Über 50 Jahren hatte sich im Haus der Gas- und Wasserwirtschaft im Zürcher Enge-Quartier ein grosser Sanierungsbedarf angesammelt. In diesem schlichten und dennoch repräsentativen Bau arbeiten rund 80 Leute für den Verband der Schweizerischen Gasindustrie (VSG), den Schweizerischen Verein des Gas- und Wasserfaches (SVGW) sowie für Swissgas AG, die schweizerische Einkaufsgesellschaft für Erdgas. Der Verwaltungsrat des Liegenschaftenbesitzers VSG entschied sich deshalb zur Totalrenovation, und zwar gemäss Minergie-Standard. Architekt Hansruedi Metzger, Stallikon, hatte aber nicht nur die Gebäudehülle zu sanieren: Die Fassade wurde mit einer zusätzlichen Wärmedämmung von 15 cm versehen, was einen vollständigen Ersatz der Fassadenverkleidung aus Granit notwendig machte. Automatische Storen gegen Osten und Süden reduzieren die Erwärmung der Büros an schönen Sommertagen. Die Sanitär- und Elektroanlagen wurden umfassend erneuert. Ein zusätzliches Sitzungszimmer im Dachgeschoss schafft etwas mehr Fläche. Für die zahlreichen Erdgasfahrzeuge schliesslich wurden in der Garage zwei Betankungsanlagen eingebaut, welche die Tankfüllung über Nacht ermöglichen. Alles in allem ein Volumen von rund 7 Mio Fr.

Stromerzeugung im Hause

Die Zielvorgabe des VSG-Verwaltungsrats - Minergie-Standard - betraf nicht nur die Gebäudehülle, sondern auch die Energieerzeugung; Haus und Haustechnik sind ein Gesamtsystem. Das zeigt am besten der Heizleistungsbedarf vor und nach dem Umbau. Hatte der VSG - damals vorbildlich - beim letzten Heizkesselersatz vor 16 Jahren einen 240-kW-Gas-Kondensationskessel gewählt, so errechneten die Ingenieure von Nanotech AG, Baden, für das renovierte Gebäude noch einen Bedarf von 80 kW - eine Reduktion um zwei Drittel.

Der VSG setzt sich gesamtschweizerisch für die Förderung der dezentralen Stromerzeugung ein: Wärmekraftkopplung (WKK) im Haus produziert Strom und Wärme zum Heizen. Dies im Gegensatz zu Grosskraftwerken, welche ihre Abwärme im Kühlturm oder mit Flusskühlung nutzlos an die Umwelt abgeben. Deshalb setzte der VSG im eigenen Haus konsequenterweise auf die energieeffiziente WKK mit einem Gasmotor-Blockheizkraftwerk (BHKW), zugunsten langer Motorlaufzeiten aber nur für einen Teil des Wärmebedarfs.

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Die Stromausbeute ist beim gewählten Modell optimal, weil es als einziges in seiner Leistungsklasse moduliert, also seine Leistung dem Wärmebedarf anpasst, und zwar von 12-43 kWth. Die Stromleistung variiert von 6-20 kWe. Das funktioniert wie beim Auto, wo der Gasfuss die Motordrehzahl reguliert - hier gibt die Steuerung die momentane Leistung vor. Um trotz unterschiedlicher Motordrehzahl konstant Strom mit 50 Hz zu erzeugen, hat das BHKW eine intelligente Wechselrichterelektronik. Ein separater Kondensations-Rekuperator nutzt die Abgase des BHKW bis unter deren Taupunkt und so die Energie im Erdgas bis zum Maximum; er bringt zusätzlich 7 kWth Wärmeleistung.

Gründe für die Wahl des BHKW

Die Wahl dieses BHKW-Modells hat einen weiteren Grund. Beschränkt die Motorenkühlung bei den meisten Gasmotoren die mögliche Vorlauftemperatur auf etwa 65 °C, liefert dieses Modell 80 °C Vorlauf; eine Rücklaufhochhaltung sorgt hier für 65 °C. Das ist wichtig, weil der VSG für die Kühlung seiner Sitzungszimmer und Serverräume keine konventionelle elektrische Kältemaschine einsetzen wollte. Eine neue Studie (zu finden auf www.stromundklima.ch) weist nämlich nach, dass der Strom aus dem Netz schon heute und in Zukunft noch erheblich mehr mit CO2 belastet ist (Stromimporte aus Kohlekraftwerken!). Deshalb wählte der VSG für die Kühlung einen 17,5 kW-Absorber, der aus Wärme Kälte erzeugt. Strom braucht er nur für seine 200-W-Pumpe.

Die Wärme bezieht der Absorber vom Blockheizkraftwerk, was eine höhere Vorlauftemperatur verlangt. Aber er arbeitet bei 87 °C am besten. So muss der Spitzenkessel noch ein bisschen nachheizen. Weil der Absorber bei längerem Betrieb am effizientesten arbeitet, wird er durch einen Kältespeicher ergänzt. Allerdings wird der Absorber nur an heissen Sommertagen benötigt. Ist es kühler draussen, wird vor allem in den Serverräumen mit Free Cooling über den Rückkühler (Kühlturm) gekühlt.

Der Spitzenkessel leistet 115 kW - mehr, als das Haus benötigt. Dies, weil der SVGW in seinem Wasserlabor u.a. Armaturen für die Zertifizierung testet und dafür zeitweise sehr heisses Wasser braucht. Dafür ist ein 2000-l-Speicher installiert. Diese Anforderungen bestimmten auch die Kesselwahl - 98 °C Vorlauf kann nicht jeder Kessel. Ist Volllast nicht gefragt, senkt der Kessel seine Leistung bis auf 38 kW; bei niedrigeren Vorlauftemperaturen - Gebäudeheizung ohne Anforderung des Absorbers oder Testwarmwasser - kondensiert er ebenfalls.

Für die Nutzung von Umweltwärme sind zwei Elektrowärmepumpen von je 19 kW zuständig, die den im Hause erzeugten Strom nutzen. Die Wärme liefern vier Erdsonden von je 200 m Länge unter dem Parkplatz hinter dem Haus. Je zwei davon sind einer der beiden Wärmepumpen zugeordnet. Diese wechseln sich in ihrer Arbeit nach jeweils 45 Minuten ab, damit sich der Untergrund wieder regenerieren kann. So wird unerwünschter Eisbildung vorgebeugt.

Die Wärmepumpenmodelle wurden ebenfalls im Hinblick auf die fürs Warmwasser und den Absorber benötigten hohen Vorlauftemperaturen gewählt - bis auf etwa 12 °C hinunter liefern sie 65 °C Vorlauf. Je ein 2000-l-Wärmespeicher für das BHKW und für die Wärmepumpen sorgen für lange Laufzeiten und damit optimale Wirkungsgrade.

Neubau-Standard erreicht

Die Massnahmen am Gebäude, die ausgeklügelte Energiezentrale, aber auch die Ausrüstung aller Radiatoren mit neuen Thermostatventilen und ein sorgfältiger hydraulischer Abgleich durch Installateur Hochuli Ing. AG, Baden, (durch jeden Radiator darf nur so viel Heizungswasser fliessen, wie für die gewünschte Raumtemperatur maximal benötigt; eingestellt am Radiatorventil), ausschliessliche Verwendung sorgfältig dimensionierter, drehzahlgeregelter Pumpen und differenziertes, elektronisch gesteuertes Temperaturmanagement der Heiz- und Kaltwasserströme bewirken eine überdurchschnittliche Energieeinsparung. Von ursprünglich 55 kWh/m2/a konnte die Energiekennzahl des über 50-jährigen Hauses ohne Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung, deren Einbau nicht möglich war, auf 36,7 kWh/m2/a gesenkt werden.

Das ist weniger als der heutige Minergie-Grenzwert für neue Einfamilienhäuser (38 kWh/m2/a) oder Verwaltungsgebäude mit Komfortlüftung (40 kWh/m2/a). So wird nicht nur Energie gespart. Die Umwelt wird - auch dank konsequentem Einsatz von Erdgas - erheblich entlastet. Dies umso mehr, als der VSG von Erdgas Zürich AG Erdgas mit 20% Biogas-Anteil bezieht, was die CO2-Bilanz weiter verbessert.