PASSIVHAUSMACHTSCHULE

PASSIVHAUS MACHT SCHULE
Montessorivolksschule in Aufkirchen mit Turnhalle und Hausmeisterwohnung
Bauherr: Montessoriverein Erding e.V., D - 85435 Erding
Architekten: Walbrunn Grotz Vallentin Loibl Architekten, D - 85461 Emling
Haustechnik: Ingenieurbüro Lackenbauer, D - 83278 Traunstein
Tragwerkplanung: G. Jochum, D - 82239 Alling
1) ENTWURF
Einen Lebensraum für Kinder zu schaffen, dieses Ziel haben sich die Architekten bei
der Planung der neuen Montessori Grund- und Hauptschule in Aufkirchen gesetzt.
Der Entwurf zeigt ein aus dem Boden wachsendes zweigeschossiges Gebäude mit
geschwungenem
Gründach
und
organisch
geformtem
Grundriss.
Das
lichtdurchflutete, freundliche Gebäude lädt die Kinder aufgrund der vielfältigen
Nutzungsmöglichkeiten ein, sich im Schulalltag und auch in der Freizeit wohl zu
fühlen. Trotz der architektonisch anspruchsvollen Gestaltung muss sich das Gebäude
den Gesetzen der Wirtschaftlichkeit unterordnen und sich exakt an die
Finanzierungsvorgaben der Regierung halten. Die reinen Baukosten werden etwa 5
Mio. Euro betragen. In diesem Rahmen wird auch eine energiesparende Bauweise in
Passivhausqualität umgesetzt.
Haupteingang
Das markante Dach fügt sich harmonisch in die Geländeform ein, die
unterschiedlichen Raumhöhen gehen durch die Wölbungen stufenlos ineinander
über. Durch die komplette Form entstehen im Verhältnis zum umbauten Raum
geringe Außenflächen, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt und zudem
Energie spart.
Ansicht von Südwesten
Durch das bis zum Boden reichende Dach entstehen nur zwei Außenfassaden. Die
Südostseite öffnet sich zu Eingangsbereich und Pausenhof, die Nordwestseite zeigt in
die freie Landschaft. Der Eingang der Schule wird mit einer durch die Fassade
geschobene Rotunde und einer Leitwand markiert, die den Zuweg begleitet. Hinter
dem Eingang öffnet sich die bis unter das Dach reichende Aula. Der angrenzende
Speiseraum fungiert auch als Schülercafe. Die Aula kann über mobile Trennwände in
die Turnhalle und den runden Mehrzweckraum erweitert werden. Bei großen
Veranstaltungen wird die halbgeschossig nach unten versetzte Turnhalle durch eine
mobile Zuschauertribüne, die von der Aulaebene auf die Turnhallenebene reicht,
umfunktioniert.
Unmittelbar an die Aula schließt sich der Klassentrakt an. Er beherbergt im
Erdgeschoss die sechs Hauptschulklassen mit Fachräumen und im Obergeschoss die
vier Grundschulklassen mit Fachräumen und Verwaltungsbereich.
Diese Flexibilität und die zahlreichen Oberlichter in Dach und Zwischendecken
schaffen einen durchlässigen Raumeindruck mit vielfältigen Sicht- und
Lichtbeziehungen. Die Vernetzung von Innen und Außen entspricht wie viele Details
den Grundsätzen der Montessori-Pädagogik, mit der sich die Architekten durch
Hospitationen in Grund- und Hauptschule intensiv auseinandergesetzt haben.
Innenraumansicht Aula
2) KOSTENDECKELUNG DES GEFÖRDERTEN SCHULBAUS
Der Montessoriverein hat durch eine geänderte Gesetzeslage die Möglichkeit
bekommen, einen vom Freistaat Bayern geförderten Schulneubau realisieren zu
können. Die Förderung erfolgt wie beim staatlichen Schulbau und umfasst damit 80
% der Baukosten. Die restlichen 20% sind dabei von dem Träger selber aufzubringen.
Die Regierung fördert bei einem zu genehmigenden Raumprogramm die Nutzungen
mit einem festgelegten Kostenansatz. Dieser Kostenansatz orientiert sich dabei an
einem Mindeststandard von konventionell erstellten Schulneubauten. Voraussetzung
ist dabei eine Vergabe- und Abrechnungspraxis wie bei anderen öffentlichen Bauten
auch (öffentliche europaweite Ausschreibung, VOB-gerechter Planungs- und
Bauablauf).
Nachdem der Montessoriverein nicht mehr als die 20% Eigenanteil finanzieren kann,
war eine Kostendeckelung in Höhe der förderfähigen Kosten bindend für die Planung
und Umsetzung des Neubaus.
Der Passivhausstandard war somit zu den Kosten eines konventionellen Baues zu
realisieren. Eventuell entstehende Mehrkosten waren durch Einsparungen zu
kompensieren.
3) DAS ENERGETISCHE KONZEPT
Die Montessorivolksschule in Aufkirchen ist voraussichtlich die erste zertifizierte
Passivhausschule in Deutschland, die als Neubau verwirklicht wird. Die kompakte
Außenhülle wird hochwärmegedämmt unter verwendung von passivhaustauglicher
Verglasung
und
Passivhausfenster.
Die
kontrollierte
Lüftung
mit
Wärmerückgewinnung versorgt das Schulgebäude und die Turnhalle mit der nötigen
Frischluft.
3.1) Zonierung und Kompaktheit als Aspekte des Passivhausstandards
Nur bei einem sehr kompakten Baukörper sind große Gebäude energieeffizient und
kostengünstig zu realisieren.
Mehr als zwei Geschosse waren an diesem Standort städtebaulich nicht vertretbar,
da das Grundstück am Ortsrand einer kleinen Gemeinde liegt.
Beim Entwurf wurde von Anfang an mit einer zweibündigen Anlage, die einen tiefen
Baukörper erzeugt, gearbeitet. Sich daraus üblicherweise ergebende Nachteile in
der Belichtung wurden jedoch von Anfang an kompensiert bzw. aufgefangen durch
eine großzügige Dachverglasung (Sheds) in den Kernbereichen (über dem Flur OG –
siehe auch Baustellenfoto Flur OG).
Durch die Oberlichtsheds mit den darunter liegenden Lufträumen wird nicht nur ein
lichtdurchfluteter Bereich geschaffen, sondern auch eigene räumliche Qualitäten
geschaffen (Schule auch als Ort der Selbstbesinnung).
Innenraumansicht Klassentrakt Flurbereich OG
Eine konsequente Zonierung war hierfür Grundvoraussetzung. Der Baukörper muss
dazu eine prinzipielle Nord-Südausrichtung aufweisen, um den Haupträumen den
Großteil der solaren Gewinnen zukommen zu lassen und untergeordnete Räume
nach Norden orientieren zu können. Bei einer Tiefe von ca. 20 bis 28 Metern wurde
folgende Zonierung vorgesehen:
Südseite:
Mittelzone:
Nordseite:
Klassenräume, Mehrzweckraum, Aula
Erschließung, Neben- und Abstellräume
Fachräume, Verwaltung
Alle Klassenräume erhielten eine direkte Verbindung zum Schulgarten, da auch die
Klassenräume im Obergeschoss über Rettungstreppen einen jeweils eigenen Zugang
nach unten bekamen. Die Außentreppen sind zudem auch Teil des
Brandschutzkonzeptes und somit eine sehr vorteilhafte Lösung.
Die gleiche Situation findet sich im Obergeschoss auch in den Fachräumen für
Zeichnen und Musik und dem Raum für Mittagsbetreuung.
Um die Kompaktheit zu erhöhen lagert die Einfachturnhalle mit der Längsseite direkt
an der Aula an. Die Verbindung mit der Aula (große Öffnung mit einer mobilen
Trennwand) gibt vielfältige Nutzungsmöglichkeiten, wie größere gemeinsame
Veranstaltungen, Schulfeste, Aufführungen. All dies sind Elemente, die die
Montessoripädagogik unterstützen.
3.3) Abstimmung von tragender Konstruktion und Außenhülle
Die Art der Bauweise für die tragende Innenkonstruktion wurde sehr früh zu Gunsten
eines Massivbaues entschieden. Die Anforderungen an den Schallschutz und den
Brandschutz sind mit einem Massivbauweise besser bzw. kostengünstiger zu lösen.
Auch der Vorteil einer großen Speichermasse ist für das energetische Konzept und
das Innenraumklima (Winter und besonders im Sommer) wichtig.
Neben der Ausführung des Kellers mit wasserundurchlässigem Beton, sind alle
Innenwände und die Decken in Sichtbeton ausgeführt. Dadurch wirkt das Gebäude
klar und entmaterialisiert, unnötige Zugaben werden vermieden. Im Hinblick auf die
Unterhaltskosten wird sich diese Ausführung als sparsame Lösung erweisen.
Stahlbeton als Sichtbeton
Stahlbetonskellet vom Kran
Die Außenhülle war von Anfang an als Holzbau geplant, da hierbei der Wärmeschutz
besser und kostengünstiger herzustellen ist. Die Vorfertigung schafft dabei noch einen
Zeitvorteil.
Soweit möglich wird Holz nicht nur bei der Fassade sondern auch im Innenausbau
eingesetzt. Die Kombination von Stahlbeton mit Holz schafft dabei eine heimelige
Atmosphäre.
Aufstellen der Holzbauelemente Dach
Durch den Einsatz der Mischbauweise werden die jeweiligen Vorteile von Beton und
Holz bestmöglich ausgenutzt.
Die Innenwände sind weitgehend tragend ausgebildet und schaffen mit den
tragenden Außenwänden in Holzbauweise ein Grundgerüst.
Auf eine
Sekundärkonstruktion wird bewusst verzichtet, um ein möglichst weit spannendes
Dachtragwerk zu erhalten. Diese großen Spannweiten führen zu einer sehr effektiven
Konstruktionen. Die Zwischenräume der Dachträger werden mit Zellulose gedämmt.
Die statische Höhe schafft Raum für die beim Passivhausstandard benötigte
Wärmedämmung. Nachdem die horizontalen Flächen den größten Anteil an der
Außenhülle stellen (Dach- und Bodenflächen), konnte so kostengünstig ein
hervorragender Wärmeschutz hergestellt werden.
3.4) Die Anforderungen an die einzelnen Bauteile der Außenhülle
Der Wärmeschutz der Außenhülle wird maßgeblich durch die guten Dämmwerte des
Daches bestimmt. Weiterhin wurde eine Perimeterdämmung unter der Bodenplatte
vorgesehen, um den Bodenaufbau unter bauphysikalischen Gesichtspunkten zu
optimieren.
Es wird eine 3-fach Verglasung eingesetzt. Der hohe finanzielle Aufwand der
Verglasung resultiert allerdings aus den Sicherheitsanforderungen für den Schulbau,
die auch bei einer 2-fach-Verglasung anfallen.
Auch die Belange der Verschattung sind zu berücksichtigen. Eine genaue
Untersuchung der umgebenden Bäume und Bebauung, die Ausführung der
Leibungen etc. wurde vorgenommen, um die solaren Gewinne festzulegen.
Als Fenster werden passivhaustaugliche Fensterkonstruktionen verwendet werden,
die einen gedämmten Rahmen aufweisen. Für den Nachweis als zertifiziertes
Passivhaus gilt es allerdings Fensterkonstruktionen mit einem stärkeren Rahmen (von
ca. 12 cm Stärke) zu verwenden.
Die passivhaustauglichen Fenster sind auch bauphysikalisch vorzuziehen, da dabei
jeglicher Tauwasseranfall auf der Innenseite vermieden werden kann.
Fensteranschluss/Pressleistenkonstruktion im Sockelbereich
Die Festverglasungen in der Pfosten-Riegel-Konstruktion werden ebenfalls mit einem
passivhaustauglichen System hergestellt, die ein gedämmtes Profil aufweisen.
Eine perfekt hergestellte Luftdichtigkeit ist Voraussetzung für den Passivhausstandard.
Für den Holzbau ist sie zudem eine Qualitätskontrolle für die Vermeidung von
Konvektionsschäden.
Beim erfolgten Luftdichtigkeitstest (Die Ausbauarbeiten waren noch nicht begonnen,
Fenster und Verglasung waren schon eingebaut) ist folgender Werte erreicht
worden:
n50 = 0,09 1/h (bezogen auf das tatsächliche Innenraumvolumen)
Der auch für ein Passivhaus gute Wert für die Luftdichtigkeit, erklärt sich zum einen
aus den großvolumigen Räumen, zum anderen allerdings auch aus der
konsequenten Detailplanung und Bauleitung, die neben den gestalterischen
Aspekten auch technische Seiten der Ausführung berücksichtigt.
Nach dem PHPP ergibt sich somit ein Heizwärmebedarf von 11,2 KWh/m²a.
Bei der gewählten Bauweise war ein absolut wärmebrückenfreies Bauen nicht
realisierbar. So schaffen die Stahlbetonwände an ihren Auflagerstellen an die
Bodenplatte Wärmebrücken, die Berechnungsverfahren berücksichtigt werden
müssen. Weiterhin gibt es statisch hochbelastete Bereiche im Bereich von Auflagern,
die große Brettschichtholzquerschnitte nötig machen. Dort wurde durch eine
Überdämmung Abhilfe geschaffen.
Der Fensteranschluss ist im Wandbereich ohne jegliche Wärmebrücke möglich, im
Bereich der Pfosten-Riegel-Konstruktion ergeben sich etwas schlechtere Werte, die
allerdings in der Gesamtbilanz berücksichtigt wurden. Der Aufwand für
wärmebrückenfreies Bauen, sollte bei einem größeren (und damit auch kompakten
Gebäude) in einem sinnvollen und (vor allem bauphysikalisch nötigen) Maße
betrieben werden, da der Kosten-Nutzenaspekt auch hierbei ständig mitspielt.
Folgende Bauteil-Aufbauten werden realisiert:
Außenwände:
Aufbau von innen nach außen:
1. Anstrich
2. Gipsfaserplatten, 15 mm
3. OSB-Platte (luftdichte Ebene), 22 mm
4. Sperrholzplatten mit 4 cm Stärke
mit Dämmung/Zellulose WGL 040, 220 bis 280 mm
5. Unterdeckplatte(winddichte Ebene), 16 mm
6. Luftlattung, 60 mm
7. Holzschalung, 24 mm
mittlere u-Wert:
0,18 W/m²K
Der mittlere u-Wert hat damit bei einem Wert der für ein besseres
Niedrigenergiehaus im Wohnungsbau angesetzt wird.
Dach:
1. Trägerplatte mit Holzlattung, 65 mm
2. Luftlattung, 60 mm
3. OSB- Platten (luftdichte Ebene), 25 mm
4. Feuchtadaptive Dampfbremse
5. Holzstegträger
mit Dämmung/Zellulose WGL 040,
401 mm
6. OSB-Platte, 25 mm
7. Notabdichtung als PVC-Bahn
8. EPDM-Abdichtung
9. Schutzmatte
10. Begrünung, 100 mm
mittlere u-Wert:
0,10 W/m²K
Boden:
1. Linoleum mit Kleber, 5 mm
2. Zementestrich 60 mm
3. Trennlage
4. Dämmung - expandiertes Polystyrol WGL 040,
120 mm
5. Feuchtigkeitssperre
6. Bodenplatte Stahlbeton, 300 mm
7. PE-Folie 2-fach
8. Perimeterdämmung – extrudiertes Polystyrol wlg040, 120 mm
9. Sauberkeitsschicht, 50 mm
mittlere u-Wert:
0,14 W/m²K
Verglasung:
3-fach – Verglasung
g-Wert: 53 % nach DIN
u-Wert: 0,70 W/m²k nach DIN
Fensterkonstruktionen:
Wärmegedämmte Fensterprofile - Öffnungsflügel:
u-Wert: 0,78 W/m²K
Wärmegedämmte Profile - Klemmkonstruktion:
u-Wert: 0,80 W/m²K
3.5) Abstimmung mit der Haustechnik
Die im Passivhausstandard prinzipiell notwendige kontrollierte Lüftung, ist besonders
im Schulbau schon in der Entwurfsphase zu berücksichtigen, da erhebliche
Dimensionen der Leitungen vorliegen. Diese Anforderungen mussten konzeptionell
eingebunden werden.
Alle Räume werden über den Kernbereich haustechnisch angebunden. Der
horizontale Verzug der Leitungen findet in der Installationsebenen über den
abgehängten Decken der Kernzone des Gebäudes statt. Die Nutzungen der
Nebenräume (Abstell- und Sanitärräume) lassen die niedrigeren lichten Höhen zu.
Weiterhin liegen hier alle Räume, die eine Abluftleitung brauchen, konzentriert.
4) DAS HAUSTECHNISCHE KONZEPT
4.1) Lüftung im Schulbau
Fenster auf ! - Dieser Weckruf dürfte vielen noch aus der eigenen Schulzeit in
Erinnerung sein. Kein Wunder, bei 30 Personen und mehr in einem Raum, in dem kein
kontinuierlicher Luftaustausch stattfindet. Doch trotz persönlicher Erfahrungen und
deren wissenschaftlicher Bestätigung [z.B. SIA 1992] ist in Schulneubauten die
herkömmliche Fensterlüftung noch immer Stand der Technik. Die Vorbehalte
gegenüber den Klimaanlagen der Vergangenheit sind nachvollziehbar. Sie beruhen
einerseits auf den hohen Investitions- und Betriebskosten und andererseits auf den
schlechten Erfahrungen mit dem hygienischen Betrieb der Klimaanlagen.
Doch die Randbedingungen haben sich geändert: Hocheffizient gedämmte und
verglaste
Gebäude
ermöglichen
eine wesentliche Vereinfachung der
Heizungstechnik und verbessern bei sorgfältiger Planung auch den sommerlichen
Wärmeschutz. Auch die Lüftungstechnik hat mit passivhaustauglichen Komponenten
einen wesentlichen Qualitätssprung erreicht. Dies ermöglicht bei sorgfältiger Planung
weniger, dafür aber bessere Haustechnik, die sich in der Erstinvestition nahezu
kostengleich und im weiteren Betrieb der Anlage sogar kostenmindernd auswirkt.
Dies bestätigt die Kostenverfolgung dieses Projektes. Der Schulneubau im
Passivhausstandard kostet nicht mehr als vergleichbare Schulneubauten und wird
ohne zusätzliche Förderung im Rahmen der kostengedeckelten Schulbaurichtlinien
finanziert.
4.2) Auslegung der Lüftungsanlage
Im Bereich von Aufenthaltsräumen ohne besondere Freisetzung von Arbeitsstoffen ist
ein hygienischer Höchstwert von 1500ppm CO2 anzustreben, und eine maximale
Arbeitsplatzkonzentration [MAK] von 5000ppm zwingend einzuhalten [DIN 1946].
Herkömmliche Fensterlüftung hält die MAK-Forderung ein, überschreitet den
hygienischen Grenzwert aber während 70% der Schulzeit [SIA, 1992]. Die dauerhafte
Überschreitung des hygienischen Grenzwerts kann nur mit einer mechanischen
Lüftungsanlage sichergestellt werden. Der erforderliche personenbezogene
Außenluftstrom beträgt 15 m³/h [SIA, 1992].
4.3) Lüftungstechnik
Die Lüftungsanlage wird nicht als vollwertige Klimaanlage, sondern als
„Ersatzluftanlage“ ausgelegt. Es kann mit der Anlage weder Luftfeuchtigkeit noch
Raumtemperatur geregelt werden. Die Zuglufttemperatur wird auf mindestens 16°C
begrenzt. Der Außenluftstrom wird von 30 m³/(h*Person) [DIN1946-2] auf 15
m³/(h*Person) reduziert. Eine Stoßlüftungsmöglichkeit über die Fenster ist bei dieser
Anlagenauslegung erforderlich.
4.4) Gesamtluftmengen
Aufgrund der Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit bei der Belegung der
Klassenzimmer kann die Gesamtluftmenge zur Anlagenauslegung deutlich
vermindert werden.
Im normalen Schulbetrieb ist die Lüftungsanlage auf 5.840 m³/h ausgelegt.
Die Anlagen werden mit der Maximalluftmenge von 8.180 m³/h dimensioniert.
Außerhalb der Schulzeit, sowie in den Ferien wird die Luftmenge deutlich reduziert,
hier werden 2.160 bzw. 1.080 m³/h angesetzt.
Die Abluftmenge wird der Zuluftmenge stufenlos angepasst.
Aufgrund der Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit bei der Belegung der
Klassenzimmer schwankt die Luftmenge in den Ablufträumen während des
Schulbetriebs zwischen 100% und 140%.
Zuluft- und Abluftkanäle für das Gesamtgebäude im Erdreich
4.5) Sonderräume
Sonderanlagen wie Chemikalienabzüge und Küchenhauben werden nicht an die
Zentrallüftung angeschlossen, sondern direkt über Dach geführt.
In der Küche sind drei Kochstellen mit freihängenden Ablufthauben ausgestattet.
Ebenso wird der Hausmeisterraum mit einer Ablufthaube versehen. Die Ablufthaube
des Hausmeisters wird aufgrund der höheren Leistungsanforderung als
Energiesparhaube ausgeführt. Die Luft wird zentral über ein Abluftgerät abgesaugt.
Die abgesaugte Luft wird über ein Zuluftgerät durch vortemperierte Zuluft ersetzt.
4.6) Lüftungsinstallation
Alle Klassenzimmer, Fachräume und Büros, sowie das Lehrerzimmer, Mehrzweckraum
und Turnhalle werden mit Zuluft versorgt. Die Regelung der Luftmenge erfolgt über
raumweise angeordnete Volumenstromregler, die über einen Mehrstufenschalter je
Raum oder Zone dezentral geschaltet werden können. Jedem Volumenstromregler
ist ein Schalldämpfer nachgeschaltet.
Alle innenliegende Räume, Sanitärbereiche und Garderoben werden der Abluftzone
zugeordnet. Alle Ablufträume werden mit Decken-Lufteinlässen ausgestattet. Je
nach Luftmenge erfolgt die Absaugung mit Tellerventilen oder Kasten-Lufteinlässen.
Überschüssige Zuluft aus den Klassen und Fachräumen strömt über
Überströmöffnungen mit L30 Qualität in den Hauptflur ab und wird im OG-Aula
zentral abgesaugt.
Installationen im „Brückenbereich“ der Flure
Installationen im Nischenbereich der Klassenzimmer
Lüftungsleitungen im Mittelzonenbereich
Die Lüftungszentrale des Gebäudes ist im Untergeschoss angeordnet. Die Zentrale
umfasst Zu- und Abluftgerät zur Innenaufstellung mit Wärmerückgewinnung durch
einen Kondensationsrotor mit einem Durchmesser von1800 mm. Die Rückwärmzahl
beträgt bei 5840 m³/h zuluftseitig 86 %, abluftseitig 74%.
Als Ventilatoren werden EC-Ventilatoren verwendet. Die spezifische Stromaufnahme
beträgt weniger als 0,4 W/m³h.
4.7) Energiekonzept Heizung
Wärmeerzeugung:
Block-Heiz-Kraft-Werk (BHKW) mit Gasbrennwertkessel:
Die Heizzentrale befindet sich gemeinsam mit der Lüftungsanlage im Untergeschoss.
Die Wärmebedarfsberechnung ergibt einen Normwärmebedarf von 76 kW. In der
Wärmebedarfsberechnung werden keinerlei Wärmegewinne berücksichtigt.
Mit Berücksichtigung von externen (direkte und diffuse Solarstrahlung) und internen
Gewinnen
(Schüler,
Technik, Beleuchtung)
kann
bei Einhaltung des
Passivhausstandards gemäß PHPP eine Heizleistung von weniger als 60 kW erreicht
werden.
Zum Einsatz kommt eine platzsparende, wandhängende Gas-Brennwerttherme mit
einer Leistung von 60 kWth. Zusätzlich ist eine Kleinst-BHKW-Anlage mit 5,0 kWel und
12 kWth vorgesehen. Die zur Verfügung stehende Heizleistung beträgt somit 72 kWth
und wird ausreichen das Gebäude zu beheizen.
Die Heizgeräte sind so bemessen, dass die Nutzräume auch bei Außentemperaturen
von -16°C auf 20°C beheizt werden können. Die Leistung reicht jedoch nicht aus um
das Gebäude nach erheblicher Auskühlung wieder aufzuheizen. Im Passivhaus ist es
deshalb üblich auf Nacht-, Wochenend- und Ferienabsenkung zu verzichten.
Hierdurch der Gasleistungspreis gering gehalten werden. Die Betriebskosten werden
minimiert.
BHKW-Technik:
Das BHKW hat im Vergleich zu einer konventionellen Versorgung sowohl
energetische als auch ökologische Vorteile. So kann durch die gleichzeitige
Erzeugung von Strom und Wärme ein erheblicher Beitrag zur CO2-Reduzierung
geleistet werden. Die Primärenergieeinsparung beträgt bis zu 36%. Die Anlage erfüllt
die
Emissionswerte
½-TA-Luft.
Die
höheren
Investitionskosten
können,
erfahrungsgemäß in relativ kurzen Zeiträumen amortisiert werden und liegen i.a.
unterhalb der Anlagenlebensdauer. Das BHKW soll mit Erdgas H betrieben werden.
Von einer mit Rapsöl bzw. Rapsmethylesther (RME) betriebenen Anlage wird
abgeraten, da diese keine wesentlichen ökologischen Vorteile zu gasbefeuerten
Anlagen bietet. Darüber hinaus sind bei RME-Anlagen höhere Investitions- und
betriebsgebundene Kosten erforderlich, z.B. für einen Erdtank, so wie doppelt so
häufige Wartungszyklen. Die Wirtschaftlichkeit wird hierdurch erheblich
verschlechtert.
Die BHKW-Anlage deckt den wärmeseitigen Grundlastbedarf, für Heizwärme, als
auch Warmwasser. Ausgehend von einer Laufzeit von ca. 5100 h/a beträgt der
Deckungsanteil der BHKW-Anlage an der Wärmeversorgung zwischen 70% und 80%.
Durch einen zusätzlichen Heizungspufferspeicher mit einem Volumen von 2m³ wird
ein „takten“ des BHKW`s und ein Zuschalten der Brennwerttherme vermindert.
Im Sommer dient die Abwärme zur Erwärmung des benötigten Brauchwarmwassers.
Die Anlage wird wärmegeführt gefahren.
Sollte die Wärmeleistung von BHKW und Puffer nicht mehr ausreichen wird die GasBrennwert-Therme von der BHKW-Steuerung angefordert bzw. freigegeben. Die
Brennwerttherme wird in Abhängigkeit vom benötigten Wärmebedarf gefahren. Bei
dem vorgesehenen Gerät ist eine stetige Verringerung der Leistung bis zu 20%
möglich. Die BW-Therme wird so dimensioniert, dass auch bei einem Ausfall der
BHKW-Anlage volle Redundanz hinsichtlich der Wärmeversorgung auch an kalten
Tagen gewährleistet werden kann.
Das
Abgas
wird
über
Dach
geführt.
Die
Kaminanlage
hat
der
Brandschutzanforderung F90 zu entsprechen. Jede Anlage erhält einen separaten
Kaminzug. Das Abgas der Brennwerttherme wird mit einem Luftabgassystem (LAS)
D=150mm direkt über Dach geführt.
Die erforderliche Verbrennungsluft für das BHKW wird aus dem UG angesaugt und in
den Aufstellraum geführt. Die Anlage wird raumluftabhängig betrieben.
Den höchsten wirtschaftlichen Nutzen beim Betrieb eines BHKWs erreicht man bei
vollständiger Wärmeabnahme und gleichzeitiger Nutzung des erzeugten Stroms
innerhalb der Liegenschaft.
Der wirtschaftliche Vorteil wird durch die „Gewinne“ (= Verminderung der hohen
Strombezugskosten) aus der Eigenstromerzeugung ermöglicht. Aufgrund der
steuerlichen Vorteile für KWK-Anlagen beim Erdgas können niedrige Wärmepreise,
auch unter Berücksichtigung der regelmäßig anfallenden Wartungsintervalle (ca.
alle 3.500h) erreicht werden.
Die elektrische Grundleistung (= Mindestbedarf) für die gesamte Liegenschaft wird
voraussichtlich zwischen 2,5 und 3,5 KWel liegen. Dies entspricht bei Betrieb des
BHKWs einem elektrischen Deckungsanteil von 50% bis 70% (bei voller
Wärmenutzung/-Speicherung).
Eine Minderung der elektrischen Anschlussleistung und der Erschließungskosten ist
aufgrund der fehlenden Redundanz nicht möglich. Das BHKW wird im
Netzparallelbetrieb gefahren, eine Notstromversorgung ist aus technischen Gründen
(Asynchrongenerator) mit diesem Anlagentyp nicht möglich. Darüber hinaus ist eine
Notstromfunktion auch seitens der Steuerungs- und Elektrotechnik äußerst aufwendig
und kostspielig.
Installation
Die Wärmeverteilung für die statische Heizung im Schulhauptgebäude erfolgt über
einen Heizkreis (VL/RL: 70°/50°C). Je 5 weitere Heizkreise sind für die Luftheizung der
Turnhalle und der Rotunde, Bibliothek, Lehrerraum, Küche vorgesehen.
Die Heizmitteltemperaturen werden außentemperaturabhängig gleitend geregelt.
Die Heizungspumpen werden über Drehzahlregelung den wechselnden
Lastzuständen angepasst.
Die Verrohrung in der Zentrale und den Verteilleitungen wird aus schwarzen
Stahlrohren, verschweißt und mit alukaschierten Mineralfaserschalen gedämmt
ausgeführt. Im Sichtbereich (Zentrale, bzw. Haupttrassen) werden die Rohrleitungen
mit einer Aluminium-Blechverkleidung ummantelt.
Die Haupttrasse verläuft durchgehend an der Flurdecke des Erdgeschosses,
verkleidet mit einer bauseitigen Abhängung.
Installationen im Mittelzonenbereich
Heizköpertypen
Sofern erforderlich sind in den Räumen raumhohe Röhrenradiatoren vorgesehen.
Der Anschluss erfolgt von oben. In der Aula kommen Fensterbankkonvektoren zum
Einsatz mit Anschluss von unten. Die Raumtemperaturregelung erfolgt mittels
Thermostatventilen mit Fernversteller.
5) Zusammenfassung und Ausblick
Die Montessoripädagogik versucht im Unterricht, aber auch darüber hinaus, den
sinnvollen Umgang mit der Natur zu vermitteln. Die Schüler sollten gerade dies bei
einem Schulneubau im Gebäude unmittelbar erleben können. So wurde von
Bauherrenseite ein Gebäude mit einem hohen ökologischen und energetischen
Standard gewünscht.
Mit dem Bau der ersten zertifizierten Passivhausschule in Deutschland wird ein hoher
energetischer
Standard
kostengünstig
realisiert.
Viele
Aspekte
des
Passivhausstandards kommen der Schulnutzung sehr entgegen. Insbesondere sind
dabei die kontrollierte Lüftung (Lufthygiene) und auch die hochwärmegedämmten
Verglasungen (behagliche Nutzung von lichtdurchfluteten Bereichen) zu sehen.
Wenn man verfolgt, wie gerade in Schulen die Unterhaltskosten für die Betreiber
einen erheblichen Kostenaufwand bedeuten, und mittlerweile viele Gebäude
energetisch nachgebessert werden, zeigt sich die Passivhausbauweise auch in
dieser Hinsicht als ökonomisch bessere Lösung im Vergleich zu konventionell
erstellten Schulen.
Wenn von Anfang an in der Planung der Passivhausstandard berücksichtigt wird,
halten sich die Mehrkosten in überschaubaren Grenzen. Wichtig ist allerdings, dass
entwurfsrelevanten Aspekte wie Kompaktheit der Außenhülle und eine konsequente
Zonierung umgesetzt werden. Ein erhöhter Planungsaufwand ist erforderlich und zu
berücksichtigen.
Das Passivhausinstitut in Darmstadt (Dienstleistungsgesellschaft mbH) ist von Anfang
in die Planung einbezogen worden, da das Gebäude als Passivhaus zertifiziert
werden sollte. Die Voraussetzungen für eine abgestimmte und optimierte
energetische Planung war so gegeben.
Eine Schule als Passivhaus ist aus unserer Sicht ein Erfolgsmodell und wir würden uns
wünschen, in Zukunft viele Nachahmer zu finden.
Blick über das Dach