低ランニングコストを実現するための綿密なプランニング
アルトドルフのLebenshilfe Wohnweltenでは、小さな投資で大きな貯蓄の可能性が広がります。
建築コストの低さだけでなく、ランニングコストの低さも対象計画の焦点となる場合、建築家やプランナーはそのスキルを明らかにしなければなりません。の「インクルーシブ・ハウジング・ワールド」の目的であった。 ニュルンベルク地域のLebenshilfe を満たすことです。
カスタマイズされた計画と "既製品 "の技術によって、熱供給と自家発電を最適化することができる。
図1：屋内の共同ゾーン（写真）、ホワイエ、廊下、会議室など、包括的居住環境の一部のエリアは、分散型換気システムによって供給されている。
Lebenshilfe im Nürnberger Land e. V. は、発達の遅れや障害を持つ人々が家を見つけ、ケアを受けることができる20以上の施設を運営している。入居者は通常、Lebenshilfeの正社員によってサポートされている。しかし、アルトドルフの新しい「インクルーシブな生活環境」では、新しいアプローチが取られている。2016年春に入居が始まったLebenshilfeの物件は、障害者と障害のない人のための居住スペースを提供している。後者は、例えば、働く障害者のために料理を作ったり、余暇活動を企画したりしてケアに貢献することができ、そのためのボランティア手当を受け取ることができる。インクルーシブ・リビングのコンセプトのために、レーベンシルフは、障害者用の26のアパートと、障害のない入居者用の5つのアパートを備えた建物を建設した。建物は3階建てで、各階の床面積は約2500m²。
階にはラウンジと会議室、大きなキッチンを備えたカフェ、ユーティリティールームやテクニカルルームがある。階と1階には、それぞれ専用のバスルームと控室を備えた居住者用のフラットと、各階にある2つの共同キッチンと広い共同スペースがある。また、コア・エリアには介護用浴室やユーティリティ・ルームなどがある。
"常識が支配する計画と建設"
図2：エクセルギー最適化された淡水ステーションのカスケードは、システム全体の温度拡散、ひいては熱効率を最大化する役割を果たす。
インクルーシブ・リビング・ワールド」の建設には約600万ユーロが投じられた。その3分の2は補助金で賄われ、残りはLebenshilfeが拠出した。アルトドルフの居住区は公的資金と自己資金で賄われ、家賃は居住者にとって手頃なものであるべきだった。医療・社会建築を専門とするこの建築家は、設計を練る前に入居希望者に話を聞き、彼らの希望やアイデアをコンセプトに取り入れた。その結果、外壁は高断熱で間取りもよく、前面に大きなガラスを使用しないため暖房費も抑えられる建物になった。技術的な建物設備の計画では、施設の作業と居住者が中心になった。アルトドルフの専門プランナー、ローランド・ゲッツ氏は、「よく考えられた使いやすい設備は、入居者の生活をより快適なものにします」と、プロジェクト要件のひとつを説明する。
図3：マルチバリュー・ディストリビューターの前で、スペシャリスト・プランナーのローランド・ゲッツ。高温回路の還流を低温回路の還流に利用する。これにより、温度の広がりが最大になり、熱効率が向上する。
例えば、バリアフリーのバスルームには手すりを追加することができ、家中の洗面台は車椅子でも利用できる。やけど防止機能付きの混合栓が各所に設置されているなど、すぐには目に見えない部分でも、同社が手を抜くことなく、安全性と耐用年数を優先して投資したことがわかる。
フラットのクラシックな暖房と換気
フラットの暖房には、窓の下に取り付けられたサーモスタット弁付きの従来型ラジエーターが使われている。浴室では、古くなった空気や湿度の高い空気が排出される。その結果、吸引効果により、窓の下にあるラジエーターの後ろに設置された外気吹き出し口から常に外気が供給される。必要に応じて、すべての窓を開放することもできます。
共用エリアと居室のみ完全機械換気。熱回収機能（プレート式熱交換器による）付きの換気ユニットは、キッチンの壁面ユニットまたは壁面戸棚に設置されている。この換気ユニットは、圧力損失を最小限に抑えるため、短いダクト経路を経由して各換気ゾーンに供給される。換気ファンの回転数を低くし、大工仕事を入念に行うことで、この換気技術は見た目だけでなく、音響的にも目立たないようになっています。
CHPは基本的な熱需要をカバーする
隠蔽された分散型換気ユニットに加え、スペシャリストのプランナー、ゲッツは、その他の技術インフラ全体も設計した。熱源には、電気出力6kW、熱出力15kWのヴィースマン製小型天然ガスCHP（熱電併給装置）を選んだ。これに80kWのピーク負荷用コンデンシング・ボイラーが加わる。どちらも、約3 m³の水量を持つヴァーメコ・バッファー貯蔵タンクに熱を供給する。ゲッツ氏は、「この家のすべての熱消費は、貯蔵タンクから供給されます」と説明する。「CHPユニットは、全熱需要の半分以上を賄える大きさなので、再生可能エネルギー熱法の要件を満たしています。その一方で、出力はベースロード運転、つまり、始動と停止が少ない長時間の運転には十分小さく、これは貯蔵システムの使用によって可能になります」とゲッツは言う。
CHPユニットの運転は温度制御されている。貯蔵タンク上部のセンサーが65℃以下の温度を報告すると、CHP制御装置がモーターのスイッチを入れる。暖房のためにCHPシステムに送られる貯水タンク下部の水の温度は、CHPシステムの運転には関係ありません。速度制御されたチャージポンプにより、CHPシステムは常に一定の温度で運転されます。水が冷えている場合、ポンプは送出速度を下げ、滞留時間が水を80℃以上に加熱するのに十分な程度になる。「これは、CHPユニットの出力を利用した凝縮運転を実施する唯一の方法である。すべてのCHPユニットが凝縮技術による排ガス熱の利用に適しているわけではないことに注意する必要があります。最大75kWの熱出力は、大部分を外壁の部屋のラジエーターに利用できる。もう1つの暖房回路は、フロアの中央部にある介護用バスルームの暖房に使用され、最大出力は3.5kW（70/50℃の流量/還流温度）です。換気システムの熱交換器には、40/25 °Cで最大13.4 kWが利用可能です。工業用タンブル乾燥機は、さらに10kWの電力を使用することができる。工業用洗濯機も通常、電気暖房エネルギーなしで稼動しているが、これはビルサービスが60℃の雨水を毎分16リットルまで供給しているからである。温水は、洗濯物の最後のすすぎにのみ使用される。洗濯物の温度が高い場合（沸騰した洗濯物）には、洗濯機の18kWの電気ヒーターが素早く水を温度まで上昇させる。
最適な温度分布のための3室マニホールド
図4：工業用洗濯機（手前）とタンブル乾燥機。どちらもCHPユニットからの熱を利用している。洗濯機は、煮沸洗浄プログラムの間だけ電気的に加熱される。
「3室式ディストリビューターは、蓄熱槽内の温度幅を可能な限り広くし、熱の最適化を実現します」とゲッツは説明する。「このシステムでは、例えば50℃の高い還流温度を、例えば40℃の低温システム（このプロジェクトでは換気システム）の流路に利用することができます。「全体として、この水力最適化は、シリンダーでの戻り温度の低下につながり、その結果、システム全体の効率を向上させます。「温水供給もまた、戻り温度を最小限に抑えるように設計されている。温水はバーメコの瞬間湯沸かし器、いわゆるフレッシュウォーターヒーターによって供給される。つまり、家全体のお湯は、瞬間湯沸かしの原理で必要な時だけ温められるのです。「これにより、レジオネラ菌が増殖するリスクを最小限に抑え、衛生面を最大限に保つことができます」とゲッツは強調する。エクセルギーに最適化されたデュアルカスケードで、最大5 m³/h、最高温度75 °Cの温水を供給します。
図5：洗濯機の後部が隣室に突き出ている。ここできれいな洗濯物を洗濯機から取り出し、タンブル乾燥機に投入する。
カスケードはまた、ヴァーメコ貯蔵タンクから熱エネルギーを取り込み、速度制御ポンプによって必要に応じて熱を供給する。
温水準備のための低い戻り温度
エクセルギー最適化回路では、加熱作業が分離されている。"二重カスケードには、DHW加熱専用の清水ヒーターと、ピーク需要をカバーし循環水の温度を調整する第2のヒーターがある。このシステムでは配管が分かれているため、戻り温度が低く、この場合、水は理想的には35℃でシリンダーに戻る。洗濯機や回転式乾燥機を頻繁に稼働させるなど、天候に左右されない熱負荷が建物にあるため、CHPユニットは一年中よく利用されている。年間稼働時間は約6500時間。夏、シャワー、洗濯、食器洗い用の温水やランドリールームの暖房だけが必要なときは、1日約8時間稼働する。「蓄熱タンクの容量に余裕があり、温度幅が広いため、CHPは効率的かつ低サイクルで稼動します。年間約200回の始動により、消耗を最小限に抑えています。
図6：バリアフリーのバスルームは、アルトドルフの「インクルーシブ・リビング・ワールド」の全フラットの標準装備である。
リモート・アクセスによる集中ヒート・コントロール
熱管理は、セントラル・ヴァーメコ・コントロール・ユニット "VarCon 380 Pro "によって行われ、パラメータ設定や運転データの表示は、装置上で、あるいはパスワードで保護された安全なインターネット接続を介して遠隔操作で行うことができます。例えば、CHPユニットの出力が熱需要をカバーするのに十分でない場合、制御システムはボイラー運転を要求します。そのため、CHPは常に優先される。制御システムは、すべてのポンプを含む暖房回路と温水準備も管理します。ポンプ駆動は速度制御が可能なため、需要に応じた省エネ運転が可能です。
図7：ヴァーメコ・コントロール・システムでは、熱源に優先順位をつけることができる。これにより、CHPユニットがコンデンシング・ボイラーよりも優先され、年間約6000時間運転される。
CHPで電力需要の半分を賄う
図9：ヴィースマンのCHPユニット（前面）と3 m³のバーメコ蓄熱槽（後方左）が「インクルーシブ・リビング・ワールド」に熱を供給。このシステムは、ピーク負荷80kWのコンデンシングボイラーによって補完されている。
小型CHPシステムにおいて、熱供給と発電がうまく調和しているのは、正確なサイジングによるところが大きい。夏のベースロードと過渡期の暖房需要は、CHPユニットだけで賄うことができ、凝縮ボイラーが必要になるのは、比較的寒い日だけである。「CHPの総出力の約30 %を占める同時発電は、調理、冷蔵庫、冷凍庫、換気システム、洗濯機の補助暖房用の電気エネルギーの供給に最適である。つまり、CHP電力の10分の1しか送電網に供給する必要がなく、90 %がすぐに家庭内で使用される。これにより、総電力需要の約半分を賄うことができるのです」とゲッツは言う。
電力購入価格と比較してCHP電力に対する報酬が低いことを考慮すると、電気エネルギーの生成と消費を同時に行うことは、さらなる節約を意味する。このようなことが可能なのは、3 m³の貯蔵タンクによって熱の発生と消費が切り離されているからである。
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