Raumklima unter Kontrolle
Abbildungen: Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
Abbildung: WindowMaster
Abbildung: Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
Abbildung: Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
Abbildung: Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
Abbildung: Stadt Karlsruhe, Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft
Mit durchdachten Fensterantrieben, Steuerungen und Regelsystemen bietet die Windowmaster GmbH nachhaltige Lösungen für das Raumklima mit kontrollierter natürlicher Lüftung – hier für ein Gymnasium in Karlsruhe.
Mit Spitzentemperaturen um 40 Grad liegt Karlsruhe in der wärmsten Region Deutschlands. Vermehrt treten hier zudem Klima- und Wetterextreme auf, die zum Beispiel durch Starkregen oder andauernde heiße Temperaturen gekennzeichnet sind. Für diese klimatische Veränderung hat die Stadt Karlsruhe in den vergangenen Jahren ein verstärktes Bewusstsein entwickelt, das in umfassenden Strategien mündete. Unter anderem wurde das Projekt „Anpassung an den Klimawandel – Bestandsaufnahme, Strategie, Umsetzung“ angestoßen.
Bestandteil war unter anderem die energetische Sanierung des Karlsruher Max-Planck-Gymnasiums. Dort werden im Rahmen eines Pilotprojekts die tägliche Komfort-Lüftung und die Nachtauskühlung mittels einer kontrollierten natürlichen Be- und Entlüftung erprobt. Das passende System hierzu lieferte die Windowmaster GmbH.
Der Schulkomplex im Stadtteil Rüppurr besteht aus zwei zusammenhängenden Gebäuden und einem Pavillonbau und wurde zwischen 1953 und 1957 errichtet. Damals galt das Gebäude als eines der modernsten Schulbauten in ganz Deutschland. Insbesondere das Hauptgebäude mit der Verwaltung war jedoch mittlerweile nicht mehr zeitgemäß.
Die räumlichen Kapazitäten stießen zunehmend an ihre Grenzen, und auch der bauliche Bestand wies einige Mängel auf. So entschied man sich zum einen für die bauliche Erweiterung des Schulgebäudes: Nach den Plänen der Karlsruher Architektinnen Ayla-Suzan Yöndel und Ursula Zimmerlin wurde ein aufgeständerter Gebäuderiegel mit acht zusätzlichen Räumen realisiert, um mehr Platz zu schaffen. Zum anderen wurden für den Hauptbau energetische Sanierungsmaßnahmen beschlossen.
Energetische Sanierung des Hauptgebäudes
Bei der Sanierung des Hauptgebäudes lag ein Augenmerk darauf, die architektonisch schützenswerte Fassade des Hauptgebäudes zu erhalten. Daher wurde auf einen Wärmedämmverbund verzichtet und stattdessen die Dämmung in die Dachhaut verlegt. Die Fenster wurden durch Aluminiumfenster mit Zweifach-Isolierverglasung ersetzt.
Das Lüftungskonzept für das Hauptgebäude wurde gemeinsam von der Stadt Karlsruhe (Amt für Hochbau und Gebäudewirtschaft), den Ingenieurbüros Bender + Urich und Bath (IBB) sowie Windowmaster entwickelt. Gesucht war eine kostengünstige und zugleich energieeffiziente Lösung, die ein angenehmes und lernförderliches Raumklima schafft. Die Entscheidung fiel dabei auf die sogenannte Hybridlüftung – eine geregelte natürliche Lüftung in Verbindung mit mechanischen Abluftventilatoren. Hierbei kommt das System „NV Advance“ von Windowmaster zur Steuerung des Raumklimas zum Einsatz.
Effiziente Nachtauskühlung
Das System basiert auf einer Computer-Schnittstelle. Die Software steuert die Fensterelemente und reagiert unmittelbar auf die gemessenen Werte im Innen- und Außenraum. Dazu werden außen Temperatur, Windgeschwindigkeit und ‑richtung sowie Regen und Helligkeit abgefragt. Im Inneren sind Temperatur und CO2-Gehalt maßgeblich.
Die Richtwerte wurden mit dem Bauherrn abgestimmt und auf die Nutzung optimal angepasst. Werden die festgelegten Grenzwerte überschritten, gehen die Fenster automatisch in den Kippzustand. Die Kippflügel im oberen Bereich der Fensterelemente werden hierzu mit motorischen Antrieben zur kontrollierten Belüftung ausgestattet.
„Insbesondere im Sommer kann mit der Technologie eine sehr effiziente Nachtauskühlung betrieben werden“, erklärt Peter Jung, Key Account Manager und Objektberater bei Windowmaster. In einem Teil der Räume sind zusätzlich Ventilatoren eingebaut, die in einer zweiten Stufe eingeschaltet werden, wenn die Fensterlüftung nicht ausreichen sollte.
Standardkomponenten der NV Advance-Lösung
Das System besteht aus verschiedenen Komponenten, die projektspezifisch zusammengeschaltet werden. Hierzu gehören unter anderem KNX-MotorController, die auf Basis der modernen Daten-Kommunikationstechnologie MotorLink die Fensterantriebe millimetergenau ansteuern. Daneben werden KNX-Innenraumsensoren sowie eine KNX-Wetterstation mit Luxsensoren benötigt, um die Informationen über das Klima im Innen- und Außenraum zu sammeln.
An einem System-PC lassen sich alle Informationen zentral abrufen und verwalten. KNX-Taster ermöglichen es dem Nutzer, die Fenster oder den Sonnenschutz manuell zu übersteuern, sofern dies gewünscht wird. In mehreren Schaltschränken wird die gesamte Elektronik zusammengeführt.
Optimiertes Gesamtsystem auf KNX-Basis
Das gesamte System NV Advance nutzt den ISO-zertifizierten offenen Feldbus KNX. Damit lassen sich verschiedene Gewerke – wie zum Beispiel Lüftung, Beschattung und Heizung – miteinander verbinden. Neben den Fensteranlagen steuert das
System auch die außenliegenden Sonnenschutzanlagen über Luxsensoren.
Mit der Verschattung der Innenräume in den frühen Morgenstunden kann die optimierte Nachtauskühlung vollständig ausgenutzt werden. Ein Aufheizen der Räume noch vor Beginn des Schultages wird dadurch verhindert. In einem Teil der Räume unterstützen zusätzlich Abluftventilatoren den Luftaustausch. Diese sind in der Zwischendecke und zum Teil in Nachbarräumen untergebracht und führen die Abluft über das Dach ab. Sie können raumweise und individuell im Bedarfsfall über die KNX-Aktoren angesteuert werden.
Auch die Heizkörper sind über KNX-Stellantriebe mit der intelligenten Technologie gekoppelt. Dadurch ergibt sich ein Gesamtsystem, dass das Raumklima in den Räumen optimal reguliert.
Kettenantriebe mit Echtzeit-Synchronisation
Die Antriebe des intelligenten Systems sind in die Blendrahmen der Fenster integriert. Es handelt sich hierbei um Kettenantriebe des Typs WMX 503 mit Echtzeit-Synchronisation. Pro Kippflügel im oberen Bereich der Fensterelemente werden zwei synchrongesteuerte Antriebe eingesetzt. Nach erfolgter Installation kann mithilfe eines Programmiergeräts Druckkraft, Geschwindigkeit, Reversierung und Geräuschpegel angepasst werden. Für einen noch leiseren Lauf wurde zum Beispiel die Laufgeschwindigkeit nachträglich auf Wunsch des Nutzers optimiert. Die Sanierung des Hauptgebäudes des Max-Planck-Gymnasiums folgt einem nachhaltigen und umweltfreundlichen Ansatz. Die Umsetzung des durchdachten Be- und Entlüftungs-Konzepts spart Energie und reduziert CO2-Emissionen. Weitere Vorteile sind Einsparungen an Investitions- und Betriebskosten im Vergleich zu rein mechanischen Lüftungsanlagen. Zugleich schafft es die nötigen Voraussetzungen für ein gesundes Arbeits- und Lernklima.
