Award / Auszeichnung | 11/2020
Klimaaktive Kommune 2020
©Valentin Schmied
Der Neubau lässt die Sichtachse auf das denkmalgeschützte Hauptgebäude frei. Rechts im Bild der Lüftungsturm über den Frischluft in den 45 m langen Erdkanal gelangt.
Klimapositiver Plus-Energie-Fachklassentrakt, Aalen
DE-73430 Aalen, Rombacher Str. 30
Gewinner | Kategorie 1 Ressourcen- und Energieeffizienz in der Kommune
Preisgeld: 25.000 EUR
Architektur
Transsolar Energietechnik GmbH
Bauingenieurwesen
Bauherren
Projektdaten
-
Gebäudetyp:
Schulen, Türme
-
Projektgröße:
keine Angabe
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Status:
Realisiert
-
Termine:
Baubeginn: 01/2017
Fertigstellung: 01/2019
Projektbeschreibung
Beim neuen Fachklassentrakt für Biologie und Chemie handelt es sich um ein Null-Energie-Gebäude. Der Technikeinsatz wird durch ein integrales Klimakonzept minimiert, das die natürlichen Prinzipien wie Licht, Thermik und Erdwärme maximal ausnutzt. Dadurch reduzieren sich die Betriebskosten für die Hauptenergieverbraucher Kunstlicht und Lüftung. Eine ressourceneffiziente und kompakte Bauweise steigert zudem die energetische Qualität des Gebäudes und reduziert den Energieverbrauch. Eine Photovoltaikanlage dient der Stromgewinnung. Bei einem Schulgebäude bietet sich dies an, da Energiegewinnung und Verbrauch im Gegensatz zu Wohngebäuden zu gleichen Zeiten stattfindet. Damit ist eine (unwirtschaftliche) Einspeisung ins Netz nicht erforderlich.
Energetischer Austausch zwischen Alt- und Neubau
Über ein internes Netz findet ein energetischer Austausch zwischen dem Hauptgebäude und dem neuen Fachklassentrakt statt. Die bereits vorhandene Heizung im Altbau deckt im Winter den geringen Heizwärmebedarf des Neubaus. Im Sommer wird die überschüssige Energie der Photovoltaik-Anlage dem denkmalgeschützten Bonatz-Bau zur Verfügung gestellt. Dieser wird dadurch energetisch aufgewertet.
Thermischer und visueller Komfort durch natürliche Lüftung und Belichtung
In den luftdichten, modernen Räumen kann die CO2 Konzentration schnell ansteigen. Müdigkeit und Leistungsabfall machen sich bemerkbar. Während der Unterrichtszeit können die Fenster wegen des Straßenlärms jedoch nicht geöffnet werden und die Stoßlüftung zu Pausenzeiten reicht nicht aus um den CO2-Gehalt entsprechend zu reduzieren. Eine zusätzliche Lüftung erfolgt deshalb über einen 45 m langen Erdkanal, der die Zuluft im Sommer natürlich vorkühlt und im Winter natürlich durch das Erdreich vorerwärmt. Tageslichtsimulationen haben gezeigt, dass die Sheddach-Form mit seinen großflächigen Oberlichtern die beste Belichtung mit natürlichem Tageslicht liefert. Eine energiesparende LED Beleuchtung, die präsenz- und tageslichtabhängig gesteuert wird, unterstützt dabei nach Bedarf.
LowTech–HighComfort“ Konzept
Das Tageslicht und die passive, natürliche Kühlung bieten einen hohen visuellen und thermischen Komfort. Das ist die Grundlage für ein effizientes und leistungsförderndes Arbeiten, denn Raumklima und Lichtverhältnisse haben einen nachweisbaren Einfluss auf den Bildungserfolg.
Wirtschaftlicher Faktor
Ein hoher Prozentsatz der städtischen Gebäudeflächen entfällt auf Schulen, deren laufender Betrieb ein erheblicher Posten im städtischen Haushalt ist. Deshalb ist es konsequent, bei Sanierungen oder Neubauten von Schulen auf Null-Energie-Gebäude zu setzen.
Beurteilung durch das Preisgericht
Prinzipien der Natur nutzen
Die Stadt Aalen hat mit dem Fachklassentrakt für Biologie und Chemie am Schubart-Gymnasium ein Null-Energie-Gebäude errichtet, das Architektur und Nachhaltigkeit in sich vereint. Mit einer Photovoltaikanlage zur Energiegewinnung und einem integralen Klimakonzept setzt die Stadt auf eine Kombination aus erneuerbarer Energie, Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Die Bilanz spricht für sich, denn das Gebäude produziert so viel Energie wie es verbraucht. Besonders spannend ist, dass dabei in weiten Teilen auf großen Technikeinsatz verzichtet wird. Stattdessen werden – wo immer möglich – natürliche Prinzipien wie etwa Licht, Thermik und Erdwärme genutzt.
Die Beleuchtung basiert zum Großteil auf Tageslicht, das durch große Fensterfronten und Oberlichtfenster bis ins Gebäudeinnere strahlt. So kann im Vergleich zu konventionellen Bauten 50 Prozent Kunstlicht eingespart werden. Der verbleibende Bedarf wird durch stromsparende LED-Lampen, die präsenz- und tageslichtabhängig reagieren, gedeckt. Auch beim Lüftungskonzept stehen natürliche Ressourcen im Vordergrund: Frischluft wird über einen Ansaugturm durch einen 45 Meter langen Erdkanal geleitet und durch das Erdreich im Sommer natürlich vorgekühlt und im Winter natürlich vorerwärmt, bevor sie in die Klassenzimmer gelangt. So entsteht eine passive Grundlüftung, die zusätzlich nach Bedarf durch manuelles Lüften über die Fenster ergänzt werden kann. Die Oberlichter im Obergeschoss werden außerdem für die Nachtlüftung genutzt, wobei im Winter ein zusätzlicher Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung genutzt wird. Die benötigte Heizwärme im Winter wird über ein Blockheizkraftwerk im Hauptgebäude des Gymnasiums gedeckt.
Überwacht werden die einzelnen Komponenten von einer komplexen Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, deren Daten in das Rathaus von Aalen übertragen werden. Dadurch können die Verbräuche von der Stadtverwaltung überwacht und die Einstellungen im Bedarfsfall nachjustiert werden.
Nachhaltigkeit mit Wohlfühlfaktor
Eine weitere Besonderheit ist die ganzheitliche Betrachtung des Themas Dämmung. Statt auf Passivhausqualität setzte man auf einen guten Dämmstandard mit reduziertem Materialeinsatz. Dabei tragen massive und wärmespeichernde Bauteile in großem Maße zum guten Raumklima bei. Auch das Thema Nachhaltigkeit spielte der Auswahl der Baustoffe eine Rolle: Auf Basis einer Lebenszyklusanalyse der Materialien hat sich die Stadt für eine Holz-Beton-Hybridbauweise entschieden, mit geringem Materialeinsatz und einem entsprechend geringem CO2-Fußabdruck.
Das Null-Energie Gebäude der Stadt Aalen fügt sich als moderne Ergänzung in das Schulgelände mit dem denkmalgeschützten Hauptgebäude des Gymnasiums ein. Und das Wichtigste: Die Schülerinnen und Schüler sowie die Lehrkräfte, die das Gebäude täglich nutzen, erhalten ein optimales Lernklima und Wohlfühlfaktor.
©Valentin Schmied
Der Fachklassentrakt des Schubart-Gymnasiums wurde als Plus-Energie-Gebäude konzipiert. Das heißt, das Gebäude erzeugt - lokal und regenerativ - so viel Energie, wie dort verbraucht wird. Die Bilanz umfasst hierbei nicht nur den Gebäudebetrieb für Heizen, Lüften und Beleuchten, sondern auch die Energiemengen für den verbrauchten Nutzerstrom.
©Valentin Schmied
©Valentin Schmied
Auf der Südseite des Gebäudes wurde eine ca. 50 Jahre alte Baumreihe erhalten und bewusst in die Gebäude-und Klimakonzeption mit einbezogen. Im Winter ermöglicht sie einen Wärmeeintrag ins Haus, im Sommer verhindert sie ihn.
©Valentin Schmied
Die Betonwände speichern im Sommer die nächtliche Kühle, die durch öffenbare Lüftungselemente ins Gebäude gelangt. Das sorgt tagsüber für ein angenehmes Raumklima. Im heißen Sommer 2019 für angenehme Raumtemperaturen bei 24/25 Grad - trotz lang anhaltender Hitze.
©Valentin Schmied
©Transsolar KlimaEngineering
Das Gebäude nutzt mit seinem integralen Klimakonzept aktiv die natürlich vorhandenen Ressourcen wie Tageslicht, Thermik und Erdwärme und unterstützt auf diese Weise mit Umweltenergie den Gebäudebetrieb.
©Transsolar KlimaEngineering
Simulationen haben aufgezeigt, dass die Tageslichtausbeute beim Sheddach am höchsten ist
©Valentin Schmied
©Valentin Schmied
©Valentin Schmied