Bau-, Nutzungs- und Abbauphase nahezu emissionsfrei

Kita hat dreifach niedrigen Energieverbrauch

Dreifach-Null-Standard: das Ufo der Kita Wildblume in Garz auf Rügen. © Hochschule Wismar

Die Kindertagesstätte Wildblume in Garz auf Rügen ist ein außerordentlich nachhaltiges Gebäude. Die Planer greifen das Konzept "Triple Zero" des Nachhaltigkeitspioniers Werner vom Sobek auf: Während des ganzen Lebenszyklus' wird nahezu Null Primärenergie verbraucht, werden null Emissionen erzeugt und wird null Abfall produziert.

Möglich wird das zuallererst durch die Baustoffe: Die Trägerkonstruktion besteht aus Holz, die Wände sind aus Stroh und Lehmsteinen. Hinzu kommen eine aktive und passive Sonnenenergienutzung, eine Anlage für Raumlufttechnik (RLT) mit Wärmerückgewinnung, Erdwärmetauscher und ausgeklügelte Details. Insgesamt reduziert die Kita den Primärenergiebedarf gegenüber dem bisher genutzten Gebäude um 89 Prozent und die CO2-Emissionen um 85 Prozent.

Gebäudeform, Lüftungs-, Energie-, Material-, Abfall- und Wasserkonzept der Kita sind so optimiert, dass erneuerbare Energien ausgiebig genutzt werden können. Entwickelt hat das Objekt Professor Martin Wollensak mit dem Institut für Gebäude-, Energie und Lichtplanung, einem An-Institut der Hochschule Wismar. Die Hochschule begleitete das Projekt unter der Leitung von Wollensak und seiner wissenschaftlichen Mitarbeiterin Lucia Oberfrancová. Es wurde aus Mitteln der EU, des Landes Mecklenburg-Vorpommern, der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und des Bundesfamilienministeriums gefördert.

Solarkamin nutzt die Wintersonne

Die ovale Form des Gebäudes sorgt für ein minimales Verhältnis von Oberfläche zum Volumen (A/V-Verhältnis). Eine geringer Außenfläche spart Energie, weil weniger Wärme nach außen übertragen wird. Im Inneren befindet sich ein ebenfalls ovaler, überdachter Innenhof, der sogenannte Klimahof. Dieser klimatisch abgetrennte Bereich wird nur solar geheizt. Hier wird die Zuluft vorkonditioniert, die dann in die übrigen Räume gelangt.

Über einen nach Süden zu öffnenden Solarkamin nutzt der Klimahof die Wintersonne. Der Kamin besteht aus einer Stahlkonstruktion mit einem Zweikammer-Folienkissen. Wird es aufgeblasen, lässt seine Bedruckung Sonnenstrahlen passieren. Liegen die zwei Lagen eng aufeinander, so verschattet die Bedruckung. Im Sommer zieht zudem über die mittige Öffnung des Kamins warme Luft ab.

Die über einen Erdwärmetauscher konditionierte Außenluft versorgt den Klimahof mit Frischluft. Eine RLT-Anlage mit Rotationswärmetauscher reduziert die Lüftungswärmeverluste. In jedem Gruppen- und Aufenthaltsraum gibt es Lüftungsampeln mit einer kurzen Anleitung für die Nutzer. Sie erklärt nutzer- und kinderfreundlich die Bedienung von Lüftung und Heizung im Sommer wie im Winter. Auf dem Dach ernten Photovoltaikelemente und Röhrenkollektoren aktiv Sonnenenergie. Die übrige Heizwärme erzeugt eine Luft/Wasser-Wärmepumpe. Über eine Niedertemperatur Fußbodenheizung wärmt sie die Räume.

Nutzeraufklärung mit Ampel

Bei so viel Technikeinsatz spielen das richtige Abstimmen und Ansteuern der Komponenten sowie das Verhalten der Nutzer eine erhebliche Rolle. Zu Anfang hatten die Nutzer noch Probleme mit der richtigen Bedienung der Elemente (Öffnen des Fensters, CO2-Ampel, Lichtabschalten). "Wir haben uns mehrmals mit Nutzern getroffen und alles erklärt", berichtet Lucia Oberfrancová. "Wir haben ein Handbuch erstellt, ein Kinderhandbuch, sowie eine kurze Anleitung, die in jedem Raum hängt. Das hat sich gelohnt. Die Nutzer sind jetzt für das spezielle Gebäudekonzept sensibilisiert und kommen damit sehr gut zurecht. Die Lüftungsampel ist eine sehr gute Maßnahme und wird gut angenommen."

Messtechnische Begleitung

Zur Bewertung des Nutzerkomforts und des Nutzerverhaltens wurden in einem Gruppenraum im Süden, im Kinderrestaurant im Norden und im Klimahof in der Mitte Klimadaten gemessen. Insgesamt wurden im Gebäude neun Zähler und 47 Messfühler eingebaut. Gemessen wurden unter anderem die Temperaturen vor und nach dem Erdwärmetauscher, Zuluft- und Ablufttemperatur in den Räumen, die Temperatur in der Luftschicht im Dach vor und nach dem Abluftfenster sowie vor und nach dem Solarkamin, die Öffnungszeiten der Türen, Fenster und Abluftklappen, die Luftgeschwindigkeit, die Luftströmung durch das Dach, den Solarkamin und die Fensteröffnungen, die Lüftungsenergieverluste sowie der Energieverbrauch.

Ausführliches Monitoring

In einem Monitoring wurden die Daten vom 1. März 2015 bis zum 29. Februar 2016 ausgewertet. Die realen Verbräuche wurden mit den Betriebswerten eines Bestandsgebäudes, eines Referenzgebäudes Neubau nach EnEV 2009 sowie der Planung der Kita (ebenfalls nach EnEV 2009) verglichen.

Das Monitoring zeigt, dass die gesetzten Ziele erreicht wurden. Im Vergleich zum Referenzgebäude nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) benötigt die Kita während ihres ganzen Lebenszyklus nahezu null Primärenergie und erzeugt nahezu null Emissionen sowie nahezu null Abfall. Laut Monitoring verbraucht die Kita Wildblume weniger als 25 Kilowattstunden Primärenergie pro Quadratmeter im Jahr. Ein Referenzgebäude nach EnEV 2009 braucht mehr als 110 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr, das Bestandsgebäude verbrauchte mehr als 215 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Beim Monitoring zeigt sich auch, dass die Innenraumluftqualität sehr gut ist. Im Durchschnitt lag die CO2-Konzentration unter 800 ppm. Die realen Energieverbräuche lagen im Vergleich zur Planung etwas höher, allerdings auch die Gewinne aus der Sonnenenergie und der Wärmerückgewinnung der RLT-Anlage. Zudem wurde festgestellt, dass die Nachtabkühlung im Sommer nicht ausreichend genutzt wurde. Denn die Lüftungsklappe im Klimahof wurde ab Windstärke 4 Meter pro Sekunde aus Sicherheitsgründen automatisch geschlossen. "Leider ist das auf Rügen sehr oft der Fall", erklärt Lucia Oberfrancová.

Sturmsichere Lüftungsklappe

Im Mai 2017 trafen sich die Architekten deshalb mit Nutzern und den Fachplanern, um die Hauptprobleme zu besprechen und Lösungen zu finden. Die Lüftungsklappe etwa sollte durch eine sturmsichere ersetzt werden, um die freie Nachtkühlung zu verbessern. Für eine bessere Versorgung mit Frischluft wurden Fensterflügel in der Festverglasung des Eingangsbereichs eingebaut. Zudem waren Reserven des Erdwärmetauschers bei der Vorkühlung der Zuluft im Sommerbetrieb entdeckt worden. Zuglufterscheinungen im Winter im Bereich der Eingangstür des Klimahofs wurden durch den Einbau eines Windschutzes verbessert. Auch die Lösungen für die Verbesserung der ineffizienten Warmwasserbereitung wurden gefunden.

Für ihr Dreifach-Null-Konzept wurde die Kita auch schon ausgezeichnet. 2017 erhielt sie das BNB-Gütesiegel in Gold. Im Februar 2018 wurden das Planungsteam sowie der Bauherr, das Deutsche Rote Kreuz, mit dem Fritz-Bender-Baupreis ausgezeichnet. Die Fritz-Bender-Stiftung würdigt dabei "besondere Leistungen auf dem Gebiet des ökologischen Bauens unter Verwendung regionaler, baubiologischer und nachhaltiger Baustoffe im Hinblick auf die Harmonisierung zwischen Mensch und bebauter Umwelt" mit 20.000 Euro. von Achim Pilz

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