BMWi Preis Energieoptimiertes Bauen 2009

Architektur mit Energie
BMWi-Preis Energieoptimiertes Bauen 2009

Erläuterungsbericht

Projektziel

Das Hallenbad ist als Erlebnisbad für Familien konzipiert, mit einem Sportbereich für Schul- und Vereinsnutzung, sowie einer großzügigen Saunaanlage.
Der Neubau hebt sich durch seine energiesparende Passivhaus-Bauweise immens von allen öffentlichen, bundesweiten Hallenbädern ab.
Dies wird durch den hohen Standard der Gebäudehülle, sowie durch die hocheffiziente und primärenergetisch vorteilhafte Haustechnik erreicht.

Der Passivhausstandard verspricht eine deutliche Energieeinsparung für die Gebäudehei-zung in einer Größenordnung von 75% gegenüber EnEV Neubauten. Dies konnte durch viele realisierte Projekte sowohl bei Wohnbauten als auch im Büro-, Schul- und Verwal-tungsbau bestätigt werden. Freizeit- und Hallenbäder haben augrund ihrer hohen Raum-temperaturen besonders hohe Transmissionswärmeverluste und aufgrund der hohen Feuchten auch große Enthalpieverluste durch die mechanische Lüftung. Zudem bergen die hohen Feuchten die Gefahr von Bauschäden im Bereich von Wärmebrücken. Die Anwendung der Passivhauskomponenten wie sehr gute Dämmung der gesamten ther-mischen Hülle, eine luftdichte Bauweise, sowie eine Wärmerückgewinnung aus der Abluft im Rahmen eines Hallenbadneubaus verspricht auch hier ein enormes Einsparpotential. Um dieses Potential umfassend ausschöpfen zu können ist eine konsequent hoch-gedämmte wärmebrückenfreie Außenhülle von Bedeutung. Die Zusammenführung von Funktionen erzeugt neben funktionaler Ökonomie auch eine kompaktere Gesamtbau-masse. Dadurch entsteht ein wesentlich günstigeres Verhältnis von Hüllfläche zum Vo-lumen. Der Anteil der Außenwandflächen wird gegenüber dem Raumvolumen möglichst gering gehalten. Attraktionen für das Freizeitbad werden komplett in der Gebäudehülle integriert.
Schwimmbäder weisen hohe Anforderungen an die Gebäudetechnik auf. Das Raumklima wird durch eine hohe Belastung des Schwimmbadbetriebes bestimmt.
Der Technikentwurf sieht zahlreiche Maßnahmen zur rationellen Energieanwendung vor.
Insbesondere die hohen Anteile an Abwärmenutzung aus der Abluft und dem Abwasser durch moderne Wärmerückgewinnungsmaßnahmen tragen zur Energieeinsparung bei.
Die vorgesehene zentrale Gebäudeleittechnik, mit der die wichtigste Funktion der ge-samten „Technischen Ausrüstung“ überwacht, geregelt und gesteuert werden kann, ermöglicht ein Energiemanagement für das Gebäude.

Die zur Zeit am Markt verfügbaren Produkte erfüllen nicht immer die hohen Anforderungen der Energieeinsparung. Daher werden hier gezielt Neuentwicklungen erforderlich, die dann auch im Rahmen der steigenden Anforderungen ihre breite Anwendung finden können.
Das Energiesparkonzept des Hallenbades beinhaltet neben der Minimierung der Wärme-verluste durch sehr gute Dämmung und hohe Wärmerückgewinnung auch eine Anhebung der Raumluftfeuchte auf ein bauphysikalisch unbedenkliches Maß um Luftwechsel zu minimieren. Diese Einsparung kann nur dann ausgeschöpft werden, wenn alle Bauteile der Gebäudehülle höchste thermische Qualität aufweisen. Dies hat zur Folge, dass an kritischen Punkten gesonderte Maßnahmen notwendig werden, die zur Zeit noch einzeln geplant und angefertigt werden müssen. Ihre Praxistauglichkeit muss dann am gebauten Objekt geprüft werden.
Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung, in wieweit innovativ eingesetzte Technologien im Sonderbau Schwimmbad erfüllt werden können.
Es ist ein Pilotprojekt in diesem sensiblen Bereich und dient als Demonstrationsgebäude mit hoher, zukunftsorientierter Priorität.

Vorhabensbezogene Ressourcenplanung

Mit der Zielvorgabe des Einsatzes innovativer Technologien für den Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung (verbesserte Energieproduktivität) wurde mit ver-schieden Instituten und Herstellern Kontakt aufgenommen.
Um die geforderte Optimierung der Reaktionsfähigkeit und Flexibilität der Energiever-sorgung in Deutschland zu forcieren wurden folgende Konzepte ausgearbeitet.
Diese ersten Recherchen und Entwicklungsansätze zur Bescheunigung der Moderni-sierungsprozesse sind zum heutigen Zeitpunkt im Anfangsstadium.

Optimierung Becken:

Änderungen Rinnendimension inkl. Anpassung der Rinnenabdeckung:
Über die Wasseroberfläche geht durch Verdunstung am meisten Energie verloren.
Bei Verwendung des bisherigen Systems Finnland ist der Anteil der Überlaufrinne der Gesamt-Wasseroberfläche des Beckens ganz enorm. Im Rahmen des Vorhabens soll die Überlaufrinne zum einen in der weiteren Betrachtung minimiert werden. Desweiteren soll durch eine sanftere Wasserführung bei idealisiertem Rinnenquerschnitt und nur punktueller Auflagerung der Rinnenabdeckung ein optimierter Überlauf des Wassers erreicht werden. Es zeichnen sich ausreichend Möglichkeiten ab, den Energiebedarf im Hinblick auf die Überlaufrinnen zu optimieren.
Aufgrund dessen wird die Luftfeuchtigkeit verringert, was zu immensen Einsparungen der Luftumwälzleistungen führt. Voraussichtlich kann die Lüftungsanlage nachts komplett abgeschaltet werden.

Schwimmbadabdeckungen des Außenbeckens mit niedrig emittierenden Beschichtun-gen (low-e Membranen):
Durch die Abdeckung eines Beckens lässt sich der Wärmeverlust durch Verdunstung um ca. 90 % reduzieren. Wird die Membran zusätzlich mit einer low-e Beschichtung versehen so tritt eine zusätzliche Verkleinerung des Wärmeverlustes durch Abstrahlung in Höhe von etwa 80 % auf.
Die Membran wird dabei auf dem Wasser schwimmend über das Becken gezogen. Das ZAE Bayern wird Berechnungen hinsichtlich des Infrarot-Strahlungsaustausches vorneh-men sowie die eingesetzten Membranen infrarot-optisch charakterisieren und somit die Qualitätssicherung bewerkstelligen. Es wird außerdem geprüft, inwieweit die beschich-teten Membranen gegenüber den herrschenden Umgebungsbedingungen stabil sind.


Optimierung Technische Anlagen:

Lüftungsanlage:
Eine abweichende Betriebsweise der Lüftungsanlagen ermöglicht voraussichtlich die Reduzierung der Lüfterleistung.
Der Energieverbrauch soll durch eine stetige Feuchteregelung in Richtung Schwülegrenze das min. erforderliche Mischungsverhältnis zwischen Umluft und Außenluft stufenlos regeln.
Der Volumenstrom der Anlagen wird in Abhängigkeit der Luftfeuchte kontinuierlich angepasst.
Des weiteren wird die Abwärme aus speziellen Betriebsräumen (Pumpenräume) mit hohen Wärmelasten abgeführt und dem Beckenwasser zugeführt.
Die gesamten Enerigeeinsparungen belaufen sich auf ca. 1540 MWh/a.


Badewasseraufbereitung:
Vorgesehen sind Ultrafiltrationsanlagen, die sich durch eine effektivere Filtrationsstufe gegenüber herkömmlichen Mehrschichtfiltern auszeichnen.
Diese Anlagen sind bisher in dieser Größenordnung und mit dieser komplexen Ausstat-tung noch in keinem Bad installiert worden. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren zeichnen sich die Ultrafiltrations- Anlagen durch eine vollständige Barriere für Mikroor-ganismen und Partikel aus und entfernt auch chlorresistente Keime wie z. B. Kryptosporidien. Zur Optimierung der Wasserkreisläufe erfolgt eine Zusammenlegung von Wasserflächen ähnlicher Belastungen und Temperaturanforderungen.
Jedoch abweichend von der zurzeit gültigen DIN 19643 werden die Reinwasserkreisläufe mit einem Belastungsfaktor von 1,0 statt 0,5 betrieben.
Der Gesamtumwälzvolumenstrom beträgt 686 m3/h, statt 1.208 m3/h mit konventio-neller Filtrationstechnik.
Zur weiteren Energieminimierung werden auch während des Tagbetriebes die Hygiene-Hilfsparameter ständig überwacht und je nach Belastung die Umwälzmengen und auch die Dosierung der Flockungsmengen angepasst.
Hier erfolgen noch intensive Abstimmungen und Entwicklungen in Zusammenarbeit mit Herstellern von UF-Anlagen und UV-Anlagen.
Darüber hinaus erfolgt die wärmetechnische Einbindung aus den Lüftungsanlagen. Die Einsparungen belaufen sich im Stromverbrauch auf 92 MWh/a und für den Trinkwas-serverbrauch auf 16.500 m3/a.


Vertikale PV-Anlage:
Die vertikal angeordneten Shadovoltaik-Elemente nutzen den Synergieeffekt einer Verschattung in der Fassade bei gleichzeitiger Erzeugung von elektrischer Energie über Photovoltaikzellen.
Die Systemlamellen werden durch eine automatische Sonnenstandsnachführung (Solar Control) permanent in optimaler Position gehalten. Das Resultat ist hier maximaler Wärmeschutz bei optimalem Lichteinfall. Für dieses Produkt ist ein Zulassungsverfahren erforderlich, in dem z.B. Eigenschaften wie Langzeitverhalten und Effektivität nachgewiesen werden müssen.

Energieeffizienz im Schwimmbadbau


Der Bauherr nimmt mit großer Ernsthaftigkeit die hohe Bedeutung des Energiefor-schungsprogramms wahr und strebt an, ein Gebäude mit immens starker Nachhaltigkeit zu errichten.
Gerade im Schwimmbäderbad stellt der Energieverbrauch einen großen Part dar. Es gibt lediglich einige Projekte, sie sich intensiv mit diesem Thema beschäftigen. Daher sind Innovationen für Schwimmbäder eher mäßig.
Die innovativen Maßnahmen an dem Gebäude unterbieten deutlich den allgemeinen Energieverbrauch in Nichtwohngebäuden. Das Einsparpotential gegenüber dem eines herkömmlichen Schwimmbadgebäudes wird auf ca. 50 % des Primärenergiebedarf geschätzt.

Die genannten ressourcenschonenden Maßnahmen dienen als Grundlage eines Pla-nungsleitfaden für die Energieoptimierung im Schwimmbadbau. Das Projekt wird mit Hilfe der Pilotanwendungen im Bereich „Energieoptimiertes Bauen“ neuste Erkenntnisse aufweisen, die sich rentabel in zukünftigen Schwimmbadbauten erweisen können.

Von einer wirtschaftlichen Anschlussfähigkeit profitieren nicht zuletzt die Schwimmbad-betreiber. Die Erfolgschancen werden hoch angesetzt und bieten den Firmen eine expo-nierte Stellung auf dem Markt.
Neben den wirtschaftlichen Aussichten, wird von einem hohen, wissenschaftlichen Po-tential ausgegangen. von denen die Institute, Firmen, etc profitieren.

Mit dem ausgearbeiteten Konzept der energetischen Nachhaltigkeit werden Innovationen für den Schwimmbadbau erreicht, die nach dem heutigen Stand des Wissens nicht vorhanden sind.