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Justus-von-Liebig-Schule
    Träger: Landkreis Waldshut

Justus-von-Liebig-Schule

 

Energiebilanz

Umweltentlastung

455.6 tCO2

Ertrag PV-Anlage

100000 kWh

Die aktuellen Werte des Gebäudeleitsystems werden auf einem Display in der Eingangshalle angezeigt und über eine Schnittstelle zum Webserver stündlich auch im Internet aktualisiert.

 

 

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Nachtluftkühlung und adiabate Kühlung

Durch die hohe Belegungsdichte und damit hohen inneren Wärmequellen sowie den gleichzeitig großen Frischluftbedarf, durch den im Sommer ohne Kühlung ein zusätzlicher Wärmeeintrag erfolgt, sind die sommerlichen Temperaturverhältnisse in Schulen in der Regel unbefriedigend. Durch die langen Sommerferien wird das Problem zwar entschärft, doch in den üblicherweise warmen Monaten Juni und Juli werden immer wieder hohe Temperaturen erreicht.

Dimensionierung der freien Strömungsfläche für die Nachtlüftung mit einem 10-fachen Luftwechsel bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s in den Lüftungsöffnungen.

Durch die schwere Bauweise mit thermisch angekoppelten Gebäudemassen, die auch für das Lüftungskonzept ohne Einzelraumregelung notwendig sind, bietet sich eine Nachtkühlung an. Diese erfolgt nicht über die Lüftungsanlage, sondern primärenergetisch sinnvoller als freie Fensterlüftung über regen- und einbruchsichere Lüftungsöffnungen, die in den Klassenzimmern motorisch, in den Fluren vom Hausmeister von Hand bedient werden. Der Einbruch- und Witterungsschutz der Nachtlüftungsöffnungen in den Klassenzimmern wird durch die mit der Klinkerfassade bündige Einscheibenverglasung bewerkstelligt. Der architektonische Wunsch nach einer bündigen Fassade deckt sich also mit dem Bestreben nach energetisch vorteilhafter natürlicher Kühlung. Integral geplant wurde der Fensteraufbau und die erforderlichen freien Strömungsflächen.

Die Nachtlüftungsöffnungen der Flurfassaden sind mit Wetterschutzgitter und handbedienbarem Dreh-/Kippflügel ausgeführt.

Statistik der simulierten sommerlichen Temperaturen.Um zusätzlich den Energieeintrag durch den hygienisch bedingten Luftwechsel zu reduzieren wurde eine indirekte adiabatische Verdunstungskühlung installiert, die das vorhandene Lüftungsgerät zusätzlich nutzt. Die Abluft wird vor dem Wärmerückgewinner befeuchtet, dadurch abgekühlt und die Kälte anschließend im Wärmerückgewinner auf die Zuluft übertragen. Im Betrieb konnten bei 38°C Außentemperatur 21°C Zulufttemperatur erreicht werden. Dies entspricht einer Kühlleistung von 180 kW. Der Wasserverbrauch der adiabaten Kühlung wird nicht getrennt erfasst. Bei einem Befeuchtungswirkungsgrad von 50% kann ein Wasserverbrauch an einem heißen Sommertag von ca. 1 m³ Wasser abgeschätzt werden.

 

Photovoltaik

Als Bestandteil der energetischen Optimierung und als nach außen sichtbares Zeichen der Nutzung regenerativer Energiequellen wurde die Nutzung der Sonnenstrahlung zur solaren Elektrizitätserzeugung vorgeschlagen. Mit politischer und didaktischer Zustimmung und der finanziellen Förderung aus unterschiedlichen Töpfen wurden zwei Anlagen zur Realisierung entschieden: 4,5 kWpeak verglasungsintegriert in der Überkopfverglasung des Foyer für die Schüler und Lehrer täglich wahrnehmbar und 15 kWpeak auf dem Flachdach. Der Jahresertrag beider Anlagen wurde mit 17.500 kWh/Jahr vorausberechnet. Diese solare Elektrizitätserzeugung deckt den erwarteten elektrischen Verbrauch der Zu- und Abluftventilatoren der Lüftungsanlage bei 2.000 Betriebsstunden.

Glas-Glas-PV-Module als flach geneigte Dachverglasung im Foyer. Die Dachkonstruktion ermöglicht außerdem vertikal angeordnete RWA-Öffnungen. Diese Lüftungsöffnungen sind regensicher und können deshalb auch zur Nachtluftkühlung verwendet werden.

 

Messtechnik

Zur Dokumentation der Gebäudefunktion wurde eine Messwerterfassung für die entscheidenden Kenngrößen entworfen und in die Gebäudetechnik integriert. Die Wahl der zu messenden Werte (siehe Anhang) wurde unter Berücksichtigung der Förderrichtlinien und des Kosten/Nutzen- Verhältnisses getroffen. Erfahrungen aus anderen Projekten wurden dahingehend berücksichtigt, dass die Anzahl der Messfühler Überschaubar und die Datenmenge nicht zu groß wird. Die Messfühler selbst sind von guter Qualität, zugänglich und nacheichbar. Die Messtechnik ist so weit als möglich in die Gebäudeleittechnik integriert. Die aufgezeichneten und aktuellen Messwerte werden für die Schüler und Lehrer über das EDVNetzwerk zugänglich gemacht. Unterschiedliche Auswertungen und Berechnungen durch Schüler und Lehrer innerhalb und außerhalb des Unterrichts sind damit möglich und erwünscht.

LuftqualitätNachfolgende Abbildung zeigt als Beispiel die CO2-Konzentration in dem Referenzraum 1.21. Im Vergleich mit den berechneten CO2-Konzentrationen zeigt sich eine gute Übereinstimmung. Mit Unterrichtsbeginn steigt die CO2-Konzentration; der Anstieg ist jedoch deutlich flacher als ohne mechanische Lüftung. Unterrichtspausen sind an den steilen Abfällen der CO2-Konzentration deutlich erkennbar.

RaumlufttemperaturDie folgende Abbildung zeigt das thermische Verhalten des gleichen Raums an einem Wintertag. Die Raumlufttemperatur liegt zwischen 21 und 23°C. Der Unterrichtsbeginn oder die Unterrichtspausen sind im Verlauf der Raumlufttemperatur nicht erkennbar. Hier kommt der thermische Komfort durch die hohen thermisch aktiven Gebäudemassen deutlich zum Ausdruck.

RaumlufttemperaturIn einer weiteren Abbildung ist der thermische Komfort an einem sehr warmen Sommertag des Jahres 2003 dargestellt. Trotz Außenlufttemperaturen bis 35°C bleibt die Raumlufttemperatur unter 25°C. Die Inbetriebnahme der adiabaten Kühlung ist am Abfall der Zulufttemperatur der Lüftungsanlage um 6.30 Uhr und die Nachtluftkühlung am kontinuierlichen Absinken der Raumlufttemperatur während der Nacht erkennbar.

 

 

19. Dezember 2018 - 04:50 Uhr

 

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