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Förderkennzeichen: 03ET1186A
Status: Abgeschlossen
Laufzeit: 07/2013 bis 12/2016
Themen: Sanierung von Einzelgebäuden, Heizen, Lüften, Kühlen, Gebäudebetrieb & Gebäudeautomation, Dezentrale Energieerzeugung, Energiespeicherung, Solare Wärme
Standort: Utzschneiderstraße 3, 80469 München, Bayern
Schlagworte:

Quintessenz

  • Mikro-Wärmepumpen sorgen für die Beheizung, Kühlung, Lüftung und Trinkwassererwärmung
  • Neutralleiter dient als Wärmequelle der Wärmepumpen und liefert gleichzeitig Kühlleistung für Kühldecken
  • zentrale Puffersysteme speichern nicht unmittelbar nutzbare Wärme oder Kälte
  • Dezentrales Energiekonzept hat sich grundsätzlich bewährt
  • Verteilung der Niedertemperaturwärme benötigt fast 20% des Stroms der gebäudetechnischen Anlagen
  • Nachgerüsteter außen liegender Sonnenschutz soll Kühllast um 15% reduzieren

Im Zentrum von München hat eine Hotelkette im Herbst 2011 ihr erstes Hotel eröffnet, das als Green Building den Nachhaltigkeitsgrundsätzen des gleichnamigen EU-Programms verpflichtet ist. Das Nachkriegsgebäude wurde grundlegend saniert und technisch als energieeffizientes Nur-Strom-Gebäude auf Basis dezentraler Mikro-Wärmepumpen so konzipiert, dass die für die Beheizung, Kühlung und Trinkwassererwärmung benötigte Energie weitgehend mit erneuerbaren Energien und per Wärmerückgewinnung bereitgestellt wird. Anspruchsvoll ist die Warmwasser-Versorgung der einzelnen Zimmer. Die Trinkwassererwärmung erfolgt für jedes Zimmer separat. Das sorgt auch mit Blick auf die Legionellenproblematik für Hygiene.

Projektkontext

Das Hotel am Viktualienmarkt verdankt seinen Namen dem 1843 gegründeten Blumenmarkt, der seinerzeit in der benachbarten Schrannenhalle abgehalten wurde. Der Betreiber der Hotelkette Derag Livinghotels wollte das etwas herunter gekommene Wohnheim in der Utzschneiderstraße grundlegend sanieren, modernisieren und zu einem Komfort-Hotel umbauen. Der Anspruch des Betreibers – umweltfreundliches und nachhaltiges Wohnen mit innovativer Technik zu bieten – sollte durch ein integriertes Konzept mit vielen eng verzahnten Maßnahmen erreicht werden. Das beinhaltet eine Gebäudehülle mit sehr gutem Wärmeschutz, Fenster mit Dreifachverglasung sowie eine großflächige thermische Solaranlage auf dem Dach. Besondere Beachtung fand dabei die Legionellenproblematik im Brauchwasser. Normalerweise wird, gerade auch in Hotels mit einem oft sehr sporadischen Warmwasserbedarf, diesem Problem durch hohe Warmwasser-Vorlauftemperaturen oder dezentrale Boiler begegnet, was beides energieintensiv ist. In diesem Projekt wurde jedoch ein neuer, energieeffizienter Ansatz entwickelt: Eine dezentrale Technikstation auf Basis einer sehr kleinen Mikro-Wärmepumpe sorgt in jedem Hotelzimmer für Raumwärme, Warmwasser, Kühlung und Hygienelüftung. Über einen sogenannten Neutralleiter werden alle Räume auf niedrigem Temperaturniveau miteinander vernetzt und an die zentralen Warmwasser- und Kaltwasserspeicher angebunden. Aufgrund der hohen Komplexität des Gesamtsystems und der dafür notwendigen Regelungstechnik sollten die Anlagen einer wissenschaftlichen Evaluierung unterzogen werden.

Das Gebäude wurde 2011 grundlegend saniert und bietet jetzt in mehr als 40 modern eingerichteten Zimmern einen vergleichsweise hohen Wohnkomfort. Ansicht Straßenseite vor der Sanierung.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Das einfache Nachkriegsgebäude diente vor der Modernisierung und Generalsanierung als Wohnheim. Fassade zur Hofseite vor der Sanierung.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Fassade zur Hofseite nach der Sanierung, hier noch ohne die später ergänzten Fluchtbalkone. Das Bestandsvolumen wurde durch den abgeschrägten Erker über die komplette Fassadenhöhe erweitert.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Forschungsfokus

Mit wachsender Komplexität der Gebäudetechnik steigt auch das Risiko, dass die Systemkomponenten nicht optimal zusammenarbeiten oder sich sogar negativ beeinflussen. Mit dem 2013 gestarteten wissenschaftlichen Monitoring werden zentrale und dezentrale Anlagenkomponenten und die Regelstrategie überwacht und die relevanten Energieströme über zwei Jahre erfasst. Auf dieser Basis kann das innovative Energiekonzept bewertet und im laufenden Betrieb optimiert werden. Befragungen zum Nutzerkomfort ergänzen die Untersuchung ebenso wie eine projektübergreifende und vergleichende Performance-Analyse.

Neu sind vor allem die 47 in die einzelnen Zimmer eingebauten Mikro-Wärmepumpen. Sie sollen in Verbindung mit Kurzzeit- und Langzeit-Wärmespeichern, der Solarkollektoranlage und dem Zweileiter-Wärmenetz sowohl den Energiebedarf als auch Energieüberschüsse im Gebäude ausgleichen, ohne dass hierfür zusätzliche Heiz- oder Kühlsysteme benötigt werden. Die hohe Dezentralität erfordert ein hohes Maß an Regelgüte und stellt zugleich auch hohe Ansprüche an das wissenschaftliche Monitoring. Der Forschungsfokus liegt sowohl auf der Effizienz und Funktionsweise der dezentralen Anlagen und Anlagenkomponenten einschließlich aller Hilfsströme als auch auf dem gesamten Gebäude und seiner energetischen Bilanz. Dazu werden alle bedeutenden elektrischen und thermischen Energieströme im Hotel erfasst. Die Systemebene (Neutralleiter, Speicher- und Erzeugersysteme, Lüftungsanlage, Dampferzeugung) wird dabei komplett erfasst, während auf Zimmerebene eine repräsentative Auswahl von zwölf Apartments detailliert messtechnisch erfasst wird. Die Messungen werden durch Informationen aus dem vorhandenen Gebäudeleitsystem und vom Anlagenbetreiber ergänzt, um eine genaue Extrapolation der Teilergebnisse auf alle Räume des Hotels zu ermöglichen. Zur Auswertung der Messdaten wurde die Software MoniSoft verwendet.

Konzept

Sanierungskonzept

Das bauliche Konzept des Hauses sollte eine möglichst günstige Energie-Bilanz ermöglichen. Die 43 modern eingerichteten Zimmer wollen den Hotelgästen höchsten Komfort bieten. Dampf aus einer zentralen Erzeugung versorgt Dampfduschen in den Zimmern und wird zudem für anfallende Reinigungsarbeiten genutzt. Dadurch kann das Hotel bei höchsten hygienischen Standards nahezu ohne Reinigungsmittel und Lösungsmittel betrieben werden. Alle Zimmer sind ferner mit sogenannten Ölvital-Betten ausgestattet, die besonders komfortabel sein sollen. Die Apartments sind mit hohem Designanspruch gestaltet und mit einer kompletten Küche oder Kitchenette ausgestattet, um auch längere Aufenthalte zu ermöglichen.

Ein typisches Hotelzimmer: In der Verkleidung hinter dem sogenannten Ölvitalbett befindet sich die gesamte Wärme- und Lüftungstechnik des Hotelzimmers einschließlich einer Mikro-Wärmepumpe

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Jedes Hotelzimmer ist mit einer Küche bzw. Kitchenette ausgestattet, so dass die Gäste im Hotel auch längere Zeit wohnen können.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Weitere Abbildungen

Auch im Bad zeigt sich der besondere Komfortanspruch des Hotels: Zwei Dampfauslässe in diesem Bereich erlauben die Nutzung einer Dampfdusche ebenso wie die reinigungsmittelfreie Reinigung der Zimmer.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

In den Dachgeschossen werden die Hotelzimmer großzügiger und benötigen im obersten Geschoss zwei Mikro-Wärmepumpen zur Wärmeversorgung über Flächenheizungen.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Grundriss Erdgeschoss – hier befinden sich Rezeption, Frühstücksraum, Küche und Zimmer, die zur Hofseite orientiert sind

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Grundriss für die Regelgeschosse 1. OG – 4. OG mit Zimmern zur Straßen- und Hofseite.

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Ansicht der Fassade zur Straßenseite

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Ansicht der hofseitigen Fassade

© DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG

Energiekonzept

Die Besonderheit des Energiekonzepts ist eine Mikro-Wärmepumpe kleiner Leistung in jedem Zimmer, welche für Wärme und Warmwasser innerhalb der Zimmer und Apartments sorgt. Die verschiedenen Räume sind über einen Neutralleiter auf niedrigem Temperaturniveau miteinander verknüpft. Da der Neutralleiter einerseits als Wärmequelle für die Wärmepumpen dient und gleichzeitig die Kühlleistung für die Kühldecken der Hotelzimmer bereitstellt, ergeben sich aus der Wärme-Kälte-Kopplung weitere Einsparpotenziale. Die Wärme- und Kälteübergabe an die Räume erfolgt zum einen über eine Klimadecke, zum anderen über das Lüftungssystem. So kann jedes Zimmer und Apartment den Wärmeüberschuss anderer Zimmer oder aus dem zentralen Wärmespeicher nutzen. In den zentralen Puffersystemen wird nicht unmittelbar nutzbare Wärme oder Kälte für einen späteren Bedarf gespeichert. Eine große solarthermische Anlage und ein System für die freie Kühlung ergänzen die Gebäudetechnik. Backup-Systeme sichern im Notfall die unterbrechungsfreie Versorgung mit Wärme- und Kälteenergie.

Schematische Darstellung des Heizungs- und Lüftungskonzepts

© Hochschule Rosenheim. Grafik:fbta, KIT Karlsruhe

Weitere Abbildungen

Schematische Darstellung des Beleuchtungskonzepts

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Der von der Hochschule Rosenheim entwickelte MBus-Controller ist im Technikgeschoss des Hotels installiert, er sammelt alle Daten der verschiedenen Sensoren und Zähler und übermittel sie auf einen Server der Hochschule.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Beispiel eines Wärmezählers mit Kältetarifrechner im Technikgeschoss. Die Sensoren wurden für das wissenschaftliche Monitoring installiert.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Im Technikgeschoss sind die zentralen Warm- und Kaltwasserspeicher zur Speicherung überschüssiger Wärme und Kälte untergebracht. Sie sind mit dem Neutralleiter des Zweileitersystems verbunden.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Die zentrale Lüftungsanlage ist ebenfalls im Technikgeschoss untergebracht.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Performance und Optimierung

Das außergewöhnliche Energiekonzept mit den vielen Wärmepumpen dezentral in den Zimmern hat sich in der täglichen Nutzung grundsätzlich gut bewährt. Zwar wurden einige kritische Punkte identifiziert, die es noch zu optimieren gilt, bevor das Konzept für die breite Anwendung angeboten werden soll. So ist insbesondere der Einsatz von Hilfsenergie für die Verteilung der Niedertemperaturwärme relativ hoch – allein auf die Umwälzpumpe im Neutralleiternetz entfallen etwa 20% des Stromverbrauchs der gebäudetechnischen Anlagen.

Weiterhin erweist sich die thermische Trägheit der energetisch grundsätzlich vorteilhaften Flächenheizung und –kühlung als problematisch, da sich deren langsame Reaktion bei der Nachregelung nicht mit der Erwartungshaltung der Gäste deckt. Das Problem verschärft sich noch dadurch, dass die Heiz-Kühl-Decke die vom Hersteller angegebenen Wärmeübertragungswerte deutlich unterschreitet. Diese Erkenntnisse sollen in die Weiterentwicklung des Systems einfließen.

Die nachträgliche Einbindung der Rückkühlung durch freie Kühlung oder Kältemaschine konnte durch eine bauliche Einschränkung nicht in der benötigten Leistung ausgeführt werden, so dass die Strom-Kälte-Effizienz unter den Möglichkeiten bleibt.

Für den Gebäudetyp Hotel zeigt sich in diesem Projekt zudem, dass die Verbräuche der gebäudetechnischen Anlagen nur etwa 50% des elektrischen Gesamtverbrauchs ausmachen. Es gibt also auch deutliche Einsparpotenziale in anderen Bereichen, die in künftigen Projekten konsequent ausgelotet werden müssen – so zum Beispiel die großen nutzerspezifische Verbräuche in Küche oder Wäscherei.

In 2016 wurde im Hotel ein außenliegender Sonnenschutz installiert, um die Kühllasten zu reduzieren. Dies verringert die sommerliche Erwärmung der Zimmer und wird den Kühlenergieverbrauch künftig um etwa 15% reduzieren.

Testweise wurde auch in einem Zimmer die Klimadecke gegen ein Produkt eines anderen Herstellers getauscht. Die Kühlleistungen verbesserten sich sogleich aufgrund höherer Temperaturdifferenzen zur Raumluft um den Faktor 2 bis 3. Auch die Pumpe des Neutralleiters – sie ist eine der großen Hilfsenergie-Verbraucher – wurde gegen ein anderes Fabrikat getauscht. Hier galt es, den optimalen Pumpenbetrieb an den realen Volumenstrombedarf besser anzupassen. Durch diese Maßnahme konnte der Stromverbrauch der Pumpe um fast 30% gesenkt werden. Außerdem reduzierte sich die Häufigkeit von Störmeldungen deutlich. Störungen waren aufgrund kurzzeitig schwankender Volumenströme aufgetreten, verursacht durch den Wechsel vom Einzel- zum Doppelpumpenbetrieb.

Bei der Kälteerzeugung zeigte eine Analyse der Freikühlung, dass fast 35% der Kälte in der Übergangszeit über dieses Prinzip erzeugt werden könnte, sofern die Programmparameter eine Beladung der Kältespeicher auch bei Nacht erlauben würden. Bislang wurden lediglich 3 bis 4% der Kälte in der Übergangszeit via Freikühlung bereitgestellt. Dies ist ein einfach zu erschließendes Optimierungspotenzial, worüber sich der Stromeinsatz für Kompressionskälte deutlich verringern kann.

Die Dachflächen sind mit einer Solarstromanlage und solarthermischen Vakuumröhrenkollektoren ausgestattet.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Der auf dem Dach installierte Rückkühler kühlt überschüssige Wärmeenergie.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Wetterdaten werden von einer Wetterstation aufgezeichnet, die eigens für das Monitoring installiert wurde.

© Hochschule Rosenheim. Foto: Johannes Zauner

Wirtschaftlichkeit und Dauerhaftigkeit

In der Literatur werden die Energiekosten von Hotels mit ungefähr 5 bis 8% vom Gesamtumsatz beziffert. Das Münchner Hotel erreicht eine Energiekostenquote von nur 1 bis 2% bzw. je Übernachtung sind das 4,30 Euro. Das sind – bei recht hohen Zimmerpreisen in zentraler Münchner Lage – erfreulich niedrige Werte. Die Energiekosten je Zimmer und Jahr fallen mit 1.112 Euro im Vergleich zu den Werten in der Literatur ebenfalls eher niedrig aus. Sie liegen auf dem Niveau eines kleinen Einfamilien-Wohnhauses oder einer größeren Wohnung im Geschosswohnungsbau.

Auszeichnung

Das dezentrale Energiesystem mit Mikro-Wärmepumpen wurde am 15. Oktober 2014 mit dem Bayerischen Energiepreis 2014 ausgezeichnet. Ein kurzes Video (1:06) von BayernInnovativWebTV stellt das Energiekonzept vor.

Projektkenndaten

Gebäudekenndaten

Konstellation: Who is who?  
Bauherr, Investor DP Vermögensverwaltung GmbH & Co.KG
Betreiber, Nutzer DP Hotelbetriebs GmbH & Co.KG
   
Gebäudetyp Hotel
   
Baujahr des Gebäudes 1970
Fertigstellung 2011
   
Flächengrößen/Maße  
Bruttogrundfläche (nach DIN 277) 2.221 m²
Beheizte Nettogrundfläche (für Nichtwohngebäude, in Anlehnung an DIN 277) 1.629 m²
Bruttorauminhalt 5.987 m³
Nutzfläche AN (nach EnEV) 1.658 m²
A/V-Verhältnis (ggf. vor / nach Sanierung) 0,25 (vor) ; 0,35 (nach) m²/m³

Energiekenndaten

Energiekennwerte Bedarf        
Neubau / nach … vor Sanierung  
Heizwärmebedarf (Nutzenergiebedarf Wärme) 50,30 kWh/m²a  
Primärenergie Wärme 193,00 kWh/m²a  
Primärenergie Gesamt 379,60 kWh/m²a  
         
Energiekennwerte gemessen (Verbrauch)        
Neubau / nach … vor Sanierung  
Endenergie Strom (Bilanzraum nach DIN V 18599) 80,38 kWh/m²a  
Endenergie Strom gesamt 147,00 kWh/m²a  
Endenergie Wärme 29,00 kWh/m²a  
Primärenergie Strom und Wärme (Bilanzraum nach DIN V 18599) 191,40 kWh/m²a  
Primärenergie Gesamt 348,00 kWh/m²a  
         
weitere spezifische Verbrauchsdaten für Beleuchtung, Klima, Lüftung etc.        
Neubau / nach … vor Sanierung  
Endenergie für Beleuchtung 8,43 kWh/m²a  
Endenergie für Lüftung 10,23 kWh/m²a  
Endenergie für Kühlung 32,97 kWh/m²a  
Endenergie für Gebäudeleittechnik 3,50 kWh/m²a  

Kostenkenndaten

Nutzungskosten        
Neubau / nach … vor Sanierung  
Energiekosten gesamt 29,33 EUR/m²a  
Heizenergie gesamt 5,75 EUR/m²a  
Strom gesamt 29,33 EUR/m²a  
Heizenergie für Raumheizung 3,15 EUR/m²a  
Strom für Beleuchtung 1,69 EUR/m²a  
Strom für Lüftung 2,05 EUR/m²a  
Strom für Kälte 6,59 EUR/m²a  

Letzte Aktualisierung: 6. April 2017

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