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Betrieb der Lüftungsanlage an einem Hochsommertag: * Tageslüftung besser mit Lüftungsanlage ** Nachtlüftung besser über Fensteröffnung
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Energiebilanz des Max-Steenbeck-Gymnasiums 2013 bis 2015, dargestellt sind der Verbrauch und der Bezug.
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Fernwärmerücklauf beheizt Teile der Schule

Für einen Teil der Schule wird nicht der Vorlauf sondern der Rücklauf eines anderen Schulflügels verwendet. Größere Heizflächen sorgen dafür, dass trotz der niedrigeren Temperaturen ausreichend Wärme für den Raum zur Verfügung steht. Die Temperatur des aus dem Rücklauf gewonnenen Vorlaufs liegt bei ca. 38 °C. Bei Bedarf kann die Temperatur durch Zugabe aus dem Vorlauf erhöht werden. Im ersten Betriebsjahr 2013 konnten 60% der Heizwärme aus dem Fernwärmerücklauf des Hauses A entnommen werden. Dies entspricht 16 MWh Wärme. Das Temperaturniveau des Rücklaufs zum Kraftwerk sinkt auf ca. 22 °C. Damit verbessert sich der Wirkungsgrad des Heizkraftwerks, da die Wärmeverluste des Rücklaufs auf dem Weg zum Kraftwerk sinken.

Wärmesee entsteht unter der Turnhalle

Ein Solarkollektorfeld auf dem Dach der Turnhalle erzeugt Warmwasser für die Dusch- und Waschräume in der Turnhalle, die überwiegend am Nachmittag und Abend von Vereinen genutzt werden. Mit der überschüssigen Wärme wird der Erdwärmespeicher unter der Turnhalle beladen, um die Wärmeverluste über die schlecht gedämmte Bodenplatte (U-Wert 0,43 W/m2K) zu mindern. Dies geschieht vorrangig während der Ferien, wenn kein Duschwasser benötigt wird oder das Temperaturniveau der Solarkollektoren nicht ausreicht, um die Warmwasserspeicher zu beladen.

In ehemaligen Lüftungsgängen unter der Turnhalle wurden Soleleitungsschleifen eingelegt, die von solar erwärmtem Wasser durchströmt werden. Rings um die Turnhalle ermöglicht eine Dämmschürze aus Schaumglasschotter die Ausbildung des Wärmesees, der über die Jahreszeiten erhalten bleibt. Die Wissenschaftler beobachteten über Sensoren die Temperaturentwicklung des Erdreichs. Gegenüber der Ausgangstemperatur erhöhte sich diese um 3 K. Damit spart die Turnhalle pro Heizperiode ca. 6 MWh Heizwärme. Die Temperatur des Erdreichs liegt ganzjährig unter der durchschnittlichen Raumlufttemperatur. Daher ist nicht zu befürchten, dass die Turnhalle im Sommer zu warm wird.

Monitoring senkt den Energieverbrauch

Vier Jahre begleitete die BTU Cottbus die Einregulierungsphase und den Betrieb des Gebäudes. Die ersten zwei Jahre förderte das BMWi und anschließend übernahm die Stadt Cottbus die Kosten für das Monitoring. Während dieser Zeit erfassten und bewerteten die Wissenschaftler wichtige Verbrauchsparameter. Die Ergebnisse halfen, Fehlschaltungen zu erkennen und Planwerte zu überprüfen. 2016 lag der Primärenergieverbrauch mit 30 kWh/m2a unter dem anvisierten Wert von 34 kWh/m2a und bestätigt damit das Sanierungs- und Energiekonzept.

Während des Monitorings konnten verschiedene Betriebsparameter optimiert werden. Beispielsweise erfolgte die Steuerung der Heizung über die Außentemperatur. Dies führte im Hochsommer dazu, dass morgens vor Anwesenheit der Schüler der Heizbetrieb startete, obwohl es im Gebäude ausreichend warm war. Gut gedämmte Gebäude sind von der Außentemperatur weitestgehend entkoppelt, sodass diese für die Regelung nicht geeignet ist. Der morgendliche Heizbetrieb entfiel, nachdem die Steuerung anhand eines Referenzraumes erfolgte. Damit sich die Heizungspumpen bei fehlender Wärmeabnahme nicht mehr einschalten, senkten die Techniker die Heizgrenztemperatur auf einen für Passivhäuser typischen Wert von 10 °C. Probleme bereitete auch die Jalousiesteuerung. Im Sommerhalbjahr schlossen sich morgens alle Jalousien des Gebäudes. Mittlerweile sind die Jalousien entsprechend der Fassadenausrichtung morgens nur im Osten, mittags im Süden und nachmittags im Westen geschlossen, um einen zu hohen Energieeintrag zu verhindern. Ansonsten wird das natürliche Tageslicht weitgehend genutzt. Grundsätzlich hat der Lehrer die Möglichkeit, in die Steuerung manuell einzugreifen.

Die Lüftungsanlage der Schule war ein Schwerpunkt des Monitorings. Die Wissenschaftler untersuchten Einschaltzeiten, Temperaturen, Volumenstrom sowie die Schaltkriterien. Die Ergebnisse zeigten beispielsweise, dass die Schule anfangs auch in den Ferien und an Sonn- und Feiertagen durchgehend geheizt und gelüftet wurde. Inzwischen kann über einen Kalender in der GLT die Lüftung abgestellt und in den Ferien die Heizung abgesenkt werden.

Zahlreiche Parameter müssen in der GLT kontrolliert und manuell eingestellt werden. Das betrifft die Eingabe des Stundenplans, die Umstellung von Sommerauf Winterbetrieb, Ferienzeiten und Anforderungen an die Lüftung. Der Automatisierungsgrad ist teilweise zu gering. Die Anforderungen an die Hausmeister steigen, diese müssen die GLT regelmäßig auf Fehlermeldungen prüfen sowie Programmierungen vornehmen.

Die Ergebnisse belegen, dass auch bei einer sorgfältigen Planung ein anschließendes Monitoring die Energiebilanz und die Behaglichkeit deutlich verbessert. Wichtig ist vor allem, die Laufzeiten bei Lüftern, Warmwasserbereitung und Flurbeleuchtung zu reduzieren und Anlagen in den Nichtnutzungszeiten abzuschalten. Auch im vierten Jahr haben die Optimierungsmaßnahmen Energie- und damit Kosteneinsparungen bewirkt.

Projektinfo 08/2017:
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Monitoring
BTU Cottbus

BINE-Projektinfo 08/2017
(PDF, 4 Seiten, 302 kB)

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