Dzielnica Rosenstein w Stuttgarcie

Nowoczesny kwartał mieszkalny z innowacyjnym systemem energetycznym firmy Viessmann

Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Stäädtebau realizuje projekt i budowę 500 mieszkań w dzielnicy Rosenstein w Stuttgarcie, które będą zaopatrywane w ciepło, chłodzenie i energię elektryczną przez wielotrybowy system energetyczny firmy Viessmann.

Pierwszy etap budowy na terenie byłej firmy farmaceutycznej Haidle & Maier, znany jako "Schmidtgen-Areal" w nowej dzielnicy Stuttgart-Rosenstein, został zakończony w 2017 roku. Działka budowlana przy Nordbahnhofstraßße i Eckartstraßße zajmuje powierzchnię ok. 8600 m². Wybudowano tu 125 jednostek mieszkalnych o łącznej powierzchni mieszkalnej ok. 11 400 m² w standardzie KfW Efficiency House 55.

Teren, który znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie dworca głównego S21, położony jest bezpośrednio przy przypominającym park Pragfriedhof i w pobliżu nowej Dzielnicy Europejskiej oraz "obszaru rozwoju Rosenstein", na którym wcześniej znajdowały się opuszczone tereny po torach kolejowych. Stąd już tylko krótki spacer do parku pałacowego (Schlossgarten). Przy kompleksie zatrzymuje się kolejka miejska, która w ciągu kilku minut dowozi mieszkańców bezpośrednio na Schlossplatz, w samym centrum stolicy kraju związkowego.

Konkurs architektoniczny na pierwszą część osiedla, który odbył się wiosną 2012 roku, wygrała firma Ackermann+Raff ze Stuttgartu i Tybingi. Bezpośrednio przylegający od południa, na dawnym terenie Staiger (na rogu Nordbahnhofstraßße i Friedhofstraßße), był miejscem realizacji drugiej fazy budowy Siedlungswerk. Został on zrealizowany przez zwycięzcę drugiego konkursu architektonicznego, KBK Architekten GmbH Belz Lutz ze Stuttgartu, a budowa rozpoczęła się w 2018 r.

Idealnie skoordynowana koncepcja energetyczna

Budynki mieszkalne Kwartału Rosenstein zostały wykonane w standardzie Efficiency House 55 (EnEV 2014) zgodnie z wytycznymi finansowania banku KfW. Zostały zaprojektowane dla zapotrzebowania na energię pierwotną w wysokości od 27,4 do 31,5 kWh/m2 powierzchni ogrzewanej rocznie. Aby osiągnąć te wartości, klient i projektanci energetyczni zdecydowali się na przyszłościową koncepcję ogrzewania, chłodzenia i energii elektrycznej z perfekcyjnie dopasowanymi komponentami firmy Viessmann; koncepcję, która potrafiła połączyć korzystny bilans energetyczny z ograniczonym zużyciem paliw kopalnych i minimalną emisją CO2.

W tej nowoczesnej dzielnicy mieszkaniowej realizowana jest zasada sprzężenia sektorowego: oprócz zasobnika energii lodowej jako podstawowego źródła energii do ogrzewania i chłodzenia, w kompleksie budynków ogrzewanie, chłodzenie i energię elektryczną zaopatruje duża pompa ciepła, gazowy kocioł kondensacyjny, agregat kogeneracyjny i instalacja fotowoltaiczna. Życie w mieście bez posiadania samochodu jest tutaj całkowicie możliwe, ponieważ mieszkańcy korzystają z systemu car-sharing z pojazdami elektrycznymi. Energia elektryczna potrzebna do ładowania samochodów elektrycznych jest wytwarzana przez agregat kogeneracyjny i moduły fotowoltaiczne bezpośrednio w kompleksie mieszkalnym.

Wysoce efektywna współpraca wszystkich komponentów

Centrala grzewcza znajduje się w piwnicy zespołu mieszkaniowego, a jej trzon stanowi blok kogeneracyjny Vitobloc EM 50/81. Jednostka kogeneracyjna pracuje zgodnie z zasadą kogeneracji: silnik zasilany gazem ziemnym o długiej żywotności wytwarza w procesie sprzężonym ciepło i prąd. W ten sposób energia mechaniczna zamieniana jest na prąd, który służy jako energia napędowa pompy ciepła Vitocal 350-G do ogrzewania i chłodzenia. Z kolei energia cieplna odbierana jest przez sprzężony z agregatem kogeneracyjnym wymiennik ciepła Vitotrans 200 i wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń lub podgrzewu ciepłej wody użytkowej.

Podczas obciążeń szczytowych, np. w mroźne zimowe dni, system wspomagany jest przez nowoczesny gazowy kocioł kondensacyjny Vitocrossal 300 o mocy 605 kW. Doskonałe współdziałanie wszystkich komponentów sprawia, że wymaganą energię grzewczą i częściowo energię elektryczną można pozyskać bezpośrednio z samego osiedla. Dzięki temu zmniejszają się zarówno koszty energii, jak i zależność od publicznych zakładów energetycznych.

Innowacyjny system lodowych magazynów energii

Na południowym krańcu terenu pierwszej fazy budowy osiedla mieszkaniowego zainstalowano lodowy zasobnik energii w technologii firmy Viessmann. Betonowy blok o długości ok. 17 m, szerokości 9 m i głębokości 6 m wypełniony jest ok. 800 m³ wody i służy jako długoterminowy magazyn energii dla pompy ciepła: w sezonie grzewczym pompa pobiera energię z magazynu lodu, aż do momentu, gdy znajdująca się w nim woda zostanie w większości zamrożona. Wykorzystuje ona energię krystalizacji, która uwalnia się podczas zamarzania wody w lód. Proces ten dostarcza taką samą ilość energii, jaka jest potrzebna do ogrzania jednego litra wody od 0 °C do 80 °C. Wytworzona w ten sposób energia jest wprowadzana do ogrzewania podłogowego budynków mieszkalnych w sezonie grzewczym.

W trybie regeneracji lód jest ponownie rozmrażany. Tę zmianę stanu fizycznego można powtarzać dowolnie często, a technologia jest praktycznie bezobsługowa. Pod koniec sezonu grzewczego selektywnie tworzy się lód, który jest następnie dostępny jako źródło chłodu dla utrzymania chłodu w budynku w gorące dni. W lecie niższe temperatury zewnętrzne w nocy mogą być wykorzystane do chłodzenia wody w zasobniku lub samego budynku poprzez absorbery powietrza słonecznego.

Systemy magazynowania energii lodowej firmy Viessmann nie wymagają zezwolenia i mogą być stosowane nawet w strefach ochrony wód. Wykorzystanie energii krystalizacji i połączenie trzech źródeł energii - powietrza zewnętrznego, promieniowania słonecznego i gruntu - są gwarancją wysokiej efektywności.

Inteligentne zarządzanie źródłami energii

Inteligentne zarządzanie źródłem energii zapewnia niezawodne, efektywne współdziałanie lodowego zasobnika energii, solarnych absorberów powietrza i pompy ciepła. Oznacza to, że wszystkie istotne dane systemowe są stale oceniane. Wyniki stanowią podstawę systemu raportowania, który jest tworzony przez zespół ekspertów i przekazywany operatorowi. Dane dotyczące wydajności pompy ciepła można zoptymalizować, biorąc pod uwagę np. indywidualne wymagania. Wynikiem jest możliwie najniższe zużycie energii elektrycznej i odpowiednio atrakcyjny sezonowy współczynnik wydajności.

Dzięki zastosowaniu zalecanych działań w praktyce można w pełni wykorzystać potencjał systemu, co pozwala na oszczędności w kosztach eksploatacji.

Darmowa energia słoneczna dzięki systemom solarnym i fotowoltaice

Na płaskich dachach czterech z siedmiu budynków już od pierwszej fazy budowy zainstalowano solarne absorbery powietrza. W lecie system o powierzchni 351 metrów kwadratowych wprowadza uzyskaną energię słoneczną do zamrożonego magazynu lodu, aby go rozmrozić i zregenerować przed sezonem grzewczym. Regeneracja ma miejsce zawsze wtedy, gdy absorber jest cieplejszy od magazynu lodu, więc jest możliwa nawet w łagodny zimowy dzień.

Powietrzne absorbery solarne to otwarte, nieoszklone kolektory. Wykorzystują one ciepło z otaczającego powietrza oraz światło słoneczne do regeneracji zasobnika lodu oraz jako bezpośrednie źródło ciepła dla pompy ciepła. Nieoszklone solarne absorbery powietrza są szczególnie przydatne dla systemu zasobnika energii lodowej, ponieważ dostarczają mu energię nawet wtedy, gdy temperatura powietrza jest niska i nie ma promieniowania słonecznego. Absorbery wykorzystują w sposób ciągły darmową energię otoczenia - zarówno z powietrza atmosferycznego w nocy, jak i z promieniowania słonecznego w ciągu dnia.

Dwie kolejne płaskie powierzchnie dachowe są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą systemu fotowoltaicznego o powierzchni 408 metrów kwadratowych. Wykorzystanie energii słonecznej w ten sposób może zaoszczędzić około 260 ton CO2 rocznie. Jest to odpowiednik przejechania samochodem dwóch milionów kilometrów w ciągu roku.

System fotowoltaiczny dostarcza również energię elektryczną do systemu wentylacji budynku, wind i oświetlenia, a także do puli samochodów elektrycznych.

Innowacyjna koncepcja mobilności

Po mieszkaniu mobilność jest kolejną podstawową potrzebą człowieka. Dlatego Siedlungswerk opracował indywidualną koncepcję mobilności dla nowego kwartału mieszkalnego w ramach partnerstwa badawczego "LivingLab BWe mobil" Electric Mobility Showcase Republiki Federalnej Niemiec.

Dostępność systemu współdzielenia pojazdów elektrycznych bezpośrednio w miejscu zamieszkania otwiera nowe opcje mobilności i stanowi ekologiczną alternatywę dla posiadania samochodu. Energia elektryczna wytwarzana w kompleksie mieszkalnym jest najpierw magazynowana w systemie akumulatorów, a następnie dostarczana do odbiorców domowych w zależności od potrzeb lub wykorzystywana do ładowania pojazdów elektrycznych. Ma to pozytywny wpływ zarówno na bilans energetyczny, jak i na emisję CO2. W końcu pojazdy elektryczne nie tylko zmniejszają poziom hałasu, ale także obniżają emisję zanieczyszczeń.

Innowacyjna koncepcja mobilności jako istotny element miejskiego życia spotkała się z konsekwentnie pozytywnym odzewem i przyciągnęła uwagę w całych Niemczech. Umożliwiło to stworzenie nowych porozumień o współpracy i pokazanie, w jaki sposób elektromobilność może być znaczącym elementem efektywnej, całościowej koncepcji energetycznej.