Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
F\u00fcr das urbane Quartier ecoSquare, welches in der oberfr\u00e4nkischen Stadt Bamberg entsteht, soll eine innovative und umweltfreundliche Entw\u00e4sserung umgesetzt werden, welche einen nat\u00fcrlichen Wasserhaushalt mit geringstm\u00f6glichem Abfluss von Niederschl\u00e4gen in die Kanalisation unter Ber\u00fccksichtigung eines \u00fcberdurchschnittlichen \u00dcberflutungsschutzes sicherstellt. Hierzu ist ein hohes Ma\u00df an lokaler Regenwasserverdunstung und -versickerung auf dem Quartier vonn\u00f6ten. Folglich waren f\u00fcr ein derartiges innovatives Regenwassermanagement entsprechende Anlagen zu planen, die Regenwasser transportieren, speichern, verdunsten sowie versickern. Im Rahmen des F\u00f6rderprojektes wurden u. a. die entsprechenden planerischen Ma\u00dfnahmen von Entwurfs- hin zu Ausf\u00fchrungsplanung get\u00e4tigt. Dar\u00fcber hinaus fanden numerische Simulationsstudien zu einer energetischen Nutzung der Komponenten des innovativen Regenwassersystems statt. Im Speziellen wurden gro\u00dfe unterirdische Regenwasserspeicher (Zisternen), die im Zuge des Regenwassermanagements vorzusehen sind, als niedrig-exergetische thermische Speicher numerisch modelliert und in ein \u00fcbergeordnetes Simulationsmodell der thermischen Quartiersversorgung mit W\u00e4rmepumpen implementiert. Mit Hilfe darauf basierender dynamischer Simulationen sollten Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz der gesamten thermischen Quartiersversorgung durch die thermische Nutzung von Regenwasserzisternen und \u00f6konomische Indikatoren im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsanalyse ermittelt werden.
\nUm diverse bauliche Ma\u00dfnahmen im Hoch- und Tiefbau mit den Ent- und Bew\u00e4sserungskomponenten sowie der Energietrassen zu harmonisieren, wurde hier eine integrale Planung mit iterativen Abfragen und Anpassungen forciert.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAufbauend auf bereits vorliegenden Entwurfsplanungen f\u00fcr die Entw\u00e4sserung des Quartiers wurden von der Fr\u00e4nkische Rohrwerke GmbH & Co. KG und der Optigr\u00fcn international AG f\u00fcr das Quartier ecoSquare ein innovatives Regenwassermanagement in einem ersten Entwurf auf Basis vorliegender Lagepl\u00e4ne und Ent- sowie Bew\u00e4sserungsdaten konzipiert. Das von der eco eco AG beauftragte Ingenieurb\u00fcro f\u00fcr die Planung der technischen Geb\u00e4udeausr\u00fcstung plante die Anlagen f\u00fcr das innovative Regenwassermanagement mittels iterativer Abstimmungen mit Akteuren wie den oben genannten Unternehmen sowie den Planern f\u00fcr die Contracting-seitige thermische Energieversorgung unter der Koordination der planenden und ausf\u00fchrenden Architekten der eco eco AG. In diesem Zuge wurden die Regenwasserzisternen und -rigolen bzgl. ihrer Dimensionen, Kubatur und Lokalisierung im Quartier unter Ber\u00fccksichtigung aller Mindestanforderungen (\u00dcberflutungsschutz, minimaler Abfluss) angepasst. Hinzu kam eine planerische Erweiterung um wasserspeichernde Gr\u00fcndachfl\u00e4chen und die hierzu notwendige zus\u00e4tzliche Infrastruktur zur Bew\u00e4sserung dieser Fl\u00e4chen.
\nF\u00fcr die Entwicklung von thermischen Simulationsmodelle wurde eine Bestandsaufnahme bzgl. der \u00fcbergeordneten thermischen Quartiersversorgung, dynamischer Daten wie Zeitreihen zum W\u00e4rme- und K\u00e4ltebedarf, zum Regenwasserzufluss und zu Klimadaten sowie der finalen Zisternenabmessungen und -daten durchgef\u00fchrt. Zun\u00e4chst wurden numerisch-thermische Modelle f\u00fcr die Energiezentralen, eine vorgesehene Erdw\u00e4rmesondenanlage sowie die W\u00e4rme- und K\u00e4lteverteilung (Anergienetz) erstellt und validiert. Analog dazu wurde ein Simulationsmodell f\u00fcr die Zisternen entwickelt und hierbei zwei Varianten zur Entnahme und Zuf\u00fchrung von W\u00e4rme bzgl. der Energieeffizienz verglichen. Die energieeffizientere Variante wurde f\u00fcr die weitere Koppelung aller numerischen Modelle (Energiezentralen, Anergienetz, Zisternen) verwendet. Als Entwicklungsumgebung kam die numerische Software MATLAB zur Anwendung. Als tragender Indikator f\u00fcr die zu ermittelnde Energieeffizienzanhebung durch die thermische Nutzung von Regenwasserzisternen wurden die System-Jahresarbeitszahlen (SJAZ) von zwei Simulationsvarianten \u0084ohne\u0093 und \u0084mit\u0093 Nutzung der Zisternen verglichen.
\nDie aus dem Vergleich sich ergebenden energetischen Optimierungen flossen in eine Wirtschaftlichkeitsanalyse ein, um potenzielle Einsparungen bei W\u00e4rmegestehungskosten durch die Erweiterung des Energiesystems darzustellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
F\u00fcr die Entw\u00e4sserungsplanung f\u00fchrte ein iterativer Abgleich zwischen den Planungen der innovativen Entw\u00e4sserung und den bereits fortgeschrittenen Planungsbereichen der Geb\u00e4udeplanung zu einer Optimierung der Dimensionierung und der Anordnung von Zisternen, Rigolen und dem Grundleitungsnetz. F\u00fcr die Dachfl\u00e4chen konnte in der Tragwerksplanung nachgewiesen werden, dass tragende Bauteile keiner Umbemessung aufgrund einer Mehrbelastung durch wasserspeichernde Dachfl\u00e4chen bed\u00fcrfen. Standortspezifische Simulationen der konzipierten innovativen Regenwasserbewirtschaftung haben den \u00dcberflutungsschutz f\u00fcr ein 30-j\u00e4hriges und dar\u00fcber hinaus f\u00fcr ein 100-j\u00e4hriges Ereignis nachgewiesen.
\nDie vereinfachte thermische Modellierung des Anergienetz konnte erfolgreich umgesetzt und validiert werden. Bei den Zisternen konnte durch simulierte Ergebnisgegen\u00fcberstellung von zwei Varianten zur thermischen Aktivierung des Zisternenregenwassers eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz gezeigt werden, wenn die thermische Aktivierung durch einen externen W\u00e4rme\u00fcbertrager mit Regenwasserumw\u00e4lzung erfolgt. Auf Basis dieser Variante konnte eine Steigerung der Effizienz des thermischen Gesamtsystems durch den Einsatz einer thermischen Aktivierung von Zisternen simulativ nachgewiesen werden. Hierzu wurde die System-Jahresarbeitszahl der Quartiers-W\u00e4rmepumpen in Energiezentralen als Schl\u00fcsselindikator fokussiert. Es wurde rechnerisch eine Steigerung von 6,2 auf 6,34 erzielt. Hinsichtlich \u00f6konomischer Aspekte wurde im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsanalyse ein lediglich geringf\u00fcgiges Strom-Einsparpotenzial von 2,2 % durch die thermische Zisternennutzung festgestellt. Es werden hierzu Handlungsempfehlungen f\u00fcr die Erh\u00f6hung des Einsparpotenzials gegeben.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse und Erkenntnisse zu den Simulationen der thermischen Zisternenaktivierung sollen bei (wissenschaftlichen) Konferenzen und mittels Beitr\u00e4gen in wissenschaftlichen Journalen der \u00d6ffentlichkeit zur Verf\u00fcgung gestellt werden. Im Rahmen dieses F\u00f6rderprojektes konnten bisher keine Ver\u00f6ffentlichungen stattfinden. Dar\u00fcber hinaus sind im Zuge eines voraussichtlichen F&E-Folgeprojektes entsprechende Ver\u00f6ffentlichungen angedacht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In diesem F\u00f6rderprojekt konnte eine \u00fcbertragbare integrale Planung f\u00fcr eine Entw\u00e4sserungsplanung f\u00fcr die Erreichung eines innovativen Regenwassermanagements f\u00fcr einen nat\u00fcrlichen Wasserhaushalt anhand des realen Quartiersprojekt ecoSquare in Bamberg dargestellt werden, welche \u0096 wie in diesem Fall \u0096 die regulatorischen Anforderungen bzgl. \u00dcberflutungsschutzes sogar \u00fcbertreffen. Auch konnte durch thermische Modellierung und Simulation von f\u00fcr das innovative Regenwassermanagement notwendigen Regenwasserzisternen gezeigt werden, dass die Energieeffizienz einer \u00fcbergeordneten thermischen Quartiersversorgung auf Basis von W\u00e4rmepumpen durch Zisternen als niedrig-exergetische thermische Speicher erh\u00f6ht werden k\u00f6nnen. Im Zuge eines folgenden F&E-Projektes sollen auf Basis der Ergebnisse und Erkenntnisse aus diesem F\u00f6rderprojekt bisherige Planungen konkretisiert als auch umgesetzt und einem langfristigen Energiemonitoring unterzogen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens F\u00fcr das urbane Quartier ecoSquare, welches in der oberfr\u00e4nkischen Stadt Bamberg entsteht, soll eine innovative und umweltfreundliche Entw\u00e4sserung umgesetzt werden, welche einen nat\u00fcrlichen Wasserhaushalt mit geringstm\u00f6glichem Abfluss von Niederschl\u00e4gen in die Kanalisation unter Ber\u00fccksichtigung eines \u00fcberdurchschnittlichen \u00dcberflutungsschutzes sicherstellt. Hierzu ist ein hohes Ma\u00df an lokaler Regenwasserverdunstung und -versickerung auf dem […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[57,47,51,52,53],"class_list":["post-27420","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-bayern","tag-klimaschutz","tag-ressourcenschonung","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"35796\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"51.905,00","dbu_projektdatenbank_firma":"eco eco AG","dbu_projektdatenbank_strasse":"Bahnhofstr. 55","dbu_projektdatenbank_plz_str":"91330","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Eggolsheim","dbu_projektdatenbank_p_von":"2020-08-25 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2021-08-24 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"12 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"+4951515566359","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Bayern","dbu_projektdatenbank_foerderber":"168","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-35796_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27420","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27420\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":43811,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27420\/revisions\/43811"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27420"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27420"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27420"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}