Energieoptimierter Neubau
Bürogebäude als Investorenprojekt wird emissionsfrei beheizt

Das Solar Info Center (SIC) bietet als Investorenprojekt auf etwa 14.000 m² Raum für Unternehmen mit innovativen Produkten und Serviceleistungen im Bereich erneuerbare Energien. Der Energiebedarf des Gebäudes unterschreitet die Anforderungen der EnEV 2007 um 30%. Dies gelingt mit einem ausgeklügelten Gebäudekonzept und indem die Wärmeversorgung über Fernwärme aus dem benachbarten Heizkraftwerk der Uniklinik Freiburg erfolgt. Die Wärmeversorgung ist in der Jahresbilanz frei von CO₂-Emissionen, dies gilt auch für Stromversorgung in den Allgemeinbereichen.

Das Solar Info Center schließt mit seinem langgestreckten Gebäudekörper die städtebaulich exponierte Situation am Rande des früheren Flughafenareals und bildet eine bauliche und thematische Korrespondenz zu den Gebäuden der Fakultät der Universität Freiburg, zur Neuen Messe und dem Fraunhofer ISE.

Das Gebäude bietet ca. 400 Arbeitsplätze, die über eine komfortable Belüftung und Tageslichtversorgung verfügen. Die Nutzungszeiten konzentrieren sich auf die wochentägliche Bürozeiten (7-19 Uhr), vorgesehen sind aber auch Teilnutzungen bis in den späten Abend und am Wochenende (für Büros und Veranstaltungen).

Forschungsfokus

Durchgeführt wurde ein wissenschaftlich-technisches Langzeitmonitoring des Neubauvorhaben solar info center Freiburg (sic). Beim gebäudetechnischen Konzept sollte ein Weg aufgezeigt werden, der sowohl den Energiebedarf als auch das Raumklima und die Tageslichtnutzung bei minimalen Mehrkosten für den Investor optimiert. Das Monitoringvorhaben diente der Überprüfung im Hinblick auf rationelle Energienutzung und dem Offenlegen von Optimierungspotenzialen. Die Gebäudeleittechnik als Bindeglied zwischen Gebäudemanagement und Anlagentechnik sollte dabei von der Monitoringgruppe in Zusammenarbeit mit dem Gebäudeautomatisierer als Komponente des nachhaltigen Betreiben des sic aktiv genutzt werden. Weitere Schwerpunkte der Untersuchungen waren die natürliche Klimatisierung mit Nachtlüftung, Erdsondenkühlung, Optimierung des Heizungs- und Lüftungsbetrieb, Gesamtenergiebilanzen und Bedarfsanalysen.

Gebäudekonzept

Das 5-geschossige, kompakte Gebäude ist im Grundriss U-förmig angelegt und wurde in Stahlbetonskelettbauweise errichtet. Alle Dächer sind Umkehrdächer, die mit einer außenliegenden Dämmung als Warmdach ausgebildet sind. Die gut gedämmten Fassaden haben entweder ein Wärmedämmverbundsystem oder sind als Pfosten-Riegelfassade mit Holz-Alu-Fenstern ausgeführt. Im Untergeschoss befinden sich neben Technik- und Lagerräumen auch eine Tiefgarage mit 185 Stellplätzen.

Das Gebäude wird von außen über die Nord-Ost-Fassade und vier Treppenhäuser erschlossen. Die beiden Schenkel des U-förmigen Körpers erstrecken sich nach Südwesten.

Das Regenwasser wird vollständig auf eigenem Grund über Rigolen versickert, teilweise neben und unter dem Gebäude. Wenn möglich wurden die Freiflächen nicht versiegelt sondern begrünt und bepflanzt.

Energiekonzept

In Simulationen konnte ein Jahresheizwärmebedarf von ca. 32 kWh/m²a errechnet werden. Da eine Fernwärmeleitung der Uniklink Freiburg über das Grundstück verläuft, entstand das Konzept, die Heizwärme bilanziell durch Optimierungsmaßnahmen bei der Wärmerückgewinnung im Heizwerk zu decken.

Die Beheizung der Büros erfolgt über Radiatoren, die über Fernwärme aus dem Heizkraftwerk (HKW) versorgt werden. In einem speziellen Liefervertrag wurde festgelegt, dass der Betreiber des HKW eine Investition zur Effizienzsteigerung (Erneuerung der Druckluftanlage im Heizwerk) tätigt, die über den Wärmepreis, den die Mieter des SIC zahlen, rückfinanziert wird. Die Effizienzsteigerung des HKW ist so hoch, dass der Wärmebedarf des SIC mit dem über die Wärmerückgewinnung eingesparten Brennstoff gedeckt werden kann.

Ein charakteristisches Merkmal des energetischen Konzepts des Gebäudes ist die separate Regelbarkeit jeder der ca. 50 Mietbereiche über individuelle Zeitprogramme.

Mit Hilfe einer einfachen Abluftanlage wird in der Heizperiode der hygienisch notwendige Luftwechsel sichergestellt. Darüber hinaus findet die Anlage zur sommerlichen Nachtlüftung ihren Einsatz.

Alle Arbeitsplätze im Gebäude sind tageslichtorientiert an den Fassaden der drei schlanken Gebäudeteile angeordnet. Um optimale Arbeitsplatzbedingungen zu erreichen, wurde der Glasanteil so optimiert, dass einerseits genügend Tageslicht zur Verfügung steht und andererseits eine Überhitzung der Räume vermieden wird. Dazu trägt auch der Sonnenschutz bei, der aus einer zweiteilig einstellbaren Lamellenjalousie besteht, die automatisch in Abhängigkeit von Solarstrahlung und Raumtemperatur gesteuert werden kann.

Auf dem Hauptdach des Gebäudes ist eine Photovoltaik-Anlage installiert. Eine zweite, kleinere Photovoltaikanlage befindet sich an der Schrägfassade des Foyers und übernimmt gleichzeitig die Funktion des Sonnenschutzes für das Foyer.

Zur Kühlung eines Foyer-Bereichs und des größten Seminarraums im 1.OG stehen 5 Erdsonden zur Verfügung. Die Erdsonden dienen im Winter zur Vorwärmung der Zuluft im Seminarraum.

Performance und Optimierung

Das Gebäude des Solar Info Centers zeigt sich im wissenschaftlichen Monitoring als erfolgreiches energieeffizientes Gebäude - mit Ausnahme einiger Bereiche, die jedoch optimiert werden konnten, vgl. unten. Die Planungsvorgaben wurden zum großen Teil sehr gut umgesetzt. Auch die Nutzer waren zufrieden mit dem Gebäude wie eine Befragung ergeben hat.

Optimierung Heizungsbetrieb

Bei der Analyse des Aufheizbetriebs kommt es in einigen Zonen des SIC vor, dass die Raum-Solltemperaturen nach einem Winter-Wochenende erst nach einer Aufheizphase von 3 Tagen erreicht werden. Ursprünglich war die Vorlauftemperatur der Heizung während des Tagbetriebs konstant beziehungsweise nur von der Außentemperatur abhängig. Um den erhöhten Energiebedarf in der Aufheizphase am Morgen zu decken, werden die Vorlauftemperaturen für 2 Stunden um 15 Kelvin angehoben und die Präsenzzeit um eine Stunde vorverlegt.

Einsparpotenziale wurden beim Frostschutzbetrieb der Heizung ausfindig gemacht. Im Frostschutzbetrieb bei Außentemperaturen unter +3°C wird der Heizungsvorlauf von 60°-warmen Wasser im 4-Stunden-Takt durchströmt. Durch die Absenkung auf eine konstante Vorlauftemperatur von 20°C konnte Energie eingespart werden.

Optimierung Lüftungsbetrieb

Die Optimierung zielte darauf ab, die Luftmenge bei kalten Außentemperaturen möglichst gering zu halten, ohne die Luftqualität zu verschlechtern. Die Luftmengen wurden an die Betriebszeiten und die Anforderungen der Mieter angepasst.

Luftwechselmessungen des Fraunhofer ISE ergaben, dass die projektierten Luftwechselraten bei weitem nicht erreicht werden. Um eine sommerliche Überhitzung der Räume zu vermeiden, wird das Gebäude mit kühler Nachtluft gespült. Dazu wird in der zweiten Nachthälfte eine Abluftanlage mit erhöhtem Luftwechsel auf 100% Leistung (41 kW) gefahren. Die Hochschule Offenburg entwickelte ein Verfahren der intelligenten dynamischen Betriebsführung (idB), das es ermöglicht, die notwendige Intensität der Nachtlüftung über ein Expertensystem zu bestimmen. Diese Optimierungsmaßnahme erzielte eine Einsparung für die Abluftanlage von 38%.

Jalousiesteuerung

Die Ausrichtung der Strahlungssensoren wurde optimiert, so dass die Jalousien besser gesteuert werden. Diese Maßnahme führte im Automatikbetrieb der Jalousieanlage zur einer optimalen Verschattung und Kühlung des Gebäudes im Sommer. Nach dem Herunterfahren der Jalousien sollen die Lamellen über einen kurzen Gegenimpuls so aufgestellt werden, dass der Raum nicht vollständig verdunkelt wird.

Fußbodenkühlung

Über die Fußbodenkühlung im Foyer und Seminarbereich wurde dem Erdreich im Sommer etwa achtmal mehr Wärme zugeführt, als im Winter für die Erwärmung der Zuluft des Seminarraums wieder entnommen wurde. Um eine langfristige Erwärmung des Erdreichs zu vermeiden, wird die Fußbodenkühlung erst freigegeben, wenn die Raumtemperatur 24°C überschreitet und die Außenlufttemperatur über 26°C liegt. Außerdem muss die Einstrahlung auf der Süd- oder Westfassade einen Wert von 150 W/m² übersteigen.

Wirtschaftlichkeit

Auch ohne zusätzliche Optimierungsmaßnahmen erreicht das Solar Info Center über weite Teile die ursprünglichen Planungsvorgaben. Aufgrund einer Neuorganisation der Mietflächen wurden die Bezugsdaten der Planung leicht verändert. Dies betrifft vor allem die Hauptnutzfläche, die nach der Umorganisierung der Mietzonen die Einrechnung von Flurbereichen zur Folge hatte und so deutlich größer wurde. Die Nettogrundfläche fiel nur geringfügig kleiner aus als der Wert aus dem Bauantrag. Die Änderungen haben nur geringe Auswirkungen auf die Kennzahlen der Baukosten.

Die tatsächlichen Kosten gemäß der Endabrechnung aus 2006 liegen unter den angenommenen Werten. Damit konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, energieeffiziente Gebäude wirtschaftlich konkurrenzfähig zu planen und zu bauen.