Allgemeine Daten

 

 

Projektübersicht

Der Gebäudekomplex besteht aus einem zweiflügeligen Schulgebäude mit Aula und Turnhalle aus dem Jahr 1974. Bis 2009 noch mit verschiedenen Zwischennutzungen belegt, wird das Gebäude nach dem Sanierungsende 2012 neuer und alleiniger Standort des Max-Steenbeck-Gymnasiums.

Ziel des Sanierungsprojekts ist das Erreichen des energetischen Niveaus nach Passivhausstandard. Mit dieser hochwertigen Sanierung will der Bauherr ein Musterobjekt mit Vorbildwirkung für andere Standorte schaffen, da der Gebäudetyp regional und überregional weit verbreitet ist.
Die Schule bietet sich hierfür besonders an, da sie in unmittelbarer Zentrumsnähe und direkt neben dem Campus der BTU Cottbus liegt, wodurch der Bekanntheitsgrad des Sanierungsvorhabens gesteigert wird. Zudem liegt sie innerhalb eines regionalen Wachstumskerns der Brandenburgischen Staatskanzlei und hat somit hohe Priorität für die Stadt Cottbus.

Das Vorhaben wird unter anderem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderschwerpunktes „Energieeffiziente Schulgebäude (EnEff:Schule)“, durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und durch das Förderprogramm zur energetischen Erneuerung der sozialen Infrastruktur in den Kommunen gefördert.

 

Gebäudetyp / Baujahr

- ARGE Steenbeck, Cottbus, Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie sie sehen können.
- Planungsgruppe Prof. Dr. Sommer, Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie sie sehen können.
- Architekturwerkstatt Cottbus, Planungsgesellschaft mbH, Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie sie sehen können.

- planungsgruppe abv gmbh, Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie sie sehen können.

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie: "Energieoptimiertes Bauen, EnEff:Schule"

EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, Richtlinie Entwicklungs- und Modellvorhaben im Bildungsbereich

Förderungsprogramm zur energetischen Erneuerung der sozialen Infrastruktur in den Kommunen

 

Architektur

 

Bauteile

 

Anlagentechnik

Die Heizwärme aus Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung wird über Radiatoren in das Gebäude eingebracht. Die Belüftung erfolgt vollständig über Fensterlüftung, die Abluftanlage ist nicht mehr funktionsfähig. Beleuchtet wird über Leuchtstoffröhren, welche an der Decke angebracht sind und manuell geschaltet werden.

 

 

Energieverbrauch

Der Heizenergieverbrauch für das Schulgebäude belief sich in 2006 auf 133 kWh/m²a und für die Turnhalle auf 174,7 kWh/m²a. Der Stromverbrauch des gleichen Jahres wird mit 14,4 kWh/m²a für das Schulgebäude und 28,8 kWh/m²a für die Turnhalle angegeben.

 

 

Schäden und Mängel

Das Gebäude ist auf dem Stand des Baujahrs 1974. Wärmedämmung, Gebäudetechnik und Fenster sind sanierungsbedürftig, Brandschutzbestimmungen werden teilweise nicht eingehalten.

Es gibt zahlreiche Undichtigkeiten, Risse, Betonabplatzungen und freiliegenden Bewehrungsstahl. Aula und Treppenhäuser sind einfachverglast. Sämtliche Ausbaumaterialen und Gebäudetechnikeinrichtungen sind nach 35-jähriger Nutzung völlig verschlissen und zum Teil seit Jahren funktionsunfähig. Das Gebäude ist bisher ohne Fahrstuhl und nicht barrierefrei.

Thermographie des Ostflügels

 

Besonderheiten

Die Schule gehört zu den neueren Typenschulen der ehemaligen DDR und ist in der Region verbreitet. Durch die energetisch vorteilhafte Mittelflurbauweise unterscheidet sie sich von älteren Typenschulen.

 

Der Einsatz dieser Konzepte wird nicht nur unter technischen, sondern auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten analysiert. Durch die zwei baugleichen, symmetrischen Schulflügel besteht die Möglichkeit, diese innovativen Baukomponenten im direkten Vergleich zu konventionellen Varianten einzusetzen.

Im Anschluss an die Bauausführung Ende 2011 wird der Gebäudebetrieb einem zweijährigen Intensivmonitoring bis März 2014 durch die BTU Cottbus unterzogen.

Nach Projektende kann die Monitoringtechnik weitergenutzt werden. Dazu wird der Monitoring-Arbeitsplatz in das für alle Schulen offene „UNEX-Schülerexperimentallabor“ integriert, das in einem Teilbereich des Erdgeschosses einzieht. Neben anderen Schülerexperimenten in Physik und Chemie wird so auch die Gebäudeenergieeffizienz experimentell erlebbar, womit die Thematik in den Unterricht der naturwissenschaftlich ausgerichteten Schule und auch in Veranstaltungen der BTU Cottbus einfließen kann.

 

Architektur

 

Zusammenstellung der Gebäudedaten nach der Sanierung [2]

 

Bauteile

Eine 3 cm dicke PCM-Platte kann bei einer Temperaturerhöhung um 3 K im Schmelzbereich des PCMs die Wärmekapazität des Deckenspiegels nahezu vervierfachen.
Geht man davon aus, dass etwa 45 m² pro Raumdecke mit einer PCM-Platte belegt werden, so ist eine zusätzliche Wärmespeicherfähigkeit von maximal 4.500 Wh erreichbar, was der Wärmeabgabe von 25 Schülern zu je 60 W über 3 Stunden entspricht.

Im Monitoring werden bestimmte Raumparameter (wie z. B. Innenlufttemperatur, Strahlungstemperatur, Luftströmung, Luftschichtung) des Testraums mit der PCM-Decke mit denen eines konventionellen Klassenraums des zweiten Obergeschosses verglichen, um die thermische Behaglichkeit feststellen zu können.

 

Zusammenstellung der U-Werte der Gebäudehüllflächen vor und nach der Sanierung [2]

 

Anlagentechnik

Im Bereich der Anlagentechnik ist vor allem bei der Raumtemperierung der Einsatz innovativer Gebäudetechnik geplant: Die Bereitstellung von Heizwärme erfolgt über Bezug von Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung der Stadtwerke Cottbus. Einer der beiden Schulflügel erhält den konventionellen Vorlauf mit Medientemperaturen von 70 °C, der andere nutzt für Teilbereiche den Fernwärmerücklauf mit Temperaturen von 50 °C. So kann ein Teil der sonst erheblichen Wärmeverluste bei der Rückführung der Fernwärme zum Kraftwerk noch zu Heizzwecken genutzt und die Funktionsweise demonstriert werden. Durch die niedrigen Heiztemperaturen müssen die Heizflächen um 50 % größer als gewöhnlich ausfallen, sowie Verteilungsanlagen (Ventile, Pumpen etc.) und Mess- und Steuerungseinrichtungen installiert werden.
Zudem werden in diesem Schulflügel dezentrale Heizungspumpen anstelle des Thermostatventils an jedem Heizkörper installiert. Sie werden über Einzelraumregelung nach Stundenplan gesteuert und bieten so Komfort durch Schnellaufheizung und Regelung sowie weitere Funktionalitäten der Fernsteuerung über das Bussystem und die Gebäudeleittechnik. Zudem entfällt der bei größeren Objekten aufwändige hydraulische Abgleich durch Drosselventile, der Strömungswiderstände und Energieverluste verursacht oder zu unterschiedlich warmen Heizkörpern je Etage führt.
Die dezentralen Heizungspumpen in diesem Gebäudeflügel können dann mit der zentralen Heizungspumpe im anderen Flügel verglichen werden. Es werden die Temperaturverteilung, der Strombedarf der Pumpen sowie die Möglichkeit der Schnellaufheizung und die Steuerung der Beheizung der Klassenräume entsprechend dem Raumbelegungsplan über die Gebäudeleittechnik gemessen.

 

 

Eine weitere innovative Technik wird in Form von Erdwärmetauschern in einem Schulflügel sowie in Aula, Essenraum und Bibliothek eingesetzt. Dazu werden Sole-Erdwärmetauscher in ca. 20 Tiefenbohrungen à 70 Meter in das Erdreich gebracht. Dadurch kann eine passive Vorheizung der Zuluft im Winter und eine Kühlung im Sommer erfolgen. Die Lüftung mit einem Luftvolumenstrom von ca. 20 m³/h pro Person erfolgt dabei zeitgesteuert und über Präsenzmelder. Über eine Wärmerückgewinnung können Lüftungswärmeverluste minimiert werden. Im Bereich der Turnhalle ist die Nutzung eines Teils der Bodenplatte und des Erdreichs darunter als Speicher für Überschusswärme und Niedertemperaturwärme des Solarkollektors vorgesehen. Dazu wird ein Rohrsystem in drei Schleifen in bereits bestehende Kanäle unter der Bodenplatte eingebracht. Dadurch können im Sommer Wärmeüberschüsse ins Erdreich abgeleitet werden. Im Winter dient das System dazu, Transmissionswärmeverluste des Sportbodens der Turnhalle zu verringern, da dieser erst kürzlich erneuert wurde und aus wirtschaftlichen Gründen nicht im Zuge einer Bodendämmung wieder entfernt werden soll. Dynamische Simulationsberechnungen aus einem anderen Projekt lassen winterliche Erdreichtemperaturen von ca. 18 bis 20 °C und damit eine signifikante Reduzierung der Wärmeverluste über das Erdreich erwarten. Da es hierfür für ein Objekt dieser Größe kaum verwertbare Erfahrungen vorliegen, kommt den Messungen von Temperaturen und Bestimmung der Energiebilanzen im anschließenden Monitoring eine besondere Bedeutung zu.

 

Auch die Beleuchtung wird optimiert: Zwar erfolgt die Einschaltung weiterhin manuell, über eine automatische Ausschaltung zum Ende jeder Unterrichtsstunde wird dann jedoch sichergestellt, dass erhöhter Stromverbrauch durch unnötige Beleuchtung vermieden wird.

Die Steuerung der Verschattungsanlage erfolgt in Abstimmung mit den Belegungsplänen. Außenliegende Raffstoreanlagen bieten hier einen effektiven Sonnenschutz und garantieren eine gute Tageslichtversorgung und Blendschutz an den meisten Ost-/West-orientierten Fenstern.

Zudem ist der Einsatz einer thermischen Solaranlage für die Warmwasserbereitung der Turnhalle vorgesehen, und die Dächer der Schule werden für den Einsatz einer Photovoltaik-Anlage vorbereitet, die im weiteren Verlauf durch externen Betreiber aufgestellt werden können.

Ein Bussystem steuert die Beleuchtung, Belüftung, Pumpen und Antriebe zeit- und bedarfsgerecht. Für die Messtechnik des Monitorings wird es erweitert und soll die Energieströme und Anlagenparameter automatisch im 10-Minuten-Takt erfassen und speichern. Zudem soll eine webbasierten Datenabfrage und Integration in die Struktur der Begleitforschung ermöglicht werden. So kann eine detaillierte Analyse der Energieströme und des Gebäudebetriebs als unabdingbare Grundlage einer Betriebsoptimierung erfolgen.

Während des zweijährigen Intensivmonitorings erfolgt durch die BTU Cottbus mit zusätzlicher stationärer und mobiler Messtechnik die Bestimmung der thermischen Behaglichkeit, Luftqualität, Luftdichtigkeit, Beleuchtung sowie die Thermografie. Aus der Auswertung der Messdaten erfolgt eine detaillierte Betriebsanalyse mit anschließender Betriebsoptimierung. Energieintensive Fehlschaltungen können so erkannt und abgestellt werden, wodurch langfristig Energiekosten eingespart werden können.

Vor allem die PCM-Decke und die dezentralen Heizungspumpen als innovative Gebäudekomponenten sollen in ihrer Effektivität und Wirtschaftlichkeit überprüft werden. Eine Einbindung der Thematik in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Schüler, sowie in Veranstaltungen der BTU ist vorgesehen. Zudem wird nach Ende der Monitoring-Aktivitäten der BTU Cottbus die vorhandene Messtechnik den Schülern im UNEX-Schülerexperimentierlabor zugänglich gemacht. Die laufenden Energieströme sollen zudem auf einer Anzeigetafel in der Schule sichtbar gemacht werden.

 

Energieverbrauch

Zielwert ist Passivhausstandard, worin nach PHPP (Berechnungstool: Passivhaus-Projektierungs-Paket) ein Heizenergiebedarf von 15 kWh/m²a erwartet wird. Nach dem derzeitigen Planungsstand wird dieser Wert noch überschritten. Zur Erfüllung dieses Kriteriums wird deshalb momentan die Dämmstärke der Gebäudehülle und die Anlagenplanung überprüft. Der Zielwert für ein 3-Liter-Haus nach DIN 18599, in der ein Primärenergiebedarf für Heizung, Lüftung und Hilfsenergie von 34 kWh/m²a vorgesehen ist, wird jedoch deutlich unterschritten.
Eine Fotovoltaikanlage ist zusätzlich in Planung, aber noch nicht berücksichtigt.

Aufteilung der spezifischen Bedarfswerte nach DIN 18599 für das Schulgebäude bezogen auf die beheizte Nettogrundfläche von 8.048 m² [2]

 

Kosten

Folgende Bruttobaukosten werden voraussichtlich entstehen:
Kostengruppe 300: 650 €/m² NGF
Kostengruppe 400: 280 €/m² NGF

Die Sanierungskosten belaufen sich insgesamt auf 11,3 Millionen Euro. Davon wird die Hälfte aus Förderprogrammen beigesteuert, die andere Hälfte wird über einen kommunalen Kredit finanziert.

 

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