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Sanierung einer Typenschule in Plattenbauweise
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Das Max-Steenbeck-Gymnasium in Cottbus wird bald in dieses Gebäude aus dem Jahr 1974 ziehen, eine Typenschule der ehemaligen DDR. Zuvor wird es grundlegend saniert und ab 2012 neuer Standort der Schule sein.
© Brandenburgische TU Cottbus, Lehrstuhl Angewandte Physik / Thermophysik
Ein Gymnasium will umziehen. Doch das neue Gebäude ist noch ein altes. Die zweiflügelige Typenschule mit Aula und Turnhalle stammt aus 1974. Das Gebäude in Plattenbauweise wird derzeit entkernt und nach Passivhausstandard saniert. Ab 2012 ist es das neue Zuhause des Max-Steenbeck-Gymnasiums in Cottbus. Das Sanierungsprojekt versteht sich als Vorbild für andere Schulen, denn der Gebäudetyp ist regional weit verbreitet und die neue Schule setzt auf innovative Konzepte und Technologien. Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung versorgt das Gebäude mit Wärme und stromeffiziente Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sorgen für Hygienelüftung mit Energieeffizienz. Darüber hinaus hält das Energiekonzept weitere innovative Ansätze bereit: So zum Beispiel dezentrale Heizungspumpen zur Wärmeverteilung und die Wärmespeicherung im Erdreich unter dem Sporthallenboden.
Gebäudesteckbrief
| Projektstatus |  Geplant |
|---|---|
| Standort | Universitätsstraße 18, 03046 Cottbus, Brandenburg |
| Baujahr | 1974 |
| Saniert | 2011 |
| Bruttogrundfläche | 10.863 m2 |
| Beheizte Nettogrundfläche | 9.685 m2 |
| Bruttorauminhalt | 41.669 m3 |
| Arbeitsplätze | 500 |
| A/V vor Sanierung | 0,28 m2/m3 |
| A/V nach Sanierung | 0,26 m2/m3 |
| Schwerpunkte |
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Projektbeschreibung
Das Max-Steenbeck-Gymnasium ist eine Schule mit besonderer Förderung in Mathematik, Naturwissenschaften, Informatik und Technik. Die Schule wird von ihrem bisherigen Standort in das neue Gebäude umziehen, sobald die Sanierungsarbeiten abgeschlossen sind. Der neue Standort ist ein 18.800 m² großes Grundstück direkt neben dem Campus der Universität im nördlichen Stadtzentrum. Die Schule ist eine Typenschule mit Aula aus dem Jahr 1974. Sie basiert auf dem letzten, noch bis 1990 oft gebauten Schultyp in Wand-Skelett-Bauweise. Durch die energetisch vorteilhafte Mittelflurbauweise hebt sie sich ab von den älteren Typenschulen.
Die Schule in Cottbus besteht aus einem zweiflügeligen Gebäude mit Aula und Turnhalle. Die zwei dreigeschossigen, unterkellerten Flügelgebäude sind über einen zweigeschossigen Verbindungsbau an die Aula angeschlossen und haben eine Grundfläche von je 18 x 48 m. Das Gebäude ist sanierungsbedürftig, dies gilt für Wärmedämmung, Gebäudetechnik und Fenster. Es gibt zahlreiche Undichtigkeiten, Risse, Betonabplatzungen und freiliegenden Bewehrungsstahl. Aula und Treppenhäuser sind einfachverglast. Sämtliche Ausbaumaterialen und Gebäudetechnikeinrichtungen sind nach 35-jähriger Nutzung völlig verschlissen und zum Teil funktionsunfähig. Das Gebäude ist nicht barrierefrei. Auch werden Brandschutzbestimmungen nicht eingehalten.
Forschungsfokus
Mit dem begleitenden Gebäudemonitoring werden innovative Konzepte und Technologien untersucht, um die Anwendbarkeit und Übertragbarkeit auf Schulen vergleichbaren Typs untersuchen zu können. Vgl. hierzu die Ausführungen unter „Energiekonzept“. Der Einsatz dieser Konzepte wird unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten analysiert. Durch die zwei baugleichen, symmetrischen Schulflügel besteht die Möglichkeit, innovative Komponenten im direkten Vergleich zu konventionellen Varianten einzusetzen.
Sanierungskonzept
Mit der Sanierung soll das Gebäude Passivhausstandard erreichen, das entspricht einem Heizwärmebedarf von höchstens 15 kWh/m²a. Dafür wird es bis auf den Rohbau entkernt und anschließend mit Passivhauskomponenten wärmegedämmt.
Der Nachweis des Passivhausstandards hat mit dem Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP) einen Heizenergiebedarf von mehr als 15 kWh/m²a ergeben. Nach dem aktuellen Planungsstand wird der Passivhausstandard also nicht erreicht. So wird derzeit geprüft, wie Wärmedämmung oder Anlagentechnik verändert werden müssen, um den angestrebten Passivhausstandard doch noch zu erreichen. Allerdings wird der 3-Liter-Haus-Standard nach DIN V 18599 deutlich unterschritten, darin ist für Heizung, Lüftung und Hilfsenergie als Obergrenze ein Primärenergiebedarf von 34 kWh/m²a definiert.
Das großzügige Mittelflurkonzept mit zwei dreigeschossigen Schulflügeln wird beibehalten, die Eingänge werden mit zusätzlichen Windfängen ausgestattet. Der zuvor offene Hofbereich unter der Aula wird nun geschlossen und damit zum neuen Standort für Kantine und Bibliothek. Die Flure werden an den Stirnseiten zum Fenster hin geöffnet und auf diese Weise um Pausenzonen erweitert. Vor dem Kellergeschoss wird ein Außenbereich für die angrenzenden Fachräume Musik/Kunst geschaffen. Mit dem Einbau von Aufzügen wird das Gebäude barrierefrei.
Energiekonzept
Mit Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung wird das Gebäude mit Wärme versorgt und stromeffiziente Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung garantieren eine energieeffiziente Hygienelüftung.
Im Bereich der Gebäudetechnik kommen verschiedene innovative Konzepte und Technologien zum Einsatz:
- Erdwärmespeicher zur Nutzung solarer Überschusswärme
- Sole-Erdwärmeübertrager zur Vortemperierung der Zuluft
- Nutzung von Wärme aus dem Fernwärme-Rücklauf
- Kleine, dezentrale, hocheffiziente Heizungspumpen
Die zwei baugleichen, symmetrischen Schulflügel erlauben es, innovative Komponenten im direkten Vergleich zu konventionellen Varianten einzusetzen. So erhält einer der beiden Schulflügel Fernwärme aus dem konventionellen Vorlauf (70°C), in Teilbereichen wird für den anderen der Fernwärmerücklauf genutzt (50°C). Dies erfordert zwar größere Heizflächen, doch wird damit auch die Effizienz des Fernwärmesystems verbessert. Weiterhin werden in diesem Schulflügel an allen Heizkörpern dezentrale Heizungspumpen anstelle von Thermostatventilen installiert. Sie werden über Einzelraumregelung nach Stundenplan gesteuert und ermöglichen eine Schnellaufheizung sowie weitere Funktionalitäten der Fernsteuerung über das Bussystem und die Gebäudeleittechnik. Zudem entfällt der bei größeren Objekten aufwändige hydraulische Abgleich durch Drosselventile, welcher Strömungswiderstände und Energieverluste verursacht oder zu unterschiedlich warmen Heizkörpern je Etage führt.
Für einen der beiden Schulflügel sowie für die Aula, den Essensraum und die Bibliothek wird Erdreichwärme genutzt. Mit 24 Sole-Erdwärmetauschern à 50 Meter kann im Winter eine passive Vorheizung der Zuluft und im Sommer eine Kühlung erfolgen. Die Lüftung mit einem Luftvolumenstrom von ca. 20 m³/h pro Person erfolgt dabei zeitgesteuert und über Präsenzmelder. Über eine Wärmerückgewinnung werden Lüftungswärmeverluste minimiert.
Im Bereich der Turnhalle ist die Nutzung eines Teils der Bodenplatte und des darunter liegenden Erdreichs als Speicher für Überschusswärme und Niedertemperaturwärme des Solarkollektors vorgesehen. Dazu wird ein Rohrsystem in drei Schleifen in bereits bestehende Kanäle unter der Bodenplatte eingebracht. Dadurch können im Sommer Wärmeüberschüsse ins Erdreich abgeleitet werden. Im Winter dient das System dazu, Transmissionswärmeverluste des Sportbodens der Turnhalle zu verringern. Denn der Boden wurde erst kürzlich erneuert - deshalb kommt aktuell eine effiziente Wärmedämmung aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage. Dynamische Simulationsberechnungen aus einem vergleichbaren Projekt lassen winterliche Erdreichtemperaturen von ca. 18-20°C und damit stark verringerte Wärmeverluste über das Erdreich erwarten.
Auch die Beleuchtung wird optimiert: Zwar erfolgt die Einschaltung weiterhin manuell, doch eine automatische Ausschaltung zum Ende jeder Unterrichtsstunde vermeidet unnötige Beleuchtung und den damit verbundenen Stromverbrauch.
Performance
Der Gebäudebetrieb wird zwei Jahre lang einem Intensivmonitoring unterzogen. Dazu wird das Bussystem erweitert, damit die Energieströme und Anlagenparameter im 10-Minuten-Takt erfasst und gespeichert werden können. Zudem sollen webbasierte Datenabfragen ermöglicht werden, um Energiebilanzen erstellen und den Gebäudebetrieb wissenschaftlich begleiten zu können.
Im Behaglichkeitsmonitoring werden zudem bestimmte Raumparameter (wie z.B. Innenlufttemperatur, Strahlungstemperatur, Luftströmung, Luftschichtung) eines Testraums mit PCM-Decke mit den Werten eines Referenzraums verglichen.
Informationen hierzu im weiteren Projektverlauf
Optimierungsmaßnahmen und –möglichkeiten
Informationen hierzu im weiteren Projektverlauf
Baukosten und Wirtschaftlichkeit
Die Sanierungskosten belaufen sich insgesamt auf 11,3 Millionen Euro. Davon wird die Hälfte aus Förderprogrammen beigesteuert, die andere Hälfte wird über einen kommunalen Kredit finanziert.
Informationen hierzu im weiteren Projektverlauf
Pädagogikkonzept
Nach Projektende kann die Monitoringtechnik weitergenutzt werden. Dazu wird der Monitoring-Arbeitsplatz in das für alle Schulen offenes „UNEX-Schülerexperimentallabor“ integriert, welches in einem Teilbereich des Erdgeschosses einzieht. Neben anderen Schülerexperimenten in Physik und Chemie wird so auch die Gebäudeenergieeffizienz experimentell erlebbar, womit die Thematik in den Unterricht der naturwissenschaftlich ausgerichteten Schule, sowie in Veranstaltungen der BTU Cottbus einfließen kann. Die laufenden Energieströme sollen zudem auf einer Anzeigetafel in der Schule sichtbar gemacht werden.
Informationen hierzu im weiteren Projektverlauf
Energiekennzahlen
| Energiekennzahlen nach EnEV (in kWh/m2a) | vor Sanierung | nach Sanierung |
| Heizwärmebedarf | 260,90 | 27,20 |
|---|---|---|
| Primärenergie gesamt | 214,30 | 45,20 |
| Gemessene Energiekennwerte (in kWh/m2a) | vor Sanierung | nach Sanierung |
| Endenergie Wärme | 133,20 | |
| Primärenergie Wärme | 93,20 | |
| Primärenergie gesamt | 132,10 |
Alle Werte beziehen sich auf den Gebäudeteil Schule mit 8.048 m² Energiebezugsfläche.
Kosten für die Realisierung
| Realisierungskosten in €/m2 | |
| Baukonstruktion (KG 300) | 650 |
|---|---|
| Technische Anlage (KG 400) | 280 |
Hierbei handelt es sich um eine/n Kostenschätzung
Bauwerkskosten netto nach DIN 276 bezogen auf die Bruttogrundfläche (BGF) nach DIN 277
Kosten für die Sanierung
| Sanierungskosten in €/m2 | |
| Insgesamt | 1.040 |
|---|---|
Hierbei handelt es sich um eine/n Kostenschätzung, Bezugsfläche ist die Bruttogrundfläche
