Messdaten
pfeil-rechts_blauBiberach
pfeil-rechts_blauCottbus
pfeil-rechts_blauDetmold
pfeil-rechts_blauHalle
pfeil-rechts_blauHöhenkirchen
pfeil-rechts_blauHohen Neuendorf
pfeil-rechts_blauMarktoberdorf
pfeil-rechts_blauNeumarkt
pfeil-rechts_blauOlbersdorf
pfeil-rechts_blauOverbach
link_enob
link_schule
Nachhaltiges Passivhauskonzept in Niedrigenergiebauweise - Berufliche Oberschule Erding
demo-best_erding Adresse: Siglfingerstraße 50, 85435 Erding
Bauherr und
Antragsteller:
Landkreis Erding und Kreis Ebersberg,
Landratsamt Erding
Ansprechpartner: Heinz Fischer,
Landratsamt Erding

 

 

Projektbeschreibung

 

Allgemeine Daten
b01_foto-sued-ost
S√ľdost-Ansicht des Schulgeb√§udes

 

Projektadresse Berufliche Oberschule Erding
Staatliche Fachoberschule und Berufsoberschule
Siglfingerstraße 50
85435 Erding
Deutschland
Bauzeit März 2009 - Oktober 2010
Anzahl der Sch√ľler / Lehrer 750 Sch√ľler
68 Lehrer
Anzahl der Klassenzimmer 25 Klassenzimmer, 8 Fachräume
Standard-Klassenzimmer 7,50 m x 10,40 m
78 m²

 

Beheizte Nettogrundfläche
(EBF - Energiebezugsfläche)
6.660 m²
bei voller Auslastung
Hauptnutzfläche 5.050 m²
A/V 0,27 1/m
Luftdichtigkeit n50 0,17 1/h

Projekt√ľbersicht

Mit dem Neubau Der Fach- und Berufsoberschule verfolgen die beiden Landkreise als Bauherrschaft die Zielsetzung, den Bedarf an Prim√§renergie f√ľr das Schulgeb√§ude auf ein sehr niedriges Niveau zu drosseln. Ein Prim√§renergiebedarf von 60 bis 70 kWh/m¬≤a, bezogen auf die beheizte Nettogrundfl√§che, soll nicht √ľberschritten werden. Ebenso soll das Geb√§ude √ľber den gesamten Lebenszyklus m√∂glichst ressourcen-schonend sein. Dazu wird mit Hilfe entsprechender Bilanzierungs-Software eine Lebenszyklusanalyse (Life-Cycle-Analysis) vorgenommen. Weiterhin soll mittels eines anschlie√üenden Monitoring-Programms der Energiebedarf reduziert und transparent gemacht werden. Die Einbindung der Nutzer - Lehrer, Sch√ľler und deren Eltern - steht dabei im Vordergrund.
Das innovative Projekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gef√∂rdert und fand bereits in der Bauphase √ľberregional gro√üe Beachtung. So wurde es mit dem E.ON Bayern Umweltpreis 2009 ausgezeichnet.


Umgesetzte Maßnahmen / Ziele
Es wurden folgende Maßnahmen umgesetzt:
- Hochwertiger Wärmeschutz - Dämmstandard Passivhaus
- √úberpr√ľfte Geb√§udedichtigkeit, Blower-Door-Tests ergaben einen Wert n50 = 0,13 1/h
- W√§rmebr√ľckenfreiheit der Konstruktion durch gezielte Entwurfsberechnungen
- Gute Raumluftqualität - Quellluft-Prinzip
- Mechanische Be- und Entl√ľftung mit W√§rmer√ľckgewinnung
- Nutzbarmachung der im Atrium herrschenden Thermik
- Anschluss an Geothermie-Fernw√§rme - R√ľcklaufkopplung
- Nutzung von Umweltk√§lte zu K√ľhlzwecken
- Hydraulischer Abgleich von L√ľftung und Heizung
- Konzept zur verbesserten Tageslichtnutzung, sowie pr√§senzgef√ľhrter Kunstlichteinsatz
- Regenwassernutzung f√ľr die Toiletten
- Minimierung von Druckverlusten der L√ľftung durch kurze (bzw. keine) Leitungswege
- Nutzung der Messdatenerfassung zur √úberf√ľhrung des Geb√§udes in die geplante Betriebsweise
- Lastabhängig regelbare Ventilatoren

 

Lage

b02_lage-erding
Standort der Schule in Deutschland
Breitengrad 48,3 ¬įN
L√§ngengrad 11,91 ¬įO
H√∂henlage 463 m √ľber NN
Mittlere Jahrestemperatur 8,1 ¬įC
Mittlere Wintertemperatur (Oktober - April) 2,9 ¬įC
Klimabeschreibung / Referenzstation Klimazone TRY:
13 Passau

 

Gebäudetyp / Baujahr
Gebäudetyp Baujahr
vor 1910 1910-1930 1930-1950 1950-1970 1970-1990 nach 1990
Dorfschule
Mehrgeschossige
Schule
Mittelflur-Schule
Seitenflur-Schule
Pavillon-Schule
Hallen-Schule X
Zentral-Schule
Kammform-Schule
Offenes-Konzept-Schule
Cluster-Schule

 

Gebäude
b03_lageplan
Lageplan des Gebäudekomplexes
Die Berufliche Oberschule Erding bildet zusammen mit den bestehenden Berufsschulen und der Kreismusikschule einen städtebaulich zusammenhängenden Komplex.

Die Schule gliedert sich in zwei Hauptgeb√§udeteile, dem dreigeschossigen Nordk√∂rper und den zweigeschossigen S√ľdk√∂rper, die √ľber eine transparente Atrium-Eingangshalle verbunden sind.

 

b04_grundriss-EG
Erdgeschossgrundriss des Schulgebäudes

 

b05_schnitt
Querschnitt durch das Geb√§ude in Nord-S√ľd-Richtung

 

Energieeinsparung

Konzept

Durch einen spezifischen Heizw√§rmebedarf von ca. 10 kWh/m¬≤a wurde der Grenzwert eines Passivhauses von 15 kWh/m¬≤a unterschritten. Mit Hilfe einer Simulation verschiedener Konstruktionen und Entwurfsvarianten konnte eine w√§rmebr√ľcken-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 daf√ľr 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 K√ľhlung wird mittels n√§chtlicher Querl√ľftung erzeugt und kann √ľber den Tag in der massiven Baumasse gespeichert werden, so dass die Empfindungstemperaturen in den Klassenr√§umen meist unter 26 ¬įC gehalten werden. Unterst√ľtzend wurden mechanische Be- und Entl√ľftungsanlagen zur Erreichung behaglicher Verh√§ltnisse vorgesehen.

b06_atrium
Blick in das Atrium
Zur Minimierung der Kunstlichtbeleuchtung wurde die Fassade hinsichtlich einer guten Tageslichtversorgung konzipiert und es wurde eine präsenz- und tageslichtabhängige Beleuchtungsregelung eingesetzt.

Geb√§udeh√ľllfl√§chen

 

b07_foto_sued-ost
Die S√ľd-Fassade des Geb√§udes
Die thermische H√ľlle der Beruflichen Oberschule Erding umschlie√üt das gesamte Geb√§ude, d. h. die D√§mmebene verl√§uft durchgehend an der √§u√üeren H√ľllfl√§che. Als Au√üenhaut wurde eine Holzverschalung gew√§hlt Die eingesetzten transparenten Bauteile sind gr√∂√ütenteils als durchlaufende Fensterb√§nder ausgef√ľhrt. Es wurden Fensterelemente in Pfosten-Riegel-Konstruktion eingesetzt.

Zusammenstellung der U-Werte der Geb√§udeh√ľllfl√§chen
Bauteil U-Wert
[W/m²K]
Beschreibung
Außenwand 0,13 25 cm Stahlbeton
28 cm Mineralwolle WLG 032
Fenster 0,86 3-fach-Wärmeschutzverglasung
mit hochgedämmtem Aluminiumrahmen
Dach 0,10 30 cm Stahlbeton
36 cm EPS-Wärmedämmung WLG 035 inkl. Gefälledämmung
Boden 0,18 40 cm Stahlbeton
20 cm XPS-Perimeterdämmung WLG 038

Heizung / L√ľftung / Beleuchtung

 

b08_fernwaermeanschluss
Anlagenschema der Fernw√§rme√ľbergabe

Die W√§rmebereitstellung der Berufsoberschule wird √ľber den Anschluss an das √∂ffentliche Geothermie-Fernw√§rmenetz der Stadt Erding sichergestellt. Die Besonderheit des Systems besteht jedoch darin, dass der R√ľcklauf -RL- der benachbarten Gastronomie-Berufsschule, die ebenso an das Fernw√§rmenetz angeschlossen ist, als Vorlauf -VL- der Berufsoberschule dient. Dementsprechend niedrig sind die Systemtemperaturen VL/RL: 50/40 ¬įC. Durch die weitere Abk√ľhlung ergibt sich f√ľr das System Fernw√§rme eine Wirkungsgradsteigerung.
Die W√§rme√ľbergabe an den Raum erfolgt mittels an der Wand und im Boden angebrachter Fl√§chenheizelemente.


Der erforderliche Heizw√§rmebedarf des Geb√§udes wird jedoch w√§hrend des Schulbetriebs haupts√§chlich durch die gro√üen inneren Lasten (Personen, Licht, Maschinen) gedeckt. Aus diesem Grund dienen die Fl√§chenheizelemente zur Abdeckung der Grundlast und sollen die Ausk√ľhlung des Geb√§udes verhindern. Dazu wird ein Auslegungswert von ca. 10,5 W/m¬≤ genutzt, um bei einer Unterschreitung der Sollwerttemperatur von 15 ¬įC in den Klassenzimmern ausreichend nachheizen zu k√∂nnen.
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.

 

b09_lueftungskonzept-sommer
Konzept zur L√ľftung und K√ľhlung des Schulgeb√§udes im sommerlichen Bedarfsfall


Die K√ľhlung des Geb√§udes w√§hrend der Sommerzeit erfolgt √ľber zwei unterschiedliche Systeme. Zum einen wird nachts die "Freie K√ľhlung" angewandt und zum anderen wird tags√ľber mittels raumlufttechnischer Anlagen (RLT) die Last abgef√ľhrt.
Bei der freien K√ľhlung werden die motorisch betriebenen Fenster und Oberlichter ge√∂ffnet, wodurch die Betonspeichermassen √ľber Nacht ausk√ľhlen. √úber den Tag hinweg wird die Schule mit Hilfe von Quellluftausl√§ssen bel√ľftet und gek√ľhlt. Die daf√ľr notwendige K√ľhlung der Zuluft erfolgt dabei passiv √ľber 15 Meter tiefe Grundwasserf√∂rder- und Schluckbrunnen an den RLT-Zentralger√§ten.

Durch ein besonderes √úberstr√∂mprinzip kann auf einen anlagentechnischen Installations-Mehraufwand f√ľr L√ľftungskan√§le und Einbauten verzichtet werden. Die aufbereitete Zuluft wird an der Fassade in die R√§ume eingebracht und durch differenzdruckarme √úberstr√∂melemente gelangt dann die verbrauchte Luft unter die Kuppel ins Atrium.

b10_ueberstroemelement
Schematische Darstellung des Überströmelements

Je nach Au√üenlufttemperatur wird regelungstechnisch entschieden, ob im Winterfall die Abluft zentral abgesaugt und √ľber das W√§rmer√ľckgewinnungssystem (Rotationsw√§rmetaucher mit ő∑eff = 80 %) geleitet wird, oder ob bei sommerlichen Bedingungen per Axialventilator im Atriumdach die Abluft fortgef√ľhrt wird. Um im Winter die Aufheizphase zu verk√ľrzen, kann das L√ľftungsger√§t unterst√ľtzend zu den Heizfl√§chen eingesetzt werden.
Der Mindestau√üenluftvolumenstrom von 15.000 m¬≥/h wurde f√ľr eine maximale Belegung von 750 Personen mit einem spezifischen Wert von 20 m¬≥/h je Person berechnet.
Aufgrund der unterschiedlichen geographischen Ausrichtung der Klassenzimmer entstehen f√ľr den Nord- bzw. S√ľdbereich abweichende Lasten. Das begr√ľndet die Versorgung der Klassenr√§ume durch zwei unterschiedlich geregelte RLT-Anlagen. Auch f√ľr die innenliegenden sanit√§ren R√§ume und die Pausenhalle werden zwei RLT-Anlagen ben√∂tigt. Diese verf√ľgen jedoch in den Sanit√§rr√§umen nicht √ľber die thermodynamischen Luftbehandlungsfunktionen Heizen oder K√ľhlen, oder sie werden nur zu bestimmten Anl√§ssen, wie z. B.Veranstaltungen in der Pausenhalle, ben√∂tigt.

 

b11_foto_atrium-flurbereich
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 beschr√§nkt sich der dort notwendige Kunstlichteinsatz weitestgehend auf die fr√ľhen Morgenstunden in den Wintermonaten, in denen kein Tageslicht zur Verf√ľgung steht.

 

In den Klassenr√§umen werden die drei Bereiche "Fensternah", "Raummitte" und "Fensterfern" unterteilt, in denen die Tageslichtversorgung sehr unterschiedlich ausf√§llt. Im fensternahen Bereich k√∂nnen die Mindestanforderungen an die Beleuchtung von 300 bzw. 500 lx zu einem weit gr√∂√üeren Anteil durch Tageslicht erf√ľllt werden als im fensterfernen Bereich. Daher ist die Verwendung von Kunstlichtl√∂sungen mit hoher Effizienz und niedrigen spezifischen Anschlussleistungen notwendig. Eine pr√§senz- und tageslichtabh√§ngige Steuerung soll den Verbrauch und den Einsatz des Kunstlichts minimieren.

b12_foto_klassenraum
Die Lichtbänder in einem Klassenzimmer

Regelung / Monitoring

Zur Gew√§hrleistung eines energieefizienten Betriebs wurden digitale, frei programmierbare Mess-, Steuer- und Regelungseinrichtungen installiert. Darin enthalten sind nutzerabh√§ngige Zeitprogramme, Anlagenstrategien wie beispielsweise die Nachtabsenkung sowie Einzelraumregelungen aller R√§ume. Zur Einbeziehung Dritter sowie Nachverfolgung und Anlagenoptimierung wurde als regelungstechnische Besonderheit ein Monitoring-Konzept zur Erfassung aler Verbrauchswerte f√ľr Heizung, K√ľhlung und Strom eingeplant. Dabei erfolgt eine Visualisierung aller Anlagen in graphischer Form auf einer zentralen Leittechnik (GLT), um m√∂glichst gro√üe Transparenz zu erreichen.

 

Energieverbrauch

Der Prim√§renergiebedarf wird im Energieausweis f√ľr die Berufsoberschule Erding mit 83,3 kWh/m¬≤a bilanziert. der EnEV Anforderungswert liegt mit 258,3 kWh/m¬≤a deutlich h√∂her.

b13_e-ausweis
Ausschnitt aus dem gemäß EnEV 2007 / DIN V 18599 erstellten Energieausweis

 

Kosten

 

Ausgehend von den regionalen Energiepreisen ergeben sich f√ľr das Geb√§ude folgende Betriebskosten:

Strom: 3,25 EUR/m²a
Wasser/Abwasser: 1,17 EUR/m²a
Heizung + Warmwasser: 4,45 EUR/m²a
GESAMT 8,87 EUR/m²a

 

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

 

Aufteilung der spezifischen Baukosten nach Kostengruppen bezogen auf die beheizte Nettogrundfläche
Position Kosten [EUR/m²]
Baukonstruktion - KG 300 937
Technische Anlagen - KG 400 303

 

Gegen√ľber der Standardbauweise sind Mehrkosten f√ľr die Passivhausausf√ľhrung in H√∂he von rund 1.252.000 Euro entstanden. Die Gesamtkosten einschlie√ülich der Ausgaben f√ľr die Erstellung der Au√üenanlagen belaufen sich auf 17 Millionen Euro.

 

Zusammenfassung

Beim Bauvorhaben der Beruflichen Oberschule Erding wurde unter Einhaltung eines durchschnittlichen Kostenrahmens der Passivhausstandard hinsichtlich des spezifischen Heizenergie- und Prim√§renergiebedarfs erreicht. Insbesondere durch die Reduktion haustechnischer Komponenten, wie z. B. die Nutzung des Atriums als Abluftplenum und die Nachtausk√ľhlung zur Gew√§hrleistung des thermischen Komforts im Sommer, k√∂nnen die in der Lebenszyklusanalyse erfassten Gr√∂√üen wie die "Graue Energie" sowie die mit der Geb√§udeherstellung assoziierten Schadstoffemissionen signifikant reduziert werden. Es konnte zudem gezeigt werden, dass eine zentrale Zu- und Abluftanlage mit der F√ľhrung der Abluft √ľber die Verkehrswege und das Atrium bessere Werte und mindestens ebenso gute W√§rmer√ľckgewinnungsgrade aufweist wie dezentrale Anlagen.

Empfehlungen
-

Enge Einbindung der Nutzer bei der Inbetriebnahme.

-

Nutzung der Messdatenerfassung zur fehlerfreien √úberf√ľhrung des Geb√§udes in die geplante Betriebsweise.

- Verifikation der prognostizierten erreichbaren Primärenergiebedarfe.
- Kommunikation der gewonnenen Ergebnisse.

 

Zusätzliche Informationen

Literatur, Quellenangaben
[1] kplan¬ģ AG: "Architektonisches Konzept" - Neubau der FOS/BOS Erding im nachhaltigen Passivhausstandard, Konzeptbericht
[2] Jacobsen, C.: "Neubau FOS/BOS-Erding",2011, Konzeptvortrag
[3] Rohlffs, K.; König, H.; Baumann, M.; Wieder, R.; Gruber, H.; Kirchmann H.-P.: "Neubau der Fach- und Berufsoberschule in Erding: Nachhaltiges Passivhaus mit extrem niedrigem Gesamt-Primärenergiebedarf", 2008, DBU-Abschlussbericht
pdf_punkt PDF-Datei, 16.64 MB
[4] Jacobsen, C.; Hutter, C.; Kirchmann, H.-P.; Wild, W.; König, H.; Kuckelkorn, J.: "Neubau der Fach- und Berufsoberschule in Erding: Nachhaltiges Passivhaus mit extrem niedrigem Gesamt-Primärenergiebedarf", 2011, Teilschlussbericht
pdf_punkt PDF-Datei, 5.25 MB

 

Projektpartner

Projektsteuerung,
Generalunternehmer,
Architektur
kplan¬ģ AG
Aktiengesellschaft f√ľr Projektentwicklung und Gesamtplanung, Abensberg - www.kplan.de
Bauphysik - ip5 ingenieurpartnerschaft, Karlsruhe - www.ip5.de in Zusammenarbeit mit
- eb√∂k Planung und Entwicklung GmbH, T√ľbingen - www.eboek.de
Anlagentechnik Ingenieurb√ľro Hausladen GmbH, Kirchheim - www.ibhausladen.de
Haustechnik Mathias Baumann - Ingenieurb√ľro f√ľr technische Geb√§udeausr√ľstung, M√ľnchen
- www.ib-baumann.com
Elektrotechnik Rolf Wieder GmbH, Ingenieurb√ľro f√ľr elektrotechnische Anlagen, Erding - www.ib-wieder.de
Evaluierung - ip5 ingenieurpartnerschaft, Karlsruhe - www.ip5.de in Zusammenarbeit mit
- LEGEP Software, Karlsfeld - www.legep.de
Monitoring ZAE Bayern, Bayerisches Zentrum f√ľr Angewandte Energieforschung e. V., Garching
- www.zae-bayern.de
F√∂rderung Gef√∂rdert als Pilotprojekt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt - DBU, Osnabr√ľck - www.dbu.de

 

Links

Homepage des Landkreises Erding mit einer Projektbeschreibung und weiteren Informationen zum Projekt (Stand: 12-11-2012):
pfeil-rechts_blau www.landkreis-erding.de/Bauen,Gewerbe-Umwelt/FOSBOS/Fachkonferenz.aspx

Homepage des Generalunternehmer kplan¬ģ AG, Kurzbeschreibung Projekt (Stand: 12-11-2012):
pfeil-rechts_blau www.kplan.de/generated_html/erding_fosbos

Projektbeschreibung auf der Homepage der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (Stand: 12-11-2012):
pfeil-rechts_blau http://www.dbu.de/projekt_26170

 

Abbildungsnachweis

Fotos im Datenkopf, S√ľdost-Ansichten, Atrium, Flurbereich und Klassenraum ‚Äď aus [4];
¬©2011 Peter Wankerl Architekturfotografie / kplan¬ģ AG

 

Lageplan, Grundriss EG und Schnitt ‚Äď aus [1]
kplan¬ģ AG

 

Schema Fernw√§rme√ľbergabe, Schema L√ľftungs- und K√ľhlungskonzept Sommer, Schema √úberstr√∂melement, Energieausweis-Ausschnitt ‚Äď aus [3]

 

 

 

 
© 2013
Fraunhofer-Institut für Bauphysik