Projektbeschreibung

 

Allgemeine Daten

Projektadresse Gebhard-Müller-Schule Leipzigstr.25 88400 Biberach a. d. Riß Deutschland Baujahr 2001 - 2004 Sanierungszeitraum --- Bruttogeschossfläche 16.414 m², 11.431 m² ohne Tiefgarage [1] Anzahl der Schüler / Lehrer 1700 / 91, zusätzliche Belegung durch VHS Anzahl der Klassenzimmer 59, zusätzlich 11 Lehrerstützpunkte Standard- Klassenzimmer 60,80 m² (7,60 x 8 m) zusammengesetzt aus Technikmodulen mit je 7,60 m Länge und 4 m Breite [1] 20 - 25 Schüler Beheizte Netto- grundfläche (EBF - Energiebezugsfläche) 10.650 m² [2] Hauptnutzfläche 5.542 m² A/V 0,3 1/m Luftdichtigkeit 0,4 1/h

Süd-West-Ansicht der Gebhard-Müller-Schule

 

Lage	Standort der Schule in Deutschland
Breitengrad 48,10 °N Längengrad 9,79 °O Höhenlage 533 m über NN Mittlere Jahrestemperatur 8,9 °C Mittlere Wintertemperatur (Oktober - April) 4,0 °C Klima - Beschreibung Überdurchschnittlich sonnenreich Klimazone TRY: 13 Passau

 

Gebäude
Der Neubau besteht aus einem dreigeschossigen Baukörper mit einer offenen Unterkellerung als Tiefgarage. Es handelt sich um einen Riegel mit zentraler Flurhalle entlang der Erschließungsstraße, von dem 2 kubische Baukörper mit den Unterrichtseinheiten und zwei Atrien weggehen.	Lageplan
Erdgeschoss Grundriss

 

Energieeinsparung
Konzept Es werden thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) eingesetzt. Dazu werden die 35 cm dicken Stahlbetondecken thermisch aktiviert und in vier verschiedene Zonen mit separatem Mischerkreis unterteilt. Die Wärme- bzw. Kälteversorgung des Gebäudes erfolgt über eine Geothermie-Anlage, welche die günstigen vorhandenen Grundwasser-Bedingungen ausnutzt. Zur Abdeckung der Spitzenlasten bei der Wärmebereitstellung steht zudem ein Holz-Pelletskessel zur Verfügung. Regenwasser zur Spülung der Toiletten und zur Bewässerung des Gartens wird in einer 100 m³ großen Zisterne aufgefangen
Schema der Energieversorgung	Ein Tageslichtkonzept wird entwickelt, um Tageslicht- und Kunstlichtnutzung sowie Sonnen- und Blendschutz aufeinander abgestimmt zu betreiben. Das geforderte modulare Raumkonzept mit offenen Lernzonen und flexiblen Raumgrößen in der zentralen Flurhalle wird ermöglicht durch ein neu entwickeltes Modulkonzept mit RLT-Anlage und EDV-Ausstattung. All diese Maßnahmen garantieren einen hohen Nutzerkomfort in Bezug auf Tageslicht und Beleuchtung, thermische Behaglichkeit und Luftqualität bei gleichzeitig effizientem Energieverbrauch. Â

Heizung / Lüftung / Beleuchtung Die Heizung/Kühlung des Gebäudes erfolgt primär mittels Nutzung vorhandener günstiger Grundwasserbedingungen (Geothermie). Das Grundwasser mit einer Kälteleistung von über 300 kW (entspricht einem Temperaturniveau von 9-12 °C) zirkuliert dabei mit einer maximalen Förderleistung von 18 l/s über einen Förder- und zwei Schluckbrunnen. Eine Wärmepumpenanlage mit zwei elektrisch angetriebenen Kompressionswärmepumpen (2 x 37 kW elektrische Verdichterleistung bei ca. 150 kW Heizleistung) deckt die Grundlast der gesamten Wärmeversorgung ab [1], [3]. Dies geschieht unter anderem über die Bauteilaktivierung der 35 cm dicken Stahlbetondecken auf 8.880 m² Fläche im Boden und in den Decken der Hauptnutzungsbereiche. In den Nebennutzungsbereichen und im Atrium ist eine Fußbodenheizung installiert. Die maximale Wärmeabgabe über die Wärmepumpe liegt bei 270 kW, die maximale Wärmeaufnahme durch den Wärmeübertrager bei 250 kW. Ein Holz-Pelletskessel (120 kW) dient der Spitzenlastabdeckung bei tiefen Außentemperaturen, wenn das von der Wärmepumpe erzeugte Temperaturniveau nicht mehr ausreicht, um die Außenluft nach der Wärmerückgewinnung auf die gewünschte Vorlauftemperatur zu erwärmen [1].

Schema des Anlagen- und Technikkonzeptes

Zur kontrollierten mechanischen Be- und Entlüftung stehen drei Zentralgeräte mit den Luftbehandlungsfunktionen Heizen, Kühlen und Wärmerückgewinnung zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eine sog. isotherme Lüftung, ohne aktiven Beitrag zum Heizen und Kühlen: Die Zuluft wird dabei im Sommer direkt über das Grundwasser gekühlt, bzw. im Winter über die Wärmepumpe erwärmt (maximale Vorlauftemperatur 28 °C) [3]. Erst bei einer Außentemperatur von weniger als -5 °C werden Nachheizregister zugeschaltet. So wird eine konstante Temperatur von 19-23 °C erreicht, bei Gesamtnennvolumenströmen von 74.200 m³/h (Abluft) und 78.000 m³/h (Zuluft). Der durchschnittliche Luftwechsel wird mit 0,70 1/h angegeben, maximal möglich sind 4,5 1/h. Die Zuluftregelung erfolgt raumbezogen über belegungsabhängige Mischgassensoren und Fensterkontakte, die den Luftstrom unterbrechen, sobald die Fenster vom Nutzer geöffnet werden [3]. Ein Konzept zur optimierten Tageslichtnutzung reduziert den Einsatz von Kunstlicht. In den Klassenzimmern wird dieses zwar individuell aktiviert, bei ausreichender Außenbeleuchtungsstärke jedoch automatisch abgeschaltet. Die Kunstlichtversorgung der Verkehrsflächen wird über Bewegungsmelder in Verbindung mit Helligkeitssensoren geregelt. Die teilbaren Außenjalousien unterstützen den Lichteintrag aufgrund ihrer Lichtlenkfunktion, Blendungen werden durch die automatische Verschattung nach Sonnenstand vermieden, wobei jedoch eine manuelle Übersteuerung möglich ist. In den Atrien wurde ein innenliegender Sonnenschutz aus beschichteten Stoffen installiert.

Ansicht des Atriums

Die Regelung der einzelnen Komponenten erfolgt über eine zentrale Gebäudeleittechnik in der Technikzentrale, welche angesichts des hohen Grundwasserstandes und der geplanten Tiefgarage aus Kostengründen in Leichtbauweise auf dem Dach errichtet wurde.

 

Verbrauch
Die an die Bauarbeiten anschließende Betriebsoptimierung der Gebäude- und Anlagentechnik wird mit den Programmpaket TRNSYS und MATLAB/SIMULINK durchgeführt. Für die Simulationsrechnungen zur Tages- und Kunstlichtnutzung wird das Programmpaket SiView verwendet.	Spezifischer Primärenergieverbrauch von 2005 bis 2007 für Heizen/Kühlen, Lüften und Beleuchten

Jährlicher Strombezug der Schule

 

 

Amortisationszeit (statisch) der investiven Mehrkosten der ausgeführten Wärmepumpen- und Geothermieanlage

 

 

 

Projektpartner

 

Links

Institut für Gebäude- und Energiesysteme, Hochschule Biberach: www.hochschule-biberach.de/sections/forschung/ige

Gebhard-Müller-Schule, Biberach: www.gms-bc.de

Architektengemeinschaft Elwert-Stottele-Rädle: www.elwert-stottele.de

Förderprogramm EnBau des BMWi: www.solarbau.de

 

Abbildungsnachweis

Abschlussbericht des IGE - Hochschule Biberach

BINE - Informationsdienst

Projektgeminschaft Elwert-Stottele-Rädle

 

 

Messdaten

 

Von Februar 2013 bis Januar 2014 erfolgte im Rahmen des Monitorings die Aufzeichnung der Messdaten sowohl zur Validierung des Energiekonzepts, als auch zur Bewertung der Behaglichkeit und zur Ermittlung des Nutzerverhaltens. Eine Teilmenge der erfassten Datenpunkte wird visualisiert, indem von einigen Klassenräumen der Verlauf der stündlichen Mittelwerte der Raumlufttemperatur graphisch aufbereitet wird. Ferner sind die nutzflächenbezogenen kumulierten End- und Primärenergieverbräuche für die benötigte Hilfsenergie und die Beheizung dargestellt. Die zusätzliche Ausgabe der Messdaten als Excel-Tabelle ermöglicht eine individuelle Präsentation der Messdaten.