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Frankfurt setzt Maßstäbe : Bau der ersten Schule in PH-Standard

Grundschule am Riedberg

Hintergrund

Die Abteilung Energiemanagement der Stadt Frankfurt hat die Aufgabe, die Strom-, Heizenergie- und Wasserkosten für die ca. 1.000 städtisch genutzten Liegenschaften zu minimieren.
Im Frühjahr 2003 wurde erstmalig von der Stadt Frankfurt beschlossen, den Neubau einer Grundschule mit Kindertagesstätte in Passivhausbauweise auszuführen. Es handelt sich dabei um die Grundschule am Riedberg. Die Schule wurde nach nur 14 Monaten Bauphase am 1. November 2004 eröffnet und ist seither als „Qualitätsgeprüftes Passivhaus, Dr. Wolfgang Feist“ gekennzeichnet.


Gebäudedetails

Gebäudetyp : Grundschule
Baujahr/ Nutzfläche/ Betriebszeit :
  • Baujahr der Schule : 2004
  • Fläche : Der Gebäudekomplex besteht aus einer vierzügigen Grundschule für 400 Schüler, eine Kindertagesstätte für 100 Kinder sowie eine zweifeldrigen Sporthalle. Das Schulgebäude und die Kita sind in Passivhaus-Bauweise ausgeführt. Dies entspricht einer Fläche von insgesamt 6300m² bei A/V 0,35.
  • Die Betriebszeiten der Schule sind von 7:30 h bis 13:30 h sowie gelegentlich Abends zu Veranstaltungen. Die Kita ist von 7:00 h bis 17:00 h geöffnet.
Installierte Heizungs-/ Kühlungssysteme
  • 2 x kWB 60 kW vollautomatischer Holzpelletkessel mit Schneckenzuführung
  • 4 m3 Warmwasser-Speicher
  • Pelletspeicher
  • Solarstromanlage (PV) 30 kWp auf dem Dach
Energieprofil/ CO2-Emissionen Die Schulanlage lag im Jahr 2004 sowohl bezogen auf den Energie-Verbrauch als auch auf die CO2-Emissionen in der Wertungsklasse A von Display. Für den Wasserverbrauch wurde das Gebäude in die Klasse B eingestuft.

Projektbeschreibung

Ziel _ Oberstes Ziel des Bauvorhabens war die Erreichung des Passivhausstandards. Darüber hinaus wurden folgende Planungsziele angestrebt :
- eine rationale und wirtschaftliche Lösung der Wettbewerbsaufgabe wegen knapper finanzieller Mittel
- die Minimierung der Gesamtkosten (Summe aus
Investitionskosten, Betriebskosten und Folgekosten über die Nutzungsdauer von 50 Jahren) bei den gegebenen Nutzungsbedingungen.
- die Entwicklung oder Nutzung eines innovativen und
prüffähigen Energiekonzeptes
- die Gewährleistung der notwendigen Luftqualitäten bzw. Luftwechselraten während der Unterrichtszeiten ohne Wärmeverluste oder Komforteinbußen


Innenhof der Schule nach Süden blickend.


Projekterläuterung _ Aufgrund der Wärmeabstrahlung der Kinder sind Schulen und Kindergärten generell sehr gut für Passivhäuser geeignet. So reicht bereits ab -12°C Außentemperatur die Wärme von 25 Schülern und einem Lehrer aus, den Klassenraum einer Passivhaus-Schule ausreichend zu beheizen.
Lüftungssystem und Wärmeschutz _ Während der Unterrichtszeit geht der größte Teil der Wärme durch Lüften und nicht durch Wärmeabgabe über die Wände verloren. Deshalb wurde in die Schule am Riedberg neben der Fensterlüftung für die kurze Heizzeit eine maschinelle Grundlüftung mit guter Wärmerückgewinnung eingebaut. Diese Technik verhindert gleichzeitig, dass sich im Verlauf der Schulstunden die Luftqualität in den Klassen erheblich verschlechtert. Ein U-Wert der Fenster von 0,85 W/m²K garantiert dabei auch bei Sitzplätzen am Fenster Behaglichkeit. Um das von oben einfallende Tageslicht optimal auszunutzen, wurde der Fenstersturz auf ein Minimum reduziert.

_ Neben PH-Standards bei der Dämmung und einer Luftdichte n50 von 0,46/h werden die Wärmeverluste am Boden durch eine gedämmte Frostschürze vermindert. Der sommerliche Wärmeschutz wird durch schwere Bauweise, außenliegende Jalousien und Nachtauskühlung gewährleistet.
Das Heizsystem _ Das Heizsystem ist von einfacher und wartungsarmer Ausführung. Kleine Heizkörper nahe der Flurtüren reichen in den Klassenräumen zur Beheizung aus . Während die Flure nur über die Abluft der Klassenräume geheizt werden, wurden in der Turnhalle Strahlplatten an der Decke angebracht. Die effiziente Technik garantiert einen Heizwärmebedarf, der 15 kWh/m²a nicht überschreitet. Die Wärmeerzeugung erfolgt über einen vollautomatischen Holzpelletkessel (2x 60 kW). In den großen Räumen des Gebäudes wird über Temperaturfühler eine Einzelraumregelung erreicht. Bei Fensteröffnung erfolgt eine Heizungsabschaltung über den Temperaturfühler.
Warmwasser und Abwasser _ Für Warmwasser und Abwasser wurde eine dezentrale Lösung bevorzugt, da bei geringem Warmwasserverbrauch die Zirkulationsverluste des Warmwassers bei einer zentralen Lösung höher sind als der Primärenergiebedarf an Strom für die elektrische Warmwassererzeugung.

_ Art, Anzahl und Leistung der dezentralen elektrischen Warmwasser-Bereiter wurden einzeln, gemäss den speziellen Anforderungen optimiert.

_ Die Warmwasser-Versorgung wurde auf das notwendige Maß beschränkt. Schülertoiletten oder Putzräume haben nur Kaltwasseranschlüsse. Von der Heizzentrale weit entfernte Abnehmer haben elektrische Wassererwärmer. Warmwasser-Großabnehmer (in der Küche und in der Turnhalle) sind dagegen in der Nähe der Heizzentrale angeordnet und werden von dort versorgt.
Elektroinstallationen _ Auch die Elektroinstallationen wurden kostenoptimiert und stromsparend nach den technischen Standards des Hochbauamtes (siehe „Leitlinien“, www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement unter Dokumente oder Deutscher Städtetag „Energieleitlinien Planung“) ausgeführt. Dies hat bspw. für die Auslegung der Klassenraumbeleuchtung eine installierte Leistung von 6 W/m2 bei 300 lux zur Folge.

_ Die Photovoltaik-Anlage wurde von einem Energieversorgungsunternehmen errichtet und von jenem betrieben. Die Modulträger der Anlage werden von einem System aus Metallplatten gehalten, das mit Dachkies beschwert ist, so dass keine Eingriffe in die Dachhaut erforderlich sind.

_ Nach der Passivhaus-Berechnung mit dem Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP) liegt der Primärenergiebedarf der Schule bei 59 kWh/m²a.


Innenhof von oben gesehen.


Evaluationsstruktur _ Um die Qualität und die speziellen Lösungen zu evaluieren wurde ein Messprogramm für zwei Jahre mit anschließender wissenschaftlicher Auswertung eingerichtett. Das Passiv-Haus-Institut misst dazu den Energie- und Kaltwasserverbrauch, den Luftwechsel in den

Eingangsbereichen der Schule, den Wirkungsgrad der Lüftungsanlagen, die Raumluftqualität und Temperaturen in Klassenräumen im Vergleich zu den Außenbedingungen und die Wirkung der Frostschürze.

Warum dieses Beispiel ein Shining Example ist _ Die Riedberg-Schule ist mit die erste, vollständig in Passivhaus (PH)-Bauweise errichtete Grundschule in Deutschland. Somit kann das Neubauprojekt der Frankfurter Schule im Baugebiet Riedberg mit Recht als Pionierprojekt bezeichnet werden, das Vorzeigecharakter besitzt.

_ Die Riedbergschule bescheinigt darüber hinaus das erfolgreiche und beispielhafte Energiemanagement der Stadt Frankfurt. Die Stadt setzte es sich zum Ziel, möglichst viele Neubauten in PH-Bauweise zu realisieren. Insgesamt wurde für den Neubau von drei Grundschulen beschlossen, eine PH-Qualität anzustreben.

_ Zu guter Letzt ist die schnelle und weitgehend problemlose
Projektabwicklung herauszustellen. Vom ersten Spatenstich bis zur Fertigstellung vergingen nicht mehr als 14 Monate.

Kosten & Vorteile

Kosten & Finanzierung _ Die Investitionskosten des gesamten Projekts betragen 16,7 Mio. Euro. Die Mehrkosten für die Passivhausbauweise belaufen sich auf nach Kostenfeststellung auf 5,3 Prozent der Baukosten für die verbesserte Variante (Unterschreitung der Energiesparverordnung um 30-45 Prozent).

_ Die Amortisationszeit der Passivhausvariante errechnete sich mit den Energiekosten von 2003 auf 38,6 Jahren (ohne Förderung). Durch Verteuerung der Energie in den letzten drei Jahren, hat sich die Amortisationszeit auf aktuell 10 Jahre verkürzt.

_ Das Projekt erhielt Fördergelder in Höhe von 250.000 Euro von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt. Zusätzlich förderte das Land Hessen die 45.000 Euro teuren Holzpellet-Kessel mit 10.000 Euro.



Haupteingang zur Schule.


Nutzen _ Mit der Ausführung in Passivhausbauweise konnten die Betriebskosten sehr niedrig gehalten werden. Die Betriebskosteneinsparung des Passivhauses gegenüber der Energieeinsparverordnung (EnEV minus 30%) betrug 2003 570.000 € (Barwert) über einen Zeitraum von 30 Jahren bemessen.

_ Durch die gezielte Verminderung des Energieverbrauchs können die CO2-Emissionen sehr niedrig gehalten werden. Verglichen mit der Standardausführung Stadt Frankfurt (EnEV minus 30%), für die bereits sehr geringe spezifische Emissionen angesetzt sind (Müllheizkraftwerk), kann die Grundschule in den nächsten 30 Jahren 1000 Tonnen CO2-Emissionen einsparen. Verglichen mit Gebäuden im Bestand sind die Einsparungen noch um ein vielfaches höher.

_ Die Energieeinsparung der Schule in PH-Bauweise gegenüber der Standardausführung Stadt Frankfurt (hier EnEV 30 - 45%) beträgt 260 MWh bzw. 28.000 Euro pro Jahr.

_ Dank der Passivhaus-Qualität liegt der Primärenergiebedarf der Schule für Strom und Heizung bei 59 kWh/m² im Jahr. Allein der Heizenergiebedarf wird auf 15 kWh/m² im Jahr begrenzt, was einem Verbrauch an Heizöl von 1,5 Litern pro Quadratmeter und Jahr entspricht.

_ Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Einhaltung der Vorgaben der Norm DIN 1946 T2 (Begrenzung der CO2 Konzentration in Räumen auf unter 1500 ppm) bessere Lernbedingungen für die Schülerinnen und Schüler sowie bessere Arbeitsbedingungen für die Lehrer geschaffen wurden. Die Lüftung verhindert, dass im Verlauf einer Schulstunde die Luftqualität in den Klassen kontinuierlich schlechter wird. Zudem werden Geräusche und Zugluft im Klassenraum vermieden und der Feuchtigkeitsgehalt der Luft kontrolliert.

Details der Zusammenarbeit/ Partnerschaft

Partner und ihre Rollen _ Projektleitung :

Hochbauamt der Stadt Frankfurt

_ Planung der Architektur :

Architekturbüro 4a (Stuttgart)
Energetische Qualitätssicherung,

_ Energiekonzept :

Passivhaus-Institut, Energiemanagement Hochbauamt, Transsolar

_ Planung der Haustechnik :

ICRZ, Hochbauamt Stadt Frankfurt, Ingenieurbüro Rösch, SHL Planungsbüro

_ Planung der Bauphysik :

Kurz + Fischer

_ Planung der Statik :

Deutsch-Buckert-Thomas
Bauphysikalische Beratung, Baubegleitung, Zertifizierung und

_ Messungen :

Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist



Innenhof, Bereich der Turnhalle.


Empfehlungen

Schlussfolgerungen aus den bisherigen Erfahrungen _ Schwierigkeiten bestanden hauptsächlich in der kleindimensionierten Planung (standardmäßige bauphysikalische Details) und der Ausführungen im Detail. Die Qualitätssicherung in der Bauphase seitens der Bauleitung hätte besser sein können.

_ Erfolgsfaktoren zukünftiger PH-Projekte sind daher vor allem :

• für PH-Bauweise erfahrene und engagierte Planer

• Anwesenheit aller Planer schon bei Projektbeginn

• fachtechnische Begleitung und energetische
Qualitätssicherung

• Fortschreibung eines Pflichtenheftes

_ Insgesamt kann das Projekt, trotz kleiner Hindernisse, als großer Erfolg verbucht werden. Zur Zeit baut die Stadt Frankfurt mit der Grundschule Preungesheim und der Kindertagesstätte in Schwanheim weitere öffentliche Gebäude im zukunftsweisenden Passivhausstandard. Die Zielsetzung des Passivhausbaus wurde von der neuen Stadtregierung bestätigt. So beschlossen im Mai 2006 die Parteien der neuen Stadtregierung : "Neue Städtische Gebäude werden in Zukunft möglichst nur noch in Passivhaus-Bauweise errichtet"


Weitergehende Informationen

Organisation Hochbauamt der Stadt Frankfurt/ Energiemanagement
Kontakt Axel Bretzke
Tel +49-69-212-38697
Email axel.bretzke@stadt-frankfurt.de
Homepage www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement/

Nützliche Informationen

Besichtigung Jedes Jahr am internationalen Tag des Passivhauses und auf Anfrage (siehe Homepage http://www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement)
Webseiten www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement

Realisierung

Organisation Energie Cités
Kontakt für mehr Informationen über die Realisierung der Fallstudie Axel Bretzke (Hochbauamt der Stadt Frankfurt)
Peter Schilken (Energie-Cités)

 
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