Projekt 25732/01

Neubau eines Schulgebäudes als Modellvorhaben im Passivhausstandard mit erweiterten Tools im Schwarzwald auf ca. 800 m Meereshöhe

Projektträger

Zinzendorfschulen
Mönchweilerstr. 5
78126 Königsfeld
Telefon: 07725 9381-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Minimaler Transmissionsenergieverbrauch durch die angewandte Passivhausbauweise sowie minimaler Lüftungsenergieverbrauch, trotz angesetztem Frischluftbedarf pro Schüler von mind. 20 m³/h, insbesondere durch die Luftvorwärmung durch einen großen Erdwärmetauscher.
Auch im Hochsommer tagsüber ca. 5-7 Kelvin kühlere Zulufttemperatur als die Außentemperatur. Dies sollte ohne zusätzliche Kühlenergie, sondern nur durch den geplanten Erdwärmetauscher erreicht werden.
Schulen haben eine gewisse Vorbildfunktion und können einen Nachahmungseffekt bewirken (Umweltbewusstsein, Energiebewusstsein stärken). Schulträger können mit innovativen, ökologisch nachhaltigen Gebäudekonzepten diese Aufgabe mustergültig erfüllen, was wir hiermit beweisen wollten.
Ein innovatives Schulgebäude wird selbst zum Lehrmittel - nicht nur für die eigenen Schüler und Lehrer, sondern für das gesamte Schulsystem.
Weil die Schüler unsere Zukunft sind, ist nichts nahe liegender, als Innovation im Schulbereich an-zusiedeln.
Der Multiplikator kann nirgendwo größer sein. Das heißt, die geplante Ausführung soll belegen, dass ideale Luftqualität und ideales Raumklima auch mit minimalstem Energieeinsatz, max. 15 kWh pro m² und Jahr bzw. 1,5 l Öl pro m² und Jahr, auch in Höhenlagen des Schwarzwaldes von fast 800 m Höhe machbar sind.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zuge der Voruntersuchung wurde nicht nur der energetische Aspekt der Passivhaustechnologie betrachtet, sondern auch den der wünschenswerten Luftqualität für Lehrer und Schüler mit geringstem energetischen Aufwand.
Freie Fensterstoßlüftung reicht nicht aus um die notwendige Luftqualität in dicht belegten Klassenzimmern dauerhaft zu erreichen (CO2-Konzentration unter 1500 ppm). Deshalb wurde eine kontrollierte Schulraum Be- und Entlüftung mit über 80%-iger Wärmerückgewinnung und vorgeschaltetem EWT (Erdwärmetauscher) in Form eines großen Luft-Erdkollektors mit ca. 800 m Länge und Durchmesser 20cm, sowie Zuluft mit mind. 20 m³ pro Stunde und Person, eine Lösung für die dargestellte Aufgabe gewählt, um möglichst folgendes zu erreichen:
immer ausreichend frischer Luft, mit
niemals kalter Frischluft, mit
niemals unangenehm hoher Luftfeuchtigkeit, dies
zugluftfrei und weitgehend geräuschfrei, bei
optimaler thermischer Behaglichkeit, mit
Freier Nachtkühlungsmöglichkeit, mit
Nachtabsenkung, die zu verringerten Wärmeverlusten führt, mit
ausreichender Luftvorspülung vor Raumnutzung, mit
kleinen Nachheizregistern pro Raum, dadurch separate Einzelraumsteuerung möglich

Folgende Grundlagen haben u. a. zur gewünschten Optimierung beitragen:
Beschattung mit Außenjalousien, mit vollautomatischer Steuerungsführung, entsprechend dem Sonnenstand, um zu hohe, sonnenbedingte, thermische Energieeinträge zu vermeiden.
Durch die schwere, massive Bauweise mit Kalksandstein und Beton mit hoher Speicherfähigkeit, können Tagesspitzentemperaturen im Sommer gepuffert werden.
Die Tagesspitzentemperaturen fallen im Vergleich zu einer Leichtbauweise um ca. 1-2 Kelvin niedriger aus. Gleichzeitig kühlt das Gebäude langsamer aus als ein Gebäude in Leichtbauweise.


Ergebnisse und Diskussion

Das angestrebte Ergebnis bzw. gesetzte Ziel wurde wie beil. dokumentiert, erreicht.
Der Einsatz eines großen Erdwärmetauschers bedarf jedoch bei der Gebäudeplanung schon frühzeitig ein verstärktes Ineinandergreifen mit der Lüftungsplanung.

Die Einrichtung einer sog. begleitenden Monitoring-Gruppe nach Inbetriebnahme des Gebäudes, ist für die Startzeit von 1-2 Jahren zu empfehlen.

Eine durchgängige Be- und Entlüftung von Schulräumen sollte Heute die Grundlage, zumindest bei jeder neuen Schule sein. Der Luftansatz sollte nach unserer Erfahrung, möglichst nicht unter 20 m³/pro Person sein, damit ein CO2-Grenzwert von 1500 PPM möglichst nicht überschritten wird.
Ideal wäre unserer Meinung nach auch eine CO2-abhängige, Volumenstrom gesteuerte Luftmenge für jeden einzelnen Raum. Denn somit ließe sich die Luftmenge auch dem tatsächlichen Bedarf optimal anpassen.

Bei der eingebauten Lüftungsanlage wurde das Eingangsfoyer, sowie EG und 2. OG-Treppen- und Er-schließungsflurbereiche, nicht be- und entlüftet. Hier hat man das Gefühl, dass die Luftqualität nicht ganz optimal ist. Bei einer zukünftigen Maßnahme würden wir hier sicherlich einen kleinen Lüftungsansatz vorsehen.

Die von uns durchgeführte Referenzmessung für die Dichtigkeit der zu 95% rechteckigen Lüftungsleitung ergab, dass die Leitungsdichte zwar den Vorgaben entsprach, jedoch unvermeindbare kleinere Undich-tigkeiten nur über ein Rundrohrsystem mit Gummilippendichtung weiter optimiert werden könnte.

Dies hätte jedoch den Nachteil, dass teilweise noch höhere Installationsbereiche notwendig würden, die jedoch zwangsläufig auch zu höheren Geschosshöhen führen. Höhere Geschosshöhen bedingen mehr umbauten Raum und größere Gebäudehüllen. Dies ergibt höhere Energiekosten!
Dieser zusätzliche Aufwand sollte einmal im Verhältnis zu einer 5-10%-igen Effizienzsteigerung der Lüftungsanlage untersucht werden.

Noch wichtiger als o. g. Rohrdichtigkeit ist allerdings die Dichtigkeit des Gesamtgebäudes, die bei unse-rem Gebäude über den Blower-Door-Test n50 mit 0,3 nachgewiesen wurde und somit sehr gut war, da der Mindestwert bei n50 =0,60 1/h liegt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Der Bauablauf wurde auf der Homepage der Zinzendorfschulen fortlaufend dokumentiert: www.zinzendorfschulen.de



Das Gebäude wurde bei verschiedenen internen und externen Veranstaltungen vorgestellt.
Z. B. bei einem Seminar am 30.06.2010 in Mannheim zum Thema, ‚Perspektiven der Passivhausschulen und Turnhallen als Praxisbericht aus schulpädagogischer Sicht.
Selbst eine chinesische sowie eine thailändische Delegation waren bereits vor Ort und waren be-geistert.
Auch an den jährlich stattfindenden, internationalen ‚Passivhaustagen konnten sich alle Interessierten durch Führungen und Vorträge über das Gebäude informieren lassen.
Das Gebäude wurde in verschiedenen Unterrichtsbereichen pädagogisch integriert.
Immer wieder werden Führungen mit interessierten Firmen (z. B: Chefetage Fa. Siedle), Schulträgern etc. durchgeführt
Pflichtteil bei internationalem Schüleraustauschprogramm


Fazit

Das umgesetzte Projekt war für alle Beteiligten eine Herausforderung. Das gesteckte Ziel wurde mit dem großen Lufterdwärmetauscher erreicht, auch mit der Einschränkung, dass sich der Wirkungsgrad des Erdwärmetauschers bei langen extremen Kaltphasen und bei langen Heißphasen verringert.

Es wurde belegt, dass auch große Lufterdwärmetauscher, insbesondere bei konsequenter Umsetzung der Passivhaustechnologie, in der Lage sind, Gebäude im gewünschten Temperaturbereich energieeffizient zu betreiben. In unserem Fall, Schulgebäude Katharina von Gersdorf, wurde das gewünschte Ziel erreicht.