Neubau Umweltbundesamt Dessau

Neubau Umweltbundesamt Dessau
Der Neubau des Umweltbundesamtes (UBA) in Dessau fällt auf.
Angelegt als farbenfrohes, sanft geschwungenes „Band“ aus den
Materialien Holz, Metall und Glas prägt der Gebäudekomplex das
ganze Areal. Auch in Sachen Energieeffizienz und Ökologie hat das
von Sauerbruch Hutton Architekten geplante Gebäude einige
Ambitionen. Das langgestreckte Atrium im Neubau ist ein begrünter,
geschützter Raum und dient zugleich als Wärmepuffer. Als
EnOB-Modellprojekt wurde das Gebäude einem intensiven
wissenschaftlichen Monitoring unterzogen. 1992 hatte die
Föderalismuskommission die Verlegung des UBA von Berlin nach
Dessau beschlossen. 13 Jahre später wurde der Umzug nach
Dessau abgeschlossen. Der Anspruch, einen ökologischen
© bitterbredt.de
Musterbau mit hohen energetischen Zielen zu versehen, war hoch
und nicht einfach umzusetzen. Die Umsetzung eines komplexen Versorgungskonzeptes mit einer Vielzahl von
neuartigen regenerativen Energieerzeugungsquellen sollte mit konkreten Zielwerten versehen und deren
Erreichung angestrebt werden.
Gebäudesteckbrief
Projektstatus
Optimiert
Standort
Am Wörlitzer Platz 1, 06844 Dessau-Roßlau, Sachsen-Anhalt
Baufertigstellung
Mai 2005
Inbetriebnahme
Mai 2005
Bauherr
Umweltbundesamt (+ Nutzer/Investor)
Bruttogrundfläche
38.157 m2
Beheizte Nettogrundfläche
25.761 m2
Bruttorauminhalt
190.543 m3
Arbeitsplätze
800
A/V
0,30 m2/m3
Schwerpunkte
Wärmeschutz, Fassadensysteme, Atrium, Tageslichtplanung, Tageslichtsysteme,
Optimierte Beleuchtung, Lüftung + WRG, Aktive Kühlung, Regenerative + passive
Kühlung, Kraft-Wärme-Kopplung, Wärme-/Kälte-Verbund, Solarthermie,
Photovoltaik, Baustoffökologie, Energetische Betriebsoptimierung
Projektbeschreibung
Die Standortentscheidung für den Neubau des Umweltbundesamts fiel 1992 aufgrund einer Empfehlung der
Föderalismuskommission auf Dessau. 1997 wurde ein Wettbewerb durchgeführt, es sollte ein ökologisch
vorbildliches Gebäude entstehen mit hohen Ansprüchen an Energieeffizienz und der Nutzung regenerativer
Energien. Am 11. Mai 2005 wurde das Gebäude eröffnet. Jetzt arbeiten im neuen Dienstgebäude mehr als 750
Mitarbeiter. Einige Teile des UBA verbleiben allerdings in Berlin, unter anderem die Labore sowie die Deutsche
Emissionshandelsstelle (DEHSt). Zudem gibt es Außenstellen des Amtes in Langen (Hessen) und Bad Elster
(Sachsen).
Der Bau steht in zentraler städtebaulicher Lage und zugleich im Umfeld des ehemaligen Industriegebiets
„Gasviertel“. Der Boden war stark kontaminiert und musste daher größtenteils gereinigt und ausgetauscht
werden. Diese sehr aufwändigen Maßnahmen wurden für den Einbau eines sehr großen Luft-Erdregisters
genutzt.
Das Hauptgebäude besteht aus einem viergeschossigen Bürotrakt mit Atrium und Forum, das so angeordnet
ist, dass sich in der Form eine „Gebäudeschlange“ ergibt. Das Forum ist der zentrale Bereich mit dem Eingang
und allen öffentlichen Einrichtungen. Das Raumkonzept setzt sich aus kleinen, gleich gestalteten Einzelbüros
zusammen, die mit größeren Gemeinschafts- und Service-Flächen kombiniert werden. An den Bürotrakt grenzt
der Neu- und Bestandsbau der Bibliothek an. Weitere Bestandteile der Anlage sind die Kantine und der
Wörlitzer Bahnhof. Das gesamte umbaute Volumen beträgt ca. 200.000 m³. Das Gebäude bietet Platz für 790
zusammen, die mit größeren Gemeinschafts- und Service-Flächen kombiniert werden. An den Bürotrakt grenzt
der Neu- und Bestandsbau der Bibliothek an. Weitere Bestandteile der Anlage sind die Kantine und der
Wörlitzer Bahnhof. Das gesamte umbaute Volumen beträgt ca. 200.000 m³. Das Gebäude bietet Platz für 790
Mitarbeiter.
Der Planungsprozess war gekennzeichnet durch umfangreiche konzeptionelle Analysen und Simulationen zur
Umsetzung der ökologischen Ziele. Grundlage dafür war ein Pflichtenheft für einen unter ökologischen
Aspekten mustergültigen Neubau. Expertengremien berieten den Bauherrn und die Planer zur rationellen
Energieverwendung, zum ökologischen Baustoffeinsatz, zum Bodenschutz, zur Raumlufthygiene und vieles
mehr. Die Anlagentechnik war für damalige Verhältnisse ausgesprochen komplex und innovativ: Nutzung
solarer Kälte, hybrides Konzept für Kühlung und Lüftung mit Erdwärmetauscher.
Forschungsfokus
Die solare Kühlung besteht aus einer Absorptionskälteanlage mit Bedarfsbefeuchtung (Osmoseanlage),
welche durch ein Rückkühlwerk auf dem Dach des Gebäudes realisiert wurde. Gleichzeitig dient dieser
Michelbach-Kühlturm bei einer Feuchtkugeltemperatur unter 12°C als freie Kühlung. 2.000
Heatpipe-Vakuumröhren liefern Wärme für die Absorptionskälteanlage und als Backup gibt es eine Versorgung
mit Fernwärme. Um einen wirtschaftlichen und ökologisch nachhaltigen Betrieb der solaren Kühlung
sicherzustellen, mussten anfangs die Anlagenkomponenten in einem aufwendigen Prozess aufeinander
abgestimmt werden. Ergebnis war eine optimierte Regelungsstrategie, welche in der Gebäudeautomation
implementiert wurde.
Der Erdreich-Luft-Wärmetauscher stellte mit insgesamt 5.100 Metern Länge und einer Verlegung in bis zu 4
Metern Tiefe die bis dato weltweit größte Anlage diesen Typs dar. Die Konsequenzen für die Hygiene, das
Erdreich und Qualität und Wirtschaftlichkeit waren trotz der vorab durchgeführten Simulationen im realen
Betrieb zu untersuchen. Aus den Analysen von Luftqualität, Erdreich, Grundwasser (Bewegung,
Geschwindigkeit und Höhe) und Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs resultierten verschiedene Anpassungen
im Anlagenbetrieb.
Gebäudekonzept
Das Hauptgebäude besteht aus einer Stahlbetonskelettkonstruktion mit Flachdecken und einem Stützenraster
von 5,50 m. Die Decken bleiben unverkleidet. Elektro-, Daten- und Kabelschächte sind in Bodenkanäle
integriert. Das Atrium und das Forum sind mit einem Nord-Süd ausgerichteten Sheddach verglast. In das
Forumdach ist eine Photovoltaik-Anlage integriert, beide Glasdächer besitzen einen innen liegenden, textilen
Sonnenschutz. Die Außenfassade des Hauptgebäudes ist als Elementfassade mit einer Holztafelkonstruktion
konzipiert. Horizontale Holzbänder verkleiden den Brüstungs- und Sturzbereich. Das Fensterband teilt sich in
transparente und farbige Bereiche. Diese Zone enthält öffenbare Fenster, opake Nachtlüftungselemente als
Drehflügel und glasverkleidete Wandstücke.
Die Fenster ( U-Wert 1,2 W/m²K) besitzen eine weitere, außen liegende Einfachverglasung, hinter der sich der
Sonnenschutz befindet. Der Verglasungsanteil der Außenfassade beträgt 35%. Die Innenfassade zu Atrium
und Forum besteht ebenfalls aus Holzelementen. Die Fenster zum Atrium (U-Wert 1,3 W/m²K) besitzen einen
innen liegenden Blendschutz. Das Hauptgebäude ist viergeschossig, alle anderen Gebäude weisen ein bis drei
Geschosse auf. Das Bürohauptgebäude ist vollflächig unterkellert: 15% des Kellers werden beheizt. Die
Dächer von Hauptgebäude und Kantine sind teilweise begrünte Flachdächer.
Aufgrund des hohen Verglasungsanteils der Fassade und der verglasten Überdachung im Forum reagiert das
Mikroklima im Atrium recht sensibel. Im Sommer muss das Gebäude daher entwärmt und im Winter entfeuchtet
werden. Ebenso stellen die großflächigen Fenster in allen Büros eine besondere Herausforderung dar. Dies gilt
vor allem für die Vermeidung sommerlicher Erwärmung des Gebäudes.
Zentrale Vorgabe in der Planung war die Verwendung von Low-Tec. Mit minimalem monetären und
technischen Aufwand sollte ein Maximum an Komfort erzielt werden. Gleichzeitig sollten nur ökologisch
nachhaltige Bauprodukte verwendet werden, die nach ihrem Lebenszyklus problemlos recycelt werden können.
Bei all dem sollten die kalkulierten Baukosten eingehalten werden.
Energiekonzept
Das Energiekonzept realisiert die Unterschreitung der damals verbindlichen Wärmeschutzverordnung 1995 um
mehr als 50%, die Begrenzung des gesamten Elektroenergiebedarfes auf max. 40 kWh/m²a (bezogen auf die
Nettogrundfläche) und die Deckung des gesamten Energiebedarfs zu mindestens 15% aus regenerativen
Energiequellen.
Das Gebäude wird im Wesentlichen mit Fernwärme beheizt. Die Zuluft der Büros wird bei kalten oder heißen
Außentemperaturen über ein Erdregister konditioniert. Die Gesamtlänge des Rohrleitungsfeldes beträgt ca.
5.100 m. Die Zu- und Abluftanlagen für den Bürobereich verfügen über Systeme zur Wärmerückgewinnung mit
einer Rückwärmzahl von bis zu 74%. Eine solargestützte Kälteerzeugung sorgt für die Kühlung der EDV
Räume und des Hörsaals. Dabei wird in einer Absorptionskältemaschine durch Absorption des Kältemittels
(Wasser) in eine salzige Lösung der gewünschte Kühleffekt bewirkt. Die Trennung der salzigen Lösung vom
Wasserdampf erfolgt primär durch solar erwärmtes Heißwasser, das eine thermische Solaranlage mit etwa 310
Räume und des Hörsaals. Dabei wird in einer Absorptionskältemaschine durch Absorption des Kältemittels
(Wasser) in eine salzige Lösung der gewünschte Kühleffekt bewirkt. Die Trennung der salzigen Lösung vom
Wasserdampf erfolgt primär durch solar erwärmtes Heißwasser, das eine thermische Solaranlage mit etwa 310
m² Brutto-Kollektorfläche (Typ: Heatpipe) liefert.
In die Verglasung des Sheddachs über dem Forum ist als Sonnenschutz eine Solarstromanlage mit einer
Fläche von 388 m² (brutto) und einer Leistung von 32 kWp integriert. Im Jahr 2010 wurde aus
Konjunkturpaket-II-Mitteln eine 267 m² große PV-Anlage mit einer Leistung von 68 kWp auf dem Flachdach
des Gebäudes nachgerüstet.
Heizung und Lüftung
Winter
Die Wärme wird in den Büros über Plattenheizkörper mit Thermostatventilen verteilt. Alle Büros werden
mechanisch be- und entlüftet. Ist die Außenlufttemperatur kleiner als 2°C wird sie vor ihrem Eintritt in die
raumlufttechnischen Anlagen zur Vorerwärmung durch den Erdwärmetauscher geführt, mit der
Wärmerückgewinnung weiter vorkonditioniert und mittels Fernwärme auf ein Temperaturniveau von etwa 23°C
gebracht. Zwischen 2°C und 15°C Außentemperatur wird die Zuluft direkt angesaugt und über
Wärmerückgewinnung und Fernwärme temperiert, da der Betrieb des Erdreich-Luft-Wärmetauschers hier nicht
wirtschaftlich wäre. Im Gebäude führen die Zuluftrohre über der abgehängten Flurdecke in die Büros. Durch
den geringen Überdruck in den Büros gelangt die Abluft durch schalldämmende Überströmelemente, die
seitlich der Bürotür angeordnet sind, in den Flur. Auf den Fluren befinden sich etwa alle 50 m vertikale
Abluftschächte, mit denen die Luft abgesaugt und nach Wärmerückgewinnung als Abluft das Gebäude verlässt.
Das Atrium bzw. Forum wird im Winter nicht beheizt und nicht belüftet. Diese Bereiche sind nicht Teil der
gedämmten Hülle.
Übergangszeit
Die Belüftung der Büros ist bei Außentemperaturen über 15°C über die Fenster möglich. Entlüftet werden die
Büros wie im Winter, die Abluft verlässt das Gebäude über das Atrium. Die atriumsseitigen Büros können frei
über das Atrium be- und entlüftet werden.
Sommer
Alle Büros werden mechanisch mit der über das Erdregister temperierten Luft belüftet – die Atriumbüros nur bei
Außenlufttemperaturen über 25°C. Beispielsweise kann die Zuluft bei Außentemperaturen von 35°C auf etwa
19°C gekühlt werden. Die Entlüftung wird wie in der Übergangszeit gehandhabt. Die tagsüber in den Bauteilen
gespeicherte Wärme wird mittels freier Nachtlüftung abgeführt. Dazu sind in den Außenbüros motorisch
gesteuerte Nachtlüftungsklappen eingesetzt. Die Überströmöffnungen in den Fluren dienen dazu den Luftstrom
in das Atrium zu führen. Angetrieben wird der Mechanismus durch den thermischen Auftrieb im Atrium. Durch
das Öffnen der Bürotür kann die Luftwechselzahl merklich verbessert werden.
Performance
Das Dienstgebäude des Umweltbundesamtes in Dessau wurde im Jahr 2005 in Betrieb genommen. Seither ist
das Gebäude wegen seiner auffälligen Architektur und seinem ökologischen Konzept auch ein
Anziehungspunkt für eine Vielzahl von Besuchern aus dem In- und Ausland. Die energetische Performance
und die Belange der Innenraumluft-Hygiene wurden im Rahmen eines wissenschaftlichen Monitorings
betrachtet. Die Befragungen der Nutzer zeigen, dass eine hohe Akzeptanz besteht. Die Zufriedenheit der
Gebäudenutzer mit den Komfortbedingungen ist "gut", so die Untersuchungsergebnisse des fbta vom
Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Die Begleitung der Baumaßnahme zeigte, dass energieoptimiertes Bauen im Vergleich zum konventionellen
Bauen einen höheren Aufwand bedeutet – von der Planungsphase über die Erstellung bis hin zum Betrieb des
Gebäudes. Die Inbetriebnahme energieoptimierter Gebäude benötigt eine mindestens einjährige Phase der
Einjustierung, um die Anlagensysteme aufeinander abzustimmen.
Optimierungsmaßnahmen und –möglichkeiten
Nach Inbetriebnahme des Gebäudes wurde einige zu optimierende Bereiche identifiziert: So beispielsweise die
Anpassung der Betriebszeiten von raumlufttechnischen Anlagen an den tatsächlichen Bedarf oder die
Optimierung der Wärmerückgewinnungssysteme einschließlich des Zusammenspiels mit dem
Erdwärmetauscher und die Optimierung der Kälteerzeugung. So wurde auch beispielsweise eine
Adsorptionskältemaschine mit einem COP von 0,35 gegen eine neue, erheblich effizientere
Absorptionskältemaschine mit einem COP von 0,74 ausgetauscht.
Mit Hilfe dieser und weiterer Maßnahmen konnten im Jahr 2008, also 2-3 Jahre nach Inbetriebnahme, die
Planungszielwerte im praktischen Gebäudebetrieb nahezu erreicht werden. Während der Stromverbrauch
genau dem Erwartungswert entspricht, gibt es beim Wärmeverbrauch eine leichte Überschreitung im
einstelligen Prozentbereich.
Die Vermeidung sommerlicher Überhitzung des Gebäudes ist bei der doch großflächigen Verglasung der Büros
besonders schwierig, weil nur manuell bedienbare, außen liegende Jalousien zur Verfügung stehen. Mit
intensiven Mitarbeiterschulungen konnte das Raumklima sukzessive verbessert werden.
Im Verlauf des Projekts wurde eine feste Stelle (50 Prozent) für das Management der Gebäudeleittechnik
geschaffen.
Baukosten und Wirtschaftlichkeit
Die Baukosten waren in der Planung mit ca. 68 Mio. € veranschlagt. Die tatsächlichen entstandenen Kosten
liegen in dieser Größenordnung.
Auszeichnung
Dem Gebäude wurde das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (Zertifikat in Gold) der Deutschen
Gesellschaft für nachhaltiges Bauen e.V. (DGNB) verliehen.
Energiekennzahlen
Energiekennzahlen nach EnEV (in kWh/m2a)
Heizwärmebedarf
36,70
Primärenergie Wärme
36,90
Primärenergie gesamt
87,40
Gemessene Energiekennwerte (in kWh/m2a)
Endenergie Wärme
50,30
Primärenergie gesamt
143,10
Endenergie Strom (nach DIN V
18599)
21,20
Endenergie Strom gesamt
41,50
Primärenergie Strom und
Wärme (nach DIN V 18599)
90,30
Endenergie Strom
Bürobeleuchtung
8,60
Endenergie Strom
Raumlufttechnik
6,10
Bezugsfläche ist jeweils die Nettogrundfläche. Werte für 2012.
Kosten für die Realisierung
Realisierungskosten in €/m2
Baukonstruktion (KG 300)
1.043
Technische Anlage (KG 400)
352
Hierbei handelt es sich um eine/n Kostenfeststellung
Bauwerkskosten netto nach DIN 276 bezogen auf die Bruttogrundfläche (BGF) nach DIN 277
Kosten für den Betrieb
Betriebskosten in €/m2a
Energiebezug gesamt
10,10
Heizung
4,09
Strombezug gesamt
6,01
Weitere Daten und Kennwerte zu diesem Projekt
Abschließender Projektbericht zu diesem Projekt (PDF, 13.3 MB)
Dieses Projekt wird im Rahmen der Forschungsinitiative EnOB gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Weitere Informationen unter
www.enob.info.