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2007-01: Große Solaranlagen

Wassermanagement

Im oststeirischen Hügelland, kurz vor Markt Hartmannsdorf aus Richtung Gleisdorf kommend, umgeben von Weinbergen, liegt der alte Gutshof Pöllau 18 - das Tor zum Vulkanland. Das 1874 erbaute Anwesen war seit Jahren dem Verfall preisgegeben und fast verloren. Von einem privaten Bauträger erworben, wird es jetzt umfassend saniert und ausgebaut. Mit bemerkenswerter Konsequenz wird hier ein Projekt umgesetzt, das nahezu über die gesamte Bandbreite aller Bereiche des „Ökologisch - Nachhaltigen Bauens“ in sich vereint.

Ökologisches Bauen
am Beispiel einer Wohnanlage in der Oststeiermark -
Energie, Wasser, Baustoffe und Lebensraum

Von Christian Platzer*

Für den Bauträger Herrn Mag. Manfred Feistritzer ist die Sanierung des alten Vierkanthofes in Pöllau 18 bereits das zweites Projekt, in dem der private Bauträger konsequent auf eine hochwertige und ökologisch nachhaltige Sanierung setzt.
Das 1. Projekt, ein Um- und Zubau einer alten Getreidemühle zu einer Wohnanlage, liegt mitten im Ortszentrum von Markt Hartmannsdorf und umfasste 6 Wohneinheiten (285m²) und Therapieräumlichkeiten in der Größe von 180m².
Die positiven Erfahrungen aus diesem Projekt - das Gebäude wurde bereits kurz nach Fertigstellung im Jahre 2005 zur Gänze verwertet - ermutigten den Bauherrn, das gesamte Konzept auf den annähernd doppelt so großen Gutshof zu übertragen bzw. konsequent weiter zu entwickeln.

Eckdaten des Projektes

Die Wohnanlage umfasst 3 Gebäude auf insgesamt etwas mehr als 11.000 m², den renovierten Gutshof, einen neu errichteten Zubau und ein aufwendig und liebevoll restauriertes Kellerstöckel.
In den Gebäuden werden insgesamt 8 Wohneinheiten mit einer Größe zwischen 45 und 106 m², Büroräumlichkeiten, ein Keller zur Weinproduktion und ein gemauerter Gewölbekeller zur Weinlagerung untergebracht sein.
Integriert in die Anlage ist weiters ein Veranstaltungsraum, welcher einerseits für Weinverkostungen im Rahmen der geplanten Vinothek, aber auch für Firmenseminare oder für die eine oder andere Feierlichkeit, zur Verfügung steht.
Federführend im damit expandierenden Weinbaubetrieb ist die Familie Gerstl aus Pöllau, mit der steirischen Weinprinzessin Mara, die durch ihre strikte Qualitätsorientierung seit Jahren hervorragende Weine in unmittelbarer Nähe des Gutshofes keltert.
Selbstverständlich steht der Veranstaltungsraum auch den zukünftigen Bewohnern des Wohn- und Weinressorts nach Absprache zur Verfügung. Ein Weindeputat aus eigener Produktion ist dabei eine Selbstverständlichkeit. Die Nutzung der gesamten Grünanlage rund um das Objekt selbst verspricht größten Erholungswert.

Abbildung 1: Restauriertes Kellerstöckel

Abbildung 2: Wohnraum Kachelofen, Veranstaltungsraum (Rohbau), Holz-Kastenfenster mit hochwertiger 3-Scheibenverglasung.

(Die Wohnanlage befindet sich derzeit noch im Bau)

CO₂ neutrale Energieversorgung

Eine Sonnenkollektoranlage mit einer Leistung von 42 kWth (60 m²) wurde in die südseitige Dachfläche des Veranstaltungssaales integriert. Die Anlage deckt den Energiebedarf zu 30% und wird sowohl für die Brauchwasserbereitung wie auch zur Raumheizungsunterstützung genutzt. Ein Hackgutkessel mit ca. 50 kW thermischer Leistung deckt den Energiebedarf über einen ca. 6 m³ fassenden Energiespeicher an den sonnenlosen Tagen im Winterhalbjahr. Das Hackgut stammt aus der Region und wird von ortsansässigen Landwirten angeliefert. Eine Kombination Hackgutkessel - Stirling-Motor zur Ökostromproduktion war vorgesehen, musst Mangels marktreifer Geräte vorerst fallen gelassen werden.
Eine 17 m² große Photovoltaikanlage ist geplant und wird einerseits zur Stromproduktion und andererseits als Verschattungselement für die südseitigen Wohnungen dienen.
Die Energieverteilung für Warmwasser und Raumheizung erfolgt vom zentralen Heizhaus über ein 2-Leiternetz mit dezentralen Wärmeübergabestationen in jeder Wohnung. Diese Stationen versorgen auch einige historische Kachelöfen in den Wohnungen. Alle Geschirrspüler in den Wohnungen sind ebenfalls an das Warmwassernetz angeschlossen. Dies ermöglicht einerseits, die Sonnenenergie vollständig zu nutzen und anderseits den Bewohnern Stromkosten zu sparen.

Energieeffizienz und Baustoffe

Das gesamte Anwesen, Neubau und sanierter Altbestand, ist hochwertig wärmegedämmt. Der spezifische Energiebedarf liegt bei unter 50 kWh/ m².a und entspricht somit Niedrigenergiehausstandard.
Es ist gelungen den Charakter des Gutshofes, trotz umfassend wärmetechnischer Sanierung, unverändert zu bewahren. So wurden z.B. die alten Kastenfenster gegen neue Holz-Kastenfester mit hochwertiger 3-Scheibenverglasung ausgetauscht. Eingestürzte Gemäuer und Gewölbe wurden mit alten K+K Mauerziegeln, in mühvoller Kleinarbeit, authentisch aufgebaut. Alte Baumaterialien fanden auch bei der Dacheindeckung, den Dachstühlen und den alten Holzdecken Wiederverwendung. Selbst die alten Holzfensterläden fanden nach umfassender Restaurierung auf ihren angestammten Platz zurück.

Das Wasserkonzept

Ein Anschluss an den öffentlichen Kanal war aufgrund der dezentralen Lage nicht wirtschaftlich realisierbar. Für die Abwasserreinigung war daher eine hauseigene Kleinkläranlage vorzusehen.
Es war für den Bauerherrn bald klar, keine klassische „End of Pipe“ - Abwasserlösung zu implementieren, sondern bereits im Gebäude beim Wasserverbrauch anzusetzen und z.B. auch Regenwasser zu nutzen oder Teile des Wasserstroms im Gebäude im Kreislauf zu führen.
Wassersparende Armaturen, Toilettenspülungen und Haushaltsgeräte ermöglichen ohne großem Mehraufwand den Trinkwasserbedarf ohne nennenswerten Komfortverlust zu senken.
Die Nutzung von Regenwasser hilft, weiteres kostbares Trinkwasser zu substituieren bzw. Betriebskosten zu sparen. Hierfür wurden Regenwasserzisternen mit einem Nutzinhalt von insgesamt 42 m³ installiert. Das gefilterte Niederschlagswasser wird zukünftig neben den beiden zentralen Waschküchen auch zur Bewässerung der Außenanlagen und der Weingärten zur Verfügung stehen. Die Waschmaschinen zweier zentraler Waschräume werden ebenfalls mit Regenwasser gespeist das in eigens installierten Wärmeübergabestationen auf die richtige Temperatur gebracht wird. Zur Deckung des Löschwasserbedarfs wird von der Anlagensteuerung allzeit eine Restwassermenge in den Zisternen belassen.
Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Die Nutzung von „weichem“ Regenwasser reduziert den Wasch- und Reinigungsmittelbedarf erheblich (Regenwasser enthält keinen Kalk, für den Waschmitteleinsatz gilt Härtegrad 1) und die Geräte verkalken nicht.
Im Sinne der Schließung des natürlichen Wasserkreislaufs wird das Regenwasser der versiegelten Hofflächen nicht abgeleitet, sondern optimalerweise am Anwesen versickert. Entsprechendes Retentionsvolumen und Sickerflächen wurden in Form einer Teichanlage geschaffen. Neben einer optischen Bereicherung dient das Element Wasser hier, indem es in den Wohn-Erlebnisraum integriert wird, als Gestaltungs- bzw. Erlebniselement und zur Verbesserung des Mikroklimas.

Grauwasser

Im Haushalt fallen im Schnitt pro Person täglich ca. 55 bis 80 Liter Grauwasser an. Die Wiederverwendung aufbereiteten Grauwassers als Betriebswasser erlaubt es, den Trinkwasserbedarf wie auch den Abwasseranfall im selben Umfang zu verringern. Unter Grauwasser versteht man das relativ schwach verunreinigte Abwasser aus den Duschen, den Badewannen und den Handwaschbecken.
Anfallendes Grauwasser wird getrennt von den Fäkalabwässern gesammelt, einer eigens installierten Grauwasserreinigungsanlage zugeführt und zu Betriebswasser aufbereitet. Die erreichte Wasserqualität entspricht Badewasserqualität nach EU-Richtlinie und ist vollkommen klar und geruchlos. Das gereinigte Wasser wird im Anschluss in ein Betriebswasserleitungsnetz eingespeist.

Grauwasserreinigungssystem

Nachdem sich für Grauwasserreinigung adaptierte klassische Kleinkläranlagen in der Vergangenheit aufgrund des recht beträchtlichen Energieverbrauchs und Wartungsaufwands als ungeeignet erwiesen, entwickelte die Firma Pontos ein speziell für diesen Einsatzzweck optimiertes Reinigungssystem.
Die Anlage wird im Keller bzw. Technikraum aufgestellt. Der Platzbedarf entspricht etwa dem von zwei Waschmaschinen. Die Installation erfolgt ähnlich einer Waschmaschine. Die Anlage wird einfach mit den vorbereitet Anschlüssen verbunden und gestartet („Plug and Play“). Die Betriebsführung erfolgt voll automatisiert. Die biologische Wasserreinigung basiert auf dem SBR-Prinzip (SBR heißt "Sequencing Batch Reactor") mit einer nachgeschalten Reinigungsstufe zur UV–Desinfektion. Klarwasserspeicher und Haushebewerk sind integriert. Die modulare Bauweise erlaubt eine einfache Anpassung an den zu erwartenden Grauwasseranfall. Überschussschlamm wird automatisch in den Kanal abgepumpt. Bei eventuellen Störungen erfolgt eine automatische Umschaltung auf Regenwasser bzw. Trinkwassernachspeisung. Fehlermeldungen können als Text einfach von einem Display abgelesen werden.
Sämtliche Toiletteanlagen und Urinale sowie die Wasserhähne im Außenbereich werden mit Betriebswasser gespeist. Im Gegensatz zu Regenwasser steht Grauwasser sobald das Objekt bewohnt wird praktisch immer in ausreichender Menge zur Verfügung. In Ausnahmefällen wird automatisch Regenwasser oder Trinkwasser in das System nachgespeist.

Wärmerückgewinnung

Wärmerückgewinnung aus Grauwasser ist eine sehr interessante Sparmaßnahme mit enormem Potenzial, die bislang aus Mangel an „Know How“ nicht genutzt wurde. Leider fließt immer noch weltweit die Wärmeenergie des Abwassers aus Dusche und Bad ungenutzt den Kanal hinunter. Es ist daher beabsichtigt, das relativ warme Grauwasser (Wohnblock Ost), die Ablauftemperaturen bewegen sich zwischen 28°C und 40°C, über einen eigens konstruierten Grauwasserwärmetauscher zu leiten und die aus dem Dusch- und Badewasser mitgeführte Wärme rückzugewinnen. Die „recycelte“ Wärmeenergie wird in das Heizsystem im Kellerbereich eingespeist. Das auf dem Durchlauferhitzer-Prinzip basierende Grauwasserwärmetauschersystem, eine Entwicklung der Forstner Speichertechnik GmbH., fand bereits erfolgreich in Hallenbädern Anwendung. Für den Einsatz in Wohngebäuden wurde das System entsprechend weiterentwickelt, verkleinert („miniaturisiert“) und mit einer automatischen Filterrückspülung ausgestattet.

Pflanzenkläranlage zur Abwasserreinigung

Die anfallenden Fäkalabwasser (Schwarzwasser und Urin) und die Küchenabwässer werden einer Pflanzenkläranlage zugeführt und biologisch gereinigt. Die Pflanzenkläranlage wird fremdenergiefrei betrieben. D.h. da mechanische Bauteile wie Pumpen oder Kompressoren entfallen wird für die Wasserreinigung keine elektrische Energie aufgewandt.
Im Sinne der Schließung des natürlichen Wasserkreislaufs wird das biologisch gereinigte Wasser nicht abgeleitet sondern noch am Anwesen oberflächennah verrieselt. Bei Bedarf kann das nährstoffreiche Wasser zukünftig auch für die Weingartenbewässerung herangezogen werden.

Abbildung 3: Bau der Regenwassersammelschächte, Gesamtvolumen von 42.000 Liter. Der kleine Schacht rechts beinhaltet die Filtereinheit

Nährstoffe

Neben der Reduzierung des Abwasseranfalles und langer Transportwege, einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung und einer effizienten Trinkwassernutzung war und ist die Ausbildung eines Wasser- und Stoffstrommanagements das wichtigste Ziel für einen nachhaltigem Umgang mit Wasser.
Jeder Mensch produziert typischerweise 1,8 Liter Ausscheidungen täglich, davon 350 Gramm Feststoffe mit etwa 90 Gramm organischer Substanz, 20 Gramm Stickstoff und weiteren Nährstoffen – vor allem Phosphor und Kalium. D.h. jeder produziert etwa so viel Pflanzennährstoffe, wie für seinen Lebensmittelbedarf nötig sind.
Zukünftig ist vorgesehen die anfallenden nährstoffreichen (Klär-)Schlämme der zur Pflanzenkläranlage gehörenden Vorreinigung in einem Vererdungsbeet zu kompostieren und als hochwertigen Dünger wiederzuverwenden. Im Gegensatz zu kommunalen Klärschlämmen, deren Entsorgung aufgrund der Schwermetallproblematik zunehmend Probleme verursacht, ist bei Wohnanlagen kein Eintrag von Schwermetallen in das Abwasser zu erwarten.

Untersuchung der integrierten Wassersysteme

NASPA (Nachhaltige Siedlungswasserwirtschaft - Praktische Anwendungen) soll ein detailliertes Monitoring Auskunft über die Auswirkungen von nachhaltigen Maßnahmen in Wassersystemen geben. Geplant ist die Messung des Nutzverhaltens über den Wasserverbrauch und die Erfassung von Daten zu Grau-, Regen- und Schwarzwasser, sowohl was Menge als auch Qualität betrifft. Zweitens soll der neu entwickelte Grauwasserwärmetauscher vermessen und das energetische Potenzial von Grauwasser untersucht werden.
Hauptprojektziel ist es, durch Pilotprojekte und Sammlung von (Mess-)Daten die Vorteile neuer Sanitär- und Wassertechniken (Ecosantechniken) zu untermauern - was sowohl den „ökologischen Fußstapfen“ wie auch die Kosten/Nutzenrechnung betrifft - und die gewonnenen Erkenntnisse zu verbreiten.

Lebensraum

Entsprechend dem Kerngedanken, Altes zu bewahren und weiterentwickeln, wurde versucht, einen angenehmen und ökologischen Lebensraum zu schaffen, der in Summe ausgehend von der hochwertigen und stimmigen Ausstattung der Wohnanlage bis hin zu Details wie etwa der Auswahl der verbauten Materialien, der Lage und dem Umfeld der Wohnanlage, höchste Wohn- und Lebensqualität verspricht.
Die Idee, einen für alle Bewohner kostenlos zu nutzenden zentralen Waschraum zu schaffen, hat sich bereits im 1. Projekt des Bauträgers hervorragend bewährt. Von allen Mietern sehr gut angenommen hat sich der Ort zu einem regelrechten Dreh- und Angelpunkt des häuslichen Zusammenlebens entwickelt. Daher wurde auch in diesem Projekt der Gemeinschaftswaschraum umgesetzt.
Der Bezug der Wohnanlage ist im Frühsommer 2007 geplant.

Schlussbemerkung

Als besonders erwähnenswert ist anzuführen, dass alle ökologischen Maßnahmen ohne zusätzliche Projektfördermittel implementiert wurden. Die zusätzlichen Investitionskosten sollten sich jedoch rasch über die gewonnen Einsparungen bei den Betriebskosten amortisieren. So reduzieren sich z.B. die Kosten für die Trinkwasserbereitstellung um mehr als die Hälfte, die Kanalgebühren entfallen vollständig. Die Nutzung der Solarenergie senkt die Heizkosten um etwa ein Drittel und die hochwertige Dämmung ermöglichte es, den Heizenergiebedarf auf ¼ des ursprünglichen Gebäudestandards zu verringern.
Die Verwendung von lokalem Hackgut entkoppelt die Heizkosten von den schwankenden Energiepreisen der fossilen Brennstoffe.
Das Bewusstsein um die Notwendigkeit des Einsatzes von alternativer Energietechnik steigt in zunehmenden Maße, auch bei Mietinteressenten.
Nicht zuletzt nutzt der Bauträger daher auch ganz bewusst die innovativen und ökologischen Maßnahmen als Faktor in seinem Marketingkonzept, das sich doch deutlich von Mitbewerben abhebt, die zwar oft schnell, aber langfristig weder effizient noch nachhaltig bauen.
Die Aufnahme als Referenz- und Schauprojekt in die oststeirische Energieschaustraße ist eine weitere Erfolgsbestätigung dieser Strategie.
Das ökologische Gesamtkonzept entstand in Zusammenarbeit von Bauträger und AEE INTEC.

*) Ing. Christian Platzer ist Mitarbeiter der AEE INTEC, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2007-01: Große Solaranlagen

Nachhaltige Gebäude

Gebäude bilden einen Großteil des Lebensumfeldes des Menschen. Daher stellt die Bauwirtschaft einen der größten Wirtschaftsfaktoren in Europa dar. Im Jahr 2000 wurden in der Europäischen Union allein im Bauhauptgewerbe ca. 830 Milliarden Euro umgesetzt (Verband der deutschen Bauindustrie, 2003).

Integrale Energiekonzepte für nachhaltige Gebäude
Ein Bewertungsansatz mittels Simulation, IEA ECBCS Annex 44

Von Axel Seerig und Ernst Blümel*

Der Energiebedarf für den Betrieb von Gebäuden macht ca. 40 % des gesamten Endenergiebedarfs in Europa aus. Gebäude tragen somit signifikant zu den Treibhausgasemissionen bei. Ausgehend von diesen Fakten sowie unter Berücksichtigung der gesetzten Ziele im Kyoto Protokoll wird deutlich, wie wichtig es ist, im Gebäudebereich nachhaltige Lösungen zu identifizieren.
Der Einsatz von nachhaltigen Gebäudeelementen (Fassadensysteme, Speichermassen, etc.) und deren schlüssige Einbindung in integrale Gebäudekonzepte stellt hier eine viel versprechende Möglichkeit dar und wird im Rahmen des von der IEA initiierten Programms „Enerbuild – Integrale Energiekonzepte für nachhaltige Gebäude“ untersucht. Wesentliches Ziel ist es dabei, Verbesserungen bei Auslegung, Betrieb sowie Effizienz der Komponenten und Systeme integraler Energieversorgungs- und Gebäudekonzepte (Neubau und Sanierung) zu erzielen.
Basierend auf bereits durchgeführten werden zur Erreichung dieser Ziele folgende Arbeiten innerhalb des Arbeitspaketes Annex 44 durchgeführt:

• Zusammenfassung bereits realisierter nachhaltiger Gebäudekonzepte bzw. –komponenten innerhalb der Konsortiumsländer (State-of-the-Art-Analyse)
• Entwicklung und Optimierung neuer Komponenten und Systeme basierend auf den Ergebnissen aus der State-of-the-Art-Analyse
• Entwicklung und Optimierung neuer Gebäudekonzepte basierend auf den Ergebnissen aus der State-of-the-Art-Analyse
• Entwicklung von Leitfäden zur frühzeitigen Abschätzung des ökologischen und ökonomischen Einflusses von nachhaltigen Gebäudeelementen und integralen Gebäudekonzepten
• Richtlinien für Produktion und Planung von nachhaltigen Gebäudekomponenten
• Richtlinien für die übergeordnete Energiekonzeption bei Integration von nachhaltigen Gebäudekomponenten
• Informationsmaterial für potenzielle Zielgruppen (Gebäudebetreiber, Immobilienverwaltungsgesellschaften, Bauträger, etc.)

Bedingt durch die Tatsache, dass die Arbeiten von einem internationalen Team aus 15 Ländern – regional von Norwegen bis Japan - durchgeführt werden, sind die untersuchten Gebäude sowohl bezüglich der Nutzung als auch des geografischen Standortes sehr unterschiedlich. Als eine der wesentlichen Grundlagen für die weitere Arbeit wurde von AEE INTEC auf der Grundlage der dynamischen Gebäudesimulation eine Methodik zur energetischen Vergleichbarkeit der Gebäude erarbeitet. Als die wesentlichen Parameter wurden der Standort, Kubatur, Baustoffe, Glasanteil und Gebäudenutzung herausgestellt und quantitativ untersucht.

Vorgehensweise

Bei der Untersuchung wurde in drei Schritten vorgegangen:
Schritt 1: Festlegung eines Referenzgebäudes, welches technisch, energetisch und ökologisch den Stand der Technik widerspiegelt und für alle Standorte der weiteren Untersuchung dienen soll;
Schritt 2: Dynamische Simulation des Referenzgebäudes unter Variation der Haupteinflussparameter Standort, Kubatur, Baustoffe, Glasanteil und Gebäudenutzung;
Schritt 3: Bewertung des Einflusses der Parameter bezüglich bestehender und neuer Konzepte.

Abbildung 1: Einfluss des Nutzungsverhaltens auf den Heiz- und Kühlenergieverbrauch

Derzeit werden die Arbeiten auf der Grundlage der von AEE INTEC erarbeiteten Studie weitergeführt und vertieft. Das Projektende ist 12/ 2007 und das Team aus 15 Ländern arbeitet intensiv an den gestellten Aufgaben.

*) Dr. Axel Seerig und Dipl.-Ing. Ernst Blümel sind Mitarbeiter der AEE INTEC in Gleisdorf, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2007-01: Große Solaranlagen

Wassermanagement

Die Schlüsselidee in Zer0-m ist die Integration von Wasserversorgung, Abwasserbehandlung und Wiederverwendung. In Zer0-M soll nicht mehr von Abwasser die Rede sein. Von einem Entsorgungsproblem soll gebrauchtes Wasser zur Ressource werden.

Wassermanagement im Mittelmeerraum
Zer0-M, Sustainable Concepts towards a Zero Outflow Municipality

Von Martin Regelsberger*

Abbildung 1: Planungssitzung mit Vertretern der ansässigen Haushalte in einem Dorf in Tunesien. Eine zweite Sitzung wurde mit Frauen veranstaltet.

Zer0-m baut derzeit sogenannte Trainings- und Demonstrationszentren, in denen eine Palette von verschiedenen Techniken vorgezeigt und getestet werden sollen, und Pilotanlagen für die Erprobung dieser Techniken unter realen Bedingungen.

Hintergrund

Im Mittelmeerraum ist es durchaus üblich, Abwasser für die Bewässerung von landwirtschaftlichen Kulturen zu verwenden. Dies hat bisher keine besonders negativen Auswirkungen gehabt. Trotzdem sollten dazu die richtigen Techniken eingesetzt und gewisse Standards eingehalten werden. Dies liegt nicht zuletzt auch im Interesse der nördlicheren Länder der Europäischen Union, wo ein guter Teil der so erzeugten Produkte als Frisch- oder Frühgemüse verzehrt wird.
Abwasserwiederverwendung ist einer von mehreren Aspekten im Projekt Zer0-M. Sie ist Teil eines nachhaltigen Zugangs zu Abwasser, oder "Ecosanitation", bei dem die Wasserversorgung gemeinsam mit der Abwasserbehandlung betrachtet wird, damit beides aufeinander abgestimmt und die Abwasserbehandlung immer im Hinblick auf den nächsten Verwendungszweck erfolgt. Langfristig soll damit das Konzept von Abwasser ganz verschwinden. Aus einem Entsorgungsproblem soll das Brauchwasser zu einer Ressource werden, deren Potential, Wasser und Nährstoffe, erst zu entdecken ist. Dies ist auch in wasserreichen Gegenden dringend, weil im geschlossenen System Erde nichts entsorgt werden kann, es wird alles irgend wem weitergegeben. Teil des Ansatzes ist daher, von der bisherigen ungeplanten Wiederverwendung von Stoffen und Wasser zu einer geplanten und dadurch optimierten Wiederverwendung zu kommen. Die Zukunftsvision wäre dann eine Kreislaufwirtschaft, in der Stoffe beim Durchlaufen eines Zyklus veredelt statt so entwertet werden, dass als einzige Option die Entsorgung zu bleiben scheint.
Das Projekt Zer0-M wird von einem Konsortium von 10 Partnern aus 7 Ländern durchgeführt. Auf der Projekthomepage www.zer0-m.org ist dazu mehr Information zu finden.

Ansatz

Der Paradigmenwechsel im Umgang mit Wasser zu Ecosan mobilisiert traditionelle, konventionelle "moderne" und neue Techniken. Er bedeutet auch Flexibilität beim Maßstab: Lösungen sind erst einmal haushaltorientiert, können aber zu dezentralen Gemeinschaftssystemen oder zentralen Systemen vereint werden, wenn daraus ein Vorteil erwächst. Allen Systemen ist gemeinsam, dass sie den Wasserverbrauch minimieren, danach trachten für jede Anwendung die jeweils geeignetste Wasserqualität bereitzustellen und sowohl Wasser als auch Nährstoffe in möglichst kleinen Kreisen zu führen. Anstatt der bisherigen linearen Problemstellung der Versorgung mit Wasser und Entsorgung des Abwassers ist dafür eine neue Entscheidungsstruktur notwendig.
Diese kann in mehrere Fragen unterteilt werden, welche sich der Planer oder Nutzer stellt. Frage eins wäre: Welche Anwendungen benötigen tatsächlich Wasser? Eventuell können Anwendungen, für die bisher Wasser gebraucht wurde, so geändert werden, dass dies nicht mehr der Fall ist. Ein Beispiel wäre Staubsaugen statt Wischen. Oder es werden Spülurinale durch wasserlose Urinale ersetzt. Welche Wasserqualität ist optimal, wäre die nächste Frage. Für einige Anwendungen, wie das Wäschewaschen, ist weiches Regenwasser besser geeignet als zum Beispiel ein hartes Trinkwasser aus der Leitung. Unter Umständen kann auch entsprechend gereinigtes Abwasser ausreichen. Dann stellt sich die Frage einer getrennten Sammlung schwach belasteten Grauwassers aus dem Bad für die leichtere Weiterverwendung, in Anlehnung an die Abfallentsorgung, wo die getrennte Sammlung unterschiedlicher Stoffe schon längst allgemein anerkannt ist. Die Systeme, die so geschaffen werden sind auf den ersten Blick etwas komplexer, als konventionelle Systeme (siehe Abbildung 3). Bedenkt man aber, wie aufwändig eine Abwasserreinigung werden kann, gleicht sich das Bild wieder aus. Die Systeme tragen eher dem Umstand Rechnung, dass das Einsparungspotential in einem Projektzyklus bei der Konzeption am höchsten ist, und erst die genaue Prüfung aller Optionen zur langfristig günstigsten Lösung führt. Tabelle 1 fasst die zur Anwendung kommenden Techniken zusammen.

Tabelle 1: Einige Massnahmen und entsprechende Techniken für mehr Nachhaltigkeit

Zer0-M versucht, die in Ländern wie Deutschland, Schweden, Österreich oder Italien gemachten Erfahrungen für die südlichen und östlichen Länder des Mittelmeeres zu nutzen, besonders für ländliche Gemeinden und die schnell wachsenden Stadtrandgebiete. Die Techniken müssen den neuen sozio-ökonomischen und klimatischen Bedingungen, aber auch den Gepflogenheiten und eventuell religiösen Vorstellungen angepasst werden. Sie müssen vom Projekt durch neue Techniken, die den Gegebenheiten besser entsprechen ergänzt werden. Vor allem sollen die lokalen Traditionen, ein nachhaltiger Umgang mit Wasser über Jahrhunderte, wenn nicht sogar Jahrtausende, die leider in vielen Bereichen aus der täglichen Praxis weitgehend verschwunden sind, auf ihre Tauglichkeit unter heutigen Bedingungen geprüft, wo nötig angepasst und soweit wie möglich wieder belebt werden. Nicht zuletzt sind sie ein starkes Bindeglied der Bevölkerung zu einer nachhaltigen Bewirtschaftung von immer schon begrenzten Wasservorkommen. Solche traditionellen Techniken umfassen die Sammlung von Regenwasser, Trockentoiletten, besonders wassersparende Ziergärten und komplexe aber effiziente Bewässerungssysteme.

Ergebnisse bisher

Zer0-M versucht die oben beschriebenen Ansätze und Wassersysteme zu verbreiten. Dies findet sich in der Arbeitsaufteilung des Projektes in fünf Blöcke wieder. Das Projekt hat bisher zwei Konferenzen abgehalten, eine dritte findet von 21. bis 24. März 2007 zum Weltwassertag in Tunesien statt. Dazu wird eine Zeitschrift publiziert und eine Webseite (www.zero-m.org) betrieben. Die Mittelmeerpartner organisieren Seminare mit vom Projekt erstellten Unterlagen. Ein Teil dieser Seminare hat schon stattgefunden, die restlichen folgen bis zum Ende des Projektes. Zielpublikum sind Wasserexperten von Behörden und Planern, Nichtregierungsorganisationen und Entscheidungsträger.
Das Projekt realisiert auch konkrete Beispiele der besprochenen Techniken. Jeder der vier Mittelmeerpartner richtet auf seinem Gelände oder in unmittelbarer Nähe ein sogenanntes Trainings- und Demonstrationszentrum ein, das eine möglichst breite Palette unterschiedlicher aber kleiner Anlagen mit ECOSAN-Technik enthält. Zwei dieser Zentren sind weitgehend fertig, weitgehend, weil im Zuge des Betriebs Verbesserungen oder Anpassungen möglich sind, zwei weitere sind derzeit in Arbeit und sollten in Kürze abgeschlossen sein. Jetzt schon arbeiten in allen vier Ländern Studenten und Absolventen an Techniken wie Grauwasseranlagen oder Trockentoiletten und führen Messungen an modernen Pflanzenkläranlagen durch. Sie lernen frühzeitig in ihrer Karriere diese und andere ECOSAN-Techniken kennen und werden sie weiterentwickeln, den örtlichen Gegebenheiten anpassen und vermutlich insgesamt verbessern.
Um die ECOSAN-Ansätze auch unter echten Bedingungen zu erproben und ihre Vorteile zeigen zu können, wird in drei Ländern, Ägypten, Marokko und Tunesien, eine Pilotanlage realisiert. Es werden unterscheidliche Einrichtungen versorgt: in Ägypten eine Schule, in Marokko ein Hotel und Forschungszentrum für Delphine und in Tunesien ein Dorf mit 350 Einwohnern (siehe Titelbild dieses Artikels). In der Türkei ist das Trainings- und Demonstrationszentrum so groß, dass es selbst als Pilotanlage gelten kann. Die Abbildungen 2 und 3 stellen schematisch ein konventionelles und das von Zer0-M vorgeschlagene Wassersystem für das Hotel in Marokko dar.

Abbildung 2: Konventionelles Wassersystem bei sparsamem Umgang mit Wasser.
Versorgung mit 48 m³ Trinkwasser pro Tag, Reinigung in einer Pflanzenkläranlage und Ableitung ins Meer

Abbildung 3: Vorschlag von Zer0-M für den Komplex in Marokko - 18 statt 48 m³ Trinkwasser pro Tag und kein Ablauf in Meer

Das Projekt entwickelt auch ein Entscheidungshilfewerkzeug (DSS), das die Untersuchung und den Vergleich der optimierten, komplexen Systeme erleichtern soll. Dieses DSS ist auf einem Geographischen Informationssystem (GIS) aufgesetzt und enthält Module für die wirtschaftliche, ökologische und sozio-ökonomische Bewertung von ausgearbeiteten Varianten. Das GIS soll auch die Varianten auf anschauliche Weise darstellen. Ziel ist es, der Bevölkerung oder ihren Vertretern, also Menschen ohne tiefere Kenntnisse im Siedlungswasserbau, eine von einem Wasserexperten vorbereitete Entscheidung auf Grund sachlicher Daten möglich zu machen.

Abbildung 4: Beispiel eines mit dem DSS bearbeiteten Projektes

Ausblicke

Zer0-M hat ein Stadium erreicht, in dem Ergebnisse sichtbar werden. Diese umfassen unter anderem physische Umsetzungen, die als Beispiele für eine Annäherung an kreislauforientiertes Wirtschaften mit Wasser vorgezeigt werden können. Die Umsetzungen erlauben auch die Erprobung, Anpassung und Verbesserung der in Betracht kommenden ECOSAN-Techniken unter Mittelmeerbedingungen. Gleichzeitig werden Wasserexperten mit diesen Techniken vertraut gemacht.
Die Ergebnisse umfassen auch erste Daten über getrennte Abwasserströme, wie Grau- und Schwarzwasser, von den betreffenden Ländern. Damit kann der Datenbestand mit lokal gemessenen Werten ergänzt werden um eine gesicherte Basis für die Bemessung von Anlagen zu bekommen. Die TDCs und Pilotanlagen werden während der Projektdauer und darüber hinaus weiter wertvolle Daten liefern. Zweimal im Jahr werden 2500 Exemplare der Zeitschrift "Sustainable Water Management" in den vier Partnerländern und über Partnerprojekte auch in anderen Mittelmeerländern in Fachkreisen verteilt. Dies und die Konferenzen sind ein weiterer Beitrag zur Bekanntmachung der ECOSAN-Techniken.
Seit Oktober 2005 hat das MEDA Wasser Programm, zu dem das Projekt gehört, ein Koordinationsbüro. Damit lassen sich die Bemühungen von Zer0-M in einem weiteren theoretischen Rahmen, der von der partizipativen Planung über die landwirtschaftliche Bewässerung und Maßnahmen gegen Trockenperioden reicht, darstellen und auch auf Länder ausbreiten, in denen das Projekt nicht unmittelbar tätig ist.
Die Einbindung der Projektpartner in die Weiterentwicklung der nationalen Wasserstrategien, die durch die Position der Partnerinstitutionen gesichert ist, und die Ausbildung der nächsten Generation von Wasserexperten ermöglicht es, die Projektansätze schrittweise in die Praxis des Wasserbaus dieser Länder einfließen zu lassen.
Bei allem Optimismus kann aber doch nicht übersehen werden, dass die fünf Jahre Programmdauer eine extrem kurze Zeit sind, um den Siedlungswasserbau in den MEDA-Ländern neu auszurichten, selbst für ein ganzes EU-Programm. Zugegebenermaßen ist der Druck auf die Region enorm hoch, möglichst rasch Wassersysteme zu entwickeln, mit denen auch bei abnehmenden Wasservorräten und trotz steigender Bevölkerungszahl das Auslangen gefunden werden kann. Nachdem aber auch in diesen Ländern in den letzten 100 Jahren das, was wir heute als moderne Sanitärtechniken bezeichnen und was sich unter ganz anderen klimatischen Bedingungen entwickelte, eingeführt wurde und die traditionelle Wasserwirtschaft fast völlig verdrängt hat, wird es vermutlich länger dauern, um in großem Maßstab gegenzusteuern. Zumal ein Eingriff in die gängigen Sanitärtechniken das Mitwirken aller Nutzer verlangt. Deshalb sollten nächste Phasen des Programms das Erreichte konsolidieren und einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich machen. Die Jahrtausende alte Tradition der Mittelmeerländer, mit Wasser extrem sorgsam umzugehen, gibt jedenfalls Hoffnung, dass sich hier wieder Systeme durchsetzen, die jede Art von Wasser als wertvolle Ressource behandeln, womit diese Länder längerfristig eine entscheidende Rolle in der Verbreitung des neuen Paradigmas im Umgang mit Wasser auch bei uns spielen könnten.

*) Dipl.-Ing. Martin Regelsberger ist Leiter der Abteilung Nachhaltige Wasserwirtschaft bei der AEE INTEC, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2007-01: Große Solaranlagen

Solarthermie

Nach dem Motto „Wohnen im Park“ errichtet der steirische Bauträger ÖWGES Wohnbau das aktuell größte steirische Siedlungsprojekt „Schiefe Wiese-Hirtenkloster“ im Norden von Graz.

Solarwärmenutzung im aktuell größten steirischen Wohnbauprojekt

Von Christian Fink*

Die rund 380 Wohnungen werden in vier Bauabschnitten errichtet, wobei der erste Bauabschnitt mit 92 Wohnungen im September 2006 an die Bewohner übergeben wurde. Die weiteren drei Bauabschnitte mit jeweils zwischen 90 und 100 Wohnungen sollen bis zum Jahr 2009 fertiggestellt werden (siehe Abbildung 1). Die Mietkaufwohnungen weisen eine Größe zwischen 60 und 90 m² auf und besitzen Privatgärten, Terrassen oder Balkone. Das Planungsteam des Projektes „Schiefe Wiese“ wurde in der Planungsphase vom klima:aktiv Team solarwärme fachlich begleitet.

Abbildung 1: In vier Bauabschnitten entstehen 380 Wohnungen im Norden von Graz (Bildquelle: Architekturbüro Nussmüller)

Das architektonische Konzept

Das vom Architekturbüro Nussmüller aus Graz geplante Projekt kann hinsichtlich architektonischer Aspekte folgendermaßen beschrieben werden: Kern des neuen Siedlungsgebietes ist ein zentraler, angerartiger Raum mit weit ausschwingenden Baukörpern und fließenden Grünverbindungen zum Bereich am nordöstlich gelegenen Schleifbach. Ein von Norden nach Süden durchgängiges, dreigeschoßiges Gebäude schwebt in freier Kurvung über eine Abfolge von zweigeschoßigen Sockelbauten. Eine der zentralen Herausforderungen bei diesem Wohnungsbau war die Bewältigung der Lärmbelästigung durch die im Westen angrenzende, stark befahrene Wienerstraße. Anstelle der ansonsten üblichen Schallschutzmauer wurde eine großzügige schiefe Ebene mit Erdüberschüttung umgesetzt. Diese multifunktionale Konstruktion (Schallschutz, erweiterte Grünzone, Schutzdach für PKW, Rodelhügel, etc.) war auch für den Projektnamen „Schiefe Wiese“ verantwortlich.

Solarenergie senkt Betriebskosten

Bereits in der Planungsphase dieses Projektes stand fest, dass eine thermische Solaranlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung umgesetzt wird. Insgesamt werden bei diesem Bauprojekt 960 m² Kollektorfläche in Verbindung mit einem Energiespeichervolumen von 60 m³ installiert. Damit kann ein jährlicher solarer Deckungsgrad am gesamten Wärmebedarf (Raumwärme und Warmwasser) von rund 15% erreicht werden. Umgerechnet auf den reinen Warmwasserbedarf liegt der solare Deckungsgrad bei rund 60%. Der verbleibende Wärmebedarf wird über einen Anschluss an das Grazer Fernwärmenetz abgedeckt.
Aufgrund der Errichtung in vier Bauabschnitten werden für jeden Bauabschnitt eigenständige Solarsysteme und Fernwärmeanschlüsse errichtet. Für den ersten Bauabschnitt bedeutete dies eine Kollektorfläche von 240 m² in Verbindung mit einem Speichervolumen von 14 m³. Es wurden die Großflächenkollektoren im Winkel von 40° zur Horizontalen auf einer Stahlunterkonstruktion montiert.
Dass Solarsysteme nicht nur aus ökologischer Sicht sinnvoll sind, sondern auch langfristig für gesicherte niedrige Betriebskosten sorgen, zeigt das Projekt eindrucksvoll. Eine Wirtschaftlichkeitsrechnung demonstriert, dass im Vergleich zwischen Solarsystem und konventioneller Warmwassererwärmung mittels Nachtstromspeicher eine dynamische Amortisationszeit von neun Jahren erreicht wird. Bereits im 10. Betriebsjahr ist die erzeugte Solarwärme kostenlos und führt unter Berücksichtigung der zu erwartenden Lebensdauer des Solarsystems von mindestens 25 Jahren für die Bewohner zu beträchtlichen Gewinnen.

Abbildung 2: Die 240 m² große Kollektorfläche wurde in zwei Reihen zentral auf einem Gebäudeteil situiert

Abbildung 3: Dynamisch errechnete Amortisationszeiten des Solarsystems von nur 9 Jahren bedeuten beträchtliche Betriebskostenreduktion

Auch die Art der Wärmeverteilung basiert auf aktuellsten Erkenntnissen

Moderne solarunterstützte Wärmeversorgungskonzepte basieren auf dem Prinzip von Zwei-Leiter-Netzen. Auch beim Projekt „Schiefe Wiese“ findet dieses innovative Wärmeversorgungskonzept seine Anwendung. Die Wärmeversorgung der einzelnen Wohnungen erfolgt dabei sowohl für Warmwasser als auch Raumwärme über ein Leitungspaar. Ob die Wärme für Warmwasser oder Raumheizung genutzt wird, entscheidet sich entsprechend der Verbrauchsanforderung erst in der dezentralen Wohnungsstation. Darin sind alle Komponenten für den effizienten Betrieb der Wohnungswärmeversorgung untergebracht wie auch die aus hygienischen Gründen sehr vorteilhafte Warmwassererwärmung im Durchflussprinzip. Beim Projekt „Schiefe Wiese“ sind in den Wohnungsstationen auch die Instrumente zur Verbrauchsmessung (ein Wärmemengenzähler sowie ein Kaltwasserzähler) untergebracht. Wohnungsstationen werden industriell in Aufputz- oder auch in Unterputzausführung gefertigt und eignen sich hervorragend zur Montage in Badezimmern, Toiletten (über den Spülkästen) oder in Bereichen des Vorraums. Beim Projekt „Schiefe Wiese“ kamen Wohnungsstationen des Unternehmens Danfoss zum Einsatz.
Die zentralen Vorteile von Zwei-Leiter-Netzen in Verbindung mit Wohnungsstationen sind die minimierten Systemverluste, da einerseits auf verlustintensive Zirkulationsleitungen gänzlich verzichtet werden kann und andererseits konstante Rücklauftemperaturen um die 30°C erreicht werden können. Gerade diese tiefen Rücklauftemperaturen ermöglichen in Verbindung mit Sonnenkollektoren höchste solare Erträge. Weiters ist auch der Komfort für den Bewohner gesteigert, da nahezu unbegrenzt Warmwasser entnommen werden kann bzw. gänzlich heizungsfreie Zeiten (Nachtabsenkung, Sommermonate) entfallen.

Abbildung 4: Die dezentralen Wohnungsstationen (Produkt Danfoss) sind in den Badezimmern untergebracht

Planungsbegleitung durch das klima:aktiv Programm solarwärme

Experten des klima:aktiv Programms solarwärme unterstützten beim Projekt „Schiefe Wiese“ den Bauträger sowie das Planungsteam bei Planung und Umsetzung dieser solarunterstützten Wärmeversorgung. Dieses Serviceangebot der Planungsbegleitung bei Integration von Solarsystemen in Wärmeversorgungssysteme ist kostenlos und kann auch von anderen Bauträgern in Anspruch genommen werden.