Modernisierung in Mainz

Nach einem langen Leer­stand entdeckte Alexander Maier den alten Supermarkt in Mainz als Standort für sein Architekturbüro Zeit + Raum. Das 1968 errichtete Gebäude mit Flachdach wurde tiefgreifend verändert, allerdings weniger in seiner Grundstruktur als vielmehr hinsichtlich der Energieversorgung und des Standards. Neben den Büro­räu­men sind noch drei Wohnungen entstanden.

Folgenreicher Eingriff

Das zu einer Hälfte zweigeschossige Gebäude steht auf einem 600 m² großen innerstädtischen Grundstück. Die gläserne Front, hinter der sich das Architektenbüro befindet, sowie die Gestaltung zeugen von einer angenehm zurückhaltenden Sanierung, die 2016 abgeschlossen wurde. Während des Rückbaus mussten u.a. das asbesthaltige Dach abgetragen und eine Rampe ins Untergeschoss entfernt werden. Die Form des Gebäudes blieb dabei unangetastet. Die Planung, die einschließlich der TGA-Fachplanung von Alexander Maier geleistet wurde, zielte insbesondere auf einen maximalen Stromertrag inklusive Elektromobilität und einen möglichst geringen Energiebezug aus dem Netz. Dabei waren ihm als Bauherr und Architekt mehrere Aspekte wichtig: „Die technischen Möglichkeiten wollte ich so weit wie möglich ausreizen, eine hohe Autarkiequote erzielen und eine nahezu unsichtbare Energieerzeugung installieren.“

Um den KfW-Standard 85 zu erreichen, wurde für das Gebäude eine dichte Hülle vorgesehen. Zum Einsatz kamen 16 cm starke Dämmplatten für Boden und Wände, 30 cm für das Dach sowie dreifachverglaste Fenster mit einem U-Wert von 0,9 W/(m²K). Verzichtet wurde auf eine Lüftungsanlage. Die Abgrenzung zu den beiden Wohnungen im Erdgeschoss erfolgte mit besonderen Zwischenwänden für einen hohen Brand- und Schallschutz. Ein an das Büro angrenzender, neu errichteter Innenhof aus einer Holzständerkonstruktion bringt eine gute natürliche Beleuchtung in die Arbeitsräume im Erdgeschoss.

Das Energiekonzept

Das Energiekonzept steht auf mehreren Säulen. Auf der Produktionsseite zählt die Photovoltaikanlage dazu. 76 Module mit 18,62 kW_p Leistung wurden auf das Obergeschoss gesetzt. Hinter der Attika sind sie praktisch nicht zu sehen. Der Stromertrag wird mit rund 20.000 kWh/a angegeben. Davon fließen ca. 12.000 kWh in den Bürotrakt, wobei die Vollklimatisierung, die Beleuchtung sowie die IT-Systeme inbegriffen sind. Der Überschuss wird derzeit in eine Batterie mit 6,4 kWh Speicherkapazität geleitet, dem Elektroauto zugeführt oder ins öffentliche Netz eingespeist.

Strom und Wärme von Mini-BHKW

Die gesamte Wohnfläche von rund 400 m² wird von einem gasbetriebenen Stirling-BHKW der Serie Remeha „eVita“ mit Wärme versorgt. Die Wärmeverteilung erfolgt über Radiatoren und – vor den großen Fensterflächen – mit Konvektoren. Der Stirlingmotor leistet 1 kW_el und 5,5 kW_th. Wird mehr Wärme abgefragt, schaltet sich das integrierte Brennwertmodul dazu. Auf diese Weise wird eine Gesamtwärmeleistung von 25 kW_th erreicht, was für das Gebäude mehr als ausreicht. Als positiv empfand Alexander Maier, dass das Stirling-BHKW steckerfertig geliefert wird.

Während der bisherigen Laufzeit von Juni 2016 (Bezug des Gebäudes) bis Anfang Oktober 2017 lässt sich ein Betrieb des Mini-BHKW von rund 3.000 h im Jahr festhalten – und damit eine Stromproduktion von knapp 3.000 kWh. Diese wird durch den Remeha-Stromzähler erfasst. Durch den hohen Eigenverbrauch entsteht ein entsprechender Nutzen: Der Bezug von Strom wird reduziert und die Förderung nach KWK-Gesetz, die Rückerstattung der Energiesteuer sowie die eingesparte Stromsteuer schlagen positiv zu Buche. Ganz nebenbei verringert das Stirling-BHKW den CO₂-Ausstoß um mehr als die Hälfte und den Feinstaub um 99 %. Der Energieverlust liegt im Vergleich zur Stromproduktion im konventionellen Kraftwerk um 57 % niedriger.

Moderne Speichertechnik

Im Heizraum im Untergeschoss befinden sich außerdem zwei Remeha-Speicher.

Der „PS 500“ mit 500 l Inhalt dient der Systemtrennung bzw. der Mini-BHKW-Anbindung. Der Speicherbehälter aus hochwertigem Stahlblech enthält eine groß dimensionierte ovale Glattrohr-Heizschlange, eine 100 mm starke Wärmedämmung mit umweltfreundlicher PVC-Außenhaut minimiert Wärmeverluste. Als zulässiger Behälterdruck werden 6 bar angegeben, die Behälter- bzw. die Wärmetauscher-Temperatur mit 95 °C. Durch sein Kippmaß von 1.780 mm, einem Durchmesser von 650 mm ohne Dämmung und einem Gewicht von 141 kg konnte der Speicher problemlos in den Heizraum eingebracht werden. Aufgestellt misst der Speicher 1.770 mm in der Höhe und mit Dämmung 850 mm im Durchmesser.

Bei der zweiten Komponente handelt es sich um den Trinkwasserspeicher „BP 200“ mit einem Fassungsvermögen von 200 l. Der Stahlblech-Druckbehälter wird mit einer Spezial-Emaillierung, einem Wärmetauscher als wendelförmige emaillierte Heizschlange und einer Dämmung aus 75 mm starkem PU-Hartschaum ausgestattet. Eine vorn angeordnete Reinigungsöffnung, eine Magnesium-Schutz-Anode und ein Thermometer zählen zu den weiteren Merkmalen. Mit einer Dauerleistung von 960 l/h und einer Zapfleistung von 340 l/10 min versorgt der Trinkwasserspeicher vor allem die Wohnungen.

Bei der Installation wurde darauf geachtet, dass eine Erweiterung um ein zweites Stirling-BHKW möglich ist. Das Abgassystem wurde bereits entsprechend vorgesehen.

Kühl im Sommer

Als weitere Komponente des Systems ist die Luft-/Wasser-Wärmepumpe zu nennen. Sie kann sowohl heizen als auch kühlen, wobei im ersten Sommer die Kühlfunktion in Anspruch genommen wurde. Die Wärme­pumpe speist in die Decke integrierte Klimageräte in den Büroräumen. Auf diese Weise entsteht ein gutes Raumklima, das durch mit echtem Moos versehene Platten an der Wand zusätzlich gefördert wird. Akus­tik­elemente in Form von großformatigen Bildern reduzieren zudem den Nachhall.

Datencheck inklusive

Die kontinuierliche Überwachung und Auswertung des Gesamtsystems liegen Alexander Maier besonders am Herzen. Daher hat er sämtliche Komponenten vernetzt. Über eine spezielle Software lassen sich u.a. aktuelle, monatliche oder jährliche Daten abfragen. Hier kann auch festgestellt werden, dass der „eVita“ nachts Strom produziert, der etwa durch das IT-System verbraucht wird. Bei der Gegenüberstellung von Erzeugung und Verbrauch ist derzeit noch zu erkennen, dass ein Teil des produzierten Stroms in das öffentliche Netz eingespeist wird. Die Autarkiequote lag über ein Jahr betrachtet bei etwa 66 %. Um sie noch zu erhöhen, soll das System weiter ausgebaut werden. So wird die Batteriekapazität auf 36 kW ausgebaut. Auch die Erweiterung der Photovoltaikanlage auf der zweiten Dachfläche ist schon im Blick. Der Strom soll, wenn die rechtlichen Rahmenbedingungen passen, direkt und ohne das öffentliche Netz an die Mieter geliefert werden. Fest im Plan hat Alexander Maier die Anbindung des Nachbargebäudes. Das aus den 1910er Jahren stammende Objekt mit 320 m² Wohnfläche wurde von ihm 2014/2015 saniert. Über eine kurze Anbindung durch den Hof wird seine Anlage dann weitere drei Wohnungen mit Wärme versorgen. Zu den zwei Ladestationen für Elektroautos werden in absehbarer Zeit noch vier weitere dazukommen.

Bau als Referenzobjekt

Die Gesamtanlage dient einerseits dazu, die vorhandenen Räumlichkeiten so effizient wie möglich zu versorgen. Andererseits nutzt Alexander Maier sie, um Partnern und Kunden die aktuellen technischen Möglichkeiten nahe zu bringen. Dazu gehört auch, die vorhandenen Fördertöpfe auf jeder Ebene so gut wie möglich zu nutzen, sinnvollerweise im Zusammenspiel mit einem Energieberater. Nach seiner Überzeugung wird der Bereich Strom im Gebäudesektor eine immer größere Rolle spielen, vor allem wenn er nicht nur im Objekt, sondern auch für die Mobilität eingesetzt wird.