Klima aus der Tiefe

Energieeffizienz und Komfort optimal verbinden

Das Baltringer Bauunternehmen Matthäus Schmid erhielt im Frühjahr 2007 als Generalunternehmer den Auftrag zum Bau eines fünfgeschossigen Verwaltungs-gebäudes für die EvoBus GmbH.

Anfang 2007 hatte der Bauspezialist Schmid am Standort Neu-Ulm-Schwaighofen bereits ein hochmodernes Ersatzteil-Logistikzentrum errichtet - der Bau des Bürohauses in direkter Nähe zum Logistikzentrum war der unmittelbare Anschlussauftrag der EvoBus GmbH.

Das Verwaltungsgebäude mit einer Nutzfläche von rund 6.000 m2 wurde von Schmid in nur neun Monaten Bauzeit realisiert und zeichnet sich mittels modernster Haustechnik durch eine hohe Energieeffizienz aus. Die Aufgabenstellung bestand darin, ein repräsentatives Bürogebäude zu errichten, das einen möglichst geringen Energiebedarf aufweist und gleichzeitig ein behagliches Raumklima bietet - im Sommer wie im Winter.

Flächentemperierung und regenerative Erdwärme

Der Bauspezialist Schmid überzeugte den Bauherren von einem ganzheitlichen Gebäudetechnik-Konzept, basierend auf dem Einsatz einer energieeffizienten Flächentemperierung auf Grundlage erneuerbarer Energiequellen. Die Energie für das Beheizen und Kühlen des Gebäudes erfolgt über eine Wärmepumpe, welche Grundwasser als Energiequelle nutzt. Somit bezieht das Gebäude regenerative Energie für Heiz- und Kühlzwecke auf umweltschonende Weise. Zudem ist das System äußerst wirtschaftlich: Lediglich zum Antrieb der Wärmepumpe wird elektrische Energie benötigt, 80 Prozent der Energie wird hingegen kostenlos aus der Umwelt bezogen. Die Verteilung der Energie basiert auf einem intelligenten Flächentemperierungssystem. Im Bürohaus wurden hierzu Stahlbetonfertigteile mit integrierten Rohrleitungen in die Geschossdecken installiert.

Dieses thermoaktive CON4-Deckensystem kann nach Hersteller-Angaben weit mehr als die übliche Bauteilaktivierung. Bei der klassischen Bauteilaktivierung sind für die Einzelraum-Regulierung immer Zusatzaggregate wie Klimaanlagen, Radiatoren usw. notwendig, da hier die Reaktionszeiten für die individuelle Temperaturanpassung viel zu lang sind. Das CON4-Deckensystem kommt hingegen in der Regel ohne diese technisch aufwändigen und auch teuren Zusatzaggregate aus. Durch die thermische Trennung der Decke in eine obere und untere Schale sowie die raumnahe Lage der Heiz- und Kühlleitungen in der unteren Schale ist die Heiz- und Kühlleistung entsprechend hoch und reagiert sehr kurzfristig. Die gleichmäßige Strahlungswärme, die in der kalten Jahreszeit von der Flächenheizung ausgeht, wird von den Büronutzern als besonders angenehm empfunden.

Thermoaktives Bauteilsystem

Das fünfgeschossige Bürogebäude hat eine Bruttogeschossfläche von 6.208 m2, inklusive der Technikräume und Verkehrsflächen. Das Bürohaus ist energieoptimiert und weist einen vergleichsweise geringen Heizwärme- und Kühlbedarf aus. Dies wird unter anderem durch eine gute Wärmedämmung, einen außen liegenden Sonnenschutz, eine thermische Gebäude-Speicherkapazität und eine luftdichte Gebäudehülle erreicht. Der Primärenergiebedarf bezogen auf die Nettogrundfläche beträgt 46,2 kWh/(m2*a), der Heizwärmebedarf beträgt 52,1 kWh/(m2*a). Damit werden die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllt bzw. unterboten. Die Büros des Gebäudes werden über zu öffnende Fenster natürlich be- und entlüftet.

Der Einsatz regenerativer Energien für Heiz- und Kühlzwecke gewährleistet einen wirtschaftlichen Betrieb des Bürogebäudes. Die Energieversorgung erfolgt über die Nutzung von Grundwasser als Energiequelle. Erreicht wird der wirtschaftliche Betrieb durch die Nutzung der in geringem Umfang jahreszeitlich schwankenden Grundwassertemperatur (im Mittel 10 °C) - zur Gebäudekühlung im Sommer und zur Beheizung im Winter. Die Kühlung bzw. das Beheizen erfolgt über zwischengeschaltete Plattenwärmetauscher zwischen Grundwasser und Kühl- bzw. Heizkreislauf der Decke sowie Zwischenschaltung einer Wärmepumpe. Zu diesem Zweck ist das Gebäude mit einem thermoaktiven Bauteilsystem ausgerüstet. Bauteilintegrierte Rohrleitungen in der unteren Fläche der Geschossdecken sorgen für eine Raumbeheizung bzw. Raumkühlung mittels Kreislaufwasser.

Aufgrund der Kühlung der unteren Fläche der Geschossdecken mittels Grundwasser muss lediglich Primärenergie zur Förderung und Verteilung der Kühlenergie aufgewendet werden. Der Energiebedarf zur Erzeugung der Kühlenergie entfällt vollständig.

Anlagenbeschreibung

Über einen in Gebäudenähe niedergebrachten Förderbrunnen wird Grundwasser entnommen, über Plattenwärmetauscher geführt und durch einen Schluckbrunnen wieder eingeleitet. Zur hydraulischen Entkoppelung und Systemtrennung zwischen Grundwasser und Heiz-/Kühl-Kreislauf werden getrennt für Heiz- und Kühlbetrieb Plattenwärmetauscher eingesetzt. Im Kühlbetrieb wird Grundwasser über einen Plattenwärmetauscher unmittelbar zur Gebäudekühlung genutzt. Dieses Prinzip reduziert im Sommer, aufgrund der gekühlten Speichermasse der Decke, die Kühllasten in den Büroräumen. Dank der Dimensionierung kann eine Kühlleistung von ca. 55 W/m2 Deckenfläche an den Raum abgegeben werden.

In der Heizzeit wird Grundwasser über einen zweiten Wärmetauscher geführt. Ein Solekreislauf entzieht durch parallel geschaltete Wärmepumpen dem Grundwasser Wärme. Durch elektrische Energie wird die Temperatur so auf das Niveau der Heizungsvorlauftemperatur angehoben. In einem Pufferspeicher wird Heizwasser zur kontinuierlichen Abgabe an die Deckenheizung zwischengespeichert. Die Wärmeleistung beträgt 45 W/m2 Deckenfläche. Jede Wärmepumpe besteht aus zwei Verdichterstufen. So lässt sich die Heizwärmeerzeugung in vier Stufen optimal an den Heizwärmebedarf des Gebäudes anpassen.

Ein Gebäude-Regelsystem (MSR) dient dem automatischen Betrieb der Grundwasser-, der Wärme- sowie der Umwälzpumpen. Weiterhin dient es der Überwachung und Regelung des Heiz- und Kühlbetriebs innerhalb des Gebäudes. Zusätzlich besteht eine Anbindung an die Zentrale Leittechnik des Betreibers. Die Raumtemperatur der Büros kann über separate Raumbediengeräte mit Raumfühler und Stellantrieb im Heiz- und Kühlbetrieb individuell geregelt werden. Die Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb erfolgt automatisch über das Gebäude-Regelsystem - in Abhängigkeit zu Außentemperatur und Nutzungsbedingungen. Bis zu einer vom Nutzer individuell festgelegten Außentemperatur (Auslegung 15 °C) wird der Heizbetrieb aufrechterhalten. Ab einer Außentemperatur von 22 °C wird dann das thermoaktive Bauteilsystem zentral in den Kühlbetrieb geschaltet.