Projektübersicht

 

Gebäudetyp / Baujahr

 

Hauptgebäude - Grundriss Erdgeschoss

Der Der Hauptbau ist ein langgestrecktes Gebäude mit einer Grundfläche von ca. 100 x 12 m und drei oberirdischen und einem unterirdischen Geschoss. Im Erdgeschoss sind Aufenthalts- und Werkräume untergebracht, zudem gibt es hier eine kleine Hausmeisterwohnung. In den Obergeschossen sind die Klassenräume.

Hauptgebäude - Grundriss Obergeschoss

Pavillon - Grundriss Erdgeschoss

Turnhalle - Grundriss Erdgeschoss

 

Die 1954 entstandenen Gebäude Hauptbau, Pavillon und Turnhalle wurden als Stahlbetonskelett mit Ausfachung aus Wabensteinen errichtet. Die kellerseitigen Außenwände und die Fundamente sind aus Stampfbeton mit einer Bodenplatte aus Stahlbeton. Die Fenster weisen ein- und zweifache Verglasungen auf. Backsteinmauerwerk wurde für die Konstruktion der Innenwände gewählt. Massivdecken und eine Dachkonstruktion aus Stahlbetonbinder-Holzgebälk mit einer Eindeckung aus Bimsdielen schließen das Gebäude nach oben hin ab.

Der Neubau besteht aus einer gedämmten Stahlbetonkonstruktion mit Massivdecken und einer vorgehängten Pfosten-Riegel-Fassade. Diese ist rundherum zweifach verglast. Das Flachdach ist über dem zentralen Atrium ebenfalls verglast, ansonsten wurde es als extensives Gründach ausgeführt. Der untere Gebäudeabschluss erfolgt durch eine gedämmte Stahlbetonkonstruktion.

Zusammenstellung der U-Werte der Gebäudehüllflächen
des "Neubaus" vor der Sanierung

 

Die Gebäude werden über eine zentrale Warmwasserheizung beheizt. Dies erfolgt mittels zweier Erdgaskessel, mit Baujahr 1988 und insgesamt 725 kW Nennleistung, welche sich im Keller des Hauptbaus befinden.

Eine kontrollierte Lüftung gibt es lediglich für die Turnhalle.

Für die Beleuchtung werden Langfeldleuchten eingesetzt.

 

Der Mittelwert des Energieverbrauchs von 1999 bis 2008 teilt sich auf wie folgt:

Für den Gesamtkomplex ergibt sich ein gradtagsbereinigter Heizkennwert von 172,9 kWh/m²a.

Auflistung des spezifischen Heizwärmeverbrauchs

Im Verlauf der Verbrauchskosten der letzen Jahre ist sehr deutlich erkennbar, wie die Heizkosten angestiegen sind.

Auflistung der spezifischen Heizkosten

Auch beim Stromverbrauch ist in den letzten Jahren eine Zunahme zu verzeichnen, der durchschnittliche Stromverbrauch von 1998 bis 2007 liegt bei 13,1 kWh/m²a.

Auflistung des spezifischen Stromverbrauchs

Im Rahmen des Vorhabens sollen der Hauptbau, der Pavillon und die Turnhalle ganzheitlich energetisch verbessert und auf das Niveau einer Plusenergieschule gebracht werden. Das bedeutet, dass das Gebäude mehr Energie produziert als über das Jahr hinweg verbraucht wird, wobei die benötigte Energie vor Ort erzeugt wird.
Um dies zu erreichen, muss zunächst der Energieverbrauch der Schule durch Sanierungsmaßnahmen der Gebäudehülle und der Anlagentechnik auf ein absolutes Minimum reduziert werden. Regenerative Energieträger decken den verbleibenden Restenergiebedarf.
Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen in den Unterricht integriert werden. Dazu ist die Aufstellung einer zentralen Anzeigetafel mit wichtigen Verbrauchswerten geplant, anhand welcher das Projekt in den Fachunterricht eingebunden werden kann. Bereits jetzt erfolgt eine energetische Beobachtung und Visualisierung des Gebäudeverhaltens auf der Schulhomepage durch die schulinterne Umwelt-AG.

Bezüglich einer architektonischen Umgestaltung der Gebäude liegen zurzeit keine Planungen vor.

 

Die baulichen Maßnahmen setzen sich aus innovativen Elementen zusammen, die besonders sorgfältig auf die Haustechnik abgestimmt werden und zudem eine Weiterentwicklung von markteingeführten Systemen fördern. Alle Bauteilanschlüsse sollen derart konzipiert werden, dass keine zusätzlichen Wärmeverluste durch Wärmebrücken entstehen und der Infiltrationswärmeverlust auf ein Minimum reduziert wird. Geplant ist ein Infiltrationsluftwechsel kleiner 1 1/h bei 50 Pa Druckdifferenz zwischen innen und außen.

In den zu sanierenden Gebäudeteilen Haupthaus, Pavillon und Turnhalle sollen die Außenwände mit einem geklebten, 30 cm dicken Wärmedämmverbundsystem versehen werden. Das Dämmsystem soll auch zur Medienführung eingesetzt werden, wobei die Anforderungen an Wärmeschutz, Schallschutz, Luftdichtheit und Brandschutz miteinander in Einklang gebracht werden müssen.
Die Dämmung des Fußbodens zum Erdreich erfolgt in allen Gebäuden mit Vakuumdämmpaneelen. Diese werden auf die Schwingungslasten hoch frequentierter Schulbereiche ausgelegt und sollen gleichzeitig auf den Einsatz von Niedrig-Exergie- (LowEx-) Heizsystemen, wie z. B. Kapillarrohrmatten, abgestimmt werden.
Auch im Dachbereich ist hinsichtlich einer möglichst geringen zusätzlichen Aufbaustärke der Einsatz von Vakuumdämmpaneelen oder anderen innovativen Dämmstoffen geplant. Zudem soll ein bereits existierendes Aufdachsystem zur integrierten Medienführung und Installation von Solaranlagen weiterentwickelt werden.
Für die Fenster ist eine wärmetechnisch hochwertige Holz-/Aluminium-Konstruktion mit einer Dreifach-Wärmeschutzverglasung (evtl. auch Vakuumverglasung oder Xenon Edelgase) vorgesehen. Die multifunktionale Scheibenkomposition soll wärme-, sonnenschutz- und tageslichtoptimiert werden und so zu einer positiven Gesamtenergiebilanz der transparenten Fassade führen.

 

Die Versorgung der Schule über den bestehenden Erdgasanschluss wird eingestellt. Die Wärmebereitstellung soll zukünftig über eine erdreichgebundene Wasser/Wasser-Wärmepumpe erfolgen. Dafür wird ein elektromotorisch betriebenes System weiterentwickelt und in diesem Vorhaben prototypisch eingesetzt, wovon man sich eine deutliche Steigerung im Wirkungsgrad solcher Systeme erwartet.
Die Wärmeübertragung erfolgt über ein Niedertemperatur-Flächenheizungssystem, das auf einem exergetisch günstigeren Temperaturniveau operiert als die bisherigen Heizkörper. Dieses System der Bauteiltemperierung soll gleichzeitig im Sommer die natürliche Kühlung unterstützen, so dass keine aktive Kühlung vorgesehen wird.
Der notwendige Strom zum Betrieb der Wärmepumpe wird über eine Photovoltaikanlage bereitgestellt. Das Stromnetz wird dabei als Zwischenspeicher dienen, in welchen bei Überschussproduktion Strom eingespeist wird, bzw. bei strahlungsarmen Verhältnissen Strom entnommen wird. Die Anlage soll dabei so ausgelegt werden, dass sie über das Jahr betrachtet mehr Energie liefert, als im Gebäude benötigt wird.
Erhöhte Planungsanforderungen ergeben sich dabei aus der Tatsache, dass die bauliche Ausführung des Neubaus energetisch nicht nachgerüstet wird. Dort kann das Heizsystem nicht auf ein niedrigeres Leistungsniveau umgestellt werden, so dass die bestehende Anlagentechnik in das Energieversorgungssystem der Plusenergieschule angepasst werden muss.
Auf eine zentrale Warmwasserbereitung in der Schule wird weitestgehend verzichtet. Bei Bedarf soll eine dezentrale Lösung für die Schulküche entwickelt werden. In der Turnhalle wird die Warmwasserbereitung für die Duschbereiche vorrangig mit Solarenergie gewährleistet.
Als Lüftungskonzept ist eine hybride Lüftung vorgesehen. Das bedeutet, dass im Sommer natürlich gelüftet wird, während in der Heizzeit ein bedarfsorientiertes Lüftungssystem mit mindestens 85 % Wärmerückgewinnung raumweise gesteuert wird. Über Nacherwärmung der Frischluft kann die Beheizung der Räume unterstützt werden.
Für das Lichtkonzept erfolgt eine Zonierung der Gebäude in hochwertige arbeitsplatz­gebundene Beleuchtung und geringwertige Allgemeinbeleuchtung mit hocheffizienten LED-Systemen. Diese werden mit elektronischen Vorschaltgeräten und Anwesenheits- und Tageslichtsensoren ausgestattet.
Im Neubau soll die Beleuchtungsanlage an das hohe Niveau der geplanten Beleuchtungstechnik in den anderen Gebäuden angepasst werden. Dadurch lässt sich der Nutzenergiebedarf gegenüber konventionellen Lösungen deutlich reduzieren.

 

Spezifischer Energiebedarf bezogen auf die beheizte Nettogrundfläche von 6.282 m² [3]

Der prognostizierte gesamte Endenergiebedarf von 214.427 kWh soll dabei komplett über die Photovoltaik-Anlage ausgeglichen werden. Bei einer angesetzten Energieproduktion von 250.167 kWh ergibt sich damit ein Energieüberschuss von 35.740 kWh, bzw. 96.497 kWh Primärenergie. In erbrauchskosten umgerechnet bedeutet dies einen finanziellen Eintrag von 40.000 € jährlich.

 

Trotz den jährlichen Einträgen aus dem Verkauf der überschüssigen Stromproduktion sind die Maßnahmen für eine Sanierung zur Plusenergieschule derzeit noch nicht wirtschaftlich. Zudem verfügte die Kommune über keine hinreichenden Investitionsmittel. Jedoch erhielt das Projekt aufgrund seiner Signalwirkung für Gesellschaft und Industrie und dem Multiplikationseffekt zu energieeffizienten Sanierungen bei anderen Gebäudetypen große politische Priorität.
Deshalb wurde Unterstützung von Partnern aus Politik, Wirtschaft und Forschung gesucht, um die Realisierung der Sanierungsmaßnahme zu gewährleisten.
Die Industriepartner (EnBW, Bosch, Saint Gobain ISOVER G+H) beteiligen sich entweder finanziell oder durch Bereitstellung von Anlagen. Im Gegenzug sollen Sie durch die im Projekt gesammelten Erfahrungen bei der Entwicklung und Anpassung der hochwertigen Energiesysteme unterstützt werden, damit die Technologien dem Markt künftig wirtschaftlicher zugeführt werden können.
Zudem wird die Landeshauptstadt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie in Planung und Forschung, sowie der Entwicklung innovativer Systeme unterstützt.
Die geschätzten Gesamtkosten belaufen sich auf ca. 12,5 Mio. €.