Umsetzung des energetischen Konzeptes

Das Gebäude wurde entsprechend den Vorgaben als Niedrigstenergiegebäude konzipiert. Zielstellung war die Unterschreitung des Standes der ENEV 2007 um 60 %. Dies entspricht einer Unterschreitung der ENEV 2009 um 30 %. Durch das sehr gute Messergebnis zur Gebäudedichtheit nach den „Blower-Door“-Tests und Anrechung des selbst erzeugten PV-Strom wird die ENEV 2009 sogar um 50 % unterschritten. Das Gebäude wird nun einen Primärenergieverbrauch für Heizung von 26 kWh/(m²a) erreichen. Das entspricht einem Stromverbrauch für Heizung von 10 kWh/(m²a) (entspricht „1 Liter-Haus“). In der Planungsphase wurde berechnet, dass hierfür Mehrinvestitionskosten von ca. 12 % gegenüber einem konventionellen Gebäude notwendig werden. Die Amortisation dieser Mehrkosten wurde nachgewiesen.

Konzept

Um diesen Energiestandard zu erreichen ist an erster Stelle eine hoch wärmegedämmte Gebäudehülle notwendig. Diese wurde an den Bauteil-Anforderungen des Passivhaushausstandards orientiert. Lediglich die Fenster unterschreiten diese Anforderungen, da hier aus Kostengründen auf gedämmte Rahmen verzichtet wird. Hier kommen 3-fach-Scheiben zum Einsatz, mit denen die Fenster einen Uw -Wert von 1,1W/(m²*K) erreichen. Auch die ausreichende Luftdichtheit der Gebäudehülle ist eine wichtige Voraussetzung, die mittels „Blower-Door“-Tests nach Fertigstellung geprüft wurde (gemessene Luftwechselrate: n 50 = 0,29 1/h).

Umsetzung

Zweiter wichtiger Punkt des Energiekonzeptes ist die aktive und passive Nutzung der Sonnenenergie. In den Übergangsmonaten im Frühjahr und Herbst funktioniert das Foyer als Sonnenfalle. Die über die verglaste Südfassade einstrahlende Sonnenenergie wird in den massiven Bauteilen des Fußbodens und der Stampflehmwand an der Rückseite des Foyers gespeichert und zeitversetzt wieder an das Gebäude abgegeben. Um eine Überhitzung im Sommer zu vermeiden, schützt ein fester Sonnenschutz, der nur flach einfallende Sonnenstrahlen durchlässt, die Fassade bei steil stehender Sonne aber verschattet. Dieser Sonnenschutz enthält gleichzeitig ein Fotovoltaikelement, das der Stromerzeugung dient.

Dritter Punkt des Energiekonzeptes ist die Speicherung von Wärme. Hierzu dient – neben der Masse der Stampflehmwand – die 196 m³ große Löschwasserzisterne, die zu den zwingenden Forderungen des Brandschutzkonzeptes gehört. Die Zisterne wird in einer separaten Infrastrukturmaßnahme parallel zum vorliegenden Bauvorhaben realisiert. Sie befindet sich direkt südlich des Archivs im Anschluss an das Gebäude. In die Zisterne wird nicht nur die überschüssige Wärme aus den Räumen im Sommer, sondern vor allem auch die Abwärme des Servers abgeleitet. Hier fallen in der Spitzenlast bis ca. 4 kW Wärmeleistung an. Diese Energie wird mittels eines speziellen Serverschrankes direkt an der Entstehungsstelle abgenommen und dann über Wasserleitungen und einen Wärmetauscher in die Zisterne eingebracht. Der Temperaturbereich des Wassers in der Zisterne bewegt sich zwischen 0 und 20 °C.

Die Heizung des Gebäudes erfolgt mittels einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe, die ihre Energie aus der Zisterne entzieht. Für die Leistungsspitzen bei Heizung und Kühlung des Gebäudes stehen zusätzlich oberflächennahe Kompaktsonden zur Verfügung, die geothermisch Energie aus dem Boden ziehen.

Die Verteilung der Energie im Haus erfolgt über ein Rohrsystem, das sowohl in den Estrichen – vergleichbar einer konventionellen Fußbodenheizung – als auch in den massiven Speicherbauteilen des Foyers eingebaut ist (Lehmwand und Fußboden mit Klinkerpflaster). Hierdurch werden die Bauteile im Sommer gekühlt und im Winter geheizt. Dies wird unterstützt durch die hohe thermische Speichermasse der Bauteile im Foyer.

Ein weiterer wichtiger Baustein des Energiekonzepts ist die kontrollierte Lüftung des Gebäudes mit Wärmerückgewinnungam Lüftungsgerät. Die Lüftungsanlage versorgt alle Büros im Bereich der Fassade mit Frischluft. Hierdurch ist es in der Heizperiode nicht mehr notwendig, die Fenster zum Lüften zu öffnen. Die Abluft wird oberhalb des Atriums und in den Nebenräumen abgezogen. Die Wärme der Abluft wird über einen Wärmetauscher für die Frischluft bereitgestellt, dadurch werden die Lüftungswärmeverluste verringert.

• Bauteilaktivierung in den Geschossdecken
• Heizenergiebedarf 15,9 kWh/(m²*a)
• Nutzenergie Heizung (früher „Heizwärmebedarf“) 34,6 kWh/(m²*a)
• Gesamt-Energieverbrauch (inkl. Heizung, Warmwasser, Kühlung, Lüftung und Beleuchtung): 56 kWh Primärenergie/(m²*a)
• Vergleich Anforderungswert ENEV 2009 112 kWh Primärenergie/(m²*a) = Unterschreitung der ENEV 2009 um 50 %
• Außenwand U-Wert 0,15 W/(m²*K)
• Fenster U-Wert 1,10 W/(m²*K)

Die Frischluft wird über einen Erdwärmetauscher unterhalb des Gebäudes angesaugt, der die Luft vorkonditioniert und im Winter erwärmt sowie im Sommer abkühlt. Auch die Frostsicherheit der Anlage wird hierdurch sichergestellt.

Die aktive Nutzung solarer Energien durch Fotovoltaik ergänzt das Konzept. Auf der Dachfläche kommt eine Kunststoffdachabdichtung mit integrierten Fotovoltaik- Zellen zum Einsatz (Ertrag ca. 2.483 kWh/a). Auf den Sheddachflächen wurde die Wirtschaftlichkeit einer Fotovoltaikanlage nachgewiesen, die sich aber aus Kostengründen jedoch vorerst nicht realisieren ließen. Die Anschlussinstallation wurde vorgesehen, um eine Nachrüstung zu ermöglichen. Im Falle der Nachrüstung der PV auf den Sheds, wäre ein klimaneutrales Gebäude, wie von der Regierung bis 2050 gewünscht, realisierbar.

Das im Holz gespeicherte CO2 trüge zusätzlich positiv CO2- Bilanz bei.