Hauptschule, Doren

Executive Summary

Die Hauptschule der Gemeinde Doren in Vorarlberg wird einer umfassenden Sanierung unterzogen. Das Gebäude aus dem Jahre 1974 wird zum Teil abgerissen und durch einen Neubau ersetzt.

Im Zuge der thermischen Sanierung werden die obersten Geschossdecken mit 15 bzw. 20cm EPS gedämmt. Der erdanliegende Fußboden wird mit einer 5cm Perlit-Schüttung und 45cm Mineralfaser-Platten, die Außenwände mit insgesamt 24cm Holzfaserdämmplatten in einer hinterlüfteten Holzständerkonstruktion versehen. Im Dachbereich wird das Flachdach mit 25cm EPS zusätzlich gedämmt. Bei der hinterlüfteten Dachschräge wird die Glaswolle durch EPS ersetzt und mit einer weiteren 10cm EPS- Schicht ergänzt. Die bestehenden Fenster werden durch Holz-Alu-Wärmeschutzfenster ersetzt. Ergänzend werden Außenjalousien inklusive tageslichtabhängiger Steuerung, zur Reduzierung der Kühllast, montiert.

Im Zuge der Sanierung wird in das Gebäude eine Lüftungsanlage mit einem Wärmerückgewinnungsgrad von 50% eingebaut.

Die Wärmeversorgung wird vom bestehenden Heizölkessel auf eine Hackschnitzel-Heizung umgestellt. Die bestehenden Umwälzpumpen werden durch drehzahlgeregelte Hocheffizienzpumpen ersetzt.

Zur Steigerung der elektrischen Energieeffizienz wird das Beleuchtungssystem optimiert, indem Präsenzmelder, elektronische Vorschaltgeräte und Energiesparleuchten eingebaut werden. Ergänzend wird eine 550m²- Photovoltaikanlage mit einer Peak-Leistung von 98,82kW errichtet.

Auszeichnungen/Zertifizierungen/Preise

• Klimaaktiv Gold (913 Punkte) – Link zur Gebäudedatenbank

Ausgangszustand

Gebäude

Eigentümer/ Betreiber:

• Gemeinde Doren Immobilienverwaltungs GmbH & Co KEG

Ansprechpartner / Kontaktpersonen:

• BGM Guido Flatz

Architekt:

• Fink Thurnher Architekte
  • Bahnhofstraße 7/1, 6900 Bregenz
  • office@fink-thurnher.at

Techn. Planer:

• Ökologie Spektrum – Zentrum für Umwelttechnik und -management GmbH
  • Lustenauerstraße 64, 6850 Dornbirn
  • office@spektrum.co.at
• HKLS
  • Ingenieurbüro Walter Pflügl
  • Arlbergstrasse 48, 6900 Bregenz
  • office@pfluegl.cc

Standort:

• Kirchdorf 200, 6933 Doren

Gebäudetyp:

• Talentehauptschule

Errichtungsjahr Bestandsgebäude:

• 1974 / 1990 Klassentrakt erweitert

Größe:

• (BGF) 4.722 m²

Zustand/ Ausstattung Bestand:

• Das Gebäude in Massivbauweise mit Stahlbeton und einem Dämmstandard aus dem Jahre 1974, also in etwa 40 Jahre alt, konnte keinen zeitgemäßen Unterricht mehr bieten. Nicht nur das Dach war undicht, sondern auch die Änderung des pädagogischen Konzepts erforderte eine Sanierung des Schulgebäudes.

Motiv für die Sanierung

Mängel/ Schwachstellen/ Probleme im Bestand:

• Der schlechte thermische Zustand des Gebäudes (40 Jahre alte Dämmung und 2-fach Wärmeschutzverglasung mit hohem Rahmenanteil) mit hohen Betriebskosten, sowie die veraltete Gebäudetechnik, der in die Jahre gekommene Ölkessel und kein Konzept zur Erreichung eines hohen Komforts (Stichwort Sommertauglichkeit) waren der Anlass für die Sanierung.

Ziele

Vision

Wünsche / Ziele Bauherr Ökologie/ Energieeffizienz/ Komfort:

• Die Ziele der Gemeinde sowie des Bauherrn waren die Schaffung eines innovativen Vorzeigeobjekts mit einem reduzierten Energiebedarf, welcher durch 100% erneuerbare Energieträger gedeckt werden soll. Ein hoher thermischer Komfort im Sommer wie im Winter wird angestrebt.

Ziele Planer:

• Die Ziele der Planer waren die Integration eines innovativen Konzepts in ein Bestandsgebäude, welches bereits bei der Errichtung in den Hang gebaut wurde, und sich schon damals gut in die Natur einpasste.

Maßnahmen

Gebäudehülle

Bauteilaufbauten:

• Die Gebäudehülle, errichtet in Massivbauweise mit 18 cm Hochloch- und 9 cm Vollziegelmauerwerk mit dazw. 5 cm Holzwolleplatten bzw. 6 cm expandiertem Korkschrott (Gebäudeteile aus dem Jahr 1990) mit einer mineralischen Putzschicht außen und innen, wird mit 24 cm Holzfaserdämmplatten in einer hinterlüfteten Holzständerkonstruktion erweitert. Dadurch reduziert sich der U-Wert von ehemals 0,79 bzw. 0,49 W/(m²K) auf 0,15-0,17 W/(m²K).
• Die obersten Geschossdecken sind mit 5 cm Holzwolleplatten und dazwischen liegender Hartschaumplatte gedämmt, die 1990 errichteten Geschossdecken verfügen bereits über eine Dämmung aus insgesamt 16 cm EPS und 5 cm Filz zwischen der Lattung. Im Zuge der Sanierung werden die obersten Geschossdecken mit 20 bzw. 15 cm EPS gedämmt und es wird eine U-Wertverbesserung von 0,23-0,42 auf 0,12-0,13 W/(m²K) erreicht.
• Das Flachdach wird zusätzlich mit 25 cm EPS (U-Wert von 0,49 auf 0,13 W/(m²K) sowie die hinterlüfteten Dachschrägen mit 10 cm EPS ergänzt (U-Wert von 0,33 auf 0,16 W/(m²K).
• Der erdanliegende Fußboden erhält eine 5 cm Perlitschüttung und 45 cm Mineralfaserplatten (U-Wertverbesserung von 0,57 auf 0,35 W/(m²K)).

Baustoffe:

• Holzfaserdämmplatten (ausgezeichnet mit den österreichischen Umweltzeichen) und EPS zur Dämmung der Außenwände bzw. der obersten Geschossdecke.
• Perlitschüttung und Mineralfaserplatten zur Dämmung des erdanliegenden Fußbodens.

Fensterqualität:

• Holz-Alu-Wärmeschutzfenster (U-Wertverbesserung von 1,6 auf durchschnittlich 1,2 W/(m²K)).

Luftdichtigkeitskonzept:

• Das Luftdichtigkeitskonzept wurde im Zuge der Sanierung verbessert. Mit dem Blower-Door-Test wurde ein Wert von 1,5 h-1 erreicht.

Haustechnik

Heizung:

• Das Heizsystem wurde von einem alten Ölkessel auf einen Biomassekessel, befeuert mit Hackschnitzel aus der näheren Umgebung (Landwirt aus Doren), mit in etwa gleicher Leistung umgestellt. Der Kessel versorgt einen Pufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 2 x 3.500 Liter. Die gleich bleibende Leistung des Kessels ergibt sich aus der Erweiterung der Hauptschule um den Turnsaal. Bei der Energieverteilung wurde darauf geachtet, dass diese auf kürzestem Weg erfolgt, damit Verluste minimiert werden.
• Die Heizungsverteilung erfolgt über eine Niedertemperaturheizung ausgeführt als Fußbodenheizung. Teilweise werden auch noch Heizkörper verwenden. Die Einzelraumregelung ermöglicht bedarfsgerechtes Heizen.

Kühlung:

• Durch eine im Vorhinein durchgeführte Simulation wurde festgestellt, dass ein Kühlkonzept basierend auf Nachlüftung ausreichend ist, um die anfallenden Lasten abzuführen.

Lüftung:

• Die Raumlufttechnikanlage hat einen Wärmerückgewinnungsgrad beim erforderlichen Luftwechsel von 50%.
• Durch die Aufteilung der Luftmengen auf mehrere Zentrallüftungsgeräte für die unterschiedlichen Gebäudebereiche konnte erreicht werden, dass Verteilverluste minimiert werden und bedarfsangepasste Lüftungsgeräte ausgewählt werden konnten.

Sanitär:

• Die Sanitäreinrichtungen der Schule werden durch den zentralen Pufferspeicher versorgt.

Elektrik:

• Elektronische Vorschaltgeräte mit Energiesparleuchten, einer Tag- und Nachtsteuerung und einer Dimm-Funktionalität sowie einem Anwesenheitssensor senken den Beleuchtungsenergiebedarf. Andererseits erhöhte sich dieser wieder durch die erhöhte Lichtleistung von 288 auf 381 lux/m² durch die neuen gesetzlichen Auflagen. In Summe bleibt es ein Nullsummenspiel jedoch mit einem gesteigerten Komfort durch die höhere Beleuchtungsstärke.
• Eine 550 m² PV-Anlage mit einer Leistung von 98,82 kWp wird Strom für den Eigenbedarf produzieren. Durch die 105 MWh/a an erzeugter Energiemenge können bei einem prognostizierten Verbrauch von 100 MWh immerhin 5 MWh in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die Schule ist somit ein Plusenergiegebäude!

Regelungstechnik:

• Die bestehenden Umwälzpumpen werden durch drehzahlgeregelte Hocheffizienzpumpen ersetzt und die Heizungsanlage durch eine Einzelraumregelung sowie eine umfassende Gebäudeleittechnik ergänzt.
• Die zentrale Bus-Steuerung (EIB/KNX-Bus) wird vom Schulwart an einer Leittechnikstation überwacht und kann von dort aus bedient werden.
• Präsenzmelder in den Klassen- und Sonderräumen überwachen die Anwesenheit und geben die Informationen an die zentrale Leittechnik weiter. Diese werden gespeichert und sind jederzeit nachvollziehbar. „Licht-Aus“ erfolgt dadurch nach 10 minütiger Nicht-Anwesenheit voll-automatisch.
• Auch der Hygieneluftfühler (CO2-Fühler) überträgt die Daten an die Regelungstechnik, welche abhängig von der Luftqualität im Raum die Lüftungsanlage bedient.
• Auch die Jalousienbewegung erfolgt unter den Gesichtspunkten:
  • Notwendige Beleuchtungsstärke innen
  • Im Winter: Jalousie runter um zusätzlich Heizleistung außerhalb des Schulbetriebs zu sparen
  • Im Sommer: Jalousiesteuerung gegen eine Überhitzung des Raumes; allerdings manuell übersteuerbar
  • Wetterstation um die Windgeschwindigkeit zu messen und somit die Jalousien vor Beschädigung zu schützen
• Eine Antipanikbeleuchtung, sowie ein neues Sicherheit- und Notbeleuchtungskonzept und eine individuell programmierbare Klingel- und Durchsageanlage runden das Regelungskonzept der Schule ab.

Solaranlage:

• Die Sonnenenergie wird durch eine PV-Anlage in Strom umgewandelt

Energieeffizienz

Maßnahmen zur Effizienzsteigerung:

• Drehzahlgeregelte Heizungspumpen
• Beleuchtungssystem: Tageslichtgesteuert mit integrierter Jalousiesteuerung; manuelle Bedienung vorrangig
• Heizung: Außentemperaturgesteuert

Abwärmenutzung:

• Die Wärme der Abluft wird mit einem Wärmetauscher im Lüftungsgerät zurückgewonnen und der Zuluft zugeführt.

Nutzung Erneuerbarer Energiequellen:

• PV-Anlage am Dach
• Biomassekessel verbrennt Hackschnitzel aus der Gemeinde

Besondere Lösungen:

• Gesundes Raumklima durch Nutzung von ökologischen Dämmstoffen in jeden Bereichen wo sich Schüler und Personal aufhalten.„Holz soweit das Auge reicht“. Durch die Verwendung dieses nachwachsenden Rohstoffs im Klassen-, Gang- und Turnhallenbereich wird ein optimales Raumklima geschaffen. Auch wirkt dieser Rohstoff feuchteregulierend, was den Einsatz einer kontrollierten Wohnraumlüftungsanlage begünstigt.

Ergebnisse

Kennzahlen

Erklärung der Kennzahlen:

Der spezifische Heizwärmebedarf beschreibt die erforderliche Wärmemenge pro Quadratmeter beheizte Bruttogeschossfläche, die ein Gebäude an einem bestimmten Ort (Klima) oder bei einem Referenzklima pro Jahr benötigt, um die Innenraumtemperatur auf 20 Grad Celsius zu halten.

Der Kühlbedarf ist diejenige Nutzenergie, die nötig ist, um die Räume eines Gebäudes beim Auftreten von Überwärmung auf die gewünschte Soll-Temperatur zu kühlen.

Als Heizlast versteht man jene Wärmemenge die notwendig ist, um den Wärmeverlust von Räumen auszugleichen.

Die Kühllast ist eine aus einem Raum abzuführende Wärmelast, die notwendig ist, um einen vorgegebenen Raumluftzustand zu erreichen oder zu erhalten.

Heizwärmebedarf/ vorher:

• 22,01 kWh/(m³a)
• Bzw. 84 kWh/(m²a) lt. Energieausweis

Heizwärmebedarf/ nachher:

• 5,40 kWh/(m³a)
• Bzw. 21,6 kWh/(m²a) lt. Energieausweis

Kühlbedarf/ vorher:

• 0,11 kWh/(m³a)

Kühlbedarf/ nachher:

• 0,20 kWh/(m³a)

Spezifische Heizlast:

• Vorher: 46,17 W/(m²BGF) bei BGF = 4.722 m²
• Nachher: 19,76 W/(m²BGF) bei BGF = 4.879 m²

Erwartete CO2- Einsparung:

• 252,91 t/a … -100%

Erwartete Kosteneinsparung im Betrieb:

• In 3 Jahren: € 127.695,00

Amortisationszeit:

• 10-12 Jahre

Kosten

Investitionskosten:

• Gesamte Investitionskosten ca. € 6,5 Mio.
• Beantragte Investitionskosten: € 2.847.209,00
• Umweltrelevante Investitionskosten: € 2.031.835,00

Einsparungen im Betrieb:

• Erwartete Einsparung an Brennstoff:
  • durch die thermische Hülle des Gebäudes
  • die Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage und
  • die Photovoltaikanlage am Dach.
• HWB sinkt von 22,01 kWh/(m³a) auf 5,40 kWh/(m³a)
• Stromeinsparungen:
  • Beleuchtungsoptimierung
  • PV-Anlage
  • Netz-Strombezug um ca. 100 MWh/a verringert
• Gesamte kalkulierte Energiekosteneinsparungen in 3 Jahren: € 127.695,00

Förderungen:

• Beantragte Investitionskosten: € 2.847.209,00
• Umweltrelevante Investitionskosten: € 2.031.835,00
• Förderbasis: € 1.904.140,00
• Förderungen: € 600.000,00 (bei Fördersatz von 31,51 %)
• Es wurde der maximale Förderbetrag genehmigt. Auch konnte ein Zuschlag zur Erreichung eines Plusenergiegebäudes genehmigt werden.

Kosten je m2 BGF:

• ca. 1300 €/ m2 BGF

Performance

Messungen im Rahmen der Qualitätssicherung Herstellung:

• Blower-Door-Test (Luftdichtheitstest)n50 = 1,5 h-1

Persönliche Erfahrungen

Planungs- und Bauphase

Bericht zum Planungsprozess (Zusammenarbeit der Akteure, Schwierigkeiten, best practice Beispiele):

• Durch die hohe Investitionssumme war eine EU-weite Ausschreibung notwendig.
• 95% der beteiligten Firmen waren aus Vorarlberg, was Vorteile in der Zusammenarbeit bringt, da
  • man die Firmen kennt und Referenzen besichtigen kann,
  • in Garantiefällen die Kontakte bzw. Ansprechpartner einfacher erreichen kann,
  • bei Wartungen und im Störfall die Firmen meist in kurzer Zeit vor Ort sind.

Hindernisse im Planungsprozess (Genehmigungen/ Behörden/ Anrainer/…):

• Es waren nur Kleinigkeiten im Zuge des Bauvorhabens, welche zu kurzen Verzögerungen bzw. zu Schwierigkeiten geführt haben, wie z.B.: die Abnahme des Stiegengeländers.

Empfehlungen:

• Durch die rechtzeitige Bildung eines Bauausschusses, bestehend aus
  • Schulerhalterverband
  • Gemeindevertreter
  • Schule (Direktor und Lehrer)
• konnte eine Umsetzung erreicht werden, welche die Interessen aller Beteiligter zufriedenstellte. Auch tagte dieser Ausschuss im intensiven Bauprozess zumindest monatlich, um etwaige Probleme rasch zu lösen.
• Eine gute Planung, von der ersten Idee im Jahr 2007 bis zur endgültigen Umsetzung im September 2012, ermöglichte einen fast reibungslosen Ablauf während der „heißen“ Bauphase. Die kurze Bauzeit von nur 13 Monaten (verlängerte Sommerferien) wurde dadurch erst möglich und es wurde erreicht, dass der Unterricht nicht ausgelagert werden musste.
• Eine Absicherung bei Gewerken, welche den Baufortschritt stark verzögern können, ist zu empfehlen, besonders bei kurzen Bauzeiten.
• Die Abrechnungsunterlagen zum Erhalt der Förderung sind relativ kompliziert und der Aufwand recht hoch. Experten zum Erreichen der Rahmenbedingungen und in weiterer Folge zum Nachweisen der Grenzen sind in den Bereichen HKLS, Elektro/Licht und Bauleitung unbedingt erforderlich.
• Auch helfen Fachleute, welche bereits am Beginn des Bauvorhabens ins Boot geholt werden, beim Abschätzen von möglichen Mehrkosten bzw. zeigen mögliche Terminprobleme schon vorab auf.
• Für den Einregulierungsprozess der Haustechnik/Regelungstechnik ist Zeit vorzusehen.
• Ein 6-Augen-Prinzip ist zu empfehlen hinsichtlich
  • Baufortschritt (Bauleitung)
  • Finanzen (Finanzierungsstelle bzw. Finanzbeauftragter)
  • Bauherr

Nutzung

Nutzungskomfort/ Erfahrungen:

• Durch den erreichten hohen ökologischen Standard können sich nun Lehrer und Schüler nachhaltig Wohlfühlen. Dieses Ziel wurde unter anderem durch die Verwendung einer Schafwolldämmung (im Kontaktbereich Schüler/Lehrer) und einer Steinwolldämmung im Dachraum erfüllt, sowie trägt die durchgängige Verwendung von Holz in den Räumen zu einem angenehmen Klima bei.
• Ideen zu solchen Aufbauten bietet die Plattform: www.baubook.at
• Auch die Nachtlüftung erfüllt ihren Zweck und die angestrebten Temperaturen können eingehalten werden, was zu einer hohen Zufriedenheit beiträgt.
• Auch Befragungen im Einregulierungsprozess ermöglichen so manche Verbesserung des Raumklimas.

Planung – Schema Energiekonzept & Energieausweise