Nachtlüftung unter Nutzung geregelter Fensterlüftung am Max-Planck-Gymnasium Karlsruhe

  • Ein flaches Schulgebäude mit großen Fenstern steht auf Rasen hinter einer kleiner Baumreihe.
    Stadt Karlsruhe: Max-Planck-Gymnasium, H-Bau weitesgehend im Zustand der 50er Jahre vor Sanierung
  • Fensteransicht eines flachen Schulgebäudes mit großen Fenstern aus der Nähe. Büsche und kleine Bäume wachsen vor der Fensterfront.
    Stadt Karlsruhe: Max-Planck-Gymnasium, Südfassade H-Bau nach Sanierung
  • Fensteransicht eines flachen Schulgebäude sehr nah. Ein Fenster ist geöffnet.
    Stadt Karlsruhe: Max-Planck-Gymnasium, Außendetail Südfassade H-Bau nach Sanierung
  • Blick aus einem Klassenzimmer durch große Fenster raus auf grün belaubte Bäume.
    Stadt Karlsruhe: Max-Planck-Gymnasium, Innendetail Südfassade H-Bau nach Sanierung mit Lüftungklappen als Oberlichter
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Bei der Gebäudesanierung des Hauptgebäudes war die architektonische Qualität der Fassade zu erhalten. Die wärmedämmende Hülle wurde im Rahmen der Sanierung in die Dachhaut verlegt, sodass die vorhandenen Unterdecken erhalten blieben und der Deckenzwischenraum zum Verlegen von
Installationen genutzt werden konnten. Die Fenster wurden gegen 3-fach Wärmeschutzverglasung ausgetauscht. Die neuen Oberlichter der Fenster erhielten einen mechanischen Antrieb. Auf diese Weise wird eine kontrollierte natürliche Be- und Entlüftung ermöglicht. Diese wird bei Bedarf zusätzlich von Abluftventilatoren unterstützt (Hybride Lüftung).
Die unteren Öffnungsflügel des Fensters können manuell geöffnet werden und dienen gleichzeitig als Fluchtweg. Die motorisch geregelte Fensterlüftung wird auch zur Nachtlüftung genutzt. Hierzu werden in Nachzeiten bei kühleren Temperaturen die Oberlichter geöffnet, bis die Solltemperatur für den Komfort wieder erreicht werden. In austauscharmen Witterungslagen wird die Nachtlüftung bei Bedarf durch Abluftventilatoren unterstützt. Durch das Regelungskonzept der Nachtlüftung wird nur mit geringer elektrischer Hilfsenergie wirksam dem Aufheizen der Schulräumen entgegengewirkt.
Die bestehenden Heizkörper wurden mit elektromotorisch betriebenen Ventilen ausgestattet. Mit Hilfe der Gebäudeleittechnik (GLT) ist es möglich, die Regelung der Fensterlüftung, der Abluftventilatoren und der elektromotorischen Heizkörperventile miteinander abgestimmt vorzunehmen. Es ist ein außenliegender, automatisch gesteuerter Sonnenschutz in der Form von Jalousien ausgeführt, der über die gleiche Regelung angesteuert wird. Im Bereich der Oberlichter sind feststehende Sonnenschutzelemente im Glaszwischenraum integriert.
Durch permanenten Vergleich der Luftgütewerte in den Innenräumen (CO2, Temperatur) und den Außenklimadaten wird durch eine zentrale Regelung auf Basis eines örtlich definierten Stundenplans eine aktive, automatische Fensterlüftung realisiert. Nur noch in seltenen Fällen und auch nur für kurze Zeit überschreitet die CO2-Konzentration den Schwellwert von 1.500 ppm oder gar 2.000 ppm.

Bisherige Erfolge der Maßnahme

Nach einer üblichen Einregulierungsphase der Lüftungsregelung in Abstimmung mit der Schule wird in der Heizperiode eine direkte Fensterlüftung genutzt, die zu einer spürbaren Reduktion der CO2-Konzentration der Innenraumluft führt. In den warmen und heißen Jahreszeiten kann über eine automatische Fensterlüftung eine effektive Nachtauskühlung praktisch ohne Einsatz der zusätzlich vorhandenen Abluftventilatoren erreicht werden. Der merklich bessere Temperaturkomfort im Sommer wird durch die Schule hervorgehoben.

Erfolgt eine systematische Evaluation der Maßnahme? Ja

Zusätzliche Nutzen über die Anpassung an den Klimawandel hinaus

andere Umweltziele: z.B. Erhaltung der biologischen Vielfalt, Luftreinhaltung, Gewässerschutz, Ressourceneinsparung

Die automatische Fensterlüftung führt im Gebäudebestand zu einer Optimierung der Lüftungsleistung und der Lüftungswärmeverluste gegenüber der händischen Fensterlüftung. Verglichen mit einer üblichen mechanischen Lüftung werden durch die deutlich geringe, elektrische Hilfsenergie auch primärenergetische Einsparungen realisiert.

Welche Hindernisse wurden überwunden?

Welche zusätzlichen Konflikte gab es?

Lebensqualität / soziale Ziele: z.B. Erhöhung der Wohnqualität in Städten, Beitrag zu sozialem Ausgleich und sozialer Integration, besondere Berücksichtigung der Interessen benachteiligter Bevölkerungsgruppen

Durch die Nutzenden wurde anfänglich der Temeraturkomfort im Winter sowie die akustische Wahrnehmbarkeit der Stellantriebe kritisch beschrieben.

Nach Durchsprache der notwendigen Anpassungen und genauen zeitlichen Strategien wurden die Lüftungsprogramme und die Laufgeschwindigkeit der Stellantriebe wirksam angepasst.

Wer war beteiligt?

Umfangreiche Abstimmung der Planung mit Vertreterinnen und Vertretern der Schule (Leitung, Kollegium, Hausmeister)

Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP), Stuttgart

Formen der Beteiligung

Workshops und Informationsveranstaltungen vor Ort

Kooperationspartner

Architekturplanung: Yöndel . Zimmerlin Architekten, Karlsruhe Elektrofachplanung: Bender + Urich GmbH & Co. KG,Karlsruhe Fachplanung Lüftung: IBB Ingenieurbüro Bath, Karlsruhe Elektrofachfirma: PROTECH Elektrotechnik GmbH, Karlsruhe Konzept, Regelungskomponenten und aktive Komponenten Lüftung, Heizung, Sonnenschutz: WindowMaster GmbH, Hamburg

Wie wurde die Maßnahme umgesetzt?

Hauptverantwortliche Institution (Maßnahmenträger)Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
https://www.karlsruhe.de/b3/bauen/hochbau.de
Welches Steuerungsinstrument ist Bestandteil der Maßnahme?Kein Instrument (Maßnahme beinhaltet keine Steuerungsinstrumente)
Finanzierung Land

Die zentrale Regelung der Lüftung zeichnet alle Soll- und Istwerte aller Räume kontinuierlich und praktisch unbegrenzt auf. Neben einer stichprobenhaften, wiederkehrenden Durchsicht der Werte findet 2017 in Zusammenarbeit mit dem AK "Energiemanagement" des Deutschen Städtetages eine zusammenfassende Auswertung der Wirksamkeit des Systems im Vergleich zu anderen Lüftungskonzepten statt.

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