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Auswertung der Komfortlufttemperatur während der Nutzungszeit in Anlehnung an DIN EN 15251
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Ergebnisse des Monitorings

Ziele des Monitorings sind einerseits konkrete Handlungsempfehlungen für den Bauherrn und Betreiber zur Betriebsverbesserung, zum anderen ging es auch um allgemeine Erkenntnisse für künftige Schulbauten. Aufgrund zeitlicher Verzögerungen beim Bau und der Insolvenz des Hauptfachplaners begann die reguläre Datenerfassung für das Monitoring Ende 2015. Bis März 2018 liegen jetzt Ergebnisse vor.

Das Forscherteam der Hochschule Magdeburg-Stendal führte die Daten aus fünf Quellen zusammen:

dem zentralen Monitoringserver mit den Messstellen des Intensivmonitorings, den ohnehin vorhandenen Speichereinheiten der beiden zentralen Lüftungsanlagen, der Solarthermie und der Photovoltaik sowie aus den Stromzählerdaten der Stadtwerke Halle.

Folgende Detailauswertungen sind damit möglich: jährliche Übersichten zum Energie- und Medienfluss, Auswertung von Raumklimaparametern mit vertiefter Analyse von zwei Klassenräumen und der Aula, Messungen der Effizienz für die regenerativen Energien und der Raumlufttechnik, Messungen der Gebäudehülle.

Es wurden Energieflussbilder für Fernwärme, Strom und Wasser/Regenwasser erstellt. Folgende Ergebnisse zeichnen sich ab:

  • Beim Wärmeeinsatz sind 75% Nutzwärme, 25% sind Netzverluste. Die hohen Netzverluste sind darin begründet, dass die Hauptfernwärmeeinspeisung in 70 m Entfernung angeordnet ist, entsprechend lang sind die Wärmeleitungen im Erdreich.
  • Der größte Wärmeabnehmer sind die beiden zentralen Nachheizregister für Aula, Verwaltung und Flure mit insgesamt 56% der Nutzwärmeabnahme für ca 41% der Gesamtfläche. Die zentrale Luftheizung für den Klassentrakt liegt knapp dahinter.
  • Insgesamt liegt der gemessene Wärmeverbrauch bei ca. 14 kWh/m2a, einschließlich Netzverlusten. Damit liegt die Grundschule nur bei 10% des Verbrauches für Grundschulen im Bundesdurchschnitt und erreicht Passivhausniveau.
  • Die Photovoltaikanlagen erzielen einen durchschnittlichen jährlichen Stromertrag von 81 MWh/a. Die Selbstnutzungsquote des erzeugten Stroms liegt bei etwa 52%.
  • Der Stromverbrauch beläuft sich auf durchschnittlich 110 MWh/a, davon werden rd. 60% aus dem Netz bezogen und der Rest über die PV-Anlagen vor Ort produziert.
  • Die größten Stromverbraucher sind mit fast 50% des Gesamtstromverbrauchs des Schulgebäudes (ohne Küche) die beiden zentralen Lüftungsanlagen; aufgrund des gewählten Konzepts besteht nur wenig Optimierungsspielraum; eine Trennnug von Heiz- und Lüftungsfunktion ist für künftige Projekte empfehlenswerter.
  • Die Solarthermie liefert bis zu 214 kWh/m2a bezogen auf die Aperturfläche, das Ergebnis entspricht den Erwartungen.
  • Der Wasserverbrauch des gesamten Gebäudes lag im Jahr 2017 bei 776 m3/a, 70% davon wurden als Trinkwasser eingekauft, der Rest als Regenwasser aufgefangen und als Brauchwasser für die WC-Anlagen genutzt. Im Laufe des Monitorings stellt sich jedoch heraus, dass die Kosten für den Betrieb der Pumpen der Regenwassernutzungsanlage sehr hoch sind, sodass noch offen ist, ob dieses Konzept weiter betrieben wird.

Gute Luft in Klassenräumen

Viele verschiedene Studien belegen, dass ein Zusammenhang zwischen der Luftqualität in Klassenräumen und der Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit der Schüler besteht. Für ausreichend Frischluft in den Klassenräumen sorgt die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Diese stellt eine hygienische Raumluftqualität sicher und ermöglicht auch die Temperierung der Räume. In der St. Franziskus-Grundschule ist darüber hinaus eine Frischluftzufuhr über die Kastenfenster möglich. Um im Sommer zu vermeiden, dass sich die Klassenräume überhitzen, kann die überschüssige Wärme des Fensterzwischenraumes durch Kippen der Außenfenster abgegeben werden. Im Winter können die solaren Gewinne dem Raum zugeführt werden, indem man die Innenflügel öffnet.

Im Winter wärmen die Erdwärmeübertrager die Außenluft vor, wodurch weniger Energie zur Nachheizung benötigt wird. Im Sommer wird die Außenluft durch die Erdwärmeübertrager vorgekühlt. Die passive Kühlung des Gebäudes durch sommerliche Nachtlüftung zeigt sehr gute Ergebnisse.

Die Luftqualität der Klassenräume ist mit CO2-Stundenmittelwerten während der Nutzungszeit von < 1.000 ppm als sehr gut einzustufen. Überschreitungen der Pettenkofer-Grenze traten zwar in bis zu 41% der Nutzungszeit auf, jedoch blieben die Werte dann meist unter 1.500 ppm, was – insbesondere verglichen mit manuell belüfteten Schulen – einer guten Luftqualität entspricht.

Ergebnisse sozialwissenschaftliche Begleitforschung

In der Auswertung wurden die Befragungen unter Schülern und Lehrkräften der Schule sowie Gruppendiskussionen gegenübergestellt. Die Ergebnisse zeigen: Sowohl die Schüler als auch die Lehrkräfte äußern sich positiv über den Schulneubau und fühlen sich in dem Gebäude wohl. Bemängelt wird, dass es häufig im Sommer in den Klassenräumen zu warm wird. Schüler und Lehrer empfinden die Luft dann als stickig. Umgekehrt stellte sich in der Gruppendiskussion heraus, dass während der Winterferien die nordorientierten Horträume als zu kalt empfunden wurden. Ein Teil der Probleme ist durch eine fehlerhafte Lüftungsregelung begründet. Dies wurde im Rahmen einer Lüftungsoptimierung identifiziert und behoben. Es stellte sich heraus, dass in der Regelung Nord- und Südräume des Horts vertauscht waren. Zeitweilig war auch die sommerliche Nachtlüftung versehentlich deaktiviert. Trotz Lüftungsoptimerung: eine Ungleichbeheizung von Nord- und Südräumen lässt sich aber bei dem vor Ort gewählten Konzept – mit einheitlicher Zulufttemperatur für alle Räume – nicht vermeiden. Einige Lehrer bemängeln, dass vor allem das Zusammenspiel der Jalousien, Fenster und Beleuchtungsregelung nicht selbsterklärend ist. Im Rahmen des Monitorings wurden daher einfache Bedienungsanleitungen erstellt.

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