20 GM Schule - SolarBau : MONITOR
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20 G-M Schule 10.11.2004 11:16 Uhr Seite 1 Projektportrait Besonderheiten Büro und Verwaltung Portrait Nr. 20 Gebhard-Müller-Schule Kreis-Berufsschulzentrum Biberach Die Gebhard-Müller-Schule ist eine kaufmännische Schule im Kreis-Berufsschulzentrum Biberach. Das Schulzentrum wurde in den 70er Jahren als schulisches Modellprojekt mit drei Schulen unter einem Dach errichtet. Mit dem Neubau erhält die Gebhard-Müller-Schule ein eigenes Gebäude. Schulträger ist der Landkreis Biberach. Das dreigeschossige Gebäude besteht aus einem Riegel entlang der Erschließungsstraße sowie zwei daran anschließenden kubischen Baukörpern. Im Zentrum des größeren Kubus liegt ein mit Glas überdachtes Atrium. Die drei Baukörper sind über eine zentrale Erschließungshalle im Riegel miteinander verbunden. Die Verbindung von offenen und räumlich geschlossenen Unterrichtsbereichen ist ein wesentliches konzeptionelles Element der Schule. Eine wichtige Anforderung an das Gebäudekonzept war es, eine leicht veränderbare Raumstruktur der Klassen zu ermöglichen. Hierfür wurde ein auf die Nutzung und das Fassadenraster abgestimmtes Modulsystem mit einer kleinsten Einheit von vier Metern Breite entwickelt. Jedes Modul ist bezüglich der Gebäudetechnik gleich aufgebaut und verfügt über Lüftung, Heizung/Kühlung, Beleuchtung, Sonnenschutz und Medienversorgung. Die Kombination mehrerer Raummodule zu einem neuen Raum erfordert damit lediglich ein Versetzen der Raumtrennwände und eine entsprechende Verschaltung über die Gebäudeleittechnik. Umbaumaßnahmen der gebäudetechnischen Installationen sind nicht notwendig. Die Raumtemperierung erfolgt im Heiz- und im Kühlfall durch thermische Aktivierung der Stahlbetondecken (Betonkerntemperierung). Als Wärme- und Kältequelle dient Grundwasser, für dessen Nutzung am Standort aufgrund hoher Grundwasserströme sehr gute Voraussetzungen vorliegen. Institute, Schulen und Hochschulen Verkaufsstätten Produktionsstätten 20 Heil- und Pflegeeinrichtungen Hotels und Gastronomie Die Grundlast der Wärmeversorgung wird über eine an das Grundwasser gekoppelte Wärmepumpenanlage realisiert; für die Spitzenlastdeckung steht ein Holzpelletkessel bereit. Zur Kälteversorgung dienen direkt mit dem Grundwasser gespeiste Wärmetauscher. Integraler Entwurfsprozess Simulation Durch die gegebene Belegungsdichte von Klassenräumen ergeben sich verhältnismäßig hohe Luftwechselraten, selbst wenn nur die hygienisch erforderliche Mindest-Luftmenge zugeführt wird. Um diese auch im Winter ohne Zugerscheinungen und bei minimalen Wärmeverlusten sicherzustellen, wird das gesamte Gebäude mechanisch und mit Wärmerückgewinnung be- und entlüftet. Die Zuluftmenge wird entsprechend der Luftqualität mit Hilfe von Mischgassensoren raumweise geregelt. Erhöhter Wärmeschutz Passive Kühlung Tageslichtnutzung Atrium Solarthermie Jedes Raummodul hat ein öffenbares Fenster; zum einen für den Brandfall, zum anderen um dem Nutzer die Möglichkeit zu geben, eine unmittelbare Beziehung zur Außenluft herzustellen. Beim Öffnen eines Fensters wird die mechanische Lüftung im jeweiligen Raum abgestellt. N Abb. 1: Lageplan Solarstrom Wärmerückgewinnung Erdwärme -, Erdkältenutzung Im Gebäude ist ein flächendeckendes EDVNetzwerk installiert, das in jedem Unterrichtsraum über Bodentanks zugänglich ist. Wärme-/KälteVerbund Wärmepumpe Gebäudeautomation Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit BMWA Abb. 3: Schnitt SolarBau : MONITOR Dieses Dokument wurde im Rah forschungsprojekts »SolarBau : M Die Begleitforschung dokument und kommuniziert die Ergebniss Demonstrationsprojekte des För Energieoptimiertes Bauen des B Die Verantwortung für den Inha liegt bei der Bergischen Univers Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Ko Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Bergische Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebä Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingeni Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildun Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung Kraft-/WärmeKopplung Auf Initiative des Bauherrn wurden die Arbeiten von vier bildenden Künstlern in die Architektur integriert. Abb. 2: Grundriss 2. OG Impressum Biomassenutzung Regenwasserkonzept Bundesministerium für Wirtscha und Arbeit BMWA über Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich ELWERT & STOTTELE GbR Abbildungsnachweis Titel, Abb. 1- 3, 7: Projektgemei Abb. 4, 5, 8, 9: Ebert-Ingenieur Abb. 10: FH-Biberach Rückseite: Lichtbildner Albrecht Götzis (A) 1. Auflage, 2004 2 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 Baustoffökologie Besuchen Sie uns im Inter http://www.solarbau.de 20 G-M Schule 10.11.2004 11:16 Uhr Seite 1 Projektportrait Besonderheiten Büro und Verwaltung Portrait Nr. 20 Gebhard-Müller-Schule Kreis-Berufsschulzentrum Biberach Die Gebhard-Müller-Schule ist eine kaufmännische Schule im Kreis-Berufsschulzentrum Biberach. Das Schulzentrum wurde in den 70er Jahren als schulisches Modellprojekt mit drei Schulen unter einem Dach errichtet. Mit dem Neubau erhält die Gebhard-Müller-Schule ein eigenes Gebäude. Schulträger ist der Landkreis Biberach. Das dreigeschossige Gebäude besteht aus einem Riegel entlang der Erschließungsstraße sowie zwei daran anschließenden kubischen Baukörpern. Im Zentrum des größeren Kubus liegt ein mit Glas überdachtes Atrium. Die drei Baukörper sind über eine zentrale Erschließungshalle im Riegel miteinander verbunden. Die Verbindung von offenen und räumlich geschlossenen Unterrichtsbereichen ist ein wesentliches konzeptionelles Element der Schule. Eine wichtige Anforderung an das Gebäudekonzept war es, eine leicht veränderbare Raumstruktur der Klassen zu ermöglichen. Hierfür wurde ein auf die Nutzung und das Fassadenraster abgestimmtes Modulsystem mit einer kleinsten Einheit von vier Metern Breite entwickelt. Jedes Modul ist bezüglich der Gebäudetechnik gleich aufgebaut und verfügt über Lüftung, Heizung/Kühlung, Beleuchtung, Sonnenschutz und Medienversorgung. Die Kombination mehrerer Raummodule zu einem neuen Raum erfordert damit lediglich ein Versetzen der Raumtrennwände und eine entsprechende Verschaltung über die Gebäudeleittechnik. Umbaumaßnahmen der gebäudetechnischen Installationen sind nicht notwendig. Die Raumtemperierung erfolgt im Heiz- und im Kühlfall durch thermische Aktivierung der Stahlbetondecken (Betonkerntemperierung). Als Wärme- und Kältequelle dient Grundwasser, für dessen Nutzung am Standort aufgrund hoher Grundwasserströme sehr gute Voraussetzungen vorliegen. Institute, Schulen und Hochschulen Verkaufsstätten Produktionsstätten 20 Heil- und Pflegeeinrichtungen Hotels und Gastronomie Die Grundlast der Wärmeversorgung wird über eine an das Grundwasser gekoppelte Wärmepumpenanlage realisiert; für die Spitzenlastdeckung steht ein Holzpelletkessel bereit. Zur Kälteversorgung dienen direkt mit dem Grundwasser gespeiste Wärmetauscher. Integraler Entwurfsprozess Simulation Durch die gegebene Belegungsdichte von Klassenräumen ergeben sich verhältnismäßig hohe Luftwechselraten, selbst wenn nur die hygienisch erforderliche Mindest-Luftmenge zugeführt wird. Um diese auch im Winter ohne Zugerscheinungen und bei minimalen Wärmeverlusten sicherzustellen, wird das gesamte Gebäude mechanisch und mit Wärmerückgewinnung be- und entlüftet. Die Zuluftmenge wird entsprechend der Luftqualität mit Hilfe von Mischgassensoren raumweise geregelt. Erhöhter Wärmeschutz Passive Kühlung Tageslichtnutzung Atrium Solarthermie Jedes Raummodul hat ein öffenbares Fenster; zum einen für den Brandfall, zum anderen um dem Nutzer die Möglichkeit zu geben, eine unmittelbare Beziehung zur Außenluft herzustellen. Beim Öffnen eines Fensters wird die mechanische Lüftung im jeweiligen Raum abgestellt. N Abb. 1: Lageplan Solarstrom Wärmerückgewinnung Erdwärme -, Erdkältenutzung Im Gebäude ist ein flächendeckendes EDVNetzwerk installiert, das in jedem Unterrichtsraum über Bodentanks zugänglich ist. Wärme-/KälteVerbund Wärmepumpe Gebäudeautomation Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit BMWA Abb. 3: Schnitt SolarBau : MONITOR Dieses Dokument wurde im Rah forschungsprojekts »SolarBau : M Die Begleitforschung dokument und kommuniziert die Ergebniss Demonstrationsprojekte des För Energieoptimiertes Bauen des B Die Verantwortung für den Inha liegt bei der Bergischen Univers Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Ko Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Bergische Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebä Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingeni Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildun Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung Kraft-/WärmeKopplung Auf Initiative des Bauherrn wurden die Arbeiten von vier bildenden Künstlern in die Architektur integriert. Abb. 2: Grundriss 2. OG Impressum Biomassenutzung Regenwasserkonzept Bundesministerium für Wirtscha und Arbeit BMWA über Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich ELWERT & STOTTELE GbR Abbildungsnachweis Titel, Abb. 1- 3, 7: Projektgemei Abb. 4, 5, 8, 9: Ebert-Ingenieur Abb. 10: FH-Biberach Rückseite: Lichtbildner Albrecht Götzis (A) 1. Auflage, 2004 2 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 Baustoffökologie Besuchen Sie uns im Inter http://www.solarbau.de 20 G-M Schule 10.11.2004 11:16 Uhr Seite 2 Gebäudeinformation Erste Erfahrungen Energiekonzept GebäudeTechnikkon Abb. 4: Holzpelletkessel Das Gebäude ist ein Stahlbetonbau. Der Längsriegel an der Straße ist als geschlossener Baukörper mit einer Lochfassade konzipiert, während die beiden Kuben als Skelettbauten mit vorgehängten Pfosten-Riegel-Fassaden ausgeführt sind. Im Untergeschoss des Gebäudes befindet sich eine Tiefgarage. Die Decke über der Tiefgarage ist unterseitig mit 18 cm Mineralwolle gedämmt. Wegen der Betonkerntemperierung wird bei den Decken ein optimaler Wärmedurchgang gewünscht. Aus diesem Grund bleiben sie weitgehend unverkleidet, die Deckenstärke von 35 cm ermöglicht zusätzlich einen Verzicht auf Trittschalldämmung und Estrich. Als Bodenbeläge werden Werkstein, Kautschuk und Nadelfilz verwendet. Nutzung Durch die Erschließung mit drei notwendigen Treppenhäusern und drei außenliegenden Fluchttreppenhäusern gibt es im Gebäude im Bereich des Atriums und der Erschliessungshalle keine Brandabschnitte, sondern nur Rauchabschnitte. Dies ermöglicht eine maximale Offenheit im Gebäude. Das Gebäude wird im September 2004 an den Nutzer übergeben. Die Anforderungen an die Detailplanung und die Ausführung sind besonders hoch, da durch den hohen Technikanteil und die Konstruktion des Gebäudes im Ausbau teilweise nur geringe Korrekturmöglichkeiten gegenüber dem Rohbau bestehen. Beispielsweise kann die geplante Wärmeabgabe der Betonkerntemperierung nur mit einer garantierten Einbaulage des Rohrsystems eingehalten werden. Der Spielraum für Maßabweichungen ist deshalb sehr gering. Die Klassen- und Verwaltungsräume besitzen einen außenliegenden Sonnenschutz mit Lichtlenk-Funktion. In den Treppenhäusern, der Cafeteria und dem Konferenzbereich sind Sonnenschutzgläser mit einem Bedruckungsgrad von 50 % und einem g-Wert von 0,21 eingebaut. Das Atrium verfügt über einen innenliegenden Sonnenschutz aus beschichteten Stoffbahnen. Zusammen mit der Verglasung ergibt sich ein g-Wert von 0,19. Das im Sommer entstehende Wärmekissen wird über die RWA-Klappen abgelüftet. Mo-Fr 7-17 Uhr, 1500 2004 Baukörper Geschosse mittlere Raumhöhe (NRI/NGF) A/V-Verhältnis 3 + Tiefgarage 3,90 m 0,31 m -1 Flächen und Volumen, DIN 277 Volumen BruttoRaumInhalt mit Tiefgarage 59.835 m3 BruttoRaumInhalt ohne Tiefgarage 43.639 m3 Flächen NettoGrundFläche mit Tiefgarage 15.383 m2 NettoGrundFläche ohne Tiefgarage 10.650 m2 HauptNutzFläche 5.542 m2 Bauteil U-Wert W/(m2K) 0,20 0,23 1,30 0,16 0,43 Außenwände Dach Fenster mit Rahmen Decken gegen Tiefgarage Mittlerer U-Wert über Wärmetauscher mit der durch die Tiefbrunnen erreichbaren Temperatur von 10 °C (Grundwasser) gekühlt. Die Grundlast der Wärmeversorgung des Gebäudes wird über zwei in Stufen schaltbare Wärmepumpen, die über einen 16 m tiefen Förder- und zwei Schluckbrunnen an das Grundwasser gekoppelt sind, realisiert. Über die Wärmepumpen wird das Temperaturniveau des Grundwassers im Winter auf bis zu 28 °C angehoben, im Sommer wird alleine Die Technikzentrale befindet sich aus Kostengründen im – gedämmten – Dachgeschoss. Zur Spitzenlastdeckung wird ein Holzpelletkessel (Nennleistung 120 kW) eingesetzt, der im Kellergeschoss, innerhalb der thermischen Hülle, untergebracht ist. Tab. 1: Kennwerte Grundwasserkälte Wärmepumpe Grundwasserkälte Holzpelletkessel Spez. Leistung in W/m2 NGF 19,1 kWh/m3a maximal zulässiger Qh/V 8,7 kWh/m3a Qh/V vorhanden 33,9 kWh/m2a Qh/An vorhanden Unterschreitung von max. zul. Qh um 54,4 % Strom kW 2 x 37 Kälte kW 300 28 Strom Wärmepumpe Holzpellets Wärme kW 2 x 120 120 34 Netzstrom Die Realisierung des anspruchsvollen Energiekonzeptes war nur durch eine Vielzahl von in die Zukunft gerichteten Entscheidungen des Bauherrn und eine enge Zusammenarbeit zwischen Architekten, Fachplanern und Energietechnikern möglich. Jahresheizwärmebedarf (Qh) nach WSVO ´95 Fensterflächen Bei Planungsbeginn wurde ursprünglich ein Jahresheizwärmebedarf von 20 kWh/m2a (2-Liter Haus) angestrebt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist nun ein Jahresheizwärmebedarf von etwa 34 kWh/m2a (3-Liter Haus) realisiert, der den zulässigen Wert gemäß WSVO´95 um ca. 54 % unterschreitet. Die Lüftungsanlage wurde hinsichtlich des geförderten Luftvolumenstroms werkseitig kalibriert. In Kombination mit einer Differenzdruckmessung ermöglicht dies eine Prüfung der Luftdichtheit der gesamten Gebäudehülle in einem. Vorteil bei diesem bisher selten angewendeten Verfahren ist die Einsparung aufwändiger Messeinrichtungen. Die Messungen sind nach Fertigstellung der Lüftungsanlage für Sommer 2004 vorgesehen. Wärmeschutznachweis Nutzungszeiten Anzahl der NutzerInnen Fertigstellung Das Gebäude ist kompakt und erreicht ein A/V-Verhältnis von 0,3 1/m. Das gesamte Gebäude wird mechanisch be- und entlüftet. Zur Reduktion der Lüftungswärmeverluste wird eine Wärmerückgewinnung mit einem Wärmerückgewinnungsgrad von ca. 70 %, eingesetzt. Grundwasser Holzpelletkessel (Spitzenlastheizung) Kälte Wärme Wärmerückgewinnung Abb. 5: Brunnenkopf des Saugbrunnens, hier im Fußpunkt eines Steigschachtes im Gebäude Abb. 6: Energieversorgung Nord Anteil der Fensterflächen an 47% den Fassadenflächen*. In Summe 0,24 m2 Fensterfläche West je m2 NGF (ohne Tiefgarage). 49% * Das Gebäude ist um 45° aus der Nord/Süd-Richtung gedreht 53% Ost 53% Süd Bauwerkskosten Brutto (ohne Tiefgarage), Stand Kostenanschlag BruttoRaumInhalt DIN 277 NettoGrundFläche DIN 277 3 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 Baukonstruktion DIN 276: KG 300 210 €/m3 Technische Anlagen DIN 276: KG 400 105 €/m3 Bauwerkskosten KG 300+KG 400 315 €/m3 850 €/m2 415 €/m2 1.265 €/m2 Um die Leitungsve und die Flexibilität währleisten, werd abgehängten Dec auf der Innenseite geführt. Ausgehen schächten laufen d ‚Backbone’ über d halle, von wo aus Das Gebäude wird trale Lüftungsanla nung (Rotationswä lüftet. Im Winter w über ein von der W Heizregister erwär gleichzeitig als Kü raturen deutlich u Pelletheizkessel ge zugeschaltet. Mitt Stirnseite des raum (Abb. 10) gelangt zwischen 21 und 2 Abluft wird unters abgezogen. Die Wärmeversorg Fluren erfolgt übe rung (BKT), im Atr Fußbodenheizung mittig in den 35 c verlegt; die maxim beträgt 28 °C. In den Klassenräum chen Heizkörper. D aus geometrischen heren Heizlast, ha breite von 8 Mete an Heizwärme dur kann. In jedem Ra bares Fenster. Es is tet, so dass bei Öf Lüftungsanlage au Kosten Bezug Lüftung und Heiz Abb. 7 Die Rohre der Betonkerntemperierung vor dem Betonieren Abb. 8: Der Betoniervorgang 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 4 20 G-M Schule 10.11.2004 11:16 Uhr Seite 2 Gebäudeinformation Erste Erfahrungen Energiekonzept GebäudeTechnikkon Abb. 4: Holzpelletkessel Das Gebäude ist ein Stahlbetonbau. Der Längsriegel an der Straße ist als geschlossener Baukörper mit einer Lochfassade konzipiert, während die beiden Kuben als Skelettbauten mit vorgehängten Pfosten-Riegel-Fassaden ausgeführt sind. Im Untergeschoss des Gebäudes befindet sich eine Tiefgarage. Die Decke über der Tiefgarage ist unterseitig mit 18 cm Mineralwolle gedämmt. Wegen der Betonkerntemperierung wird bei den Decken ein optimaler Wärmedurchgang gewünscht. Aus diesem Grund bleiben sie weitgehend unverkleidet, die Deckenstärke von 35 cm ermöglicht zusätzlich einen Verzicht auf Trittschalldämmung und Estrich. Als Bodenbeläge werden Werkstein, Kautschuk und Nadelfilz verwendet. Nutzung Durch die Erschließung mit drei notwendigen Treppenhäusern und drei außenliegenden Fluchttreppenhäusern gibt es im Gebäude im Bereich des Atriums und der Erschliessungshalle keine Brandabschnitte, sondern nur Rauchabschnitte. Dies ermöglicht eine maximale Offenheit im Gebäude. Das Gebäude wird im September 2004 an den Nutzer übergeben. Die Anforderungen an die Detailplanung und die Ausführung sind besonders hoch, da durch den hohen Technikanteil und die Konstruktion des Gebäudes im Ausbau teilweise nur geringe Korrekturmöglichkeiten gegenüber dem Rohbau bestehen. Beispielsweise kann die geplante Wärmeabgabe der Betonkerntemperierung nur mit einer garantierten Einbaulage des Rohrsystems eingehalten werden. Der Spielraum für Maßabweichungen ist deshalb sehr gering. Die Klassen- und Verwaltungsräume besitzen einen außenliegenden Sonnenschutz mit Lichtlenk-Funktion. In den Treppenhäusern, der Cafeteria und dem Konferenzbereich sind Sonnenschutzgläser mit einem Bedruckungsgrad von 50 % und einem g-Wert von 0,21 eingebaut. Das Atrium verfügt über einen innenliegenden Sonnenschutz aus beschichteten Stoffbahnen. Zusammen mit der Verglasung ergibt sich ein g-Wert von 0,19. Das im Sommer entstehende Wärmekissen wird über die RWA-Klappen abgelüftet. Mo-Fr 7-17 Uhr, 1500 2004 Baukörper Geschosse mittlere Raumhöhe (NRI/NGF) A/V-Verhältnis 3 + Tiefgarage 3,90 m 0,31 m -1 Flächen und Volumen, DIN 277 Volumen BruttoRaumInhalt mit Tiefgarage 59.835 m3 BruttoRaumInhalt ohne Tiefgarage 43.639 m3 Flächen NettoGrundFläche mit Tiefgarage 15.383 m2 NettoGrundFläche ohne Tiefgarage 10.650 m2 HauptNutzFläche 5.542 m2 Bauteil U-Wert W/(m2K) 0,20 0,23 1,30 0,16 0,43 Außenwände Dach Fenster mit Rahmen Decken gegen Tiefgarage Mittlerer U-Wert über Wärmetauscher mit der durch die Tiefbrunnen erreichbaren Temperatur von 10 °C (Grundwasser) gekühlt. Die Grundlast der Wärmeversorgung des Gebäudes wird über zwei in Stufen schaltbare Wärmepumpen, die über einen 16 m tiefen Förder- und zwei Schluckbrunnen an das Grundwasser gekoppelt sind, realisiert. Über die Wärmepumpen wird das Temperaturniveau des Grundwassers im Winter auf bis zu 28 °C angehoben, im Sommer wird alleine Die Technikzentrale befindet sich aus Kostengründen im – gedämmten – Dachgeschoss. Zur Spitzenlastdeckung wird ein Holzpelletkessel (Nennleistung 120 kW) eingesetzt, der im Kellergeschoss, innerhalb der thermischen Hülle, untergebracht ist. Tab. 1: Kennwerte Grundwasserkälte Wärmepumpe Grundwasserkälte Holzpelletkessel Spez. Leistung in W/m2 NGF 19,1 kWh/m3a maximal zulässiger Qh/V 8,7 kWh/m3a Qh/V vorhanden 33,9 kWh/m2a Qh/An vorhanden Unterschreitung von max. zul. Qh um 54,4 % Strom kW 2 x 37 Kälte kW 300 28 Strom Wärmepumpe Holzpellets Wärme kW 2 x 120 120 34 Netzstrom Die Realisierung des anspruchsvollen Energiekonzeptes war nur durch eine Vielzahl von in die Zukunft gerichteten Entscheidungen des Bauherrn und eine enge Zusammenarbeit zwischen Architekten, Fachplanern und Energietechnikern möglich. Jahresheizwärmebedarf (Qh) nach WSVO ´95 Fensterflächen Bei Planungsbeginn wurde ursprünglich ein Jahresheizwärmebedarf von 20 kWh/m2a (2-Liter Haus) angestrebt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist nun ein Jahresheizwärmebedarf von etwa 34 kWh/m2a (3-Liter Haus) realisiert, der den zulässigen Wert gemäß WSVO´95 um ca. 54 % unterschreitet. Die Lüftungsanlage wurde hinsichtlich des geförderten Luftvolumenstroms werkseitig kalibriert. In Kombination mit einer Differenzdruckmessung ermöglicht dies eine Prüfung der Luftdichtheit der gesamten Gebäudehülle in einem. Vorteil bei diesem bisher selten angewendeten Verfahren ist die Einsparung aufwändiger Messeinrichtungen. Die Messungen sind nach Fertigstellung der Lüftungsanlage für Sommer 2004 vorgesehen. Wärmeschutznachweis Nutzungszeiten Anzahl der NutzerInnen Fertigstellung Das Gebäude ist kompakt und erreicht ein A/V-Verhältnis von 0,3 1/m. Das gesamte Gebäude wird mechanisch be- und entlüftet. Zur Reduktion der Lüftungswärmeverluste wird eine Wärmerückgewinnung mit einem Wärmerückgewinnungsgrad von ca. 70 %, eingesetzt. Grundwasser Holzpelletkessel (Spitzenlastheizung) Kälte Wärme Wärmerückgewinnung Abb. 5: Brunnenkopf des Saugbrunnens, hier im Fußpunkt eines Steigschachtes im Gebäude Abb. 6: Energieversorgung Nord Anteil der Fensterflächen an 47% den Fassadenflächen*. In Summe 0,24 m2 Fensterfläche West je m2 NGF (ohne Tiefgarage). 49% * Das Gebäude ist um 45° aus der Nord/Süd-Richtung gedreht 53% Ost 53% Süd Bauwerkskosten Brutto (ohne Tiefgarage), Stand Kostenanschlag BruttoRaumInhalt DIN 277 NettoGrundFläche DIN 277 3 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 Baukonstruktion DIN 276: KG 300 210 €/m3 Technische Anlagen DIN 276: KG 400 105 €/m3 Bauwerkskosten KG 300+KG 400 315 €/m3 850 €/m2 415 €/m2 1.265 €/m2 Um die Leitungsve und die Flexibilität währleisten, werd abgehängten Dec auf der Innenseite geführt. Ausgehen schächten laufen d ‚Backbone’ über d halle, von wo aus Das Gebäude wird trale Lüftungsanla nung (Rotationswä lüftet. Im Winter w über ein von der W Heizregister erwär gleichzeitig als Kü raturen deutlich u Pelletheizkessel ge zugeschaltet. Mitt Stirnseite des raum (Abb. 10) gelangt zwischen 21 und 2 Abluft wird unters abgezogen. Die Wärmeversorg Fluren erfolgt übe rung (BKT), im Atr Fußbodenheizung mittig in den 35 c verlegt; die maxim beträgt 28 °C. In den Klassenräum chen Heizkörper. D aus geometrischen heren Heizlast, ha breite von 8 Mete an Heizwärme dur kann. In jedem Ra bares Fenster. Es is tet, so dass bei Öf Lüftungsanlage au Kosten Bezug Lüftung und Heiz Abb. 7 Die Rohre der Betonkerntemperierung vor dem Betonieren Abb. 8: Der Betoniervorgang 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 4 20 G-M Schule 10.11.2004 11:15 Uhr Seite 2 Gebäude- und Technikkonzept Abb. 9: Simulation der Tageslichtsituation t der durch die Tiefemperatur von 10 °C ndet sich aus Kostenen – Dachgeschoss. wird ein Holzpellet0 kW) eingesetzt, der halb der thermischen Wärme kW 2 x 120 Kälte kW 300 120 34 28 Strom Kälte Wärme Lüftung und Heizung Kühlung Tageslicht und Beleuchtung Um die Leitungsverteilung einfach zu halten und die Flexibilität der Raummodule zu gewährleisten, werden die Leitungen unter der abgehängten Decke der Verkehrswege und auf der Innenseite der Klassenräume (Abb. 10) geführt. Ausgehend von den fünf Technikschächten laufen die Haupttrassen hierbei als ‚Backbone’ über der zentralen Erschließungshalle, von wo aus sie sich weiter verzweigen. Im Sommer wird die Zuluft über einen an das Grundwasser angeschlossenen Luft/Wasserwärmetauscher auf rund 23 °C temperiert. Zusätzlich führt die BKT Wärme aus den Räumen ab. Die Serverräume werden über an das Grundwasser angeschlossene UmluftKühlgeräte gekühlt. Pro Modul gibt es vier Pendelleuchten, die einen Indirektanteil von 50 % aufweisen. Auf der Unterseite des Technikkanals sind zwei Downlights installiert. Das Gebäude wird ganzjährig über drei zentrale Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung (Rotationswärmetauscher) be- und entlüftet. Im Winter wird die Zuluft zusätzlich über ein von der Wärmepumpe gespeistes Heizregister erwärmt, dieses dient im Sommer gleichzeitig als Kühlregister. Bei Außentemperaturen deutlich unter 0 °C wird ein vom Pelletheizkessel gespeistes Nachheizregister zugeschaltet. Mittels Schlitzauslässen auf den Stirnseite des raumseitigen Technikkanals (Abb. 10) gelangt sie mit einer Temperatur zwischen 21 und 23 °C in den Raum. Die Abluft wird unterseitig des Kanals wieder abgezogen. In den Klassenräumen wird das Licht durch den Nutzer eingeschaltet. Abhängig von der über Sensoren gemessenen Außenbeleuchtungsstärke schaltet die Gebäudeleittechnik (GLT) das Licht ausschließlich aus. Der Nutzereingriff übersteuert die GLT jeweils für die Dauer einer Unterrichtsstunde. Ebenfalls über die GLT wird zentral der außen liegende Sonnenschutz gesteuert, eine manuelle Bedienung ist ebenfalls möglich. Zwischen Verkehrsflächen und Klassenräumen Abb. 10: Der noch unverkleidete Technikkanal in den sind Oberlichter eingebaut. Die KunstlichtKlassenräumen versorgung der Verkehrsflächen wird über Bewegungsmelder in Verbindung mit Helligkeitssensoren geregelt. Fensteröffnung möglich, Lüftung schaltet sich über Kontakt ab Zuluft Die Wärmeversorgung in den Räumen und Fluren erfolgt über die Betonkerntemperierung (BKT), im Atrium und den WC’s über Fußbodenheizung. Die Rohre der BKT sind mittig in den 35 cm dicken Betondecken verlegt; die maximale Vorlauftemperatur beträgt 28 °C. mechanische Abluft Flur Luftwechsel: max 4,5 1/h Regelung mittels Volumenstromregler (abhängig von Luftqualität) Klassenzimmer Sommerfall Fortluft Wärmerückgewinnung Abb. 11: Das Lüftungskonzept der Klassenzimmer Förderbrunnen ohne (Sommer)/ mit (Winter) Wärmepumpe Regelung über Bewegungsmelder und Helligkeitssensoren Oberlichter 100 Lux 5 W/m2 Flur Abb. 12: Beleuchtung der Klassenzimmer 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 4 3,0 m Zuluft Sommerfall Manuelles Einschalten, Ausschalten abhängig von Außenbeleuchtungsstärke über GLT. Nutzereingriff übersteuert die GLT für eine Unterrichtsstunde 50 % indirekte Beleuchtung 3,15 m In den Klassenräumen gibt es keine zusätzlichen Heizkörper. Die Eckräume, mit der sich aus geometrischen Gründen ergebenden höheren Heizlast, haben eine Mindestmodulbreite von 8 Metern, so dass der Mehrbedarf an Heizwärme durch die BKT gedeckt werden kann. In jedem Raummodul gibt es ein öffenbares Fenster. Es ist mit Kontakten ausgestattet, so dass bei Öffnung des Fensters die Lüftungsanlage ausgeschaltet wird. Bedienung des Sonnenschutzes über GLT und manuell Lichtreflexion 50 % direkte Beleuchtung 500 Lux 13 W/m2 Klassenzimmer 7,6 m 20 Gebhard-Müller-Schule Stand 8/2004 5 20 G-M Schule 10.11.2004 11:15 Uhr Seite 1 Impressum Projektteam SolarBau : MONITOR Team Monitoring Dieses Dokument wurde im Rahmen des Begleitforschungsprojekts »SolarBau : MONITOR« erstellt. Die Begleitforschung dokumentiert, analysiert und kommuniziert die Ergebnisse der NeubauDemonstrationsprojekte des Förderkonzepts Energieoptimiertes Bauen des BMWA Die Verantwortung für den Inhalt dieses Faltblattes liegt bei der Bergischen Universität Wuppertal. Bauherr Landkreis Biberach Landrat Schneider, MDL Ansprechpartner: Herr Miller, Kreiskämmerer Herr Halder, Leiter Kreisschulamt Rollinstr. 9 88400 Biberach Kontaktadresse: Gesamtverantwortung und Koordination Dokumentation und Analyse Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Herr Herkel Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg Telefon (0761) 45 88-51 17 Telefax (0761) 45 88-90 00 e-mail: [email protected] Architektur, Bauleitung Projektgemeinschaft Elwert – Stottele – Rädle ELWERT & STOTTELE GbR Architektur und Projektmanagement Rädle + Textor Freie Architekten BDA Ansprechpartner: Herr Stottele ELWERT & STOTTELE GbR Raueneggstrasse 1/1 88212 Ravensburg Fachhochschule für Bauwesen Biberach/Riß Gebäudetechnik/Gebäudeklimatik Ansprechpartner: Herr Prof. Dr.-Ing. Koenigsdorff/ Herr Dr.-Ing. Heinrich Karlstr. 9/11 88400 Biberach Tel. 07351/582-255 Fax: 07351/582-299 Email: [email protected] [email protected] Internet: www.fh-biberach.de ng Schulen schulen ns- 0 Pflegengen d mie prozess n hutz - mie m ckng e -, utzung Bergische Universität Wuppertal Herr Prof. Dr.-Ing. Voss Fachbereich Architektur Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung Pauluskirchstr. 7 42285 Wuppertal Telefon (0202) 439-40 94 Telefax (0202) 439-42 96 e-mail: [email protected] Kommunikation sol°id°ar Architekten und Ingenieure Herr Dr. Löhnert Forststr. 30 12163 Berlin Lehre, Aus- und Weiterbildung Universität Karlsruhe Herr Prof. Wagner Fakultät Architektur Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Englerstr. 7 76128 Karlsruhe Projektförderung rme- Technische Gebäudeausrüstung, Energiekonzept / Thermische Bauphysik Lichtplanung, Simulation Ebert-Ingenieure München Ansprechpartner: Herr Baumann Hanauerstr. 85 80993 München Projektsteuerung LEG Baden Württemberg Ansprechpartner: Herr Vogel Katharinenstrasse 20 70182 Stuttgart Förderung Monitoring: 428 390 € Laufzeit: 1.4.2002 bis 31.1.2007 Weitere Förderung für das Energiekonzept: Klimaschutz-plus-Förderprogramm des Landes Baden-Württemberg Projektadresse Gebhard-Müller-Schule Kreisberufsschulzentrum Biberach Leipzigstr. 11 88400 Biberach a. d. Riß Statik, Tragwerksplanung IB Keßler + Hurrle Ansprechpartner: Herr Keßler Meisenweg 47 88400 Biberach Baugrund Henke & Partner GmbH Ingenieurbüro für Geotechnik Vertretung Oberschwaben Ansprechpartner: Herr Prof. Schrodi Am Galgenberg 10 88444 Ummendor Bauherr Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit BMWA älte- über mpe Projektträger PTJ Herr Kratz Forschungszentrum Jülich GmbH 52425 Jülich ELWERT & STOTTELE GbR on Abbildungsnachweis sser- Titel, Abb. 1- 3, 7: Projektgemeinschaft ESR Abb. 4, 5, 8, 9: Ebert-Ingenieure München Abb. 10: FH-Biberach Rückseite: Lichtbildner Albrecht Imanuel Schnabel, Götzis (A) 1. Auflage, 2004 Besuchen Sie uns im Internet http://www.solarbau.de Architektur Bauleitung TGA, Energiekonzept, Thermische Bauphysik, Lichtplanung, Simulation Projektsteuerung Tragwerk
