Entwicklung smarter Wohnungsstationen und Demonstration vernetzter, hocheffizienter, regenerativer Wärmeversorgung von Mehrfamilienhäusern, WoSta4.0

Einleitung
Der Trinkwarmwasserbedarf im Gebäudesektor blieb in den vergangenen Jahren nahezu konstant, während durch anspruchsvolle bautechnische Vorschriften der Heizwärmebedarf immer weiter gesenkt wurde. Die TWW-Bereitung gewinnt somit zunehmend an Bedeutung für die Wärmewende. Das aus hygienischen Gründen erforderliche Temperaturniveau des Trinkwarmwassers von 55 bis 60 °C (bei zentraler TWW-Bereitung) lässt sich kaum reduzieren und erschwert den Einsatz von „Niedertemperatursystemen“ bzw. „LowEx-Systemen“, die das tendenziell niedrigere Temperaturniveau erneuerbarer Energien zur Gebäudeenergieversorgung nutzbar machen könnten und Exergie-Vernichtung vermeiden. In Mehrfamilienhäusern konnten bisher zentrale Frischwasserstationen (Durchlauf-Trinkwassererwärmer) das Temperaturniveau in den Wär-mezentralen geringfügig verringern (Pärisch 2020). Dezentrale Wärmeversorgungskonzepte mit „Wohnungsstationen“ sind ein vielversprechender Ansatz, um in Mehrfamilienhäusern Trinkwarm-wasser mit minimaler Legionellen-Gefahr, ohne Zirkulationsbedarf (bei Einhaltung der „3 Liter-Regel“) und mit Temperaturniveaus von weniger als 50 °C bereitstellen zu können (Weiland et al. 2021).

Projektziele
Die im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms als Ziel gesetzte Digitalisierung soll zu einer smarten und effizienten Gebäudeenergieversorgung führen. Im Projekt WoSta4.0 sollen Wohnungsstationen durch digitale Vernetzung und intelligente Regelung optimiert werden. Die bisher statisch und informationstechnisch voneinander isoliert betriebenen Wohnungsstationen sollen durch eine digitale Vernetzung Daten über den Wärmebedarf (Nutzer) und die Wärmeerzeugung (Wärmezentrale) sammeln und zur hocheffizienten Energieversorgung durch intelligente elektronische Reglungen führen. Digitale Vernetzung lässt sich entweder durch Smartphone-Apps, Bediengeräte oder Smart-Home-Stationen realisieren. Die bedarfsgeführte intelligente Regelung greift auf Wärmeabgabe, Hydraulik, Temperaturniveau und/ oder Wärmeerzeuger zu. Die von den smarten Wohnungsstationen ermöglichte Transparenz der dezentralen Energieversorgung in den Wohnungen sollte zum suffizienten Verhalten der Nutzer (Mieter), zum vernünftigen Ressourceneinsatz in der Wärmeversorgung und zu neuen Mietmodel-len wie Pauschal-, Inklusiv- oder Flatrate-Miete führen.

Projektphasen
Gemeinsam mit Industrie- und Quartierspartnern werden die Wohnungsstationen von drei Her-stellern geprüft, bewertet und optimiert. In der ersten Phase werden die Wohnungsstationen im Labor installiert und mit dynamisch durch Gebäudesimulationen emulierten Trinkwarmwasserzapf- und Heizlastprofilen gekoppelt. Dabei unterliegen die Wohnungsstationen intensiven labor-technischen Untersuchungen zur Bewertung und Charakterisierung der zu entwickelnden in-telligenten Regelung. In der zweiten Phase werden die smarten Wohnungsstationen in mehreren Häusern der Quartierspartner mit deren erforderlichen Regelungs- und Messkonzepten herstellerspezifisch instrumentiert und mit den Ergebnissen der ersten Phase kontinuierlich aktualisiert. Gemeinsam werden die im Feld installierten Wohnungsstationen ausgewertet und mit 7 Referenzobjekten verglichen. Zahlreiche Regelungs-, Wärmeversorgungskonzepte sowie Randbedingungen werden in der dritten Projektphase mit Simulationsprogrammen untersucht, um die Ergebnisse der ersten und zweiten Phasen durch Parameterstudien zu verallgemeinern und durch Wissenstransfer als Auslegungsempfehlungen für die innovativen smarten Wohnungsstationen Planern zur Verfügung zu stellen.