Die neue Zweifeld-Sporthalle in Dresden-Weixdorf sollte möglichst niedrige Betriebskosten verursachen. Geplant war, trotz des großen Gebäudevolumens, ein Heizwärmebedarf unter 20 kWh/m2a und ein Primärenergiebedarf, der um etwa 50% unter dem eines Passivhauses (120 kWh/m2a) liegt. Die Betriebserfahrungen im ersten Jahr zeigten, dass die anvisierten Energieeffizienzziele nicht erreicht wurden. Nach einer ersten Auswertung der Messdaten wurden Optimierungsvorschläge für den Anlagenbetrieb erarbeitet. So konnte der Gasverbrauch um etwa 35% gesenkt werden.

Die neue „Gerhard-Grafe-Sporthalle“ liegt im Ortskern des Dresdner Stadtteils Weixdorf. Bereits 2005 gab es beim SG Weixdorf e. V. Überlegungen zum Bau einer neuen Sporthalle, weil man mit den damaligen Trainings- und Wettkampfbedingungen unzufrieden war. Auch der Schulsport der nahe gelegenen Grund- und Mittelschule sollte davon profitieren. So wurde 2006 der Bau einer neuen Zweifeldsporthalle beschlossen. Neben dem SG Weixdorf e. V. beteiligten sich die Sächsische Aufbaubank, die Landeshauptstadt sowie die Ortschaft Weixdorf an den Investitionskosten des Neubaus.

Forschungsfokus

Das Forschungsprojekt umfasste das Monitoring der Zweifeldsporthalle, die Analyse des Gebäudebetriebs und die Systemoptimierung. Die aus dem Monitoring resultierenden Messdaten wurden einer modellbasierten Datenauswertung unterzogen, um für die Messdaten der Sporthalle eine Vergleichbarkeit zu ähnlichen Gebäudetypen hinsichtlich der Energiekennwerte bzw. der Gesamtenergieeffizienz zu erhalten. Daraus sollten erste Optimierungspotenziale für den Gebäude- und Anlagenbetrieb abgeleitet werden. Aus der Bewertung der Anlagentechnik im Praxiseinsatz wurden Verbesserungsvorschläge für den Anlagenbetrieb, die Beschreibung allgemeiner konzeptioneller Optimierungspotenziale und Hinweise zur möglichen zukünftigen Gestaltung von Systemkomponenten abgeleitet. Ferner wurden das Raumklima und die Komfortbedingungen unter Einsatz mobiler Messtechnik in der Sporthalle analysiert.

Gebäudekonzept

Zentrales Element im Gebäudekonzept sind die als thermisch aktivierte Bauteile ausgeführten Beton-Umfassungswände. Aufgrund ihrer großen Speichermasse und der damit verbundenen Trägheit kann das Raumklima auch bei stark schwankenden Außentemperaturen über einige Stunden konstant gehalten werden. Des Weiteren trägt die aus der massiven Bauweise resultierende hohe Speichermasse zur energiesparenden passiven Kühlung bei. Allein durch Sonnenschutz und Nachtlüftung wäre kein ausreichender sommerlicher Wärmeschutz erreichbar. Die Reduzierung der Transmissionswärmeverluste erfolgt durch eine kompakte und in Teilbereichen zweistöckige Bauweise. Eine vorgehängte, hinterlüftete Fassade sorgt für die Funktionstrennung zwischen Witterungsschutz, Dämmung und Statik (Gebäudemasse).

Der Fensterflächenanteil der Süd- und Ostseite wurde gegenüber dem hohen Anteil der West- und Nordseite (40%) auf ca. 20% reduziert. Das blendungsreduzierte Glas hat einen niedrigen Energiedurchlassgrad. Um eine gleichmäßige und blendfreie Belichtung der Halle zu erreichen, wurden zwei umlaufende, vertikale Fensterbänder eingebaut. Mit einer tageslichtabhängig geregelten Hallenbeleuchtung kann der Elektroenergieverbrauch für die Hallenbeleuchtung weiter reduziert werden.

Energiekonzept

Die Lüftungswärmeverluste wurden durch eine Beschränkung auf die zwingend lufttechnisch zu behandelnden Teilbereiche reduziert: Die feuchtegeführte Lüftung im Sanitär- und Kabinenbereich und der CO2-geführte Hygienelüftung in der Halle. Die Lüftungsanlage wurde so ausgelegt, dass sie möglichst ohne externe Wärmezufuhr auskommt. Die Energieverluste werden durch ein System hocheffizienter Wärmerückgewinnung mit einem Rückgewinnungsgrad von 93% und durch im Erdreich verlegte Luftregister nahezu vollständig ausgeglichen. Das Niedertemperatur-Heizsystem ist auf die Deckung der Transmissionswärmeverluste ausgelegt. Für die Wärmeerzeugung wurde eine mit Erdgas betriebene Absorptions-Wärmepumpe installiert. Tiefenbohrungen im Erdreich dienen sowohl als Wärmequelle für die Wärmepumpe als auch als Wärmesenke zur Grundlastkühlung mittels der thermisch aktivierten Betonaußenwände.

Die Wärmeverteilung erfolgt über ein Sammel- und Verteilzentrum. Mit diesem System ist es möglich, bestimmte Temperaturen für verschiedene thermische Zonen zu definieren. Die Besonderheit besteht darin, dass sowohl die Vor- als auch die Rückläufe keine Mischtemperatur erzeugen. Außerdem wird eine gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Pumpen verhindert. Das Sammel- und Verteilsystem bildet den hydraulischen Nullpunkt und besteht aus einem aus Stahl gefertigtem Verteiler/Sammler mit 5 thermisch voneinander getrennten Temperaturkammern.

Der Energiebedarf zur Trinkwassererwärmung wird zum Teil durch eine thermische Solaranlage abgedeckt, den verbleibenden Energiebedarf übernimmt die Gas-Wärmepumpe. Ein modulierendes Spitzenlastbrennwertgerät bildet im Havarie-Fall die Wärmequelle für Flächenheizsysteme und Lüftungssystem. Zur Zwischenspeicherung überschüssiger Solarwärme und zum Ausgleich von Schaltdifferenzen beim Betrieb der Wärmepumpe sind zwei Pufferspeicher mit je 1.200 Liter Volumen vorgesehen.

Performance und Optimierung

Nach einer ersten Auswertung der Messdaten konnten Optimierungsvorschläge für den Betrieb der Anlagentechnik erarbeitet werden. Die Maßnahmen führten zu einer merklichen Effizienzsteigerung gegenüber dem anfänglichen Betrachtungszeitraum. So konnte der Gasverbrauch um etwa 35% gesenkt werden.

Die geplanten Kennwerte wurden größtenteils erreicht. Das Gebäude zeichnet sich damit sowohl durch einen guten thermischen Komfort als auch einen geringen Jahresheiz- und Primärenergiebedarf aus.

Nach der ersten Messdatenanalyse 2012/13 wurden Möglichkeiten zur Systemoptimierung aufgezeigt, dazu gehören:

  • Um eine längere Laufzeit sowie eine geringere Taktung der Wärmepumpe zur erreichen, muss gewährleistet werden, dass die bereitgestellte Wärme vom System abgenommen wird. Dies kann über die gezielte Beladung der Pufferspeicher und Anpassung der Systemtemperaturen erreicht werden.
  • Generell sollte die Steuerung der Umwälzpumpen geprüft werden. Insbesondere betrifft dies die Primär- und Sekundärpumpe der Wärmepumpe und die Pumpe im Sekundärkreis „Solar-Wärmeübertrager“, um die Funktionalität des Zortström-Verteilers als hydraulische Weiche nicht störend zu beeinflussen.
  • Im hydraulischen Kreis des Brennwertkessels sollte jeweils nur eine Pumpe abhängig vom Umschaltventil zur Ladung des Warmwasser-Speichers oder zur Heizungsunterstützung betrieben werden.
  • Die WRG-Einheit der Lüftungsanlage sollte im Sommer deaktiviert werden (Umschalten des Akkublocks deaktivieren), um die vorgekühlte Umgebungsluft durch das Luft-Erdregister effektiv nutzen zu können.

 

Infolge einer Kosten-Nutzen-Überlegung der Betreiber wurde schließlich der Umbau der Anlagentechnik beschlossen und die Wärmepumpe hydraulisch vom Zortström-Verteiler entkoppelt und stattdessen an die Pufferspeicher angebunden. Diese Maßnahme sollte für die Wärmepumpe eine bessere Abnahme der erzeugten Wärme sicherstellen und dadurch einen stabileren Betrieb mit längeren Taktzeiten gewährleisten. Nach dem Umbau fand die erneute Analyse einiger Komponenten der Anlagentechnik statt.

Zuletzt aktualisiert am:
14.07.2021

EnOB | Modellprojekt Zweifeldsporthalle der SG Weixdorf e. V. in Dresden

För­der­kenn­zei­chen: 0327431S

Projektlaufzeit
01.04.2011 31.03.2015 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Neubau von Einzelgebäuden, Gebäudebetrieb & Gebäudeautomation, Solare Wärme, Wärme aus Erdreich, Grundwasser, Abwasser, Monitoring & Bilanzierung, Betriebsoptimierung

För­der­sum­me: 315.341,00 €

Kontakt 

Koordination
TU Dresden, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung
https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/iet/gewv

+49(0)351-463-32145

Abschlussbericht zum Projekt

TIB Hannover
Abschlussbericht

Links zum Projekt

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Weitere Daten und Kennwerte zu diesem Projekt

©photo 5000 - stock.adobe.com

Gebäude

Um Bedürfnisse ihrer Nutzer zu erfüllen, müssen Gebäude sich über geeignete Verglasungen, Fassaden und Systeme für das Luft- und Wärmemanagement an das Außenklima und die variierenden Nutzeranforderungen anpassen. Clevere Gebäudekonzepte und innovative gebäudetechnische Systeme bieten hierfür die notwendige Flexibilität.

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