Schulzentrum Süd- Bauteil Schulgebäude Lüftung der Klassenräume

Transkript

1 Seite: Thema Lüftung der Klassenräume: Da es sich bei diesem Thema um ein sehr komplexes und gewerkeübergreifendes Thema handelt, ist die Ausarbeitung sowohl durch den Architekten als auch durch den TGA- Planer in Zusammenarbeit erstellt worden. Die Ausarbeitung zur natürlichen Lüftung erfolgte durch den Architekten, welcher sich hinreichend mit Normen, Grundlagen und ähnlichem befasst hat. Die technische Anlage, welche sich in den Varianten C & D wiederspiegelt, wurde dabei federführend durch die Fachplanung HLS erstellt. Die CO2 Konzentration in der Raumluft ist ein anerkanntes Maß für die Bewertung der Luftqualität. In der ASR A3.6 Lüftung (Technische Regeln für Arbeitsstätten, Ausgabe Januar 2012, geändert und ergänzt GMBI 2013, S.359) werden in Tabelle 1 Maßnahmen in Abhängigkeit der CO2 Konzentrationen aufgeführt. Sofern die Werte unter 1000 ppm bleiben (Zeile 1) sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich, zwischen 1000 und 2000 ppm soll gelüftet, ab 2000 ppm muss gelüftet werden. Die ASR 3.6 gibt Mindestlüftungsquerschnitte vor, um die Anforderungen nach Tabelle1, Zeile 1 zu erfüllen. Voraussetzung ist die Einhaltung der maximalen Raumtiefe von 2,5 x h (lichte Höhe) bei einseitiger Lüftung und von 5,0 x h bei zweiseitiger Lüftung. Diese Werte werden durch die vorhandene Raumgeometrie eingehalten. Bei der freien Lüftung werden zwei Systeme unterschieden: System I, einseitige Lüftung mit Zu- und Abluftöffnungen in einer Außenwand System II, Querlüftung mit Öffnungen in gegenüberliegenden Außenwänden oder in einer Außenwand und in der Dachfläche Somit ist für das Erdgeschoss das System I und für das OG das System II anzuwenden. Die freie Lüftung von Räumen kann als Stoßlüftung oder als kontinuierliche Lüftung erfolgen. Kontinuierliche Lüftung: Die Berechnung gem. ASR für eine Klasse mit ca. 60 m² Grundfläche ergibt, dass eine kontinuierliche Lüftung für Fenster im EG nur in Kippstellung nicht nachzuweisen ist, im Obergeschoss nur, wenn alle 14 Fenster der Außenfassaden (Oberlicht- und Seitenfassade) geöffnet werden. Dies erscheint insbesondere für den Winterfall als unrealistisch, zudem stehen 7 Fensterachsen pro Klasse nur als Ausnahme zur Verfügung. Stoßlüftung: Die Stoßlüftung im EG kann mit normalen Drehflügeln aus Unfallschutzgründen nur sicher mit den beiden äußeren Fensterflügeln (benachbart zu den Stirnwänden der Klassen) erfolgen. Diese genügen jedoch rein rechnerisch nicht zur Belüftung der Klasse. Zusätzlich sind mindestens 3 bzw. 4 Öffnungsflügel notwendig (abhängig von der Bauart der Fenster). Es gibt Hinweise zur freien Lüftung, die ein Funktionieren der einseitig freien Lüftung bei Raumtiefen größer 5 Meter für nicht gegeben halten. Im Obergeschoss genügen die zwei äußeren Fensterflügel in Kombination mit motorisch betriebenen Oberlichtfenstern des Pultdaches zur Sicherstellung der Stoßlüftung als zweiseitige Lüftung. Die Lüftungsintervalle sind ca. alle 20 min erforderlich, dies bedeutet ein Lüften auch zur Stundenmitte, unabhängig von der Jahreszeit und den gerade herrschenden Witterungsverhältnissen. Eine schlechte Luftqualität wird nur kurz nach Betreten eines Raumes wahrgenommen, das Lüftungsverhalten ist oft durch individuelle Vorlieben geprägt. Im Winter kommt durch das Lüften sehr kühle Außenluft in die Klasse, die als störend empfunden wird. Daher wird insbesondere im Winter nicht ausreichend gelüftet.

2 Seite: Zusätzlich ist zu bedenken, dass die erwärmte Raumluft ohne Wärmerückgewinnung an die Umgebung abgegeben wird und dadurch ein Energieverlust entsteht. Grundsätzlich sind bei der freien Lüftung Zugerscheinungen nicht auszuschließen, die in der Folge das Lüftungsverhalten negativ beeinflussen können. Für die Klassenräume ist rein rechnerisch die freie Lüftung mit den Parametern der ASR möglich. Der Nachweis gelingt allerdings nur mit dem System der Stoßlüftung. In den Klassen im Erdgeschoss sind zusätzlich zu den äußeren Fenstern noch Lamellenfenster einzuplanen, im Obergeschoss genügen durch die Querlüftung zwei Flügel an den Fensterachsen der stirnseitigen Wände der Klassenräume und mehrere motorisch betriebene Klappen im Oberlicht. Ein möglicher Nachteil bei der Stoßlüftung ist die erforderliche Lüftung zur Hälfte der Unterrichtsstunde. Die Arbeitsstättenrichtlinie gibt ein theoretisches Rechenmodell vor, um den Nachweis der ausreichenden natürlichen Belüftung zu erbringen. In der Praxis ist sicherlich insbesondere bei der Kippstellung der Fenster die bei diesem Gebäude geometrisch ungünstige Lage der Fenster zwischen den Stahlbetonstützen und unterhalb des Betonsturzes zu bedenken, die den Luftstrom behindern und abschwächen können. Grundsätzlich finden bei der freien Lüftung Aspekte der Energieeinsparung keine Berücksichtigung. Bei der mechanischen Lüftung sind ein Großteil von Regelwerken wie z.b. VDI 6040, DIN EN 15251, DIN EN 779, Schulbaurichtlinie mit den entsprechenden Lüftungsgeregeln zu beachten. Dazu gibt es eine Anzahl von Publikationen und Untersuchungen, so z.b. auch vom Frauenhoferinstitut etc., die über die richtige Auslegung Auskunft geben. Alle kommen zu dem Schluss eines reduzierten Volumenstroms von ca. 20 m³/h*person im Klassenraum, welcher bei allen unseren Betrachtungen der mechanischen Lüftung zu Grunde gelegt wurde. Ergänzend zur Notwendigkeit wurde eine CO2 Messung im Klassenraum mit unterschiedlichen Vorgehensweisen vorgenommen, welche der Unterlage beigefügt wird. Nachfolgend sind die möglichen Varianten der Planung mit den aufgeführten Mehr- und Minderkosten aufgeführt. In der ursächlichen Kostenschätzung enthalten ist die Variante A. Variante A (natürliche Lüftung der Klassenräume - Austausch der Fenster in den Klassenzimmern ohne Änderungen der Ausführung): In der Variante A werden die Klassenräume entsprechend den vorliegenden Öffnungsmaßen und Fensteraufteilungen natürlich belüftet. Über die Einhaltung der entsprechenden Normen wurde im Vorfeld ausreichend informiert. Aus planerischer Sicht und hinsichtlich der vorliegenden Untersuchungsergebnisse aus der CO2- Messung melden die planenden Architekten, Haustechnikingenieure und Energieberater für diese Variante Bedenken an. Variante B (natürliche Lüftung der Klassenräume Herrichtung der erforderlichen Öffnungsflächen): Bei der Variante B werden die Fensterflügel entsprechend mit Lamellen versehen, um den Öffnungsquerschnitt zu vergrößern und auf die Normmaße zu bringen. Hinsichtlich der Einhaltung der Luftqualität in den Klassenräumen und den Zugerscheinungen wird sich hier jedoch nicht viel gegenüber der Variante A verbessern.

3 Seite: Selbst im Obergeschoss, wo die Querlüftung über die motorisch betriebenen Oberlichter dann ergänzt werden kann, wird sich zu den vorgenannten Punkten keine gravierende Verbesserung einstellen. Die Untersuchungen zu den CO2 Messungen im Klassenraum wurden in einer Klasse im Obergeschoss vorgenommen. Aus planerischer Sicht und hinsichtlich der vorliegenden Untersuchungsergebnisse aus der CO2- Messung melden die planenden Architekten, Haustechnikingenieure und Energieberater für diese Variante Bedenken an. Variante C (mechanische Lüftung der Klassenräume Einbau von Zentralen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung): In der Variante C werden die Fenster entsprechend der Notwendigkeit der vorgefundenen Zustände ausgetauscht und entsprechend den Auflagen der Gemeindeunfallversicherung hergerichtet. Weiterhin werden zentrale Lüftungsanlagen zur Versorgung der Klassen vorgesehen, welche dann über das Maximalprinzip in Temperatur und CO2-Gehalt die Zonen etagenweise regeln können. Für die Kanalführung werden im Erdgeschoss entsprechende Abkofferungen im flurseitigen Bereich vorgesehen, welche ca. 1/3 der Raumtiefe einnehmen und diesen an der Stelle auf eine Unterkante der Decke von 2,5 m reduzieren. Im Obergeschoss wird mit sichtbarer Technik gearbeitet. Alle Anlage werden über die Gebäudeleittechnik geregelt und sind mit hocheffizienten Wärmerückgewinnungsanlagen ausgestattet. Vorteil dieser Anlage ist, dass hierdurch die Einhaltung des EEWärmeG ohne eine Wärmepumpenanlage möglich ist und bedingt durch die hocheffiziente Wärmerückgewinnung und Nacherhitzung die Heizkörper in den Räumen reduziert werden können. Da sich die Anlagen nicht in den Klassen befinden, können die Wartungsarbeiten unabhängig von den Unterrichtszeiten ausgeführt werden. Variante D (mechanische Lüftung der Klassenräume Einbau dezentralen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung): Bei der Variante D werden für die Klassenräume dezentral Lüftungsanlagen vorgesehen, welche direkt in der Klasse untergebracht sind. Die Variante wirkt sich ebenfalls positiv auf die Einhaltung des EEWärmeG aus, so dass auch hier auf die Wärmepumpenanlage verzichtet werden kann. Beide Anlagen haben den Nachteil, dass sie sich direkt in den Klassenräumen befinden und alle Wartungsarbeiten daran dann immer außerhalb des Schulbetriebs durchgeführt werden müssen. Des Weiteren ist die Wartung auf Grund der Tatsache, dass wir hier über 59 Anlagen reden, welche regelmäßige Filterwechsel bedürfen, in der Bauunterhaltung sehr kostspielig. Die Anlagen sind alle autark geregelt und können nur eine Sammelstörmeldung auf die GLT abgeben. Eingriffe in die Anlagentechnik über die GLT sind dabei nicht möglich. Im Erdgeschoss werden derzeit auf Grund der Anlagentechnik Geräte der Fa. LTG zum Deckeneinbau angedacht, bei denen im hinteren Klassenbereich über die komplette Raumtiefe eine Abkofferung vorgenommen werden muss.

4 Seite: Bei den Geräten im Obergeschoss werden derzeit Geräte von Airflow zum sichtbaren Einbau an der Rückwand der Klasse angedacht, welche dann mittels sichtbarer Technik über die Oberlichter oder durch das Dach angeschlossen werden. Hierbei kann jedoch die Einhaltung der VDI 6022 (Hygienevorschrift) hinsichtlich der Ansaugung von Außenluft mindestens 3 m über Bauteilen (Erdreich oder Dächer) nicht eingehalten werden. Durch diese Varianten ergeben sich bezogen auf die Variante A Mehrkosten seitens der TGA und des Hochbaus, welche sich für die Variante B auf ca ,00 (brutto inkl. Planungskosten), für die Variante C auf ca ,00 (brutto inkl. Planungskosten) und die Variante D auf ca ,00 (brutto inkl. Planungskosten) belaufen würden.

5 Seite: RSH Gebäude netto brutto Nebenkosten 27 % a) b) c) d) Variante A natürliche Lüftung Fenstertausch wie Bestand Enthalten in Grundkosten Variante B natürliche Lüftung Anpassungen der Fenster mit Lamellen Variante C mechanische Lüftung zentrale Zu und Abluftanlagen Zusatzliche Technikräume an den Gebäudenenden Gesamtsumme Variante C Variante D mechanische Lüftung dezentrale Lüftung Hochbauliche Massnahmen Gesamtsumme Variante D ESG Gebäude netto brutto Nebenkosten 27 % a) b) c) d) Variante A natürliche Lüftung Fenstertausch wie Bestand Enthalten in Grundkosten Variante B natürliche Lüftung Anpassen der Fenster mit Lamellen Variante C mechanische Lüftung zentrale Zuund Abluftanlagen Zusätzliche Technikräume an den Gebäudeteilen Gesamtsumme Variante C Variante D mechanische Lüftung dezentrale Lüftung Hochbauliche Massnahmen Gesamtsumme Variante D

6 Seite: Neubau Gebäude netto brutto Nebenkosten 27 % a) b) c) d) Variante A natürliche Lüftung Fenstertausch wie Bestand Enthalten in Grundkosten Variante B natürliche Lüftung Anpassen der Fenster mit Lamellen Variante C mechanische Lüftung zentrale Zu und Abluftanlagen Zusätzliche Technikräume an den Gebäudeteilen Gesamtsumme Variante C Variante D mechanische Lüftung dezentrale Lüftung Hochbauliche Massnahmen Gesamtsumme Variante D