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neue volksschule hallwang

    energie
    text: energieplaner

    dieses gebäude erzeugt mehr energie, als es selbst verbraucht. diese mehrenergie kann an die angrenzenden gemeindeeigenen oder auch an andere gebäude weitergegeben werden. für die energiebereitstellung kommen eine thermische solaranlage, eine photovoltaikanlage und als back-up eine wärmepumpe zum einsatz. energieoptimierende bzw. energiesparende maßnahmen werden in allen gewerken durchgeführt. als baumaterialien haben wir holz- und lehm verwendet, sodass dies auch vom gebäudecharakter ein co2 neutrales gebäude werden könnte.

    energieversorgung heizung- und warmwasser:

    die thermischen solaranlagen speichern in einen pufferspeicher und von hier wird die energie in die einzelnen speicherelemente geführt. in diesem fall sind dies lehmspeicherelemente. lehm hat eine relativ hohe dichte und eine relativ hohen wassergehalt, sodass auch die speicherkapazität, als auch die abgabe der energie optimal ist. daher wird auch das klima in den einzelnen räumen aufgrund der baumaterialien sehr angenehm sein. die lehmspeicherelemente werden so dimensioniert, dass sie eine möglichst große masse aufweisen und daher eine sehr große speichermenge besitzen.

    als back-up für die wintermonate wurde eine wärmepumpe gewählt. die wärmepumpe wird mit sole ausgeführt, es besteht aber auch die möglichkeit einen horizontalen kollektor zu errichten, sofern das gelände dafür tauglich ist. diese variante ist aber darauf zu prüfen, ob das gelände dafür geeignet ist und muss an einem späteren zeitpunkt entschieden werden. in der anlage (berechnungsunterlagen energiekonzept) ist auch ersichtlich, dass das back-up eine sehr kleine bereitstellungsenergie aufweist, da die meiste energie natürlich über die solarflächen erbracht wird. die wärmepumpe wird als back-up nur für die spitzen in den wintermonaten sowohl für die heizung als auch für die warmwasseraufbereitung verwendet. für das warmwasser haben wir einen eigenen pufferspeicher gesetzt, der über die solaranlage mit versorgt wird, als auch für die übertemperaturen vorhanden ist. da der warmwasserbedarf in volkschulen sehr schwankend ist, kann die spitzenlast bei bedarf auch vom back-up extra mit höheren temperaturen versorgt werden.

    da die volkschule in den sommermonaten im solarbereich einen überschuss produzieren wird, wird es zu einem angebot an mehrenergie kommen, dass in die sole, sprich in das erdreich gespeichert wird. dies ist auch beim waagrechten kollektor möglich. dies wurde bereits mehrmals angewendet, sodass die erfahrungswerte hierfür sehr gut sind und dadurch auch die leistungszahl der wärmepumpe erheblich erhöht wird.

    die warmwasseraufbereitung wird auf verschiedenster weise durchgeführt. für den turnsaalbereich wird eine trinkwasserstation vor den sanitäranlagen situiert. die erwärmung wird durch den zweiten bereitgestellten pufferspeicher über einen plattentauscher durchgeführt, sodass es zu keinen problemen mit legionellen kommen wird. erfahrungsgemäß ist der warmwasseranteil in volkschulen für die kinder sehr gering, nur durch die abendveranstaltungen wird dieser erhöht. die warmwasserbereitstellung für kleinere bereiche wie teeküchen und in abstellräumen wird daher durch kleinere speicher bewerkstelligt, die mit solarstrom versorgt werden.

    zum system der kombination der solarflächen und wärmepumpe ist noch zu sagen, dass in den wintermonaten über eine umschaltung die geringe temperatur, die durch die solaranlage erbracht wird aufgrund der äußeren einflüsse, die jedoch für die wärmeerzeugung nicht verwendet werden kann in  den wärmepumpensolekreislauf eingebracht wird und hier so geführt wird, dass der energiefluss zur solaranlage aufgrund der wärmepumpe noch einmal ausgenützt wird (siehe abb. 1)

    die photovoltaikpaneele wurden ebenfalls im grundriss situiert. zu dieser anlage ist zu sagen, dass es eine bestehende anlage gibt, die wieder montiert wird, sodass sie jederzeit erneuert werden kann. die neue photovoltaikanlage kann in mehrere teilelemente aufgestellt werden, das heißt, es sind platzreserven vorhanden. aufgrund des daneben liegenden berechnungsmoduls ist zu erkennen, dass der elektrische energiebedarf für das gebäude leicht gedeckt werden kann. betrieben werden durch die solar-photovoltaikanlage alle stromverbraucher die für den betrieb der  volkschule gebraucht werden:

    · warmwasseraufbereitung
    · kleine speicher
    · beleuchtung
    · lüftungsanlage
    · sämtliche pumpen und ventile, antriebe usw.

    es wird aufgrund der architektur mit sehr viel natürlichem licht gearbeitet. daher wird es in der volkschule (vormittagsbetrieb) einen sehr hohen überschuss geben. hier würden wir im energiekonzept andenken, dass diese an die gemeindeeigenen gebäude weitergleitet werden kann, sodass der überschuss alles selbst verwendet wird und nicht in das versorgungsunternehmen eingespeist werden muss. auch beim überschuss der thermischen solarflächen wäre es eine möglichkeit, dass dieser an gemeindeeigenen gebäude weiterwendet wird, die jedoch in reichweite sein müssten.

    lüftungssystem:

    das gebäude wurde so konzipiert, dass wir jeweils in den klassenzimmern die frischluft mit quellauslässen mit einer luftgeschwindigkeit von 0,2 m/s einbringen. die dort eingebrachte frischluft wird über überstromelemente in die pausenhalle gebracht (siehe abb. 2). bei den überstromelementen, die natürlich aufgrund von unterdruck funktionieren, werden schallelemente eingebaut, sodass es hier zu keiner lärmbelästigung kommen kann. in der pausenhalle wird die eingebrachte frischluft punktuell abgesaugt. es wird über ein klappensystem bzw. über einen co2 – fühler entschieden, ob die luft über überströmer (quellauslässe) in den turnsaal weitergeleitet wird. im turnsaal wird zentral abgesaugt. auch in den klassenzimmern wird über co2 fühler der co2 gehalt gemessen, und die lüftungsanlage damit geregelt. die frischluftrate wird pro kind mit einer höhe von 20 m3/h/kind geführt. es besteht die möglichkeit die gesetzlichen anforderungen von 35 m3/h/kind zu gewährleisten.

    die photovoltaik- sowie die thermischen solarmodule werden wir gefordert aufgestellt. bei den photovoltaikpaneele sind wir bei 20-30°, bei den thermischen solarpaneelen sind wir bemüht, diese an die 70-90° aufzustellen.

    zum beleuchtungskonzept das in diesem wettbewerbsstadium festzulegen ist, kann man erkennen, dass wir sehr viel auf natürliche belichtung gesetzt haben. auch eine natürliche belichtung in den sommermonaten, da hier südseitig kein sonnenschutz angebracht werden muss, da es vordächer gibt. als beleuchtungsmodul sind led-leuchten vorgesehen. auch die beleuchtungselemente werden so geschaltet, dass sie nur angehen, wenn es wirklich erforderlich ist.

    die speichermassen, die in diesem projektentwurf aus lehm bestehen, versorgen natürlich ein klassenzimmer nicht nur mit einer behaglichkeit, sondern sorgen auch dafür, dass die raumfeuchte in den klassenzimmern möglichst ausgeglichen ist.

    gebäudeerwärmung kühlen:

    aufgrund der anordnung der bauteil und auch des sonnenschutzes wird es zu keiner sommerlichen überwärmung über die bauteile kommen. beim eintrag über die fenster, sind hier wie bereits erwähnt, maßnahmen getroffen worden, sodass im südlichen bereich keine jalousien erforderlich sind. die kühlung für das objekt wird über das lüftungssystem nachts, durch ein sogenanntes freecooling-system durchgeführt. durch diese maßnahmen werden die bauteile abgekühlt, sodass diese kühlung bis in die vormittagsstunden reichen wird.

    mit einem erdkollektor kann man die frischluft und die bauteile in den sommermonaten, jedoch sind wir der überzeugung, dass dies aufgrund der architektur unseres entwurfes nicht erforderlich ist.

    aufgrund dieses konzeptes werden fördergelder möglich sein, die nicht nur das energiesystem (solarflächen, photovoltaik, wärmepumpe, erdspeicher, sommer-winter-ausnützung) betreffen, sondern auch die lehmspeicherelemente. bei diesen anlagen sind fördergelder von bis zu  40% möglich.

    aufgrund dieser lehmspeicher und der solaren lehmspeichererwärmung ist es denkbar, gemeinsam mit einer universität an einem forschungsprojekt teilzunehmen und so mit einem vorzeigeobjekt in der gemeinde richtungsweisend zu sein.



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