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Wärmerückgewinnung für Schulen besonders effektiv

Klassenzimmer sorgt für seine eigene Wärme

26.04.2010, 04:56

Passivhaus-Schule Riedberg
Zahlreiche Schulen wie die Riedberger sind im Passivhaus-Standard erstellt. Bild: PHI

Schulgebäude bieten für den Passivhausstandard einen wichtigen Vorteil: Über die Zuluft ist eine höhere spezifische Heizlast möglich, da während der Nutzungszeit viele Personen und Geräte die Räume erwärmen. Eine besondere Rolle im Heizbetrieb spielen Absenk- und Aufheizphasen.

Was im Wohngebäude nicht immer ausreichend vorhanden ist, gibt es in der Schule meistens zu Genüge: interne Wärmequellen. Schließlich sind die Klassenräume in der Regel mit 20 bis 30 Personen belegt. Zudem ist ein häufigerer Luftwechsel erforderlich. Um das Lern- und Denkvermögen der Schüler möglichst hoch zu halten, sollte der CO2-Anteil in der Luft 0,1 Volumen-Prozent nicht überschreiten.

So findet zum Beispiel in der nach dem Passivhausstandard errichteten Justus-von-Liebig-Schule im Schwarzwald ein 2,5-facher Luftwechsel pro Stunde während der Heizzeit statt – im Gegensatz zum einmaligen Austausch in einem Wohngebäude. Das bedeutet, dass eine Wärmerückgewinnung aus der Abluft gerade bei einem Schulgebäude besonders viel Nutzen bringt. Denn da der Zuluftvolumenstrom im Verhältnis zur Nutzfläche sehr groß sei, stelle es kein Problem dar, die Schule mithilfe der Lüftungsanlage zu beheizen, meint Oliver Kah, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Passivhaus Institut. Solare Gewinnung, Geräteabwärme und Personenwärme reichten dann aus, um das Gebäude über einen Großteil des Jahres hinweg während der Nutzungszeit zu beheizen.

Dabei ist wichtig, dass die Wärmerückgewinnung hocheffizient durchgeführt wird. Denn der verstärkte Luftwechsel führt sonst zu deutlichen Wärmeverlusten während der Heizperiode. In der Justus-von-Liebig-Schule entnimmt ein Wärmetauscher der Abluft etwa 90 Prozent ihrer Wärme. Kah empfiehlt einen Wärmebereitstellungsgrad von mindestens 80 Prozent.

Ganz ohne zusätzliche Heiztechnik kommen aber auch Schulen im Passivhaus-Standard nicht aus. Vor allem für die morgendliche Aufheizphase braucht die Lüftungsanlage Unterstützung. Denn die Belüftung und somit Beheizung sollten sich an den Nutzungszeiten orientieren und abends, am Wochenende oder in den Ferien unterbrochen oder zumindest reduziert werden. "Ein durchgängiger Betrieb der Lüftung würde den Primärenergiebedarf erheblich in die Höhe treiben", so Kah.

Um den Restwärmebedarf zu decken, ist das gesamte Spektrum der verschiedenen Technologien einsetzbar. Die Justus-von-Liebig-Schule nutzt das Nahwärmenetz eines Blockheizkraftwerks, um die Zuluft nachzuheizen. Laut Manfred Freyler, Geschäftsführer des Planungsbüros Krebser und Freyler, sei die alleinige Beheizung des Schulgebäudes über die Lüftungsanlage vollkommen unproblematisch. Sein Büro war an der Entwicklung des Energiekonzepts für die Justus-von-Liebig-Schule beteiligt.

Um die Luft zusätzlich zu erwärmen, sind auch Nachheizregister einsetzbar. Doch diese bieten laut Passivhaus-Experte Kah nur dann einen finanziellen Vorteil, wenn Räume zu Gruppen zusammengefasst werden können. Räume mit gleichem Lastverhalten – etwa aufgrund der Nutzung oder der Lage – können dann gemeinsam beheizt werden.

Auf die Lüftungsanlage wollten sich die Verantwortlichen eines Neubaus für das Neue Gymnasium in Nürnberg aber nicht verlassen. Dort wurde ein Holzbau für Mensa und Mehrzweckräume gemäß dem Passivhausstandard errichtet. Den Jahres-Restwärmebedarf von 13,5 kWh/m²a deckt ein Gasbrennwertkessel mit einer Leistung von 26 kW ab. Die Wärme wird über Plattenheizkörper verteilt. "Es handelt sich bei dem Gebäude um einen Leichtbau, der nur über wenig Speichermasse verfügt", berichtet Eva Anlauft, die beim Hochbauamt Nürnberg für das kommunale Energiemanagement zuständig ist. Daher sei herkömmliche Heiztechnik notwendig, um die Räume nach Zeiten mit wenig Belegung wieder aufzuwärmen. Eine ebenfalls installierte Erdsondenanlage dient lediglich dazu, den Wärmetauscher der Lüftungsanlage im Winter frostfrei zu halten. Das Konzept habe sich bewährt, meint Anlauft nach einjähriger Erfahrungszeit.

Die Nutzung von Heizflächen stellt somit häufig eine sinnvolle Variante dar. Aufgrund der guten Dämmung von Passivhäusern reichten kleinere Flächen aus, um den Wärmebedarf zu decken, wie Freyler erklärt. Auch in der als Passivhaus konzipierten Riedbergschule in Frankfurt sind kleine Heizkörper installiert. Zwei kaskadierte Holzpelletkessel mit jeweils einer Leistung von 60 kW liefern die Wärme.

Da der Heizbetrieb immer wieder durch Absenkungen unterbrochen wird, treten bei Passivhaus-Schulgebäuden grundsätzlich höhere Heizlasten auf als bei Wohngebäuden. Besonders hoch sind diese am Morgen, wenn das Gebäude aufgewärmt wird. Das Aufheizen bedarf daher einer besonderen Planung. Laut Kah liegt die Heizlast innerhalb der so genannten Vorspülphase bei etwa 50 W/m². Um diese zu senken, könne die Vorspül- und Aufheizphase ausgedehnt, der Luftvolumenstrom dabei aber reduziert werden. Generell sollte die Zuluft möglichst stark – bis auf 52 Grad - erwärmt werden, um die Wärme mit geringer Antriebsenergie in die Räume zu transportieren. Zudem muss die Vorheizphase mithilfe von Zeitsteuerung und Innentemperaturmessung geregelt werden. mst

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