Umnutzung einer Altbau-Industriehalle zu Veranstaltungsräumen

Umnutzung einer Altbau-Industriehalle zu
Veranstaltungsräumen (Realisierung)
Abschlussbericht
AZ 16370/02
t=
gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt
Volker Willier
Stiftung Pragsattel Theaterhaus Stuttgart, Siemensstr. 11, 70469 Stuttgart
Dip!. Ing. Helmut Meyer,
Transsolar Energietechnik GmbH, Curiestr. 2, 70563 Stuttgart
Oktober 2003
Bezugsmöglichkeiten des Abschlussberichts:
Volker Willier
Stiftung Pragsattel - Theaterhaus Stuttgart i.l.
Siemensstr. 11, 70469 Stuttgart
Tel.: 0711/8105640
Fax: 0711/8105630
oder
Email an:[email protected]
2
11/95
Projektkennblatt
-
Deutschen Bundesstiftung Umwelt
16370/02
Az
l
21/0'
Referat
~2.
UMWELT
511FTUNG\' •
der
Fördersumme
387.623,16 €
Antragstitel
Theaterhaus Pragsattel Stuttgart - Sanierung und Umnutzung einer
denkmalgeschützten Lagerhalle mit der Zielsetzung einer minimierten
Umweltbelastung über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes
Stichworte
Okobau, Demonstration, Sanierunq
Laufzeit
Projektbeginn
Projektende
36 Monate
05/00
05/03
Bewilligungsempfänger
Stiftung Pragsattel-Theaterhaus Stuttgart
c/o Theaterhaus Stuttgart
Siemensstr. 11
70469 Stuttgart
Projektphase(n)
Tel
0711/81056-40
Fax
0711/81056-30
Projektleitung
Volker Willier
Bearbeiter
Kooperationspartner
plus+ Bauplanung GmbH, Goethestrasse 44, 72654 Neckartenzlingen
Tel.: 07127/9207-0; Fax: 07127/9207-90
Fehler! Textmarke nicht definiert.
Transsolar Energietechnik GmbH, Curiestr. 2, 70563 Stuttgart
Tel.: 0711/67976-0; Fax: 0711/67976-11
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
In einer von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Planungsphase, wurde für die
denkmalgeschützte Rheinstahlhalle in Stuttgart eine Konzeption entwickelt, mit der Zielsetzung
minimierter Ressourcenverbrauch und Emissionen unter Berücksichtigung der gesamten Lebensdauer
des Gebäudes.
In dieser zweiten Phase steht neben der baulichen Umsetzung vorrangig die Darstellung, der in einer
Messkampagne ermittelten Ergebnisse bzgl. Energieaufwand für den Betrieb des Gebäudes und deren
Gegenüberstellung zu einer konventionellen, nicht optimierten Lösung. Dies soll auf Basis einer Life
Cycle Analyse erfolgen, in die die Ergebnisse der Meßkampagne eingehen.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden
Im Rahmen der Vergabe werden die über die Life Cycle Analyse nach der Elementmethode unter
Nutzung des Werkzeugs ECOPRO ermittelten Alternativen für Bauteile und Materialien am Markt
abgefragt und kostenmäßig bewertet. Die ökologische Relevanz der entsprechenden Bauteile wird als
zusätzliches Entscheidungskriterium genutzt. Im Rahmen der Steuer- und Regelungstechnik des
Gebäudes werden die für die Messkampagne notwendigen Maßnahmen mit berücksichtigt. Nach Ablauf
der Meßkampagne werden die Verbrauchsdaten in eine Life Cycle Analyse des Gebäudes integriert. Im
folgenden wird dieses Ergebnis mit einen fiktiven Gebäude mit gleichem Raumprogramm und
identischer Nutzung verglichen. Die Verbrauchsdaten dieses fiktiven Gebäudes werden mittels
dynamischer Simulation ermittelt.
Deutsche Bundesstiftung Umwelt 0 An der Bornau 2 0 490900snabrück 0 Tel 0541/9633-0 0 Fax 0541/9633-190
Ergebnisse und Diskussion
Im Bereich der Lüftungstechnik konnte ein innovativer Ansatz realisiert werden, der sich durch
Betriebszustände
natürliche Lüftung, angetrieben über einen Abluftkamin
hybride Lüftung, natürliche Lüftung mit mechanischer Unterstützung (Druckseite)
auszeichnet.
Durch die Förderung der Bundesstiftung Umwelt wurde es zusätzlich möglich, eine Lebenszyklusanalyse
LCA einzelner Komponenten als zusätzliches Planungstool mit einzusetzen und zu nutzen.
Die Umsetzung der aus der LCA Analyse gewonnenen Ergebnisse erwies sich aufgrund technischer
Probleme oder auch aus finanzieller Sicht als teilweise nicht realisierbar. In Teilbereichen jedoch waren
die Ergebnisse aus der LCA für die Entscheidung für einzelne Komponenten entscheidend.
Das Lüftungskonzept wurde aus Kostengründen zwar massiv reduziert und vereinfacht, konnte aber in
seiner Grundkonzeption erhalten und umgesetzt werden. Die ersten Betriebserfahrungen haben gezeigt,
dass zwar noch Anpassungen und Optimierungen erforderlich sind, aber die Funktionsfähigkeit auch
unter schwierigen Randbedingungen gegeben ist.
Das Konzept hat seine prinzipielle Funktionsfähigkeit in der ersten Betriebszeit bestätigt. Aber
nsbesondere in einer Halle sind noch weitere Optimierungen erforderlich. Diese Optimierungen
erstrecken sich auch insbesondere auf die Gebäudeleittechnik.
Im Rahmen der laufenden Meßkampagne wird der Betrieb kontinuierlich überwacht und anhand des
Datenmaterials können weitergehende Optimierungen durchgeführt werden.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Neben einigen Veröffentlichungen in der Presse ergab sich ein reges Interesse von Architekten und
Planem an dem Gebäude, dem in Form von Führungen und Präsentationen Rechnung getragen wird.
Mit einer Broschüre wurde das Projekt anlässlich der offiziellen Einweihung allen Interessierten auch mit
dem Lüftungskonzept präsentiert.
Zudem wird es auf den Webseiten von Planungsbeteiligten dargestellt.
Fazit
Das Projekt hat klar die Grenzen bei der Umsetzung der Ergebnisse der LCA Bewertung des Gebäudes
aUfgezeigt. Aufgrund der Situation sind arbeitsintensive und damit kostenintensive Lösungen, auch bei
hohem Reduktionspotential betriebswirtschaftlich nicht darstellbar.
Das umgesetzte Lüftungskonzept hat im Vergleich zu einer konventionellen Lösung ein hohes
Einsparpotential in Bezug auf Betriebsenergien. Die ersten Betriebserfahrungen sind positiv, zeigen aber
auch, das ein bewusstes Umgehen des Nutzers Voraussetzung für einen erfolgreichen Betrieb sind.
Deutsche Bundesstiftung Umwelt 0 An der Bornau 2 0 490900snabrück 0 Tel 0541/9633·0 0 Fax 0541/9633-190
1.
ZUSAMMENFASSUNG
5
2.
EINLEITUNG
6
2.1.
AUfgabenstellung
6
2.2.
Ziele der Planung
7
2.3.
Lösungsansa1z
8
ENERGIEKONZEPT
2.4.
11
Foyer und MultifunktionslSporthallenbereich
11
2.5.
Veranstaltungshallen
2,5.1,
Aufgaben des Lüftungssystems der Veranstaltungshallen
2,5.2,
Konzeptbeschreibung
2,5.3.
Betriebszustände des Lüftungssytems
2,5.4.
Bewertung des beschriebenen Konzepts
2.5.5,
Halle4
13
2.6.
3.
LCA Bewertung
13
14
16
18
18
18
ANPASSUNGEN IM RAHMEN DER AUSFüHRUNGSPLANUNG UND UMSETZUNG
21
3.1.
Foyer I Sportfläche
21
3.2.
Veranstaltungshallen
21
3.3.
LCA
23
4.
ERSTE BETRIEBSERFAHRUNGEN
24
5.
SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK
30
3
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abbildung 1: Zustand der Halle vor Beginn der Sanierung und Umnutzung
7
Abbildung 2: Prinzipskizze Lüftungskonzept
9
Abbildung 3: Bauphase der Erdkanäle
10
Abbildung 4: Blick ins Foyer, rechter Hand der eingehauste Kassenbereich
I I
Abbildung 5: Sporthalle mit originaler Dachkonstruktion
12
Abbildung 6: Schematischer Grundriss der Hallen 1 bis 3
13
Abbildung 7: Installation Abluftkamin
15
Abbildung 8: Betriebszustand Winter
16
Abbildung 9: Betriebszustand übergangszeit - Sommer
17
Abbildung 10: Szenenfläche Halle 1 mit denkmalgeschützter Fassade
22
Abbildung 11: Raumtemperaturen Juli 2003
26
Abbildung 12: Raumtemperaturen Hallen 1-3 Juli 2003
27
Abbildung 13: Raumtemperaturen Juli Halle 3 und Halle 4
27
Abbildung 14: Rauchversuche zur Luftverteilung in Halle 1
29
Abbildung 15: Südfassade Theaterhaus
30
Photos: Dietmar Strauss
4
-
1.
--
----------,
Zusammenfassung
Mit dem Theaterhaus Stuttgart wurde eine im Kulturbetrieb neue Konzeption verwirklicht, die
ein enges Neben- und Miteinander von Sport und Kunst-fTheaterbetrieb ermöglicht.
Gleichzeitig wurde im Bereich der Lüftungstechnik ein innovativer Ansatz realisiert, der sich
durch Betriebszustände natürliche Lüftung, angetrieben über einen Abluftkamin - hybrid
Lüftung, natürliche Lüftung mit mechanischer Unterstützung auszeichnet.
Sowohl die Planungsphase (s. Abschlußbericht Planung Az 16370) wie auch die Umsetzung
wurden von der deutschen Bundesstifung Umwelt gefördert.
Durch die Förderung der Bundesstiftung Umwelt wurde es zusätzlich möglich, eine
Lebenszyklusanalyse einzelner Komponenten als zusätzliches Planungstool mit einzusetzen
und zu nutzen.
Die Umsetzung der aus der LCA Analyse gewonnenen Ergebnisse erwies sich aufgrund
technischer Probleme oder auch aus finanzieller Sicht als teilweise nicht realisierbar. In
Teilbereichen jedoch waren die Ergebnisse aus der LCA für die Auswahl einzelner
Komponenten ausschlaggebend.
Die Bewertung der Betriebsenergien kann nach Beendigung der Messkampagne erfolgen.
Das Lüftungskonzept wurde aus Kostengründen
aber in seiner Grundkonzeption erhalten
Betriebserfahrungen haben gezeigt, dass zwar
erforderlich sind, aber die Funktionsfähigkeit
Randbedingungen gegeben ist.
massiv reduziert und vereinfacht, konnte
und umgesetzt werden. Die ersten
noch Anpassungen und Optimierungen
auch unter erschwerten klimatischen
Wichtig ist es in den frühen Planungsphasen sich einen Spielraum für notwendige
Anpassungen vorzuhalten, da Sanierungen immer ein gewisses Maß an nicht
vorhersehbaren beinhalten. Für ein erfolgreiches Projekt muss eine ausreichende Flexibilität
gegeben sein, um auf neue Randbedingungen reagieren zu können.
Es ist ein spannendes Nebeneinander von neu und alt entstanden, das nicht nur kreative
Künstler beheimatet, sondern der avantgardistische Anspruch spiegelt sich auch in der
Technikkonzeption wider.
5
2.
Einleitung
Der Neubau des Theaterhauses Stuttgart hat nicht nur eine lange Planungsgeschichte, die
bis ins Jahr 1995 zurück reicht, sondern ist auch während der Realisierung des Projekts von
2000 bis 2003 von neuen Entwicklungen sowohl im baulichen Bereich wie auch im
erweiterten Umfeld begleitet worden.
Ausgangspunkt war die Umgestaltung einer denkmalgeschützten, ehemaligen Lagerhalle in
ein Theaterhaus mit mehreren Veranstaltungshallen, Foyer und Multifunktionsfläche, die
auch als Sportfläche genutzt werden soll. Ziel war die Verbindung von Kunst und Sport. Die
Hallen bieten ein Spektrum von der Halle 1 - 1010 Sitzplätze und 1800 Zuschauer bei
Stehkonzerten über die Halle 2 mit 430 Sitzplätzen, die Halle 3 mit 340 Plätzen bis zur Halle
4, die ca. 120 Zuschauern Platz bietet.
Die zu Beginn des Projekts geborene Idee des natürlich belüfteten Theaters musste im Laufe
der Planung und Umsetzung zwar modifiziert werden, blieb aber als grundlegendes Konzept
erhalten.
Die Planung und Umsetzung dieses Konzepts wurde von der deutschen Bundesstiftung
Umwelt gefördert. Zudem bildete die Bewertung im Rahmen einer Life Cycle Analyse, bzw.
in wie weit die LCA - Analyse als Planungsinstrument eingesetzt werden kann, eine
Fragestellung für dieses Projekt.
Ziel dieses Abschlussberichts ist es, die Entwicklungen zwischen Entwurf und Umsetzung
darzustellen. Es sollen die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen bei der
Realisierung derartiger Projekte unter den oben genannten Gesichtspunkten aufgezeigt
werden.
2.1.
AufgabensteIlung
Das Projekt steht unter einem starken Kostenzwang. Ziel ist mit geringst möglichem
Kapitaleinsatz eine funktionsfähige Anlage aufzubauen, die auch im Unterhalt möglichst
kostengünstig sein muss. Zudem gibt es von Seiten der Bauherrschaft nicht nur einen
ökonomischen sondern im gleichen Maße auch einen ökologischen Anspruch an das
Projekt. Neben Architekt und Bauherrschaft ist auch der Denkmalschutz eine wichtige
Einflussgröße für die Gestaltung.
6
Abbildung 1: Zustand der Halle vor Beginn der Sanierung und Umnutzung
In Abbildung 1 ist der Zustand der Halle nach der Entrümpelung aber noch vor Beginn der
Bauarbeiten dargestellt.
Der konventionelle Ansatz zur Belüftung von Veranstaltungshallen basiert auf dem Prinzip
der Mischlüftung. Dabei wird Luft mit starkem Impuls (d.h. mit hoher Geschwindigkeit) von
der Decke in den Raum eingebracht. Ziel ist eine schnelle Vermischung mit der Raumluft.
Für die Luft im Raum ergibt sich an jeder Position im Raum im Idealfall die gleiche
Temperatur und Belastungsgrad.
Durch eine entsprechend dimensionierte raumlufttechnische Anlage mit den Funktionen
Lüften, Heizen und Kühlen lässt sich eine Veranstaltungshalle mit diesem Ansatz betreiben.
Der Nachteil dieser Lösung besteht in den hohen Investitions- und Betriebskosten sowie dem
hohen Energiebedarf der Anlage. Selbst die, von der an der Decke montierten, i.d.R.
intensiven Beleuchtung abgegebene Wärme, wird zum Teil wieder in die Raumluft
eingemischt und muss durch reduzierte Zulufttemperaturen kompensiert werden. Zusätzlich
wird eingebrachte Frischluft mit der Abluft teilweise direkt wieder abgeführt, was die Effizienz
der Lüftung bzw. die Schadstoffabfuhr reduziert. Von diesem Ausgangspunkt wurde ein
innovatives Konzept entwickelt unter der besonderen Berücksichtigung der spezifischen
Anforderungen.
2.2.
Ziele der Planung
Die wichtigsten Ziele der Planung waren:
7
o Erfüllung
der entsprechenden Richtlinien und gesetzlichen Vorgaben wie z. Bsp.
Versammlungsstättenverordnung etc....
o gleichzeitig
Minimierung der Gesamtkosten (Investitions- und Betriebskosten) der Anlage,
hohem Umweltbewusstsein und Anspruch an die Nachhaltigkeit
bei
o Definition eines angemessenen Nutzerkomforts in Zusammenarbeit mit dem Bauherrn
o Minimierung der Auswirkungen auf die Umwelt unter Nutzung des Werkzeugs LCA
o Minimierung des Energiebedarfs des Gebäudes
o
Berücksichtigung der besonderen Gegebenheiten beim Projekt Theaterhaus Pragsattel
(Haus-im-Haus-Konzept, Denkmalschutz, enger finanzieller Rahmen, durch die Kubatur
der alten Halle limitiertes Raumangebot)
o ergaben
Aus den Erfahrungen der Nutzer mit dem alten Theaterhaus in Stuttgart Wangen
sich folgende Anforderungen:
o sein
Eine gute Luftqualität muss in den Hallen unter allen Umständen gewährleistet
o Ziel für die Raumtemperatur sind 27°C. Da aber auf eine mechanische Kühlung
verzichtet wird, darf als obere Grenze die maximale Raumtemperatur während
einer Veranstaltung sich auf dem Niveau der maximalen AUßentemperatur des
gleichen Sommertages bewegen
2.3.
Lösungsansatz
Für das Theaterhaus Pragsattel wurde ein Lüftungssystem nach dem Prinzip der
Quelllüftung realisiert. Dabei wird die Zuluft aus Luftauslässen im Boden bzw. in den
Tribünen möglichst impulsarm, d.h. mit geringer Geschwindigkeit und Drall, in den Raum
eingebracht. Die Abluft wird unmittelbar unter dem Hallendach punktuell abgeführt.
Es ergibt sich Prinzip bedingt eine vertikale Temperaturschichtung im Raum. In Bodennähe
breitet sich ein Frischluftsee aus kühlerer frischer Luft aus. Erwärmt sich die Raumluft an
einer Wärmequelle z. Bsp. einer Person, steigt sie auf und fördert frische unverbrauchte Luft
nach. Die warme und verbrauchte Luft sammelt sich unter der Decke und wird von dort direkt
abgeführt. Die Vermischung von frischer und verbrauchter Luft wird vermieden. Die
Abwärme von unter der Decke montierten Scheinwerfern wird nicht direkt in den unteren
Zonen wirksam, sondern kann mit der Abluft abgeführt werden.
Da die Luft in Bodennähe eingebracht wird, ist die Untertemperatur, mit der dies erfolgen
kann, aufgrund von möglichen Zugerscheinungen begrenzt. Diese Einschränkung wird durch
die Vorteile jedoch mehr als aufgewogen.
Die Zuluft wird den Hallen über ungedämmte Betonkanäle unter dem Gebäude zugeführt.
Die in diesem Bereich angrenzende Erdreichtemperatur sorgt für eine KÜhlung der
Außenluft, die vor allem bei hohen Außentemperaturen wirksam ist.
Der Antrieb der Lüftung entsteht durch die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen,
unterstützt durch einen Abluftkamin. Diese Lüftung wird bei Bedarf durch einen
Zuluftventilator mechanisch unterstützt. Dies führt zu den folgenden Betriebszuständen,
8
natürlicher Betrieb: die Halle ist im Unterdruck, die Luft wird über den Abluftklamin
abgesaugt und strömt durch die Zuluftkanäle nach
mechanisch unterstützter Betrieb: Zuluftventilatoren fördern frische Luft, die Halle ist im
Überdruck, die Abluft strömt durch den Kamin ab
D.h. es gibt ein hybrides Zuluftsystem s. Abbildung 2 und ein rein natürliches Abluftsystem,
bei dem der Abluftkamin den üblichen Ventilator ersetzt.
Theaterhaus. Stuttgart Pragsattel
Wintersituation
Fortlufttemperatur 15°e ]
Abluftkamin
AUßentemperatur ·5°e
(
Ablufttemperatur 28°e
~
Abluft·
erfassung
Wärmerückgewinnung
im Kreislaufverbund­
system
~ jy--------'-,
Lufttemp. nach WRG Boe ]
Abbildung 2: Prinzipskizze Lüftungskonzept
Zusammengefasst sind die Vorteile dieses Ansatzes gegenüber der konventionellen
Mischlüftung :
o
o
Verbesserung der Luftqualität bei gleichem Frischluftvolumenstrom
Vermeidung der Vermischung von Frischluft und verbrauchter Luft
o Abluft kann punktuell erfasst werden, ein aufwendiges Kanalsystem kann entfallen
o reduzierter Energiebedarf aufgrund minimierter Antriebsenergie für die Lüftung
o deutlich reduzierte Betriebskosten
o Berücksichtigung des beschränkten Raumangebots, durch Zuluftversorgung
Boden, Führung der Zuluftkanäle und der Minimierung der Abluftkanäle
9
aus dem
1
Grundlage des Entwurfs war durch
Abluftkanäle den Druckverlust im
Lüftungssystem bei einer Belegung
Abluftkamin betrieben werden kann.
zwischen der Abluft im Kamin und der
eine entsprechende Dimensionierung der Zu- und
Kanalsystem soweit zu reduzieren, dass das
der Hallen von 50% noch rein natürlich über den
In der Auslegung wurde ein Temperaturunterschied
Umgebungsluft von 10 K angesetzt.
Aufgrund unterschiedlicher Zwänge mussten die zur Verfügung stehenden freien
Querschnitte der Kanäle deutlich reduziert werden, das jetzt von einer natürlichen
Versorgung der Hallen bis ca. 20 bis 25 % Belegung auszugehen ist.
Da sich aus der Nutzung als Veranstaltungshalle sehr hohe interne Lasten durch Personen
und Beleuchtung ergeben, erfüllt das Lüftungssystems nicht immer die Anforderungen nach
DIN 1946 für mechanisch belüftete Räume mit KÜhlung an die Raumtemperatur. Es wurden
dynamische Gebäudelastsimulationen mit dem Simulationspaket TRNSYS und CFD
Simulationen mit dem Paket Fluent durchgeführt, die die Bedingungen in den Hallen
dynamisch
in
einem
angenommenen
Betriebs-Szenario darstellen,
und
als
Entscheidungsgrundlage für den Nutzer und Bauherr dienten.
Die Installation einer Kältemaschine und Teil- oder Vollklimatisierung der Hallen wurde aus
Kosten- und Platzgründen verworfen.
Abbildung 3: Bauphase der Erdkanäle
In der Abbildung 3 sind die Erdkanäle in der Bauphase dargestellt. Von rechts nach links
kann man die zwei Kanäle der Halle 1, den Kanal der Halle 2 und den u-förmigen Zuluftkanal
der Halle 3 erkennen.
Der folgende Bericht geht auf die Aspekte des auf Queilluft basierenden Lüftungskonzepts
für das Theaterhaus Pragsattel, die Umsetzung und die ersten Betriebserfahrungen ein.
10
Energiekonzept
Das umfangreiche Raumprogramm des Theaterhauses umfasst neben einer Vielzahl von
untergeordneten Räumen und Werkstätten das Foyer. 4 Veranstaltungshallen und die Sport­
bzw. Multifunktionsfläche. Die raumklimatischen Anforderungen dieser Bereiche sind
unterschiedlich.
2.4.
Foyer und MultifunktionslSporthalienbereich
Die Konditionierung der Bereiche Multifunktionsfläche und Foyerbereich war im Entwurf über
relativ einfache Maßnahmen angedacht. Es gilt in erster Linie ausreichende Temperaturen
sicher zu stellen und eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten. In ständigen
Aufenthaltsbereichen
innerhalb
des
Foyers
(z.B.
Kasse)
werden
erhöhte
Komfortanforderungen durch zusätzliche lokale Maßnahmen erfüllt.
Konzipiert war eine Deckenstrahlheizung in Kombination mit einer natürlichen Lüftung über
entsprechend dimensionierte Öffnungen, unterstützt über zusätzliche Abluttventilatoren im
Dach.
Abbildung 4: Blick ins Foyer. rechter Hand der eingehauste Kassenbereich
:Als schwer fassbare Größe erwies sich das in diesem Bereich historische Stahltragwerk. Die
statische Bewertung ergab, dass die dringend erforderliche Sanierung des Daches, d.h.
11
Abdichtung und Dämmung gerade noch möglich sind, aber das Tragwerk zusätzliche Lasten
in dem durch technische Installationen erforderlichen Umfang nicht mehr aufnehmen kann.
Abbildung 5: Sporthalle mit originaler Dachkonstruktion
Deshalb musste die Heizung im Foyer und in der Multifunktionsfläche im Boden verlegt
werden. Die dort installierte Fußbodenheizung ist für diese Nutzung energetisch nicht
optimal. Jedoch vor allem im Foyer mit seiner denkmalgeschützten , ungedämmten
Außenfassade war ein Flächenheizsystem vorteilhaft, auch wurde eine großflächige
Installation von sichtbaren Heizkörpern vom Denkmalschutz nicht befürwortet. Andererseits
ermöglichen Flächenheizsysteme aufgrund ihrer Trägheit nicht, auf sich verändernde
Randbedingungen regelungstechnisch direkt zu reagieren. Für beide Bereiche Foyer ­
Pausennutzung mit bis zu 2000 Personen, die sich schlagartig für eine bestimmte Zeit in
diesem Bereich aufhalten, wie auch für den Sportbereich - Wechsel von Bodengymnastik zu
einer Ballsportart - wären schnell reagierende Systeme, wie im Entwurf angedacht,
sinnvoller gewesen aber aufgrund der oben geschilderten Problematik nicht zu realisieren.
Neben den baulichen Restriktionen greifen für Versammlungsstätten insbesondere für ein
derartiges Projekt auch die einschlägigen Vorschriften und Regelungen, so wurde bspw. der
Einsatz
direkt
befeuerter
Gasheizungen
sog.
Schwarzstrahler,
von
den
Brandschutzbehörden für eine derartige Nutzung nicht akzeptiert.
Auf die angedachte, mechanische Entlüftung beider Bereiche wurde aus Kostengründen
verzichtet. Dies erfolgte unter dem Bewusstsein, dass vor allem im Winter die Luftqualität im
12
Foyer nicht in jeder Situation gewährleistet werden kann, aber angesichts des zur Verfügung
stehenden Raums, der an sich ein großes Luftvolumen zur Verfügung stellt und intensive
aber Ld.R. kurzfristige Belegungen abpuffern kann, wurde dieses Risiko als vertretbar
eingestuft.
2.5.
Veranstaltungshallen
Die speziellen Anforderungen der Veranstaltungshallen machen die Integration des
Konzepts auch in den architektonischen Entwurf erforderlich. Die Umsetzung erfolgte
innerhalb eines integralen Planungsprozesses zwischen Architekt - Tragwerk - Haustechnik
- Klimaingenieur und nicht zuletzt Bauherr und Nutzer.
Das innovative Konzept wurde für die Hallen 1 bis 3 umgesetzt. Die Halle 4, eine
Studiobühne für ca. 120 Personen, erhielt eine konventionelle mechanische Be- und
Entlüftung.
Halle 1
f---.-+-I •
13
m
..
Halle :!
"I m
•
Halid
Abbildung 6: Schematischer Grundriss der Hallen 1 bis 3
2.5.1.
Aufgaben des Lüftungssystems der Veranstaltungshallen
Unmittelbar aus der Nutzungsart als Veranstaltungshalle ergeben sich zwei wesentliche
Aufgaben an das Lüftungssystem der Hallen:
DEinhaltung thermischer Komfortkriterien
In der DIN 1946 Teil 2 sind Komfortkriterien tür raumlufttechnische Anlagen angegeben.
Die operative Raumtemperatur sollte danach bei leichter bis mittlerer Bekleidung und
sehr leichter körperlicher Tätigkeit idealerweise zwischen 22 und 25 oe liegen. Bei
Quellluftsystemen werden für die untere Grenze auch Werte bis 20 oe zugelassen. Für
die obere Grenze gilt bei hohen Außentemperaturen (32°C) eine operative
Raumtemperatur von 27 oe. Im Winterbetrieb sind operative Raumlufttemperaturen bis
26 oe zugelassen. Für den vertikalen Gradient der Lufttemperatur wird ein Wert von
max. 2 K/m angegeben. Ferner ist die mittlere Luftgeschwindigkeit für die thermische
Behaglichkeit von Bedeutung. Werte von 0.2 bis 0.3 m/s sollten möglichst nicht
überschritten werden.
Diese Anforderungen sind einzuhalten, wenn raumlufttechnische Anlagen mit den
entsprechenden
Funktionen
(heizen,
heizenlkühlen,
heizenlkühlenlFeuchte­
konditionierung) installiert sind.
13
o
Gewährleistung des geforderten personenbezogenen Luftwechsels
Für Besucher muss eine stündliche Frischluftrate von mindestens 20 m3 je Person und
bei Räumen, in denen geraucht werden darf, von mindestens 30 m3 je Person gesichert
sein. (VStättVO §26)
2.5.2.
Konzeptbeschreibung
Für die Veranstaltungshallen wurde ein Energiekonzept entwickelt und umgesetzt, das durch
folgende Komponenten gekennzeichnet ist:
o Erdkanal
Zuluftseitig wird die Frischluft durch einen begehbaren, betonierten Zuluftkanal geführt.
Dieser Kanal ist zum umgebenden Erdreich nicht gedämmt und bewirkt unter
Ausnutzung der Erdreichtemperatur eine Vorkonditionierung der Zuluft. Im Sommer wird
die Zuluft gekühlt und im Winter erwärmt. Durch großzügig dimensionierte Querschnitte
werden die Strömungsgeschwindigkeiten und damit die Druckverluste im
Luftverteilsystem minimiert. Jede der drei Hallen besitzt ein zu den anderen Hallen
komplett getrenntes System, um akustische Beinträchtigungen der Hallen untereinander
zu vermeiden und um die Anforderungen des vorbeugenden Brandschutzes zu erfüllen.
D
Quelllüftung
Die Lüftung der Hallen basiert auf dem Prinzip der Quelllüftung. Frischluft gelangt aus
den Luftauslässen im Hallenboden unter Raumtemperatur in die Halle. Die kühle
Frischluft im Aufenthaltsbereich in der Halle wird durch die Personen erwärmt und steigt
nach oben. Der konvektive Anteil der installierten Lichtleistung, und damit der
überwiegende Teil geht auf der Höhe der Scheinwerfer an die Luft über. In der Summe
entsteht dadurch eine erwünschte Temperaturschichtung im Raum, die durch kühle,
frische Luft im Aufenthaltsbereich und warme, verbrauchte Luft unter dem Hallendach
gekennzeichnet ist. Kritisch sind hierbei die Galerien bzw. die obersten Sitzreihen, die in
diesen oberen Bereich eintauchen. Sie werden entweder mit eigenen Lüftungsanlagen
versorgt oder es wird über die Luftmenge sichergestellt, dass der Bereich in der
Frischluftzone liegt. Um den sommerlichen Komfort zu verbessern wurde die Luftmenge
pro Person höher angesetzt als nach Versammlungsstättenverordnung erforderlich.
o Abluftkamin
Aus der Nutzung
der Halle ergibt sich eine beträchtliche Kühllast aufgrund des
Wärmeeintrag durch Personen und Beleuchtung, die über die Abluft abzuführen ist. Die
thermische Energie der Abluft, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen Abluft- und
Außentemperatur, wird unter Ausnutzung der Auftriebskräfte der wärmeren Luft in einem
ca. 30 m hohen Abluftkamin zum Antrieb des Lüftungssytems genutzt.
14
Abbildung 7: Installation Abluftkamin
Der Abluftkamin wurde aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertig. Dies war die
kostengünstigste Variante.
o Das
Mechanische Unterstützung
freie Lüftungssytem der Hallen ist für eine Teilbelegung der Hallen ausgelegt,
entsprechend den baulich zur Verfügung stehenden Abmessungen. Für höhere
Belegungen oder ungünstige thermische Randbedingungen ist eine mechanische
Unterstützung der Lüftung notwendig. Das mechanische System profitiert dabei von den
geringen Strömungswiderständen der Luftführung des natürlichen Lüftungssystems.
o Wärmerückgewinnung
Bei Winterbetrieb wird
durch Wärmerückgewinnung aus der Abluft die Zuluft
entsprechend vorgewärmt. Dies ist möglich aufgrund der im Winter zur Verfügung
stehenden höheren Temperaturdifferenzen. Die in der Fortluft nach der
Wärmerückgewinnung verbleibende thermische Energie wird zum Antrieb des
natürlichen Lüftungssystems im Abluftkamin genutzt.
o
Heizung
Die Beheizung der Hallen war mit Deckenstrahlplatten geplant, die vor allem in Bereich
der Szenenfläche angeordnet waren, um im Probenbetrieb die erforderlichen
Temperaturen sicherzustellen.
15
o Verzicht auf mechanische Kühlung
Durch die Umsetzung des Prinzips der Quelllüftung, der Luftführung im Erdkanal und der
Ausnutzung der thermischen Speichermasse der Hallen, wurde auf eine mechanische
KÜhlung der Hallen verzichtet, die auch aus Kostengründen nicht realisierbar war. Die
Konditionierung der Hallen wird mit der Kühlung der Zuluft über den Erdkanal und der
Nachtluftspülung der Hallen, d.h. die Hallen werden nachts mit der vergleichsweise
kühlen Außenluft durchspült und dadurch entwärmt, erreicht. Dieses System ist in seiner
Leistungsfähigkeit limitiert und abhängig von der Nutzung und den klimatischen
Bedingungen. Um die Situation zu verbessern, wurden höhere Personen bezogene
Luftwechselraten installiert als nach Versammlungsstättenverordnung erforderlich. Dies
bietet eine gewisse Leistungsreserve und wird teilweise auch durch unterschiedliche
Nutzungsszenarien der Hallen bedingt. Im Vergleich zu einer Kältemaschine entstehen
jedoch vernachlässigbare Investitionskosten und bei l\Jachtluftspülung im natürlichen
Betrieb nahezu keine Betriebskosten.
2.5.3.
Betriebszustände des Lüftungssytems
Mit dem beschriebenen Energiekonzept ergeben sich unterschiedliche Betriebszustände für
Winter und Sommer, die in Abbildung 8 und Abbildung 9 skizziert sind.
Fortlutrtwnperatur 15"C
1
Abluftkamin
AuBentempel'llfllr -5"C
]
Ablufrtempel'llfllr Za"C
,.­
,
WäfmerOckgewinnung
im Kreislaulverbund­
system
- - - Abluft­
erfassung
( 1--------'----­
Rllumtemperatur Z4"C
~
QuellOftung
r------L-J.---"
&.......,Ober TribOne
Zulutrtempenlfur Z O · C ·10--,.
...
I
Lufrtemp. neclr WRG
a·c 1
Abbildung 8: Betriebszustand Winter
Im Winter (Abbildung 8) wird die Außenluft vor Eintritt in den Erd kanal durch die
Wärmerückgewinnung vorgewärmt. Dadurch bleibt der Keller frostfrei. Durch diese
Anordnung wird das Potenzial zur Luftvorwärmung über die Erdreichtemperatur zwar
reduziert, aber es kann auf eine Dämmung verzichtet werden und diese Flächen bleiben für
die sommerliche Vorkühlung nutzbar. Dieser Effekt und die Einsparung der ansonsten
erforderlichen Dämmung zu angrenzenden Räumen, bestimmten diese Entscheidung. Vor
Eintritt der Zuluft in die Veranstaltungshalle wird diese durch den Lufterhitzer auf 18 . 20
erwärmt. Durch die internen Wärmequellen wird die Lufttemperatur weiter erhöht. Bevor die
Abluft in den Kamin gelangt, wird ihr in der Wärmerückgewinnung Wärme entzogen. Die in
oe
16
Umnutzung einer Altbau-Industriehalle zu
Veranstaltungsräumen (Realisierung)
Abschlussbericht
AZ 16370/02
gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt
Volker Willier
Stiftung Pragsattel Theaterhaus Stuttgart, Siemensstr. 11, 70469 Stuttgart
Dip!. Ing. Helmut Meyer,
Transsolar Energietechnik GmbH, Curiestr. 2, 70563 Stuttgart
Oktober 2003
der Abluft verbleibende Energie wird im Kamin zum Antrieb des Lüftungssystems genutzt. Je
nach Temperaturverhältnissen und Belegungssituation ist eine mechanische Unterstützung
des natürlichen Lüftungssystems notwendig.
Fortlufttemperatur 32°C
Abluftkamin
Außentemperatur 32°C
Ablufttemperatur 32°C
J
Zuluft
>
~ Abluft­
erfassung
Raumtemperatur 28°C
{9
~
~
--'----L-_--.,
Quellüftung
~überTribüne
ZUlufttemperatur 25°C
Lufterhitzer
Abbildung 9: Betriebszustand Obergangszeit - Sommer
In der warmen Jahreszeit Abbildung 9 wird die Wärmerückgewinnung manuell aus dem
Lüftungsstrang herausgeklappt und abgeschaltet. Dadurch wird der Druckverlust im
Lüftungssystem reduziert und die Funktion des Kaminsystems bei der sommerlich bedingt
geringeren Temperaturdifferenz gewährleistet. Am Beginn der Heizperiode wird dann die
Wärmerückgewinnung in den Lüftungsstrang wieder eingeklappt. Durch die heraus
geklappten Wärmetauscher wird der Druckverlust verringert, um im Sommer die Laufzeiten
mit natürlicher Antrieb des Lüftungssytems zu erhöhen. Wird das Herausklappen der
Wärmetauscher vergessen oder ist dies autgrund eines wechselhaften Sommers nicht
möglich, sind die erforderlichen Luftwechsels und der thermische Komfort gewährleistet, da
dann der erhöhte Druckverlust mit Unterstützung der Ventilatoren bewältigt werden kann.
Das beschriebene Energiekonzept gilt prinzipiell für die Hallen 1 bis 3, die mit dem
alternativen Lüftungssystem ausgerüstet sind. Jede dieser Hallen verfügt über einen
separaten Abschnitt im Ansaugbauwerk, einen separaten Zuluftkanal und einen separaten
Abluftsammler. Die drei Abluttsammler münden in den gemeinsam genutzten Kamin. Jeder
der drei Stränge hat eigene Wärmetauscher für Wärmerückgewinnung und Lufterhitzer sowie
eigene Ventilatoren tür die mechanische Unterstützung.
17
2.5.4.
Bewertung des beschriebenen Konzepts
Die konventionelle Standardlösung zur Versorgung der Veranstaltungshallen ist eine
raumlufttechnische Anlage mit den Funktionen Lüften, Heizen und Kühlen und mit
Wärmerückgewinnung. Das Energie- und Lüftungskonzept für das Theaterhaus Pragsattel
ergibt in folgenden Punkten Energieeinsparungen im Vergleich zu einem konventionellen
System. Die angegebenen Einsparungen beziehen sich immer auf eine Nutzung von drei
Stunden täglich bei einer Belegung mit 1000 Personen im gesamten Haus.
o Energiebedarf zur Luftförderung
Durch das Prinzip der Quelllüftung sind zur Erreichung des gleichen thermischen
Komforts in der Halle geringere Zuluftvolumenströme erforderlich als beim Prinzip der
Mischlüftung. Ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung des Energiebedarfs zur
Luftförderung leisten die großen Kanalquerschnitte und die daraus resultierenden
geringen Druckverluste. Dadurch ist eine wesentlich geringere Ventilatorleistung
erforderlich. In Verbindung mit dem Abluftkamin ist dadurch auch bis zu einer mittleren
Belegung der Hallen ein rein natürlicher Antrieb der Lüftung möglich.
Bei einer Reduzierung des Energiebedarfs zur Luftförderung um 90 % ergibt sich eine
Einsparung an Strom von ca. 27000 kWh jährlich.
o
Heizenergiebedarf
Durch das Quellluftprinzip ist zur Erzielung des gleichen thermischen Komforts und der
gleichen Luftqualität bei gleicher Zulufttemperatur ein gegenüber der Mischlüftung um
ca. 30% reduzierter Luftvolumenstrom erforderlich. Dadurch ergibt sich ein um bis zu 30
% reduzierter Lüftungswärmebedarf. Da jedoch die Zulufttemperatur bei der Mischlüftung
niedriger sein kann als bei der Quellüftung, beträgt die Einsparung ca. 20 %. Das
Einsparpotenzial ergibt sich damit zu 15 000 kWh Wärme jährlich.
o Kühlenergiebedarf
Durch die Umsetzung des beschriebenen Lüftungskonzepts kann auf eine mechanische
Kälteerzeugung verzichtet werden. Geht man von einer Kühlgrenze von 26°C aus,
beträgt die Einsparung ca. 12000 kWh Kühlenergie jährlich.
2.5.5.
Halle 4
Halle 4 erhielt eine konventionelle Mischlüftung mit der Funktion Heizen. Es wurde die
Anbindung der Halle an das Erdregister System der Halle 1 geprüft, aber aufgrund der
räumlichen Lage, und den akustischen und brandschutztechnischen Anforderungen wurde
dies verworfen. Zusätzliche Maßnahmen wurden aus Kostengründen nicht in Betracht
gezogen.
2.6.
LCA Bewertung
Im Rahmen der Planung wurde eine intensive Bewertung von in Frage kommenden
Komponenten mittels LCA durchgeführt.
Daraus wurden Katalog mit Vorschlägen entwickelt, die wichtigsten sind nachfolgend
dargestellt.
Empfehlung 1
in allen Decken und Dächern Stahlbeton oder Holoribdecken durch
Brettstapel- oder Brettschichtholz-Betonverbund ersetzen.
Empfehlung 2
Statt Bitumenbahnen Kunststoffbahnen als Dichtebene im Dach einsetzen.
Dabei sollte PVC vermieden werden. Alternative: Polyoleofine.
18
Empfehlung 3
Für neu zu errichtende Sta~lltragwerke (Westfassade, Dacherweiterung im
Westen bzw. Dach über dem Bereich Musik der Jahrhunderte, Deckel von
Saal 1, Dach im Südflügel) möglichst weitgehend Träger oder Stützen aus
dem Abbruch wiederverwenden.
Empfehlung 4
Minimierung der Estrichflächen und wo möglich Ersatz von Zement- durch
Anhydritestrich.
Empfehlung 5
Ein GK-Leichtbausystem mit
Kalksandstein Trennwände.
Empfehlung 6
Im Innenbereich Kalk-Zementputz durch Kalk-Gipsputz ersetzen.
Empfehlung 7
Die Alu-Glas Fassade durch eine Holz-Glas-Fassade mit Alu-Deckleisten
ersetzen.
Holz­
statt
Metallständern,
alternativ
Der Umsetzungserfolg der einzelnen Empfehlungen im Verlauf der weiteren Planung war
recht unterschiedlich. Der Stand der Planung wird im Folgenden dargestellt.
Zu Empfehlung 1
Die Untersuchungen des Tragwerkplaners zeigten, dass ein Ersetzen von
Stahlbetondecken durch Brettstapelbetonverbunddecken in weiten Teilen des Gebäudes
möglich wäre. Ihr Einsatz scheiterte jedoch an den Anforderung F 90 A an die
Geschossdecken, was organische Materialien in der Geschossdecke ausschließt. Die
abgeschwächte Forderung F 90 B wird von den Holz-Beton-Verbunddecken erfüllt. Eine
Befreiung von der aus der Versammlungsstättenverordnung stammenden Anforderung wurde
vom zuständigen Baurechtsamt jedoch abgelehnt.Zwecks weiterer Verbreitung des
ökologischen Stahlersatzstoffes Holz in Betonbauteilen sollte eine überarbeitung der
gesetzlichen Rahmenbedingungen erfolgen.
Zu Empfehlung 2
Kunststoff
Flachdachbahnen
sind
aufgrund
des
niedrigeren
Flächengewichtes auch aus statischen Gründen erforderlich. PO und PVC - Dachbahnen
wurden im LV alternativ ausgeschrieben. Unter Abwägung von Kosten und Nutzen wird eine
Entscheidung über das zum Einsatz kommende Material getroffen.
Zu Empfehlung 3
Diese Maßnahmen sind nur zu hohen Kosten und bei einem hohem
Kostenrisiko machbar. Eine Realisierung dieser Art von Wiederverwertung kann in diesem
Projekt trotz der deutlichen ökologischen Vorteile nicht weiter verfolgt werden.
Zu Empfehlung 4
In vielen Bereichen (wie Sportfläche, großer Saal, Foyer, Werkstätten) wurde
auf einen Estrich verzichtet. Die betreffende Stahlbeton Geschossdecke wird flügelgeglättet.
Zusätzlich wird in allen Bereichen in denen aufgrund akustischer Anforderungen nicht auf
einen schwimmenden Estrich verzichtet werden konnte - außer den Nasszellen - Anhydrit
statt Zementestrich zum Einsatz kommen.Als weitere Reduktionsstrategie werden die Estrich­
und Betonoberflächen bereits pigmentiert und nur noch versiegelt, oder mit einem gefärbten
Siegel überzogen. Ein weiterer Bodenbelag wird somit nicht benötigt (Ausnahme
Nassbereiche).
Zu Empfehlung 5
Metall- und Holzständerwand wurden alternativ ausgeschrieben. Je nach
Anbieterpreisen wird die Entscheidung Kosten-Nutzen orientiert getroffen werden.
Zu Empfehlung 6
In allen Innenbereichen an denen ein Putz aUfgetragen werden soll, wird
Kalk-Gipsputz zum Einsatz kommen. Zusätzlich wird in weiteren Bereichen auf Putz verzichtet.
19
Zu Empfehlung 7
Seide Varianten von Fassade (Holz-Glas und Aluminium-Glas) sind
alternativ ausgeschrieben. Eine Auswahl wird unter Abwägung von Kosten und ökologischen
Vorteilen erfolgen.
20
3. Anpassungen
Umsetzung
im
Rahmen
der
Ausführungsplanung
und
Im Verlauf der Werkplanung, wie auch während der Bauzeit erfolgten einige Anpassungen.
Neben neuen Erkenntnissen aufgrund des Baufortschritts, Freilegung der Fundamente usw.,
wurden auch teilweise von Bauherrenseite Anforderungen modifiziert oder geändert,
genauso wie die angespannte Budgetsituation zu neuen Kostenrunden führte, mit dem Ziel
Kosteneinsparungen realisieren zu können. Die zeitweise nicht restlos geklärte
BUdgetsituation führte zu Bauunterbrechungen, mit all den daraus entstehenden
Folgeproblemen. Dies alles führte zu einen dynamischen Prozess, der eine kontinuierliche
Anpassung erforderlich machte. Nachfolgend sind einige wichtige Punkte zusammengestellt.
3.1.
Foyer I Sportfläche
Aus tragwerkstechnischen Gründen musste auf eine Deckenstrahlheizung verzichtet werden.
Die Beheizung erfolgt über eine flächig verlegte Fußbodenheizung in Verbindung mit
einzelnen, zusätzlichen Heizkörpern.
Die Abluftventilatoren im Dach sind ersatzlos entfallen. Die Bereiche werden natürlich über
öffenbare Dachflächen belüftet. Im Sommer werden zusätzlich die Türen als Zuluftöffnungen
genutzt.
3.2.
Veranstaltungshallen
Um das überarbeitete Raumprogramm unterzubringen, wurde die Verlegung der
Zuluftkanäle aus der Ebene -1 in die Ebene -2 erforderlich. Dies führte zu
Längenanpassungen, um mit minimalen Mehrkosten diese Änderung zu realisieren.
Durch existierende Fundamente, die deutlich andere Dimensionen hatten als in den
Bestandsplänen dargestellt, ergaben sich lokale Einschnürungen im Bereich der
Zuluftkanäle, die so nicht vorhersehbar gewesen waren. Dies erhöht die Druckverluste, bzw.
verschlechtert eine gleichmäßige Zuluftverteilung.
Im Entwurf vorgeschlagene Zu- und Abluftführungen wurden dem Kostendruck folgend
massiv vereinfacht. Es wurde zum Beispiel auf eine gesonderte Versorgung der
Szenenflächen mit Frischluft verzichtet. Ebenso wurde die Ablufterfassung in der großen
Halle 1 von geplanten sechs Stellen auf eine zentrale Stelle reduziert.
21
Die geplante Beheizung der Hallen bzw. Szenenflächen mit Deckenstrahlplatten wurde
ersatzlos gestrichen. Dies erfolgte in erster Linie nicht aus Kostengründen sondern als Folge
einer neuen Einschätzung von Seiten des Nutzers. Teilweise wurden bereits installierte
Systeme wieder abgebaut. Grundlegendes Problem war eine befürchtete Kollision zwischen
der Ebene der Heizplatten und den Traversen zur Befestigung von Beleuchtung,
Beschallung u.ä., wie auch eine Beeinträchtigung der Arbeitplätze für Beleuchter und das
technische Personal im Bereich der unter der Decke angebrachten technischen
Installationen.
Abbildung 10: Szenenfläche Halle 1 mit denkmalgeschützter Fassade
Im Rahmen der Ausführungsplaung wurden die Anforderungen an die akustische
Abschottung der Hallen von 35 dB auf 25 dB erhöht. Dies erforderte eine intensive
Ausstattung der Kanäle mit entsprechenden Schalldämpfern. Aufgrund des Zeitpunktes, an
dem diese grundlegende Anforderung verändert wurde, war es nicht mehr möglich baulich
darauf zu reagieren. Die freie Querschnittsfläche wird durch die notwendigen Einbauten
zwischen 50 bis 70 % lokal reduziert sowohl im Zulufttrakt wie auch in der Abluftführung.
Diese Änderung hat mehrere einschneidende Konsequenzen auf den Betrieb der Hallen.
Durch die zusätzlichen Widerstände wird der Bereich der freien Lüftung auf ca. 20 bis 30 %
Belegung von ehemals 50 % bei 10 K Temperaturdifferenz zwischen Saal und außen
reduziert. Die Druckunterschiede beim mechanischen Betrieb der Hallen haben sich deutlich
erhöht, was sich durch spürbare bis starke Zugerscheinungen an geöffneten Türen
bemerkbar macht. Die Summe der Änderungen führt zu einer Erhöhung des Druckverlustes
im gesamten Luftsystem inklusive Wärmerückgewinnung ausgehend vom ersten
Planungsstand von ca. 15 bis 20 Pa bei 50 % Luftleistung und 60 bis 80 Pa bei 100 % mit
22
mechanischer Unterstützung auf ca. 60 bis 70 Pa bei 50 % und 250 bis 300 Pa bei 100 %.
Trotz dieser massiven Änderung, die durch ein erweitertes Spektrum für die Nutzung der
Hallen begründet ist, wird das Lüftungskonzept nicht ad absurdum geführt. Zwar ist die Idee
des natürlich gelüfteten Theaters nur noch bei geringer Belegung durchführbar, aber die
nach wie vor geringen Druckverluste gewährleisten einen energetisch günstigen Betrieb. Die
erforderliche Antriebsleistung der Ventilatoren liegt zwischen 0,14 W/m3h und 0,18 W/m 3h,
dies spiegelt die erreichten, geringen Druckverluste wieder. Verglichen mit einem
konventionellen Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung im Kreislaufverbundsystem ist
dies nach wie vor ein durchaus respektabler Wert. Der Druckverlust derartiger Systeme liegt
nach Erfahrungswerten im Bereich zwischen 1800 und 3000 Pa. Der Vergleich zeigt aber,
welche dynamische Entwicklung in den späteren Leistungsphasen stattfand. Aber hier hat
die Variabilität und die Nutzungsmöglichkeiten der Hallen klaren Vorrang vor energetischen
Aspekten.
Auf die Möglichkeit, die Nachheizregister aus dem Luftweg ausklappen zu können, wurde
verzichtet. Zum einen konnte ein sehr geringer Druckwiderstand bei diesen Registern
realisiert werden, zum zweiten ist die Zugänglichkeit durch die zusätzlich eingebauten
Schalldäpfer nur eingeschränkt möglich. Die Wärmerückgewinnungsre-gister wurden wie
geplant beweglich ausgeführt.
Zusätzliche Strömungsleitmaßnahmen in den Kanälen wurden nicht realisiert, da aufgrund
der eingebauten Schalldämpfer die Luftmengen im natürlichen Betrieb auf eine
Größenordnung limitiert sind, die derartige Maßnahmen nicht erfordern.
Aus Kostengründen wurde auf eine bewegliche Tribüne für die Halle 2, wie ursprünglich
geplant verzichtet. Dies reduziert die maximale Besucherzahl von ehemals ca. 700 Personen
auf nun ca. 430. Auf eine Anpassung der Luftmenge wurde verzichtet, da die mögliche
Kosteneinsparung gering war und eine Erhöhung der personenbezogenen Luftmenge eine
spürbare Verbesserung der sommerlichen Situation bewirken kann.
3.3.
LCA
Für die Dachdichtungsbahn wurde ein PVC basiertes Material gewählt. Die Auswertung der
Auschreibungsrückläufe ergab, dass es aus Kostengründen keine Alternative gibt.
Eine Pigmentierung der Estrichoberflächen erwies sich als nicht möglich, da eine
eingeschränkte Haltbarkeit verbunden mit einem vergleichsweise hohen Wartungsaufwand
oder deutlich erhöhte Investitionskosten damit verbunden gewesen wären. Aus diesen
Gründen wurde darauf verzichtet und diese Flächen wurden mit einem Linoleumbelag
versehen.
Die deutlich höheren Kosten für eine Holzständerwand wie auch für Massivwände konnten
mit dem zur Verfügung stehenden Budget nicht abgedeckt werden.
23
Auf die Aluminiumfassade wurde zu Gunsten einer Holzkonstruktion verzichtet.
Allgemein zeigt sich, dass die heutige Situation, hohe Arbeitskosten und im Gegensatz dazu
Ld.R. geringe Materialkosten, Transport und Energiekosten für umweltschonendes Bauen
denkbar schlechte Voraussetzungen sind. Lösungen die auf eine Wiederverwendung von
Materialien abzielen und ein hohes Potential zur Verbesserung unter LCA Gesichtspunkten
haben, sind aus Kostengründen oft nicht realisierbar.
4.
Erste Betriebserfahrungen
Am 29.03.2003 wurde das Theaterhaus Stuttgart offiziell eröffnet. Das Haus war vor allem in
Bezug auf die Messen-Steuern-Regelungs-Technik noch nicht absolut fertig gestellt, als es in
Betrieb ging. Der Eröffnungstag mit vollbesetzten Hallen erwies sich als erster Härtetest für
das Lüftungskonzept. Trotz der ganzen Vereinfachungen und Reduktionen, die dieses
Konzept erfahren hat, war der Start zwar nicht ohne Probleme aber vielversprechend.
Mit dem Sommer 2003, mit seiner extremen, lang andauernden Hitzeperiode, ergaben sich
für das Lüftungskonzept Bedingungen, die außerhalb der in den vorab durchgeführten
Simulationsrechungen zu Grunde gelegten Annahmen sich befanden. Vorweg genommen
bewährte sich das Konzept im Großen und Ganzen, jedoch ergab sich eine ganze Reihe von
Erkenntnissen, die in die weitere Optimierung des Gebäudes mit eingeflossen sind bzw.
noch aufgenommen werden. Die als Bewilligungsauflage von Seiten der Deutschen
Bundesstiftung Umwelt geforderte Messkampagne bewährt sich in diesem Zusammenhang
als geeignete Maßnahme, um Probleme frühzeitig zu erkennen, zu analysieren und
Lösungsstrategien zu entwickeln.
MSR-Technik
Als wichtiger Faktor für den Betrieb eines Gebäudes erweist sich die
MessenSteuernRegelungstechnik -Technik in Verbindung mit der GebäudeleitTechnik.
Auch in Bezug auf die Messkampagne wurden an die MSR Ausrüstung des Gebäudes
höhere Anforderungen gestellt als üblich. Im Laufe des ersten halben Jahres zeigte sich,
dass trotz planerischer Berücksichtigung das gesteckte Ziel nicht erreicht wird. Fühler
erbringen nicht die geforderte Genauigkeit, die Möglichkeiten der Gebäudeleittechnik sind
begrenzt und einige Messgrößen können trotz intensiver Bemühungen der ausführenden
Firmen bis heute nicht erfasst werden, aufgrund defekter oder unzureichend kalibrierter
Fühler. Die standardmäßig zur Verfügung stehenden Sensoren erreichen teilweise nicht die
notwendige Genauigkeit. Verwendet man aber nicht diese allgemein verfügbaren
Komponenten, so ergeben sich andere Probleme, wie erhöhte Kosten, "Bastellösungen" und
häufig unklare Gewährleistungsfragen.
Um in diesem Konfliktfeld eine möglichst befriedigende Lösung zu erreichen mussten die
verwendeten Sensoren, dabei vor allem die Temperaturfühler, mehrfach kalibriert und
untereinander abgeglichen werden. Die übliche Vorgehensweise, dies einmal bei
24
Inbetriebnahme zu tun, erwies sich als nicht ausreichend. Idealerweise muss dies mehrfach
und bei möglichst unterschiedlichen Bezugstemperaturen erfolgen. Es wurden
Abweichungen von mehreren Kelvin gemessen, was teilweise über den Regelbereich
hinausgeht. Eine sinnvolle Regelung ist mit derartigen Eingangsgrößen nicht möglich.
Bis jetzt stehen keine belastbaren Werte der CO 2 - Sensoren zur Verfügung. Die Fühler sind
nach jetzigem Kenntnisstand zum Großteil defekt und müssen ausgetauscht werden.
Heizung
Nach einigen Anlaufproblemen im Heizbetrieb, wie nicht aufgeschaltete Ventile oder
unzureichende hydraulische Einregulierungen, waren die Erfahrungen positiv. Die
Temperaturen in den Hallen wurden eingehalten, Zugerscheinungen durch die Lüftung
konnten durch Anpassung der Luftmengen an die Belegung eleminiert werden.
überdruck in den Hallen
Ein Problem waren Zugerscheinungen im Bereich der Zugangstüren zu den Hallen 1 - 3
während des Einlasses. Hier verursachte die Installation zusätzlicher Schalldämpfer im
Abluftstrang zur Erfüllung der 25 db Anforderung eine Erhöhung des Luftwiderstandes im
Abluftstrang und damit eine signifikante Steigerung dieses systemimmanenten Effekts.
Dieses Problem wurde in einem ersten Schritt organisatorisch entschärft indem während des
Einlasses die Luftmenge reduziert wird. Zudem wurden die in den Hallen angeordneten
RWA-öffnungen nachträglich auf die GLTaufgeschaltet, so dass sie bei Bedarf geöffnet
werden können, um den überdruck im Raum mit abzubauen.
Sommerliche Raumtemperaturen in den Hallen
Für die Hallen 1-3 ergab sich eine sehr unterschiedliche subjektive Bewertung von Seiten
der Nutzer, die auch durch erste Messdaten tendenziell belegt werden. Zu diesen Messdaten
muss jedoch einschränkend gesagt werden, dass die Fühler nachträglich nochmals kalibriert
wurden und Absolutwerte teilweise nicht korrekt sind. Aber der Trend kann als solcher
gewertet werden. Von der Temperaturentwicklung steht Halle 1 an erster Stelle mit den
niedrigsten Temperaturen, dann folgt Halle 2 und als Schlusslichter Halle 3 und 4 mit den
höchsten Raumtemperaturen.
Der in der Abbildung 11 dargestellte Verlauf der Foyer "Außenwandtemperatur" wird über
einen Raumtemperatursensor ermittelt, der an der ungedämmten, denkmalgeschützten
Westwand des Foyers angebracht ist. Diese Wand erreicht bei intensiver Einstrahlung und
hoher Außentemperatur entsprechend hohe Temperaturen, die auch den vom Sensor
ermittelten Wert mit beeinflussen. Die aufgeheizte Wand verursacht einen Anstieg der
Raumtemperatur im Foyer, jedoch gibt der Sensor nicht die Situation im Aufenthaltsbereich
korrekt wieder.
25
Raumtemperaturen Julil2003 GLT
33.00
t---------+----+----------------{
31.00·f--------ij·--!-r------il---------------_l
29.00
.r--:----~--;---~fI-,-f_:_---I-___:_----------_l
-HaKe 1
Halle 2
-Halle 3
-Halle 4
Foyer Aussenwand
Aussenterrperatur
17.00
+---r.---1~::_---+:-~------__*---_T__:+__++---l.-____l
15.00 .j--_--"-_ _- - ,_ _-'--_ _--,11. Jul 03
16. Jul 03
----,
26. Jul 03
21. Jul 03
...J.L-->L.-,-_--..!I
31. Jul 03
Zelt
Abbildung 11: Raumtemperaturen Juli 2003
Dies entspricht der Wertung durch den Nutzer mit der Einschränkung, dass Halle 4 in dieser Zeit
komplett vermietet war. In dieser Zeit kamen von Seiten des Mieters keine negativen
Rückmeldungen. Die Bewertung erfolgt anhand der aufgezeichneten Daten.
Das Phänomen der deutlich erhöhten RaumtemperatUren der Halle 3 erfordert besondere
Berücksichtigung, da auf den ersten Blick nicht nachvollziehbar ist, warum dieser Unterschied zu
den restlichen Hallen auftritt.
Raumtemperaturen Julil2003 GLT
3O.()()..,----------------------------""'I
29.00
-I------------------------------j
28.00
-I---------n­
27.00
-I---y-r----rr--1......--1f--1.L.-~---__.___:_.._r_-ß___+I__----------_1
,----------------------j
E
:;
1
26 00
.
!
25.oo+---~
24.00
23.00 + - - - - - = - - - - ' - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ­
22.00
-1----------,-------.---------.---------,----1
11. JulO3
16. Jul 03
26. Jul 03
21. Jul 03
Zelt
26
31. Jul 03
Abbildung 12: Raumtemperaturen Hallen 1-3 Juli 2003
In Abbildung 12 sind die Raumtemperaturen der drei Hallen, ausgerüstet mit Erdkanal,
Quelllüftung und natürlicher Abluft, über der Zeit aufgetragen. In dieser Grafik wird deutlich,
dass das Temperaturniveau der Halle 3 über den beiden anderen Hallen liegt.
Betrachtet man die Lage der Halle 3 ergeben sich einige strukturelle Nachteile für diese
Halle. Sie hat im Vergleich zu den beiden anderen Hallen den geringsten
personenbezogenen Luftwechsel, die geringste wärmetauschende Fläche im Zuluftkanal und
eine zusätzliche Außenwand, zumindest im Vergleich zu Halle 2.
Eine überschlägige Bewertung dieser Faktoren konnte jedoch die unterschiedliche
Temperaturentwicklung nicht vollständig klären.
Selbst der Vergleich mit Halle 4, wie in Abbildung 13 dargestellt, ergibt zwischen den beiden
Hallen ein vergleichbares Temperaturniveau. Obwohl bei der Halle 4 direkt Außenluft
angesaugt wird, in einem Lüftungsgerät mit deutlich höherer Pressung und damit stärkerer
Erwärmung der Zuluft.
Einen großen Einfluss hat die Nutzung der Hallen auf die Entwicklung der maximalen
Temperaturen. In der Woche vom 11 - 17 Juli fand in der Halle 3 ein intensiver
Probenbetrieb statt, bei dem nach den vorliegenden Daten die Lüftung nachmittags auf
hoher Leistungsstufe durchlief. Dies bewirkt bei den zu dieser Zeit herrschenden
eine kontinuierliche Aufheizung des
AUßentemperaturen von teilweise deutlich über 30
gesamten Systems.
oe
Raumtemperaturen JulV2003 GLT
30.00
....-----------------------r
29.00 + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1
1000
900
800
28.00
.1-------1..--.,---------::-------1-----------1
·700
~
27.00 +---.tr-lII---r~~+4-R+t-+t-+J-r---,.,r:::R~,.fI-,..,..u.-J-l---L.-+----I
~
:;
1ii 26 00
Ht~W-+JtL.Ii...I------IlFt1R-'I'-r-L.L..---'U-.-lF-tI+-----t---1-+-t---=:;--;:t--j·
500
! . .
~
-HaJle3
Halle 4
-Sollwert FU Ventilator Halle 3
·400
25.00
+ - - - - - - - -..........-----t---r----t:F-llr-n--r----i
·300
24.00 + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ' - - ' ' - - - - - i
200
23.00
+----------------------1
22.00 +-&1./...l...I.JLLL.LL.aL.W'-'-'I-'....
16. Jul 03
11. Jul 03
21. Jul 03
26. Jul 03
100
31. Jul 03
Zell
Abbildung 13: Raumtemperaturen Juli Halle 3 und Halle 4
Auch war die Nachtluftspülung zu dieser Zeit noch nicht optimal eingeregelt. Jedoch bleibt
ein zu klärender Unterschied zwischen den Hallen, der Anlass für weitere Untersuchungen
war.
27
Dabei wurde festgestellt, dass die unter der Halle 3 liegende Heizzentrale mit hoher
Wahrscheinlic~lkeit für eine Erwärmung der Halle verantwortlich ist. Zwar befindet sich
zwischen Halle und Heizzentrale noch ein Zwischengeschoss mit Garderoben, aber auch
diese Räume weisen ungewöhnlich hohe Raumtemperaturen auf.
Bei Messungen wurden Wandoberflächentemperaturen in den Garderoben von ca. 35 oe
gemessen. Die durchlaufende Außenwand weist dann in der Halle immer noch ca. 33
Grad auf. In einer spielfreien Woche, d.h. mit exakt gleichen Nutzungsbedingungen der Halle
2 und 3 war nach 7 Tagen die Raumtemperatur in der Halle 3 um ca. 3.5 K höher als in der
Halle 2.
oe
Als Fazit dieser Analysen wurde folgendes beschlossen
auf Nutzerwunsch wird der im Sommer zur Verfügung stehende Frischluftvolumenstrom
für die Halle durch Einbau eines zusätzlichen Ventilators erhöht
Es werden geeignete Maßnahmen ergriffen, die Temperatur des Heizraumes zu
reduzieren. Dabei sind folgende Möglichkeiten in der Diskussion
Verbesserung der Dämmsituation der Warmwasser führenden Leitungen und
Armaturen
Verbesserung der Belüftung des Heizraums
Optimierung der Regelung, Steuerung, wie z. Bsp. das Abschalten nicht benötigter
Heizkreise, Reduzierung der Zeiten mit Warmwasserbereitstellung, Reduzierung der
Kessellaufzeiten ...
Die Nachtluftspülung wird weiter bzgl. Laufzeiten und Ausnutzung des natürlichen
Betriebs optimiert.
Die Situation der Halle 4 wurde als nicht tragbar eingestuft. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist
voraussichtlich die Installation einer Zuluftkühlung erforderlich.
LuftverteiIung
Die Luftverteilung in den Hallen erfolgt über die Tribünen. Im Fall der Halle 1 wird die mobile
Tribüne über den Auslässen im Boden positioniert, bildet einen gewissen Druckraum und
durch konstruktionsbedingte Schlitze in den vertikalen Stufen strömt die Luft aus. Um über
der Höhe eine gleichmäßige Ausströmung zu erreichen, sind bei den fest installierten
Tribünen Lochbleche vor den Schlitzen angebracht. Ziel war es, mit minimalem Druckverlust
in den Ausströmöffnungen die Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, um die Voraussetzungen
für den natürlichen Lüftungsbetrieb zu optimieren. Die Luftverteilung in den Hallen wurde
gemessen und mittels Rauchversuch visualisiert.
28
Abbildung 14: Rauchversuche zur Luftverteilung in Halle 1
Die Rauchversuche, die bei leerer Halle durchgeführt wurden, zeigten deutlich die Funktion
der Quelllüftung. Ein Nachteil dieser effizienten Form des Luftaustauschs zeigte sich bei
einer in Halle 1 durchgeführten Veranstaltung, die zugleich fürs Fernsehen aufgezeichnet
wurde. Bei einer Fernsehaufzeichnung wird Rauch eingeblasen, um die Strahlen der
Scheinwerfer als solche für den Zuschauer erkennbar zu machen. Nun führte aber die
Quelllüftung dazu, dass die Luftmenge trotz vollbelegter Halle auf ca. 30 % reduziert werden
musste, da bei höheren Werten der Rauch zu schnell abgeführt wurde. Dieser Umstand war
keinem der Planungsbeteiligten oder Nutzer zum Planungszeitpunkt bekannt. Die ca. zwei
stündige Veranstaltung endete bei ca. 30
in der Halle, was zwar als grenzwertig aber
noch akzeptabel empfunden wurde.
oe
In der Halle 2 herrschen nach den Messergebnissen wie auch nach Rückmeldungen der
Nutzer gute Verhältnisse. Aufgrund der hohen Luftleistung, die auf eine höhere Besucherzahl
ausgelegt wurde, entstehen bei Sollwerten der Ventilatoren, die größer als 70 bis 80 % sind,
Geschwindigkeiten in den Auslässen, die zu Zugerscheinungen führen.
Ähnliches gilt für die Halle 1, deren Luftleistung auf die Nutzung ohne Tribüne - Stehkonzert
ausgelegt ist. Bei installierter Tribüne ist die volle Luftleistung nicht ohne Zugerscheinungen
einbringbar, aber nach dem jetzigen Erfahrungsstand auch nicht erforderlich.
In der Halle 3 wurden im Bereich des Zuluftkanals erhöhte Geschwindigkeiten in den
Auslässen gemessen. Dies wurde durch die Anbringung eines Prallblechs behoben.
In der Halle 4 wurden keine Messungen zur Luftverteilung durchgeführt.
29
5.
Schlussfolgerungen und Ausblick
Abbildung 15: Südfassade Theaterhaus
Die grundlegenden Ziele der Planung konnten in weiten Bereichen umgesetzt werden.
Obwohl die in einer Sanierung immer beinhalteten Risiken auch bei diesem Projekt zum Teil
eintraten und Rückwirkungen auf das Gebäude und das Lüftungskonzept hatten.
Die beteiligten Parteien mit unterschiedlichsten Interessen wie Architekt, Bauherr, Nutzer
oder Denkmalschutz haben in kooperativer Anstrengung trotz teilweise widriger
Randbedingungen ein spannendes Beispiel für die Umnutzung und Neugestaltung eines
alten Industriebaus geschaffen.
bei
Veranstaltungshallen
ist
die
Vermeidung
von
Der
zentrale
Punkt
überhitzungserscheinungen durch die intensive Konzentration von Personen und zusätzliche
interne Lasten durch Beleuchtung. Hier zeigen die Erfahrungen des Sommers 2003 mit einer
extremen und lang andauernden Hitzeperiode, dass das System, die mechanische Kühlung
mit Erdkanal und Nachtluftspülung zu ersetzen, zwar seine Grenzen erreicht, aber
ausreichende bis gute Bedingungen im Raum erzielt werden. Die Grenzen der DIN 1946 für
mechanisch gekühlte Gebäude mit raumlufttechnischer Anlage werden zwar nicht immer
30
exakt eingehalten, aber die überschreitungen sind in ihrer Anzahl überschaubar und
erreichen keine unzumutbaren Werte.
Die konventionelle Lösung der Halle 4 schneidet hier deutlich schlechter ab und erfordert
eine Verbesserung der sommerlichen Situation.
Die Erfahrung der Halle 3 zeigen, dass Heizzentralen bei dem heutigen Dämmstandard
besonderes Augenmerk zukommt. Die Abwärme muss bei innenliegenden Lösungen soweit
begrenzt werden, dass Beeinträchtigungen angrenzender Räume ausgeschlossen werden
können. In diesem Fall bekommt die Situation durch die negative Auswirkung auf die Halle 3
ein besonderes Gewicht, aber schon die direkt darüberliegende Künstlergarderobe mit über
30°C Raumtemperatur ist ein unhaltbarer Zustand.
Die Begleitung des Nutzers bei den ersten Betriebserfahrungen mit einer solchen Anlage ist
wichtig und sinnvoll. Vor allem die MSR Technik muss an die besonderen Anforderungen
eines derartigen Systems angepasst werden. Dann muss der Nutzer die Chance haben sich
schnell in die Betriebsweise des gesamten Gebäudes einzudenken und das
Zusammenwirken der einzelnen Komponenten nachzuvollziehen. Denn die Möglichkeit einer
Einfahrphase außerhalb des Regelbetriebs ist die Ausnahme, d.h. die Justierung und
Optimierung muss im laufenden Betrieb durchgeführt werden. Aus diesem Grunde ist es
zwingend erforderlich, nach kürzester Zeit einen zumindest halbwegs zufriedenstelIenden
Stand zu erreichen, da das Publikum schlechte raumklimatische Bedingungen nicht bzw. nur
kurzzeitig akzeptiert.
Die Ökobilanzierung der Konstruktion sowie von optimierten Alternativen hat gezeigt, dass
sowohl durch verschiedene Ansätze wie wiederverwenden, vermeiden, optimieren der
Materialauswahl und effizientem Materialeinsatz die Umweltwirkung des von den Architekten
vorgelegten Entwurfs sich deutlich optimieren lässt. Bezogen auf die Summe der
betrachteten Bauteile ist ein Reduktionspotential von - je nach Umweltindikator - rund 10 bis
30% erschließbar. Die Hauptreduktionspotentiale liegen dabei in der Optimierung des
Tragwerks und Fassade und nicht im Bereich der Gestaltung der Trennwände und inneren
Oberflächen.
Verglichen mit den Reduktionspotentialen, die sich aus dem Energ iekonzept
(Nutzungsphase) ergeben, ist die Optimierungsmöglichkeit im Bereich der Konstruktion
(Phasen: Errichtung, Erhaltung und Abbruch) recht eingeschränkt.
Treibhauseffekt
StoftIuß
I
4000
1000
o Entsorgung
]000
• Nutzung
2000
o Erneuerung
1000
o Neubau
0
Variante I
~
,
0
U
o Entsorgung
800
600
o Nutzung
400
o Erneuerung
200
• Neubau
0
Variante I
Variante 2
31
Variante 2
H...-nantoxizttät
Versauerungseffekt
4
40%
I&­
"
~
"o
11I
~
3
o Nutzung
2
o Erneuerung
I
o +---'------'-,---'-------'-------1
Variante I
8.0 , - - - - - - - - - - ,
• Entsorgung
o Neubau
'-----'
~ 6.0
i
4.0
r-----,
o
ntsorgung
o Nutzung
-+----L_J-~&--------l
• Erneuerung
2.0
&;1
Neubau
0.0 -+---'"'----------.----'---'------1 ' - - - - - - - '
Variante 2
Variante I
Variante 2
Das Optimierungspotential für die Baukonstruktion konnte darüber hinaus nur zu einem Teil
genutzt, d.h. die entsprechend optimierten Konstruktionsalternativen in die Planung integriert
werden. Hauptgründe dafür sind folgende:
1. Bereits vor Beginn der Entwicklung der ersten Entwurfsideen sollten die wesentlichen
Möglichkeiten zur Reduktion der Umweltbelastungen durch die Konstruktion qualitativ vermittelt
werden. Ein materialeffizientes Tragwerk ist einer der wesentlichen Ansätze der Optimierung.
Dies lässt sich jedoch nur in einem sehr frühen Stadium der Planung umsetzen.
2. Wiederverwendung von Stahl ist keine Standardtechnologie am Bau.Veränderungen an Teilen
des Tragwerks sind durch die notwendige Erweiterung der Grundfläche bedingt. Eine
Wiederverwendung von ganzen Fassadenstrukturen oder Grundelementen wie Trägern etc.
scheiterte jedoch an im Vergleich zur Verwendung neuer Materialien zu hohen Kosten und
Kostenrisiken. Für diese ökologische sinnvolle Maßnahmen sollten Standards entwickelt
werden, so dass die entsprechenden Leistungen am Markt abgefragt werden können.
3. Brandschutzauflagen für Versammlungsstätten werden modernen Holzbautechnologien nicht
gerecht.Massive Holzkonstruktionen mit einer gewissen Stärke der Konstruktion oder auch
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen sind gegenüber Feuer hemmend, erfüllen jedoch nicht die
Anforderungen an die Brandschutzklasse A. Eine Anpassung des Baurechts an diese
Technologien wäre anzustreben, um die ökologischen Vorteile des Holzbaues nicht nur im
Wohnungsbau nutzen zu können.
Es hat sich gezeigt, dass das hier realisierte System auch extreme klimatische
Außenbedingungen bis zu einem gewissen Grad bewältigen kann. Auch klassische Anlagen
werden nach DIN 1946 bzw. VDI Richtlinie 2078 auf max. 33°C Außentemperatur ausgelegt.
überschreitet die Au ßentemperatur diese Grenze, ist ein Anstieg der Raumtemperatur
zulässig. Die dynamische Betrachtung der thermischen Vorgänge sowohl des Gebäudes wie
auch der Erdwärmetauscher ist für eine belastbare Aussage zur Leistungsfähigkeit des
Gesamtsystems erforderlich.
Wichtig ist es bei der Entwicklung eines Energiekonzepts für ein derartiges Gebäude ein
Bewusstsein für die vielfältigen Funktionen und Nutzungsszenarien zu entwickeln. Dafür ist
eine enge Zusammenarbeit mit dem Nutzer erforderlich. Dabei muss aber immer bewusst
sein, dass sowohl neue Szenarien für die Nutzung sich ergeben können wie auch
Prioritätsverschiebungen aufgrund neuer Erkenntnisse oder neuer Ansprechpartner. Das
Konzept muss die Flexibilität bieten, um auf derartige neue Anforderungen reagieren zu
können. Auch dies ist ein wichtiger Punkt, um die Nachhaltigkeit zu verbessern. Die
Lebenszyklusanalyse und ihre Umsetzung in Planung und Realisierung des Projekts ist ein
hilfreiches aber limitiertes Werkzeug. Die Ergebnisse der LCA Analyse lieferte für die
Entscheidung bei einzelnen Komponenten einen zusätzlichen Parameter, der soweit möglich
32
berücksichtigt und umgesetzt wurde. Jedoch die Wiederverwendung von Elementen des
bestehenden Gebäudes, mit einem bei dieser Umnutzung und Sanierung hohen
Einsparpotential, ist weder eine erprobte Technik am Bau noch betriebswirtschaftlich
darstellbar.
Die LCA hat sich als zusätzliches Plaungswerkzeug im Prinzip bewährt. Für eine breite
Anwendung sollte eine gemeinsame Datenbasis angestrebt werden, wie auch ein einheitliche
Bewertungsmatrix, um die Ergebnisse vergleichbar zu machen. Zusätzlich muss die
Handhabung vereinfacht werden, um sie einem breiteren Kreis von Anwendern zugänglich zu
machen. Absc~lließend ist jedoch anzumerken, dass wie mit der Wärmeschutzverordnung und
dem heute gültigen Energieeinspargesetz ein Standard vom Geseztgeber definiert werden
muss, der einzuhalten ist.
33