Khu phố Rosenstein Quarter ở Stuttgart

Khu phố hiện đại với hệ thống năng lượng tiên tiến từ Viessmann

Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Städtebau đang triển khai phát triển và xây dựng 500 căn hộ tại Khu phố Rosenstein Quarter ở Stuttgart, nơi sẽ được cung cấp hệ thống sưởi, làm mát và điện bằng hệ thống năng lượng đa chế độ từ Viessmann.

Giai đoạn xây dựng đầu tiên trên địa điểm của công ty dược phẩm cũ Haidle & Maier, được gọi là "Khu vực Schmidtgen" ở một quận mới của Stuttgart-Rosenstein, được hoàn thành vào năm 2017. Khu đất xây dựng trên Nordbahnhofstraße và Eckartstraße có diện tích khoảng 8.600m². Tại đây, 125 căn hộ chung cư với tổng diện tích khoảng 11.400m² được xây dựng theo tiêu chuẩn KfW Efficiency House 55.

Khu vực này nằm ngay gần tuyến nhà ga chính S21, nằm ngay bên cạnh công viên Pragfriedhof và gần Khu phố Châu Âu mới và "khu vực phát triển Rosenstein", là địa điểm mà hiện nay là khu vực đường sắt bị bỏ trống. Từ đó, đi bộ một đoạn ngắn là đến Schlossgarten. Tuyến đường sắt nhẹ dừng tại khu phức hợp và đưa cư dân đến thẳng Schlossplatz, nằm ở trung tâm đô thị của thủ phủ bang, chỉ trong vài phút.

Phần đầu tiên của dự án đã giành chiến thắng trong cuộc thi kiến ​​trúc được tổ chức vào mùa xuân năm 2012 bởi Ackermann+Raff từ Stuttgart và Tübingen. Địa điểm cho giai đoạn xây dựng thứ hai của Siedlungswerk là khu vực tiếp giáp trực tiếp về phía nam, ở Staiger cũ (góc Nordbahnhofstraße và Friedhofstraße). Khu này được thực hiện bởi người chiến thắng trong cuộc thi kiến ​​trúc lần thứ hai, KBK Architekten GmbH Belz Lutz từ Stuttgart và bắt đầu xây dựng vào năm 2018.

Hệ thống phối hợp năng lượng hoàn hảo

Các tòa nhà dân cư của Khu phố Rosenstein Quarter được xây dựng theo tiêu chuẩn Nhà hiệu quả 55 (EnEV 2014) theo hướng dẫn tài trợ của Ngân hàng KfW. Chúng được thiết kế cho nhu cầu năng lượng sơ cấp từ 27,4 đến 31,5 kWh/m2 diện tích được sưởi ấm mỗi năm. Để đạt được những giá trị này, khách hàng và các nhà hoạch định năng lượng đã lựa chọn hệ thống điện, sưởi ấm và làm mát hướng tiên tiến với các thành phần cấu tạo phù hợp đến từ Viessmann; một hệ thống có thể kết hợp cân bằng năng lượng với việc giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch và tối thiểu hóa lượng khí thải CO2.

Nguyên tắc khớp nối liên khu vực được áp dụng trong khu dân cư hiện đại này: ngoài một kho năng lượng băng là nguồn năng lượng chính để sưởi ấm và làm mát, một máy bơm nhiệt lớn, một nồi hơi ngưng tụ khí, một tổ hợp nhiệt và điện (CHP) kết hợp và một hệ thống quang điện cung cấp năng lượng sưởi, làm mát và điện cho tổ hợp tòa nhà. Với chương trình chia sẻ ô tô với xe điện, cư dân ở đây có thể tận hưởng cuộc sống đô thị mà không cần sở hữu ô tô. Điện cần thiết để sạc ô tô điện được tạo ra bởi đơn vị CHP và các mô-đun quang điện trực tiếp trong chính khu dân cư.

Tương tác hiệu quả cao giữa tất cả các thành phần

Trung tâm sưởi ấm nằm ở tầng hầm của khu dân cư, trung tâm là thiết bị Vitobloc EM 50/81 CHP. Tổ máy CHP hoạt động theo nguyên tắc đồng phát: một động cơ chạy bằng khí tự nhiên bền bỉ tạo ra nhiệt và năng lượng trong một quá trình kết hợp. Điều này liên quan đến việc chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng để sử dụng làm năng lượng truyền động cho bơm nhiệt Vitocal 350-G sưởi ấm và làm mát. Mặt khác, năng lượng nhiệt được hấp thụ thông qua bộ trao đổi nhiệt Vitotrans 200 kết hợp với thiết bị CHP và được sử dụng để sưởi ấm không gian hoặc sưởi ấm DHW.

Trong thời gian phụ tải cao điểm, ví dụ như vào những ngày mùa đông lạnh giá, hệ thống được hỗ trợ bởi nồi hơi ngưng tụ khí Vitocrossal 300 hiện đại với công suất 605 kW. Sự tương tác hoàn hảo của tất cả các thành phần giúp cung cấp đầy đủ năng lượng sưởi ấm cần thiết và một phần năng lượng điện có thể được lấy trực tiếp từ bên trong khu dân cư. Điều này giúp giảm cả chi phí năng lượng và sự phụ thuộc vào mạng lưới điện công cộng.

Hệ thống lưu trữ năng lượng băng sáng tạo

Một hệ thống năng lượng băng sử dụng công nghệ Viessmann đã được lắp đặt trong lòng đất ở phía nam của địa điểm xây dựng giai đoạn đầu tiên cho khu phức hợp dân cư. Khối bê tông, kích thước khoảng dài 17m, rộng 9m và sâu 6m, chứa khoảng 800m³ nước và đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng lâu dài cho máy bơm nhiệt: trong mùa nóng, máy bơm lấy năng lượng từ kho chứa đá cho đến khi nước bên trong chủ yếu là băng. Nó sử dụng năng lượng kết tinh được giải phóng khi nước đóng băng thành đá. Quá trình này cung cấp cùng một lượng năng lượng cần thiết để đun nóng một lít nước từ 0°C đến 80°C. Năng lượng được tạo ra theo cách này được đưa vào hệ thống sưởi dưới sàn của các tòa dân cư trong mùa sưởi ấm.

Ở chế độ tái tạo, băng lại tan ra. Sự thay đổi trạng thái vật lý này có thể được lặp lại thường xuyên theo yêu cầu và công nghệ hầu như không cần bảo trì. Vào cuối mùa đông, đá hình thành có chọn lọc, sau đó được sử dụng làm nguồn làm mát để giữ cho tòa nhà mát mẻ vào những ngày nắng nóng. Vào mùa hè, nhiệt độ ngoài trời thấp hơn vào ban đêm có thể được sử dụng để làm mát nước trong cửa hàng hoặc chính tòa nhà thông qua các bộ hấp thụ không khí năng lượng mặt trời.

Hệ thống lưu trữ năng lượng băng của Viessmann không cần giấy phép và thậm chí có thể được sử dụng trong các khu vực bảo vệ nguồn nước. Việc sử dụng năng lượng kết tinh và sự kết hợp của ba nguồn năng lượng – không khí xung quanh, bức xạ mặt trời và mặt đất – đảm bảo cho hiệu suất cao nhất.

Quản lý nguồn năng lượng thông minh

Quản lý nguồn năng lượng thông minh đảm bảo sự tương tác đáng tin cậy, hiệu quả của hệ thống lưu trữ năng lượng đá, bộ hấp thụ không khí năng lượng mặt trời và bơm nhiệt. Điều này có nghĩa là tất cả dữ liệu hệ thống có liên quan được đánh giá liên tục. Các kết quả tạo thành cơ sở dữ liệu hệ thống báo cáo do một nhóm chuyên gia tạo ra và chuyển cho người điều hành. Ví dụ, các số liệu hiệu suất của máy bơm nhiệt có thể được tối ưu hóa bằng xem xét các yêu cầu riêng lẻ. Kết quả là mức tiêu thụ năng lượng điện được giảm xuống thấp nhất có thể và hệ số hiệu suất theo mùa tương ứng luôn ở mức hấp dẫn.

Khi áp dụng các hành động được đề xuất vào thực tế, tiềm năng của hệ thống có thể được khai thác triệt để, cho phép tiết kiệm chi phí vận hành.

Năng lượng mặt trời miễn phí thông qua các hệ thống tấm năng lượng mặt trời và quang điện

Các tấm hấp thụ không khí năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái bằng của bốn trong số bảy tòa nhà từ giai đoạn xây dựng đầu tiên. Vào mùa hè, hệ thống có diện tích 351m2 này sẽ cung cấp năng lượng mặt trời mà nó thu được vào kho băng đông lạnh để rã đông, để sau đó tái tạo sẵn sàng cho mùa đông. Quá trình tái tạo luôn diễn ra khi chất hấp thụ ấm hơn kho lạnh, vì vậy có thể thực hiện được ngay cả trong những ngày mùa đông ôn hòa.

Các bộ hấp thụ không khí năng lượng mặt trời là những bộ thu mở, không tráng men. Chúng sử dụng nhiệt từ không khí xung quanh cũng như ánh sáng mặt trời để tái tạo kho băng và làm nguồn nhiệt trực tiếp cho máy bơm nhiệt. Các bộ hấp thụ không khí năng lượng mặt trời không tráng men đặc biệt thích hợp cho hệ thống lưu trữ năng lượng băng vì chúng cung cấp năng lượng ngay cả khi nhiệt độ không khí thấp và không có bức xạ mặt trời. Các bộ hấp thụ liên tục sử dụng năng lượng miễn phí từ môi trường – cả từ không khí xung quanh vào ban đêm cũng như từ bức xạ mặt trời vào ban ngày.

Hai khu vực mái bằng nữa được sử dụng để tạo ra năng lượng điện với sự trợ giúp của hệ thống quang điện rộng 408m2. Sử dụng năng lượng mặt trời theo cách này có thể tiết kiệm khoảng 260 tấn CO2/ năm, tương đương với việc lái xe ô tô hai triệu km trong một năm.

Hệ thống quang điện cũng cung cấp điện cho hệ thống thông gió, thang máy và chiếu sáng của tòa nhà, cũng như trạm xe điện.

Khái niệm di động sáng tạo

Sau nhà ở, di chuyển là một nhu cầu cơ bản khác của con người. Đây là lý do tại sao Siedlungswerk đã phát triển khái niệm di động cá nhân cho khu dân cư mới, nằm trong quan hệ đối tác nghiên cứu Triển lãm Điện Di động "LivingLab BWe mobil" của Cộng hòa Liên bang Đức.

Sự ra đời của chương trình chia sẻ xe điện trực tiếp tại nơi cư trú đem lại nhiều lựa chọn di chuyển mới và là một giải pháp thay thế có thân thiện với môi trường hơn so với việc sở hữu một chiếc xe hơi. Điện được tạo ra trong khu dân cư trước tiên được lưu trữ trong hệ thống pin và sau đó được cung cấp cho người dùng trong các hộ gia đình khi cần thiết hoặc được sử dụng để sạc xe điện. Điều này có tác động tích cực đến cả sự cân bằng năng lượng và lượng khí thải CO2. Suy cho cùng, xe điện không chỉ giảm độ ồn mà còn giảm lượng khí thải gây ô nhiễm.

Khái niệm di động sáng tạo - một thành phần thiết yếu của cuộc sống đô thị đã nhận được phản hồi tích cực và thu hút sự chú ý trên khắp nước Đức. Điều này đã giúp tạo ra các thỏa thuận hợp tác mới và chứng minh điện động có ý nghĩa như thế nào trong một hệ thống năng lượng tổng thể hiệu quả.