Energieeffizientes Gebäudedesign

Im Nordosten von Karlsruhe entsteht ein neues Gebäude auf dem Firmencampus der Experten für Intralogistiksoftware und -planung Dr. Thomas und Partner GmbH & CO. KG (Bild 1). Dass es sich dabei nicht um „irgendein“ Bürogebäude handelt wird offensichtlich, sobald die Eckdaten etwas genauer betrachtet werden.

Das Bürogebäude wird im Passivhausstandard errichtet. Der damit verbundene geringe Energiebedarf wird über eine Wärmepumpe mit einer regenerativen Energiequelle bereitgestellt. Auf 3.300 m² sollen 85 Arbeitsplätze geboten werden. Ein nahezu identisches Gebäude ist bereits auf dem Areal vorhanden. Dem Bauherrn ist es wichtig, dass die beiden Gebäude nahezu gleich aufgebaut sind, um den Mitarbeitern Arbeitsplätze identischer Qualität bieten zu können. Da der Bauherr mit dem behaglichen Innenraum, dem Verteilsystem, der Energieerzeugung und damit auch mit dem energetischen Standard sehr zufrieden ist, wollte er genau deshalb ein gleichartiges Gebäude.

Die Generalplanung für das „alte“ wie auch das für das „neue“ Gebäude werden von der Vollack-Gruppe mit Hauptsitz in Karlsruhe vorgenommen. Das Unternehmen mit 300 Mitarbeitern bundesweit hat den Anspruch, Gebäude von Anfang an nachhaltig zu denken.

Bei der „klassischen“ Projektplanung entsteht oft eine Lücke, durch die ein energetisches Einsparpotential ungenutzt bleibt: Gebäudetechniker kommen häufig erst dann ins Spiel, wenn wichtige Eckpfeiler des Projektes bereits gesetzt sind, wie z.B. die Ausrichtung oder das grundsätzliche Design des Gebäudes. Im späteren Projektverlauf ist es für den extern hinzugezogenen Spezialisten der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) dann nur noch schwer möglich, Einfluss darauf zu nehmen.

Bei Vollack besteht keine Lücke, da Architekten ebenso wie TGA-Ingenieure Teil des Teams sind. Das Team steht dem Bauherrn bis zum Ende der Leistungsphase 4 und darüber hinaus, bis zum Ende des Projektes, als Sparringspartner zur Verfügung. So ist es von der ersten Idee an möglich, das Konzept des Gebäudes energieeffizient zu gestalten. Bauherren haben im weiteren Verlauf des Projektes nur einen Ansprechpartner, da das Team als Schnittstelle zu externen Planern auftritt. Die energetische Betrachtung des Gebäudes ist die Grundlage weiterer Planungsentscheidungen. Diese wird dynamisch über ein ganzes Jahr (test reference year – TRY) unter Berücksichtigung des Nutzungsverhaltens durchgeführt. Bisher hat Vollack diese Betrachtungen entweder über externe Partner erstellen lassen oder mit Simulationswerkzeugen selbst durchgeführt. Die Ergebnisse waren von hoher Qualität und Aussagekraft, jedoch aufgrund der aufwendigen Bedienung der Werkzeuge oder des erhöhten Abstimmungsbedarfes mit externen Partnern nur mit einem großen zeitlichen Aufwand zu erreichen. Der Zeitaufwand hatte zur Folge, dass bei der Konzeption des Gebäudes weniger Varianten simuliert werden konnten. So wurde das Treffen von Aussagen über die Einflüsse von architektonischen Anpassungen erschwert.

Mit dem Einsatz einer neuen Software reduziert Vollack den Zeitaufwand. Das Werkzeug „Gebäudeenergiebedarf VDI 2067 Blatt 10“ der mh-software GmbH aus Karlsruhe ermöglicht die schnelle Erfassung des Gebäudes mit dem zum Zeitpunkt der Planung angemessenen Detaillierungsgrad.

Durch die neue Arbeitsweise kann energieeffizient geplant und so auch dem Bauherrn ein deutlicher Mehrwert geboten werden. Im Falle des oben beschriebenen Bauvorhabens wurde bspw. ermittelt, dass ein einziges Verteilsystem zur Wärmeübergabe ausreichend ist. Die verwendete Fußbodenheizung mit integrierter Zuluftführung mit einer Leistungsabgabe von 60 bis 70 W/m² hat sich in den Vorermittlungen als ausreichend erwiesen. Auf ein zweites, teures Verteilsystem kann so verzichtet werden.

Des Weiteren ist es möglich, Grundrisse nach Leistungsanforderungen (Bild 2) und Temperaturverlaufskurven einzufärben und so Unterschiede zu visualisieren. Dies wiederum ist als Entscheidungsgrundlage für den Bauherrn dienlich. Entscheidungen werden dadurch vereinfacht, dass bei einigen Projektabsprachen live, während des Meetings, Änderungswünsche und Vorschläge direkt am Modell umgesetzt werden. Dies wird erst durch die Einführung der neuen Planungswerkzeuge ermöglicht: Dank der einfachen Anwendung der neuen Software sind die Auswirkungen sofort für alle ersichtlich.

Ein großes Ziel der energetischen Optimierung ist das „Peakshaving“: Durch ein intelligentes Gebäudedesign sollen Lastspitzen vermieden werden. Die Dimensionierung der Erzeuger für Wärme und Kälte wird über die Heiz- und Kühllastermittlung nach DIN EN 12831 und VDI 2078 aus dem gleichen Modell wie die Energiebedarfsermittlung durchgeführt, die Auswirkungen der Optimierungen können direkt geprüft werden, bspw. können die Transmissionswärmeverluste über die Bauteile visualisiert werden (Bild 3).

Durch die grafischen Ausgaben und Analysen sind Absprachen leichter geworden, da die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen direkt ersichtlich wird. Und nicht zuletzt trägt eine energetische Bewertung in der frühen Planungsphase zum klimaverträglichen Bauen und damit zum Klimaschutz mit bei. Für den Bauherrn und Entscheider ist mehr Transparenz geschaffen, die Prozesse sind verbessert und insgesamt erfährt der klimaverträgliche und damit nachhaltige Ansatz eine wünschenswert hohe Aufwertung.