatur - selbst im heissen Sommer 2017
Peter Weber, Mieter einer Wohnung in der Sentmatt, erzählt von seinen Erfahrungen. So auch darüber, dass es selbst im heissen Sommer 2017 nie über 26 Grad warm wurde in seiner Wohnung. Dies dank der 2SOL-Raumkühlung, bei der die Wärme aus den Räumen abtransportiert und zur Regeneration des Erdwärmespeichers genutzt wird.
Beitrag vom 17. August 2017 auf Radio SRF1
Die Verbindung diverser Energiequellen stellt eine grosse Herausforderung an die Planung dar
Die Planung einer solch komplexen Anlage wie diejenige der Überbauung Sentmatt mit ihren individuellen Anforderungen verlangt eine intensive Kooperation von Unternehmer, Planer und Bauherrschaft. Dabei ist es wichtig, die wesentlichen Ansprüche einer Heizungsanlage nicht aus den Augen zu verlieren und das hydraulische System möglichst einfach zu halten.
Bei diesem Projekt liegt der Fokus nebst der Anlageneffizienz-Steigerung auch auf der Gewinnung von relevanten Daten und Erkenntnissen für zukünftige Anlagen.
André Hug und Franko Roffler von der Balzer Ingenieure AG
Das Spezielle für die Planung: Die Verbindung diverser Energiequellen.
Das für die Planung Spezielle bei der Grossanlage lag darin, alle Energiequellen und –abnehmer geschickt miteinander zu verbinden und dabei alle Betriebszustände zu beachten. Die Jahresenergiebilanz der gesamten Anlage, inkl. jene des Bestandsbaus, soll positiv gehalten werden. Dabei kommt für das hohe Temperatur-Niveau der Warmwasser-Aufbereitung eine CO2-Wärmepumpe zum Einsatz. Deren Quelle bildet ein Energiespeicher, welcher konstant auf 26-30°C gehalten wird. Dessen Energie kann entweder aus der Raumentwärmung oder aktiv von der Ammoniak-Wärmepumpe stammen. Die Ammoniak-Wärmepumpe, welche vom Erdsondenfeld mit Energie versorgt wird, übernimmt zudem die niedrige Temperatur für die thermoaktiven Bauteilsysteme.
Das Problem: Zu wenig Dachfläche für die komplette Regeneration.
Die Lösung: Aktive Regeneration mit der Ammoniak-Wärmepumpe.
Da auf dem Dach weniger Ertragsfläche zur Verfügung steht als zur solaren Regeneration des Erdreichs nötig wäre, wird zusätzlich mit einer Ammoniak-Wärmepumpe aktiv regeneriert. Hierfür entzieht ein zusätzlicher Verdampfer der Umwelt Wärme. Mit der zusätzlichen Entwärmung der Wohnungen in den Sommermonaten spielen somit drei Quellen zusammen, welche das System im energetischen Gleichgewicht halten. Dieses komplexe Zusammenspiel verschiedenster Energiequellen stellte die grösste Anforderung an das Projekt.
Verantwortlich für einige Stolpersteine: Die Integration des Bestandsbaus.
Da der angrenzende Bestandsbau hohe Systemtemperaturen benötigt, ist dessen Einbindung mit diversen Stolpersteinen versehen. So erhält dieser beispielsweise seine Energie von der CO2-Wärmepumpe, und diese ist auf tiefe Rücklauftemperaturen angewiesen. Solche kontroversen Zusammenhänge erforderten viel Engagement des gesamten Planerteams.
Effizienzvergleich: Frischwasserstationen vs. kubische Speicher
Bei der Grossanlage kommen kubische Speicher zum Einsatz. Diese speziellen Speichersysteme bestehen aus diversen innenliegenden Warmwasser-Speichern, die von Heizungswasser in einem kubischen Tank umgeben sind. Mit diesem System können niedrige Vorlauf-Temperaturen gefahren werden. Die Effizienz dieser Speicher wird im Rahmen eines P&D-Projekts des Bundesamts für Energie untersucht. Dabei kommen für fünf Einheiten eine klassische Frischwasserstation zum Einsatz und für die gleiche Anzahl Wohnungen ein kubischer Speicher.
Betriebsauswertung: Äusserst wichtig für die Überwachung und Optimierung.
Nach der Inbetriebnahme der Anlagen beginnt die ebenso wichtige Phase der Betriebsbegleitung und Optimierung. Grundsätzlich erhält diese Phase bei vielen Anlagen zu wenig Beachtung, beim vorliegenden Projekt kommt ihr jedoch eine besondere Stellung zu. Denn nebst der Anlageneffizienz-Steigerung liegt der Fokus auch auf der Gewinnung von relevanten Daten und Erkenntnissen für zukünftige Anlagen.
Bedeutender Nutzen für das beauftragte Planungsunternehmen
Ein solches Projekt bedeutet stetige Weiterentwicklung und Auseinandersetzung mit neuen Technologien. Bei der Balzer Ingenieure AG, welche neben den klassischen Gebäudetechnik-Gewerken HLKS auch Sprinkler- und Brandschutz-Planung anbietet, hat daher das Projekt einen speziellen Stellenwert. Der Projektentwicklungs-Prozess bietet ein nicht käufliches Gut an Know-how.
* André Hug ist Leiter Engineering und Mitglied der Geschäftsleitung bei der Balzer Ingenieure AG.
Das in Baar, Chur und Winterthur ansässige Unternehmen ist bei der Überbauung Sentmatt verantwortlich für die Planung des gesamten Gebäudetechnik-Systems. www.balzer-ingenieure.ch Die Balzer Ingenieure AG ist 2SOL-Experte. Link auf die 2SOLexpert-Liste
Das Konzept wurde in enger Zusammenarbeit mit der Pfiffner AG in Zürich und Zug entwickelt. www.pfiffner.ch Die Pfiffner AG ist Mitglied der Allianz 2SOL und 2SOL-Experte. Link auf die Mitglieder-Liste
Flexibilität zahlt sich aus
Manchmal sind kreative Lösungen gefragt, um die Regeneration des Erdreichs selbst bei wenig Dachfläche zu gewährleisten. Erfahren Sie mehr darüber und weshalb nach Baubeginn ein Systemwechsel von Bodenheizung auf TABS sattfand.
*Autor: Peter Baumann, Pfiffner AG
Als die Installationsarbeiten an die Pfiffner AG, einem Mitglied der Allianz 2SOL, vergeben wurden, waren die ersten Arbeiten auf der Baustelle bereits im Gange. Bei der Auftragserteilung hatte sich die Bauherrschaft auf Empfehlung der Pfiffner AG entschieden, anstelle der ursprünglich vorgesehenen konventionellen Bodenheizung TABS (Thermoaktive Bauteilsysteme) einzusetzen. Dies, um eine Effizienzsteigerung des Gebäudetechniksystems zu erzielten. Die Systemtemperaturen für den Heiz- und Kühlbetrieb konnten dadurch weiter optimiert und die Gebäudemasse als Energiespeicher aktiviert werden.
Trotz nachträglicher Änderungen kam es zu keinen Verzögerungen
Die grosse Herausforderung zu jenem Zeitpunkt war, die TABS-Planung durch die Pfiffner AG möglichst rasch voranzutreiben, um für die bevorstehenden Einlegearbeiten mit dem Baumeisterprogramm mithalten zu können. Hier mussten auch noch einmal koordinative Anpassungen an den restlichen Einlagen, unter Berücksichtigung der Statik, gemacht werden. Auch die Veränderung der Verteiler vom Boden an die Decke brachte einige Herausforderungen mit sich. Dank der konstruktiven Zusammenarbeit aller Beteiligten konnte dies aber zeitgerecht gelöst und die Arbeiten im bestehenden Terminprogramm ausgeführt werden, ohne dass es zu Verzögerungen kam.
Sämtliche TABS-Einlagen konnten wie geplant umgesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil des TABS-Systems ist, dass mit den Einlagen bereits ein Grossteil des Wärmeverteilsystems installiert wurde und so keine weiteren Arbeiten mehr in den Räumen notwendig sind. Dadurch konnte auch frühzeitig mit der Bauaustrocknung begonnen werden.
Optimierung des hydraulischen Systems und der Wärmeerzeugung
Parallel wurde von der Pfiffner AG die Optimierung des ganzen hydraulischen Systems und der Wärmeerzeugung zur Effizienzverbesserung der Gesamtanlage in enger Zusammenarbeit mit dem 2SOL-Experten Balzer Engineering und dem Allianz 2SOL-Mitglied Halter Immobilien vorangetrieben. Ziel war es, eine möglichst wirtschaftliche Anlage zu realisieren, welche später mit tiefen Betriebskosten auskommen würde. Eine kombinierte Wärmeerzeugung mit einer NH3-Wärmepumpe für den Heizbetrieb der TABS und einer CO2-Wärempumpe für die Warmwassererwärmung sowie für die höheren Betriebstemperaturen der bestehenden Gebäude war die Lösung. Das eher träge TABS-System wird mittels Wetterdaten über das Leitsystem so gesteuert, dass sich verändernde äussere Bedingungen frühzeitig berücksichtigt werden können und die Energie bedarfsgerecht zur Verfügung steht.
Regeneration des Erdreichs trotz wenig zur Verfügung stehender Dachfläche
Ein zentraler Aspekt des Systems 2SOL ist die Regeneration des saisonalen Erdspeichers, damit dieser langfristig und selbst in dicht besiedelten Gebieten nicht auskühlt. Hauptquelle für die Wärme, die dem Erdreich in Zeiten mit hoher Sonneneinstrahlung zugeführt wird, ist eine Solaranlage mit thermischen Photovoltaik-Modulen (PVT) und unverglasten thermischen Modulen. Die Planung der Solaranlage war sehr anspruchsvoll, weil neben den Dachaufbauten und Dachaustritten auch das Absturzsicherungssystem, welches für den späteren Dachunterhalt für die Sicherheit der Personen sorgen soll, berücksichtigt werden musste.
Aufgrund der Dachaufbauten und der Architektur waren zudem die Dachflächen für eine 100%ige solare Regeneration nicht ausreichend, sodass nach weiteren Wärmequellen gesucht werden musste. Die Lösung bei der Überbauung Sentmatt ist ein zusätzlicher Rückkühler auf einem der Dächer. Durch den Einsatz des Rückkühlers kann den Erdsonden bei genügend hohen Aussentemperaturen direkt Wärme für die Regeneration zugeführt werden. Ausserdem kann mit dem Rückkühler die Aussenluft zusätzlich als Quelle für die CO2-Wärmepumpe genutzt werden. Dadurch wird die Belastung der Erdwärmesonde reduziert und es entsteht eine erhöhte Betriebssicherheit durch die Erschliessung einer zweiten Wärmequelle.
* Peter Baumann ist Geschäftsleitungsmitglied der Pfiffner AG und leitet die Filiale in Zug. Ausserdem ist er Vorstandsmitglied der Allianz 2SOL.
Die Pfiffner AG ist seit Juni 2013 Mitglied der Allianz 2SOL. Das Unternehmen mit Sitz in Zürich-Altstetten und einer Niederlassung in Zug beschäftigt rund 140 Mitarbeitende. Dem HLKKS-Spezialisten ist es wichtig, dass der CO2-Ausstoss der Schweizer Gebäude reduziert wird. Konsequenterweise wird der Pfiffner-Hauptsitz in Zürich ausschliesslich mit erneuerbarer Energie betrieben.
Bei der Überbauung Sentmatt in Obfelden zeichnet die Pfiffner AG für die gesamte Heizungsanlage verantwortlich.
