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Durch
die hohe Belegungsdichte und damit hohen inneren Wärmequellen
sowie den gleichzeitig großen Frischluftbedarf, durch den
im Sommer ohne Kühlung ein zusätzlicher Wärmeeintrag
erfolgt, sind die sommerlichen Temperaturverhältnisse
in Schulen in der Regel unbefriedigend. Durch die langen
Sommerferien wird das Problem zwar entschärft, doch
in den üblicherweise warmen Monaten
Juni und Juli werden immer wieder hohe Temperaturen erreicht.
Dimensionierung der freien Strömungsfläche für die Nachtlüftung mit einem 10-fachen Luftwechsel
bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s in den Lüftungsöffnungen.
Durch die schwere Bauweise mit thermisch angekoppelten Gebäudemassen, die auch für das Lüftungskonzept
ohne Einzelraumregelung notwendig sind, bietet sich eine Nachtkühlung an. Diese
erfolgt nicht über die Lüftungsanlage, sondern primärenergetisch sinnvoller als freie Fensterlüftung
über regen- und einbruchsichere Lüftungsöffnungen, die in den Klassenzimmern motorisch, in den
Fluren vom Hausmeister von Hand bedient werden.
Der Einbruch- und Witterungsschutz der Nachtlüftungsöffnungen in den Klassenzimmern wird durch
die mit der Klinkerfassade bündige Einscheibenverglasung bewerkstelligt. Der architektonische
Wunsch nach einer bündigen Fassade deckt sich also mit dem Bestreben nach energetisch vorteilhafter
natürlicher Kühlung. Integral geplant wurde der Fensteraufbau und die erforderlichen freien
Strömungsflächen.
Die Nachtlüftungsöffnungen der Flurfassaden sind mit Wetterschutzgitter und handbedienbarem
Dreh-/Kippflügel ausgeführt.
 Um zusätzlich den Energieeintrag durch den hygienisch bedingten Luftwechsel zu reduzieren wurde
eine indirekte adiabatische Verdunstungskühlung installiert, die das vorhandene Lüftungsgerät zusätzlich
nutzt. Die Abluft wird vor dem Wärmerückgewinner befeuchtet, dadurch abgekühlt und die
Kälte anschließend im Wärmerückgewinner auf die Zuluft übertragen.
Im Betrieb konnten bei 38°C Außentemperatur 21°C Zulufttemperatur erreicht werden. Dies entspricht
einer Kühlleistung von 180 kW. Der Wasserverbrauch der adiabaten Kühlung wird nicht getrennt
erfasst. Bei einem Befeuchtungswirkungsgrad von 50% kann ein Wasserverbrauch an einem
heißen Sommertag von ca. 1 m³ Wasser abgeschätzt werden.
Als Bestandteil der energetischen Optimierung und als nach außen
sichtbares Zeichen der Nutzung regenerativer Energiequellen
wurde die Nutzung der Sonnenstrahlung zur solaren Elektrizitätserzeugung
vorgeschlagen. Mit politischer und didaktischer Zustimmung und der finanziellen Förderung
aus unterschiedlichen Töpfen wurden zwei Anlagen zur Realisierung entschieden: 4,5 kWpeak verglasungsintegriert
in der Überkopfverglasung des Foyer für die Schüler und Lehrer täglich wahrnehmbar
und 15 kWpeak auf dem Flachdach. Der Jahresertrag beider Anlagen wurde mit 17.500 kWh/Jahr
vorausberechnet. Diese solare Elektrizitätserzeugung deckt den erwarteten elektrischen Verbrauch
der Zu- und Abluftventilatoren der Lüftungsanlage bei 2.000 Betriebsstunden.
Glas-Glas-PV-Module als flach geneigte Dachverglasung im Foyer. Die Dachkonstruktion ermöglicht
außerdem vertikal angeordnete RWA-Öffnungen. Diese Lüftungsöffnungen sind regensicher und
können deshalb auch zur Nachtluftkühlung verwendet werden.
Zur Dokumentation der Gebäudefunktion wurde eine Messwerterfassung für die entscheidenden
Kenngrößen entworfen und in die Gebäudetechnik integriert. Die Wahl der zu messenden Werte
(siehe Anhang) wurde unter Berücksichtigung der Förderrichtlinien und des Kosten/Nutzen-
Verhältnisses getroffen. Erfahrungen aus anderen Projekten wurden dahingehend berücksichtigt,
dass die Anzahl der Messfühler Überschaubar und die Datenmenge nicht zu groß wird. Die Messfühler
selbst sind von guter Qualität, zugänglich und nacheichbar. Die Messtechnik ist so weit als
möglich in die Gebäudeleittechnik integriert.
Die aufgezeichneten und aktuellen Messwerte werden für die Schüler und Lehrer über das EDVNetzwerk
zugänglich gemacht. Unterschiedliche Auswertungen und Berechnungen durch Schüler
und Lehrer innerhalb und außerhalb des Unterrichts sind damit möglich und erwünscht.
 Nachfolgende
Abbildung zeigt als Beispiel die CO2-Konzentration in dem Referenzraum
1.21. Im Vergleich mit den berechneten CO2-Konzentrationen zeigt sich eine
gute
Übereinstimmung. Mit
Unterrichtsbeginn steigt die CO2-Konzentration; der Anstieg ist jedoch
deutlich flacher als ohne mechanische Lüftung. Unterrichtspausen sind
an den steilen Abfällen der CO2-Konzentration deutlich
erkennbar.
 Die folgende Abbildung zeigt das thermische Verhalten des gleichen Raums
an einem Wintertag. Die Raumlufttemperatur liegt zwischen 21 und
23°C. Der Unterrichtsbeginn oder die Unterrichtspausen
sind im Verlauf der Raumlufttemperatur nicht erkennbar. Hier kommt der thermische Komfort
durch die hohen thermisch aktiven Gebäudemassen deutlich zum Ausdruck.
 In einer weiteren Abbildung ist der thermische Komfort an einem sehr warmen Sommertag des
Jahres 2003 dargestellt. Trotz Außenlufttemperaturen bis 35°C bleibt die Raumlufttemperatur unter
25°C. Die Inbetriebnahme der adiabaten Kühlung ist am Abfall der Zulufttemperatur der Lüftungsanlage
um 6.30 Uhr und die Nachtluftkühlung am kontinuierlichen Absinken der Raumlufttemperatur
während der Nacht erkennbar.
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