nt 03 | 2020: Innovative Demonstrationsgebäude

Optimiertes Regelungs- und Betriebsverhalten thermisch aktivierter Gebäude auf Quartiersebene

Der Zuzug in Städte ist ungebrochen und wird in Zukunft noch zunehmen. Daher ist es zur Sicherung der Lebens- und Wohnqualität in Städten notwendig, kostengünstigen Wohnraum mit hoher Wohnqualität zu schaffen und gleichzeitig urbane Energiesysteme umweltfreundlicher zu gestalten.

Quelle: Atelier Thomas Pucher ZT GmbH, Grafik: HAI.CC

In den vergangenen Jahren konnten durch verbesserte Gebäudehüllen und die Einbeziehung erneuerbarer Energieträger große Einsparpotenziale aktiviert werden. Die Gestaltung des Zusammenspiels der Energiesysteme der einzelnen Gebäude auf Ebene ganzer Stadtquartiere wurde bisher jedoch erst in Anfängen untersucht.

Das Projekt ÖKO-OPT-AKTIV zielt darauf ab, die Regelung der Energiesysteme ganzer Stadtquartiere zu verbessern. Durch ein optimiertes Zusammenspiel der gebäudeintegrierten Verteilsysteme, die Nutzung der Gebäudemassen als Speicher sowie die vorausschauende Einbeziehung volatiler, erneuerbarer Energieträger sollen sowohl ökonomische als auch ökologische Verbesserungspotenziale genutzt werden.

In Graz-Reininghaus wird derzeit ein neues Stadtquartier für 10 000 BewohnerInnen gebaut. Auf zwanzig Baufeldern entstehen Wohn- und Gewerbeflächen sowie ein Schulcampus und Grünflächen. Die Einzelgebäude sollen über im Fußboden verlegte Rohre beheizt und gekühlt und durch Grundwasserwärmepumpen und ein Niedertemperatur-Nahwärmenetz sowie ein Kältenetz versorgt werden.

Im Projekt ÖKO-OPT-AKTIV wird parallel zur Entwicklung des realen Energiesystems des Stadtquartiers in Graz-Reininghaus eine adaptive, modellprädiktive Regelung entwickelt. Dabei wird untersucht, wie die Regelung das Energiesystem optimal betreiben kann. Zusätzlich werden Szenarien analysiert, wie sich unterschiedliche Heiz- und Kühlsysteme, insbesondere solche mit Bauteilaktivierung, auf das Verhalten, den Energieverbrauch sowie den Komfort auswirken würden.

Das Projekt baut auf dem Vorgängerprojekt ÖKO-OPT-QUART auf, in dem die Entwicklung einer modellprädiktiven Regelung der Energiezentrale eines Stadtquartiers erfolgte. Diese Regelung wird nun um die Kommunikation mit den in den Einzelgebäuden zu implementierenden Regelungen ergänzt und zu einem umfassenden, selbstlernenden regelungstechnischen Gesamtkonzept des Stadtteils erweitert. Die Entwicklungen und Analysen werden anhand detaillierter thermo-elektrischer Simulationsmodelle durchgeführt.

Die Regelung soll im Zuge der Entwicklungsarbeiten unerwarteten klimatischen Bedingungen, gebäudetechnischen Ausfällen und Kostensprüngen unterworfen werden, um ihre Robustheit zu testen und ihre Praxistauglichkeit weiterzuentwickeln.

Das Ziel ist eine Regelung, die durch die optimale Bewirtschaftung der thermisch aktivierten Gebäude einen robusten, kosten- und emissionsminimierten Betrieb des Gesamtenergiesystems des Stadtquartiers gewährleistet.

Auftraggeber: Bundesministerium für Klimaschutz, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie

Projektpartner: BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH (Projektkoordination) AEE - Institut für nachhaltige Technologien (AEE INTEC), Institut für Wärmetechnik der Technischen Universität Graz (IWT), TB-STARCHEL Ingenieurbüro-GmbH (TB-STARCHEL), PMC - Gebäudetechnik Planungs GmbH (PMC) ISWAT GmbH (ISWAT), Markus Nebel Handelsvertretung GmbH (MN)

Ansprechperson: Dipl.-Ing. Thomas Ramschak, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!