Mit dem Neubau Der Fach- und Berufsoberschule verfolgen die beiden Landkreise als Bauherrschaft die Zielsetzung, den Bedarf an Primärenergie für das Schulgebäude auf ein sehr niedriges Niveau zu drosseln. Ein Primärenergiebedarf von 60 bis 70 kWh/m²a, bezogen auf die beheizte Nettogrundfläche, soll nicht überschritten werden. Ebenso soll das Gebäude über den gesamten Lebenszyklus möglichst ressourcen-schonend sein. Dazu wird mit Hilfe entsprechender Bilanzierungs-Software eine Lebenszyklusanalyse (Life-Cycle-Analysis) vorgenommen. Weiterhin soll mittels eines anschließenden Monitoring-Programms der Energiebedarf reduziert und transparent gemacht werden. Die Einbindung der Nutzer - Lehrer, Schüler und deren Eltern - steht dabei im Vordergrund.
Das innovative Projekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert und fand bereits in der Bauphase überregional große Beachtung. So wurde es mit dem E.ON Bayern Umweltpreis 2009 ausgezeichnet.

Die Schule gliedert sich in zwei Hauptgebäudeteile, dem dreigeschossigen Nordkörper und den zweigeschossigen Südkörper, die über eine transparente Atrium-Eingangshalle verbunden sind.

 

 

Querschnitt durch das Gebäude in Nord-Süd-Richtung

Durch einen spezifischen Heizwärmebedarf von ca. 10 kWh/m²a wurde der Grenzwert eines Passivhauses von 15 kWh/m²a unterschritten. Mit Hilfe einer Simulation verschiedener Konstruktionen und Entwurfsvarianten konnte eine wärmebrücken-minimierte Fassade hergestellt werden.
Der Wärmebedarf des Gebäudes wird abgedeckt durch den Anschluss an das Geothermie-Fernwärmenetz der Stadtwerke Erding.
Des Weiteren wurde eine sehr reduzierte, aber dafür hocheffiziente Haustechnik installiert, die durch ihre Einfachheit und die Mehrfachnutzung bestimmter Komponenten besticht. So wird beispielsweise zur Verringerung des vorzuhaltenden Kanalrohrnetzes das Atrium als Abluftplenum nutzbar gemacht. Die im Sommer erforderliche Kühlung wird mittels nächtlicher Querlüftung erzeugt und kann über den Tag in der massiven Baumasse gespeichert werden, so dass die Empfindungstemperaturen in den Klassenräumen meist unter 26 °C gehalten werden. Unterstützend wurden mechanische Be- und Entlüftungsanlagen zur Erreichung behaglicher Verhältnisse vorgesehen.

 

 

Die Wärmebereitstellung der Berufsoberschule wird über den Anschluss an das öffentliche Geothermie-Fernwärmenetz der Stadt Erding sichergestellt. Die Besonderheit des Systems besteht jedoch darin, dass der Rücklauf -RL- der benachbarten Gastronomie-Berufsschule, die ebenso an das Fernwärmenetz angeschlossen ist, als Vorlauf -VL- der Berufsoberschule dient. Dementsprechend niedrig sind die Systemtemperaturen VL/RL: 50/40 °C. Durch die weitere Abkühlung ergibt sich für das System Fernwärme eine Wirkungsgradsteigerung.
Die Wärmeübergabe an den Raum erfolgt mittels an der Wand und im Boden angebrachter Flächenheizelemente.

Der erforderliche Heizwärmebedarf des Gebäudes wird jedoch während des Schulbetriebs hauptsächlich durch die großen inneren Lasten (Personen, Licht, Maschinen) gedeckt. Aus diesem Grund dienen die Flächenheizelemente zur Abdeckung der Grundlast und sollen die Auskühlung des Gebäudes verhindern. Dazu wird ein Auslegungswert von ca. 10,5 W/m² genutzt, um bei einer Unterschreitung der Sollwerttemperatur von 15 °C in den Klassenzimmern ausreichend nachheizen zu können.
Im Erdgeschoss, im Atrium und in den Pausenräumen erfolgt die Wärmebereitstellung mittels Fußbodenheizflächen. Bei erhöhtem Bedarf kann mittels Beimischung des heißeren Vorlaufwassers des Fernwärmenetzes die Systemtemperatur angehoben werden.

 

Konzept zur Lüftung und Kühlung des Schulgebäudes im sommerlichen Bedarfsfall

Die Kühlung des Gebäudes während der Sommerzeit erfolgt über zwei unterschiedliche Systeme. Zum einen wird nachts die "Freie Kühlung" angewandt und zum anderen wird tagsüber mittels raumlufttechnischer Anlagen (RLT) die Last abgeführt.
Bei der freien Kühlung werden die motorisch betriebenen Fenster und Oberlichter geöffnet, wodurch die Betonspeichermassen über Nacht auskühlen. Über den Tag hinweg wird die Schule mit Hilfe von Quellluftauslässen belüftet und gekühlt. Die dafür notwendige Kühlung der Zuluft erfolgt dabei passiv über 15 Meter tiefe Grundwasserförder- und Schluckbrunnen an den RLT-Zentralgeräten.

Durch ein besonderes Überströmprinzip kann auf einen anlagentechnischen Installations-Mehraufwand für Lüftungskanäle und Einbauten verzichtet werden. Die aufbereitete Zuluft wird an der Fassade in die Räume eingebracht und durch differenzdruckarme Überströmelemente gelangt dann die verbrauchte Luft unter die Kuppel ins Atrium.

Je nach Außenlufttemperatur wird regelungstechnisch entschieden, ob im Winterfall die Abluft zentral abgesaugt und über das Wärmerückgewinnungssystem (Rotationswärmetaucher mit ηeff = 80 %) geleitet wird, oder ob bei sommerlichen Bedingungen per Axialventilator im Atriumdach die Abluft fortgeführt wird. Um im Winter die Aufheizphase zu verkürzen, kann das Lüftungsgerät unterstützend zu den Heizflächen eingesetzt werden.
Der Mindestaußenluftvolumenstrom von 15.000 m³/h wurde für eine maximale Belegung von 750 Personen mit einem spezifischen Wert von 20 m³/h je Person berechnet.
Aufgrund der unterschiedlichen geographischen Ausrichtung der Klassenzimmer entstehen für den Nord- bzw. Südbereich abweichende Lasten. Das begründet die Versorgung der Klassenräume durch zwei unterschiedlich geregelte RLT-Anlagen. Auch für die innenliegenden sanitären Räume und die Pausenhalle werden zwei RLT-Anlagen benötigt. Diese verfügen jedoch in den Sanitärräumen nicht über die thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen Heizen oder Kühlen, oder sie werden nur zu bestimmten Anlässen, wie z. B.Veranstaltungen in der Pausenhalle, benötigt.

 

Kunstlichtbeleuchtung
bei Tageslicht im Flur

Aufgrund des geforderten niedrigen Primärenergiebedarfs soll der primäenergieintensive Einsatz von Kunstlicht auf das geringst nötige Maß begrenzt werden. Dies gelingt vorrangig durch die Gewährleistung eines guten Tageslichtangebots, dessen Potenzial mit Hilfe eines Lichtsimulations-Programms untersucht wurde. Dadurch konnte das Tageslichtangebot in Abhängigkeit von der geplanten Kubatur und der daraus resultierenden Eigenverschattung aufgezeigt werden.
Durch die gute Tageslichtversorgung im Atrium beschränkt sich der dort notwendige Kunstlichteinsatz weitestgehend auf die frühen Morgenstunden in den Wintermonaten, in denen kein Tageslicht zur Verfügung steht.

 

In den Klassenräumen werden die drei Bereiche "Fensternah", "Raummitte" und "Fensterfern" unterteilt, in denen die Tageslichtversorgung sehr unterschiedlich ausfällt. Im fensternahen Bereich können die Mindestanforderungen an die Beleuchtung von 300 bzw. 500 lx zu einem weit größeren Anteil durch Tageslicht erfüllt werden als im fensterfernen Bereich. Daher ist die Verwendung von Kunstlichtlösungen mit hoher Effizienz und niedrigen spezifischen Anschlussleistungen notwendig. Eine präsenz- und tageslichtabhängige Steuerung soll den Verbrauch und den Einsatz des Kunstlichts minimieren.

Die Lichtbänder in einem Klassenzimmer

Regelung / Monitoring

Zur Gewährleistung eines energieefizienten Betriebs wurden digitale, frei programmierbare Mess-, Steuer- und Regelungseinrichtungen installiert. Darin enthalten sind nutzerabhängige Zeitprogramme, Anlagenstrategien wie beispielsweise die Nachtabsenkung sowie Einzelraumregelungen aller Räume. Zur Einbeziehung Dritter sowie Nachverfolgung und Anlagenoptimierung wurde als regelungstechnische Besonderheit ein Monitoring-Konzept zur Erfassung aler Verbrauchswerte für Heizung, Kühlung und Strom eingeplant. Dabei erfolgt eine Visualisierung aller Anlagen in graphischer Form auf einer zentralen Leittechnik (GLT), um möglichst große Transparenz zu erreichen.

Der Primärenergiebedarf wird im Energieausweis für die Berufsoberschule Erding mit 83,3 kWh/m²a bilanziert. der EnEV Anforderungswert liegt mit 258,3 kWh/m²a deutlich höher.

Kosten

 

 

Die Brutto-Herstellungskosten nach Kostengruppe 300 und 400 belaufen sich auf ca. 1.240 EUR/m². Damit liegen sie innerhalb der Durchschnittkosten, die vom Baukosteninformationsdienst mit 1.050 bis 1.300 EUR/m² für die beiden Kostengruppen angegeben werden.

 

 

Gegenüber der Standardbauweise sind Mehrkosten für die Passivhausausführung in Höhe von rund 1.252.000 Euro entstanden. Die Gesamtkosten einschließlich der Ausgaben für die Erstellung der Außenanlagen belaufen sich auf 17 Millionen Euro.

Beim Bauvorhaben der Beruflichen Oberschule Erding wurde unter Einhaltung eines durchschnittlichen Kostenrahmens der Passivhausstandard hinsichtlich des spezifischen Heizenergie- und Primärenergiebedarfs erreicht. Insbesondere durch die Reduktion haustechnischer Komponenten, wie z. B. die Nutzung des Atriums als Abluftplenum und die Nachtauskühlung zur Gewährleistung des thermischen Komforts im Sommer, können die in der Lebenszyklusanalyse erfassten Größen wie die "Graue Energie" sowie die mit der Gebäudeherstellung assoziierten Schadstoffemissionen signifikant reduziert werden. Es konnte zudem gezeigt werden, dass eine zentrale Zu- und Abluftanlage mit der Führung der Abluft über die Verkehrswege und das Atrium bessere Werte und mindestens ebenso gute Wärmerückgewinnungsgrade aufweist wie dezentrale Anlagen.