Projekt des Monats Juli 2005: Naturwissenschaften live - Techniktrakt des Otto-Hahn-Gymnasiums in Passivhausbauweise

Nicht umsonst trägt das Otto-Hahn-Gymnasium einen berühmten Physiker im Namen. Beim Anbau des neuen Techniktraktes kam erstmals in Nordrhein-Westfalen die Passivhausbauweise bei der Errichtung eines Schulgebäudes zum Einsatz. Künftig können Schüler und Lehrer in den neuen Räumlichkeiten - gerade für die naturwissenschaftlichen Fächer - auf modernste Ausstattung zurückgreifen. Mit der Eröffnung im Juli 2005 brachten Eltern, Lehrer und Schüler auch ein mehrjähriges Planungsverfahren erfolgreich zum Abschluss, bei dem sie gemeinsam mit der Stadt Dinslaken Pionierarbeit
in Sachen Energieeffizienz in Schulgebäuden geleistet haben.

Der Passivhaus-Standard weist ein Gebäude aus, dessen Energiebedarf weitestgehend reduziert ist und das ohne konventionelle Heizungsanlage auskommt. Es muss nicht "aktiv" beheizt werden.

Als Maximalwerte gilt für den Wärmebedarf eine Obergrenze von 15 kWh/m²a. Ebenso wird der Primärenergiebedarf, in den neben der Effizienz der Wärmeerzeugung auch der
Strombedarf im Gebäude einfließt, berücksichtigt. Erlaubt ist ein maximaler Primärenergiebedarf von 120 kWh/m²a. Realisiert wurde ein Wert von rund 80 kWh/m²a.

Die Planer des neuen Techniktraktes am Otto-Hahn-Gymnasium erreichten diesen ambitionierten Zielwert durch ein ganzheitliches Energiekonzept . Die Wärmeverluste wurden durch eine hoch wärmegedämmte Gebäudehülle soweit wie möglich verringert und die in das Gebäude eingebrachte Energie wird hocheffizient genutzt.

Je kleiner die Hüllfläche eines Gebäudes bei konstantem Raumvolumen ist, desto geringer wird der Wärmeverlust aufgrund der Gebäudegeometrie. Dieses Verhältnis wird durch das A/V-Verhältnis
beschrieben. Mit einem Formfaktor von 0,34 m-1 erreicht das Gebäude einen sehr guten Wert. Das Gebäude wurde in Stahlbeton-Skelettbauweise mit Metallfassade errichtet. Eine besondere Herausforderung war es die Befestigung der hinterlüfteten Fassadenteile so auszuführen, dass die Wärmebrückenverluste so weit wie möglich reduziert wurden. Die Befestigungspunkte und -abmessungen der Unterkonstruktion wurden minimiert und mit thermischer Trennung aus Hart PVC realisiert. Nach nicht zu realisierenden Überlegungen, z.B. die Dämmung im Bereich der Fassade zu kleben, wurde letztendlich das mineralische Dämmmaterial mit Kunststoffdübeln befestigt.

Es ist hervorzuheben, dass der hohe Dämmstandard des Gebäudes durch Standardbaumaterialien erreicht wurde, die auf die Anforderungen der Passivhaus-Bauweise abgestimmt wurden. So wurde mineralisches Dämmmaterial (WLG 035) in einer Stärke von 18 cm in Kombination mit einem Dämmpaneel in der Pfosten-Riegel-Konstruktion in Teilen der Außenwand des Erdgeschosses bzw. 30 cm in den Außenwänden der Obergeschosse verwendet. Zur Dämmung gegen das Erdreich und zur Dachdämmung unterhalb der Extensivbegrünung kamen Polystyrol-Dämmplatten mit WLG 035 zum Einsatz (Bodenplatte 20cm, Dach 30cm). Insgesamt wird inklusive der verglasten Flächen ein mittlerer U-Wert der Gebäudehülle von 0,28 W/m²K erreicht.

Die Luftdichtheit eines Gebäudes verhindert nicht nur unnötige Wärmeverluste sondern ist auch ein wichtiges Maß für die Ausführungsqualität der Bauleistung. Mit dem Ergebnis der Luftdichtheitsmessung von n50 = 0,38 h-1 wird der Anforderungswert der Energieeinsparverordnung mehr als eingehalten und der erreichte hohe Baustandard dokumentiert. Das Haustechnikkonzept des Gebäude ist dreistufig aufgebaut und setzt den Schwerpunkt auf eine möglichst weitgehende Nutzung vorhandener Wärme um nur den unvermeidbaren Restbedarf über die Fernwärme zu decken:

Bei Gebäuden mit sehr gutem Wärmedämmstandard dominieren die Lüftungswärmeverluste den winterlichen Wärmebedarf. Die Realisierung einer Lüftungsanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung mit einem Wirkungsgrad von ca. 90 % verringert die Wärmeverluste erheblich.

Mit einer Erdsonde wird im Winter der Außenluftvolumenstrom der Lüftungsanlage vortemperiert. Damit wird das abluftseitige Einfrieren des Wärmetauschers zuverlässig verhindert. Auf sonst notwendige Frostschutzschaltungen kann daher verzichtet werden.  Für den Restbedarf an Wärme steht als externe Quelle Fernwärme aus dem vorhandenen Gebäude zur Verfügung. Die Temperierung des Gebäudes - Erwärmen im Winter und Kühlen im Sommer - erfolgt fast ausschließlich über die Betonkerntemperierung, nur geringfügig (Bibliothek) über die Lüftungsanlage. Betonkerntemperierung bedeutet: in Betondecken
 

Die Temperierung des Gebäudes - Erwärmen im Winter und Kühlen im Sommer - erfolgt fast ausschließlich über die Betonkerntemperierung, nur geringfügig (Bibliothek) über die Lüftungsanlage. Betonkerntemperierung bedeutet: in Betondecken eingebrachte Fußbodenheizungsrohre. Sie heizen bei Systemtemperaturen von 22°C und kühlen mit 20°C.

Nutzfläche gesamt 1.642 m²
Umbautes Volumen gesamt 8.070 m³
Umbautes Volumen Passivhaus 6.836 m³
A/V-Verhältnis 0,34 m² /m³
Luftdichtigkeit n50 =0,38 h-1

Bauart und Wärmedämmstandard
Bauart Stahlbeton-Skelettbauweise mit Metallfassade
Befestigung der Metallfassade Kunststoffanker 8 mm mit Edelstahlschraube 5 mm Max. 5 Stck/m²
Außenwand (Obergeschoss) 0,128 W/m²K
Außenwand (Erdgeschoss) 0,209 W/m²K
Fenster 0,925 W/m²K
Dach 0,110 W/m²K
Bodenplatte 0,119 W/m²K

Beheizung / Kühlung / Klimatisierung
Erdsonden (Temperaturniveau: ca.10 °C)
Im Winter zur Vorerwärmung der Außenluft
Im Sommer zur Kältebereitstellung
Betonkerntemperierung Zentrale Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung n=90 %
Anbindung an vorh. Fernwärmeanschluss des Bestandsgebäudes

Kosten
Gesamtkosten 3,4 Mio. EUR, Mehrkosten Passivhaus-Bauweise 362.000 EUR, Landesförderung ca. 80.000 EUR

Nutzen
Wärmeeinsparung ca. 150.000 kWh/a, CO2 -Einsparung ca. 30.000 kg/a

Ansprechpartner bei der Energieagentur NRW: Energieagentur NRW, Christian Dahm, Tel.: 0202 / 24 55 2 - 0, Durchwahl: - 43,