VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN - Praxisbeispiel

VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN - Praxisbeispiel
October 2013




    VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN
                                   Praxisbeispiel

Neubau einer Volksschule als “Niedrigst-Energie-Gebäude”. Ein innovatives Energiekonzept, in
Kombination mit der behutsamen Einbindung in die bestehende Ortsstruktur und den Landschaftsraum
sowie der spielerische Umgang mit multifunktionalen Begegnungszonen und großzügigen
Bewegungsflächen, zeichnen dieses Projekt aus.




   Foto: Paul Ott


 Die neue Volksschule liegt in unmittelbarer Nachbarschaft des Hauptschulgebäudes, wodurch die
 bestehende Turnhalle und die Sportanlagen gemeinsam genutzt werden können.
 Bemerkenswert ist der neu angelegte Zugangsweg entlang des Baches und fern der
 Durchzugsstraße, wodurch den Kinder ein geschützten “Fußweg” zur Schule geboten wird.
 Gleichzeitig konnte dadurch, das verstärkte Verkehrsaufkommem durch Fahrdienste der Eltern
 auf den bestehenden örtlichen Parkplatz konzentriert werden.
VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN - Praxisbeispiel
Volksschule Hausmannstätten
   Neubau einer Volksschule mit Tagesbetreuung im Niedrigstenergiehausstandard.
   Energieeffiziente Architektur ist kombiniert mit der Wärmeversorgung duch die regionale Biomasse-Nahwärme, einer
   zentralen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sowie einer automatischen Tageslichtsteuerung.




  Allgemein
Name: Volksschule Hausmannstätten
Bauherr: Marktgemeinde Hausmannstätten
Architektur: .tmp architekten
Neubau/Sanierung: Neubau
Nutzung: Volksschule mit Tagesbetreuung
Ort: Hausmannstätten i.d. Stmk, Österreich
Klima: gemäßigtes Übergangsklima
Beheizte Fläche: 2.300 m2 (BGF)
Gesamtbaukosten: 1.521 Euro/m² (BGF)
Auszeichnungen: GerambRose 2012 ,
Landesarchitekturpreis 2013,
Award Bessere Lernwelten 2013
Info: www.nextroom.at
VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN - Praxisbeispiel
ARCHITEKTUR

    Planung/Entwurf: “Niedrigstenergiegebäude”
    Bauweise: Stahlbetonkonstruktion mit vorgefertigter
    hinterlüfteter Holzfassade
    U-Werte W/m2K: Außenwand 0,22; Dach 0,17; Fenster
    1,00
    Luftdichtheit: n50 =1,50 1/h (Energieausweis)
    Lüftung: zentrale Lüftungsanlage mit
    Wärmerückgewinnung
    Passive Energiestrategien Winter: sehr guter
    Wärmeschutz, Wärmebrückenvermeidung, solare
    Gewinne über große Glasflächen
    Passive Energiestrategien Sommer: außenliegende
    automatisch gesteuert Verschattung mit Blendschutz



                                       ENERGIE

                     Primärenergiebedarf: 91,9 kWh/m2a
                     Endenergiebedarf: 54,4 kWh/m2a
                     CO2 Emissionen: 11,36 kg CO2/m2a
                     (beinhaltet Heizung, Warmwasser und
                     Beleuchtung )
                     Energieeffizienzklasse: A (OIB 2007)
                     Umrechnung Endenergiebedarf laut
                     Energieausweis OIB 2007 auf
                     Primärenergiebedarf und CO2-Emission
                     mittels Konversionsfaktoren.




ERNEUERBARE ENERGIE
    Quellen: Biomasse -Nahwärme, Erdwärme
    Nahwärme Anschlussleistung: 80 kW
    Leistung Erdwärme: ca. 40 kW
    Jährlicher Ertrag aus erneuerbarer Energie:
    -   Nahwärme      ca. 125.000 kWh/a
    -   Erdkollektoren ca. 30.000 kWh/a
    100% Abdeckung des Energiebedarfs für Heizung.
    Auf die geplante PV-Anlage wurde zugunsten der
    Tageslichtsteuerung verzichtet.
VOLKSSCHULE HAUSMANNSTÄTTEN - Praxisbeispiel
ALLGEMEIN
                         Volksschule Hausmannstätten


                                          Gebäude

Name: Volksschule Hausmannstätten
Nutzung: Volksschule mit Tagesbetreuung
Nutzer: 11 Klassen mit 220 Schülern und 25 Pädagogen
Baujahr: 2011
Neubau/Sanierung: Neubau
Eigentümer: Marktgemeinde Hausmannstätten
Baukörper: Das Gebäude ist ein 3-geschossiger, freistehender Baukörper mit einer kompakten rechteckigen
Form. Die bestehende Böschungskante wird durch das 2-seitig erdumschlossene Untergeschoß aufgenommen.
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ALLGEMEIN



                  GEBÄUDE
                  Beschreibung:
                  11-klassiges Volksschule mit Tagesbetreuung. Das
                  Gebäude verbindet ein strenge kompakte äußere
                  Form mit einer offenen inneren Struktur.
                  Fläche und Volumen:
                  Nutzfläche: 1.912 m2
                  Bruttogeschoßfläche: 2.300 m2
                  Beheizte Fläche: 2.300 m2

 Foto: Paul Ott   Gekühlte Fläche: 2.300 m2
                  Fassadenfläche: 1.281 m2
                  Verglaste Fläche: 564 m2
                  Geschosshöhe: 3,65 - 4,25 m
                  Bruttovolumen: 8.943 m3


                  Besonderheiten:
                  Ein innovatives Raumkonzept mit einer großzügigen
                  multifunktionalen Erschließungstopografie , vielfältige
                  Sichtverbindungen und Lichtzylinder und die
                  Integration von Außenräumen als „Freiluftklassen“
                  schaffen ein anregendes Lern-Umfeld.



                  ORT
                  Standort: Hausmannstätten in der Stmk, Österreich
                  Einwohner: 2.851
                  Lage: Hausmannstätten ist eine Umlandgemeinde , 8
                  km südlich von Graz.
                  Die neue Volksschule befindet sich im Ortszentrum in
                  unmittelbarer Nachbarschaft der Hauptschule.
                  Lokale Energieressourcen:
                  Biomasse - Heizwerk (seit 2012)
                  Heizwerk mit 2 Heizkessel: gesamt 5.000 kW zur
                  Wärme- und Stromerzeugung.
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ALLGEMEIN


                                                            KLIMA
                                                            Beschreibung: Übergangsklima zwischen Mediterranem-, Alpen-
                                                            und Pannonischem Klima mit niederschlagsreichen Sommern und
                                                            schneearmen Wintern. Talbeckenlage mit Hochnebel im Winter.
                                                            Heizgradtage (12/20): 3.123 Kd
                                                            Kühlgradtage (18,3/18,3): 78 Kd
                                                            Jährliche Sonnenstunden: 1773 h (Flughafen Graz)
                                                            Jahresmitteltemperatur : 10,5°
                                                            Globalstrahlung: 1.183 kWh/m²
                                                            Mittlere Globalstrahlung Sommer: 866 kWh/m2
                                                            Mittlere Globalstrahlung Winter: 317 kWh/m2


                                                            (Quellen: ZAMG, Klimadaten bmwfj, Land Stmk)

Kd (20/12): Kelvin*Tage , ist die Einheit der Heizgradtage. Die Heizgradtage HGT sind die über alle Heiztage eines Jahres
(Heizsaison) gebildete Summe der täglich ermittelten Differenz zwischen Raumlufttemperatur +20° und der mittleren
Tagesaußentemperatur. Die Heizsaison ist definiert durch die Anzahl der Tage, an denen die mittlere Tagesaußentemperatur
unter +12° liegt.




                                                      AKTEURE & AUSZEICHNUNGEN
                                                     Bauherr: Schulbau-KG Marktgemeinde Hausmannstätten
                                                     Architektur:      .tmp architekten
                                                     Baufirma: Arge PORR GmbH/Gebrüder Haider&co,
                                                     Strabag AG, MA.TEC Stahl- und Alubau Gmbh, Holzbau
                                                     Unterstützende Akteure: Dr. Tomberger ZT (Bauphysik)
                                                     Ing. Buchgraber Gmbh (HLS Planung), TB Ing. Hammer Gmbh
                                                     (Elektroplanung)
                                                     Auszeichnungen: - Landesarchitekturpreis 2013
  .tmp architekten © larry williams                                         - GerambRose 2012
                                                                            - Award “Bessere Lernwelten” 2013
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ALLGEMEIN


            KOSTEN & FINANZIERUNG

            Gesamtbaukosten:        3,5 Mio. Euro (inkl. EE)
                                     1.521 Euro/m² (BGF)
            Kosten erneuerbare Energiesysteme:
            - Nahwärmeanschluss : 23.000 Euro
            - Tiefenbohrungen:   35.000 Euro


            Finanzierung: Finanzierung über öffentliche
            Landesmittel und Darlehen


            UMSETZUNG
            Planungs- und Umsetzungsprozess:
            Hausmannstätten wollte als Klimaschutzgemeinde
            seine Vorreiterrolle mit dem Bau einer Schule im
            Niedrigstenergiegebäudestandard “sichtbar” machen.
            Im Laufe des Umsetzungsprozesses wurden die
            ursprünglich geplanten “sichtbaren” Komponenten,
            wie eine PV- und Solaranlage, aufgrund detaillierter
            Effizienzbetrachtungen, zugunsten weniger sichtbarer,
            wie die Tiefenbohrungen, die 3-fach Verglasung und
            der Lichtsteuerung ersetzt.
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ALLGEMEIN


            NUTZER
            Nutzerverhalten: Eine Einschulung in die Abläufe der
            Tageslichtsteuerung und der Lüftungsanlage wurde
            für das Lehrpersonal durchgeführt.
            Der Hausbetreuer wurde in die Bedienung der
            gesamten Haustechnik eingeschult und ein eigenes
            Benutzerhandbuch erstellt.
            Bei Bedarf kann die Anlage per “Fernwartung” durch
            den zuständigen Gemeindebediensteten gesteuert
            werden.
            Nutzer-Feedback: Die Überwachung und Wartung
            der haustechnischen Anlage mittels PC hatte anfangs
            einiger Gewöhnung bedurft.



            MONITORING

            Energie Monitoring: derzeit nicht vorhanden
            Komfort Monitoring:
             CO2 –
             Temperatur-
             Feuchtigkeits –
            Sensoren wurden in allen Klassenräumen installiert.
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ARCHITEKTUR
Volksschule Hausmannstätten


                PLANUNG/ENTWURF
                Planungsansatz: “Niedrigstenergiegebäude”
                Strategie: Berücksichtigung von “energierelevanten
                Aspekten” bereits bei der Wettbewerbsausschreibung
                Motivation: Hausmannstätten ist eine
                Klimaschutzgemeinde – mit dem Schulprojekt sollte
                diese Vorreiterrolle sichtbar gemacht werden.
                Schwerpunkte:
                Integration in den Landschaftsraum und die Schaffung
                von anregenden Lernwelten durch spannungsreiche
                Architektur.
                Bei der Planung eines Schulgebäudes oder
                Kindergartens in “Passivhausbauweise “ wird oft
                zugunsten der kompakten Form und auf Kosten von
                spannenden Freiräumen entschieden. In diesem
                Projekt ist es gelungen, beide Aspekte sinnvoll
                miteinander zu vereinen.




                 KONSTRUKTION
                Bauweise: Stahlbetonkonstruktion mit vorgefertigter
                hinterlüfteter Holzfassade.
                Die ursprünglich geschlossen geplanten Loggien
                wurden aus Kostengründen offen gelassen
                (Freiluftklassen).
                Tageslichtkonzept: Großflächige Glasflächen in den
                Klassenräumen, Lichtdurchläße und Lichtzylinder
                optimieren die Tageslichtnutzung.
                Außerdem wurde ein Tageslichtkontrollsystem (FA
                Zumtobel), mit einer Wetterstation auf dem Dach,
                installiert.
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ARCHITEKTUR


                  DETAILS
                  Außenwand: Stahlbetonwand, gedämmt mit 14 cm
                  mineralischen Fassadendämmplatten, vorgehängte
                  hinterlüftete Holzfassade
                  U-Wert: 0,22 W/m2K (max. Wert lt. OIB 0,35 W/m²K)

                  Flachdach: Warmdachkonstruktion – Stahlbetondecke
                  mit 30 cm EPS-Dämmung und Kiesschüttung
                  U-Wert: 0,17 W/m2K (max. Wert lt. OIB 0,20 W/m²K)

                  Erdberührter Fußboden: Fundamentplatte mit 8 cm
                  gebundener Schüttung, 8 cm EPS-Dämmung und 6 cm
                  Trittschalldämmung
                  U-Wert: 0,34 W/m2K (max. Wert lt. OIB 0,40 W/m²K)

                  Fenster: 3- Scheibenverglasung , beschichtet Ug = 0,7
                  W/m2K, Alurahmen gedämmt
                  U-Wert:   1,0 W/m2K (max. Wert lt. OIB 1,40 W/m²K)


                  Wärmebrücken: Bei der Entwicklung der
                  Fassadenkonstruktion wurde auf größtmögliche
                  Wärmebrückenfreiheit geachtet.

                  Speichermassen: Die Stahlbetonwandteile und die
                  massiven Decken und Betonstützen bieten die nötige
                  Wärmespeichermasse.
 Foto: Paul Ott




                  PASSIVE ENERGIESTRATEGIEN
                  Winter: Große Glasflächen in den Klassenräumen und
                  Oberlichten maximieren die solaren Einträge und
                  Lichtgewinne.
                  Sommer: Tageslichtgesteuerte, außenliegende
                  Verschattung mit Blendschutz
                  Eigenverschattung durch Auskragungen im
                  Untergeschoss.
                  Sonnenschutzglas bei der Dachverglasung.
ARCHITEKTUR


                  LUFTQUALITÄT
                  Lüftung: mechanisch
                  Luftwechselrate: nL=1,20 /h
                  Luftdichtheit: n50=1,50 1/h (Energieausweis)
                  System: Zentrale kontrollierte Lüftungsanlage mit
                  Wärmerückgewinnung
                  Wärmerückgewinnungsgrad 80%
                  (Rotationswärmetauscher)
                  Rückfeuchtezahl 65%
                  Vorkühlung der Außenluft im Sommer und
                  Vorwärmung im Winter über Luft-Erdregister (6
                  Tiefenbohrungen)
                  IAQ: CO2- und Feuchtigkeitssensoren in allen
                  Klassenräumen.



                  UMWELT
                  Wasser: ein Hochwassserrückhaltebecken wurde für
                  den nahegelegenen Fluss installiert.
                  Abfall: Vermeidung von PVC für Fenster, Türen und
                  im Innenausbau.
                  Die Entscheidung für die Holzfassade wurde aufgrund
                  von ökologischen Aspekten und der längeren
                  Lebensdauer gegenüber einem Vollwärmeschutz
                  getroffen.

 Foto: Paul Ott




                  INNOVATIONEN
                  Innovative Technologien: Automatisierte
                  Tageslichtsteuerung mit Wetterstation am Dach
                  (FA Zumtobel)
                  Durch die automatisierte Steuerung der Beleuchtung
                  in Abstimmung mit der Steuerung des Sonnenschutzes
                  können die laufenden Betriebskosten gesenkt und der
                  sommerlichen Überwärmung entgegengewirkt
                  werden.
                  Prognostizierte jährliche Kosteneinsparung: 2.268
                  Euro
ENERGIE
                 Volksschule Hausmannstätten



                                 ENERGIE KENNZAHLEN
                                 Primärenergiebedarf: 211.245 kWha
                                                            91,9 kWh/m2a
                                 Umrechnung Endenergiebedarf laut Energieausweis OIB 2007
                                 auf Primärenergiebedarf mit Konversionsfaktoren OIB 2011


                                 Endenergiebedarf: 124.973 kWh/a
                                                         54,4 kWh/m2a


                                 CO2-Emissionen: 11,36 kg CO2/m2a
                                 (darin enthalten: Heizung, WW, HTEB, Beleuchtung)
                                 Umrechnung Endenergiebedarf laut Energieausweis OIB 2007 in
                                 CO2 Emissionen.


                                 Konversionsfaktoren EEB-PEB:
                                 Strom: 2,62 (417 g/kWh)
                                 Gas: 1,17 (236 g/kWh)
                                 Heizöl: 1,23 (311 g/kWh)
                                 Biomasse: 1,08 (4 g/kWh)
                                 Fernwärme (erneuerbar): 1,60 (51 g/kWh)
                                 Fernwärme (KWK): 0,92 (73 g/kWh)


                                 Energieproduktion:        ca. 155.000 kWh/a
Foto: Paul Ott                   100% Abdeckung des Energiebedarfs für Heizung


                                 Energieeffizienzklasse: A (OIB 2007)
ENERGIE


                  ENERGIE BEDARF

                  Heizwärmebedarf: 24 kWh/m2a
                  Kühlbedarf: 16 kWh/m2a
                  Warmwasserwärmebedarf: 9 kWh/m2a
                  Beleuchtungsenergiebedarf: 16 kWh/m2a


                  (laut Energieausweis OIB 2007)



 Foto: Paul Ott




                  ENERGIE SYSTEME
                  Heizsystem: Kombiniertes System
                  Grundlastabdeckung mit Nahwärme (Anschluss an
                  das lokale Biomasse-Nahwärmenetz)
                  Ausregelung über Lüftungsanlage mit Heizregistern
                  und Erdkollektoren (6 Tiefenbohrungen) zur
                  Luftvorwärmung und Kühlung
                  Wärmeabgabe über Fußbodenheizung und
                  Lüftungsanlage
                  Kühlsystem: passive Luftkühlung über
                  Erdwärmetauscher
                  Warmwasserbereitung: dezentral elektrisch
                  beheizte Kleinspeicher in Küche und Putzräumen –
                  die Klassenräume und Nasszellen werden bewusst
                  ausschließlich mit Kaltwasser versorgt.
                  Speicher: --


                  Automatisierte Steuerungen:
                  - Witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung der
                  Fußbodenheizung
                  - Drehzahlgesteuerte mengenvariable Steuerung der
                  Lüftungsanlage
                  - Tageslichtsteuerung regelt Beleuchtung und
                  Beschattung
ENERGIE


          BELEUCHTUNG & GERÄTE
          Beleuchtung: Die Beleuchtung der Klassenräume ist
          dimmbar und über ein Lichtmanagementsystem
          tageslichtabhängig geregelt.
          Die Außenbeleuchtung wird mittels
          Dämmerungsschalter und Schaltuhr gesteuert.
          Geräte: Bei der Auswahl der Geräte wurde auf eine
          hohe Energieeffizienklasse geachtet.




            KOMFORT
           Raumsolltemperatur: 20 °
           Grundtemperierung auf 18 ° mit der
           Fußbodenheizungs - Ausregelung über
           Lüftungsanlage




            ENERGIE KOSTEN
           Strom:           12.175 Euro / 66.750 kWh (2013)
           Nahwärme:        1 kWh/ 0,097 Euro (Tarif)
ENERGIE AUS ERNEUERBAREN QUELLEN
                 Volksschule Hausmannstätten



                               ERNEUERBARE ENERGIE
                                Installierte Gesamtleistung :
                                - Nahwärme        80 kW
                                - Geothermie:     ca. 40 kW

                                Gesamterzeugung:
                                - Nahwärme        ca. 30.000 kWh/a
                                - Geothermie      ca. 125.000 kWh/a
                                Energiequellen:
                                - lokale Biomasse - Nahwärme
                                - Erdwärme
                                (100% Abdeckung des Heizenergiebedarfs)

                                Investitionskosten:
                                - Nahwärme Anschlusskosten      23.000 Euro
                                - Tiefenbohrungen               35.000 Euro


                                Die Grundlast der Wärmeversorgung wird über das
                                lokale Nahwärmeheizwerk abgedeckt.
                                Erdkollektoren (6 Tiefenbohrungen) sorgen für die
                                Vorwärmung und Kühlung der Zuluft Lüftungsanlage.


                                Auf die Installation der PV -Anlage (Anschlüsse sind
Foto: Paul Ott                  vorgerichtet) wurde zugunsten der
                                Tageslichtsteuerung und aufgrund des geringen
                                Einspeisetarifs verzichtet.
ERNEUERBARE ENERGIE


                      NAHWÄRME
                      Installierte Leistung:                   80 kW
                      Jähricher Ertrag: 147.250 kWh/a (Verbrauch 07/12-
                      06/13)
                      Investition :        23.000 Euro
                      System: kombiniertes System -
                      Nahwärme in Kombination mit Erdwärmetauscher
                      und Heizregistern der Lüftungsanlage.
                      Grundlastabdeckung über Nahwärme - Ausregelung
                      über Lüftungsanlage
                      Anschluss an das lokale Biomasse -Nahwärmenetz
                      Heizwerk: 2 Biomasseheizkesseln ( Gesamtleistung
                      5.000 kW) zur Wärme- und Stromerzeugung
                      Energieträger: naturbelassenes Hackgut und Rinde
                      aus lokaler Herkunft




                      ERDWÄRME
 Foto: Paul Ott

                      Leistung:           ca. 40 kW
                      Jährlicher Ertrag: ca. 30.000 kWh/a
                      Investition :       35.000 Euro
                      System: Erdkollektor mit 6 Tiefenbohrungen für
                      Heizung und Kühlung
                      Über einen Wärmetauscher wird die Zuluft der
                      Lüftungsanlage im Winter vorgewärmt und im
                      Sommer vorgekühlt.




                       Fotos: LEV, tmp.architekten, Paul Ott
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