443 KB - Energetische Sanierung der Bausubstanz - EnSan

Energetische Gesamtoptimierung der Staats- und Universitätsbibliothek
Bremen GOSUB
Förderkennzeichen: 0327292A
Dipl.-Ing. Arch. Ursula Schnaars
Dipl.-Ing. Heiko Schiller,
Universität Bremen
schiller engineering, Hamburg
1 Projektsteckbrief
Bauherr:
Wissenschaftliche
Begleitung:
Generalplaner:
TGA-Planer:
Architekten:
Projektstart:
Baubeginn:
Inbetriebnahme:
Projektende:
Gesamtfläche
HNF gesamt:
Bibliotheksflächen
Büroflächen
Werkstätten, EDV, sonst.
Saal
NNF:
VF:
FF:
Energetische Sanierung
Inhaltliche Modernisierung
Universität Bremen
Hochschule Bremerhaven + TTZ Bremerhaven
schiller engineering, Hamburg
Hochschule Bremen
RCI GmbH, Berlin
RCI GmbH, Berlin
HJW+Partner, Hannover
15.08.2001
01.10.2002
31.12.2004
31.12.2006
25.011 m 2
20.794 m 2
16.194 m 2
1.978 m 2
2.354 m 2
307 m 2
388 m 2
1.698 m 2
2.132 m 2
7,245 Mio. EUR
3,990 Mio. EUR

2 Architektonische und städtebauliche Einordnung der SuUB
Der Gebäudebestand der Universität Bremen besteht aus einem zentralen Kern aus
Bauten der frühen 70-er Jahre. Dazu gehören neben der Staats- und Universitätsbibliothek
und Mensa jeweils ein großes geisteswissenschaftliches und naturwissenschaftliches
Mehrzweckgebäude, das Mehrzweckhochhaus und das Sportzentrum.
Diese werden fußläufig erschlossen über die Ebene +1 des Boulevards, der unterseitig
die Verteilung der gesamten technischen Erschließung übernimmt.
Abbildung 2-1: Lageplan der Universität Bremen mit der SuUB im Zentrum
In den 80er und 90er Jahren erfolgte der weitere Ausbau insbesondere in den Ingenieur-
und Naturwissenschaften, unter anderem auch im höchstinstallierten Chemielabor-
und Reinraumbereich. Hierbei wurde jedoch die Haupterschließung in die E-
bene 0 verlegt.
Das Gebäude der Staats- und Universitätsbibliothek stammt aus der Gründungszeit
der Universität. Nach ausgiebiger Recherche und Studienreisen in die USA erfolgte
Ende der 60er Jahre seitens der Universitätsplaner die Entscheidung zugunsten einer
großzügigen Präsenzaufstellung nach Vorbild der großen amerikanischen Bibliotheken.

Die Architekten Kaiser und Kutzky des damaligen Universitätsbauamtes entschieden
sich für einen nahezu quadratischen Grundriss über 5 Ebenen als Stahlbetonskelettbauweise
mit einer Aluminium/Glas Vorhangfassade ab der Ebene +1.
Die Ebene 4 wurde als Staffelgeschoss ausgebildet mit einem großen umlaufenden
Dachgarten als Äquivalent für die Vollklimatisierung. Die breite Beton-Attika wird als
Sichtschutz und Brüstung des Dachgartens genutzt.
Das Gebäude liegt in der Ebene +1 am Boulevard der Universität, als Haupterschließungsebene
für alle in der Gründungszeit entstandenen Gebäude. In direkter Zuordnung
zum Zentralbereich der Universität mit Bus- und Bahnhaltestellen ist das
Gebäude nicht nur für Universitätsangehörige sondern auch für sonstige Nutzer aus
der Stadt gut erreichbar.
Aus gestalterischer Sicht stellt u. E. das Bibliotheksgebäude einen positiven Beitrag
der Beton- / Glasarchitektur der frühen 70er Jahre dar.
Die feinteilig senkrecht gegliederte
Stahl-Glas-Fassade bietet Aus-, Einund
Durchblicke nach drinnen und
draußen. Die gestaltete Sichtbetonfassade
steht in einem gut proportionierten
Spannungsverhältnis zur
Glasfassade.
Das Gebäude gilt als gestalterischer
Höhepunkt in einem bestehenden
Ensemble von Gebäuden der 70er
Jahre. Die Universität möchte diese
Fassade weitestgehend erhalten
damit der Charakter und die Identität
nicht verloren gehen.
Abbildung 2-2: Fassadendetail

3 Projektbesonderheiten
3.1 Finanzierung
Unter Einbeziehung der Fördermittel aus dem ENSAN-Projekt kann die energetische
Sanierung durch die erwarteten Energiekostenreduzierungen in einem Zeitraum von
ca. 15 Jahren refinanziert werden. Die ursprüngliche Idee eines Performance Contractings
wurde nach gründlicher Abwägung zugunsten einer Kreditfinanzierung verworfen.
3.2 Parallelprojekt „Inhaltliche Modernisierung“
Parallel zur energetischen Sanierung findet die sogenannte „Inhaltliche Modernisierung“
statt. Hierbei kommt es u. a. zu einer architektonischen Aufwertung des Eingangsbereiches
sowie zur Installation zusätzlicher Bildschirmarbeitsplätze.
3.3 Kostendeckelung
Alle Planungsbeteiligten haben sich nach einer vorangegangenen Machbarkeitsstudie
eine Zielvereinbarung verpflichtet, die vereinbarten Projektziele bei Einhaltung
der Kostenobergrenze zu erreichen. Die Kostensituation führt dazu, dass im Rahmen
der Sanierung zahlreiche Komponenten und Teilsysteme aufgearbeitet, gereinigt und
intelligent wiederverwendet werden. Nur auf diese Weise sind die relativ niedrigen
spezifischen Projektkosten möglich. Die Einsparungen bei den Investitionskosten
gehen mit einem erhöhten Aufwand bei den Ingenieurleistungen einher.
3.4 Bauen im laufenden Betrieb
Die Staats- und Universitätsbibliothek hat ihre Aufgaben während der gesamten
Bauphase nahezu uneingeschränkt zu erfüllen. Seit Planungsbeginn ist eine Arbeitsgruppe
„Bauablaufplanung“ unter Einbeziehung der Nutzer mit der Erstellung detaillierter
Zeitpläne beschäftigt.

4 Bibliotheksnutzung
Die Nutzung der Bibliothek setzt sich aus dem eigentlichen Betrieb als Präsenzbibliothek
sowie der angeschlossenen Verwaltung, Werkstätten und eines Vortragssaals
zusammen. Diese Bereiche haben stark unterschiedliche Nutzungszeiten. So hat die
Bibliothek werktags bis 22.00 Uhr und an Samstagen bis 18.00 Uhr geöffnet.
Das festangestellte Personal besteht aus insgesamt 162 Mitarbeitern. Weiterhin war
bekannt, dass täglich ca. 1.000 Besucher die Bibliothek nutzen. Zur Ermittlung der
Gleichzeitigkeit und Anwesenheitsdauer wurden Personenzählungen an drei verschiedenen
Tagen vorgenommen.
Temporäre Anwesenheit von Bibliotheksnutzern
250
225
200
175
150
125
100
75
50
Zählung am 11.01.2002
Zählung am 05.07.2001
Zählung am 21.08.2001
25
0
8 oo 9 oo 10 oo 11 oo 12 oo 13 oo 14 oo 15 oo 16 oo 17 oo 18 oo 19 oo 20 oo 21 oo 22 oo 23 oo
Tageszeit
Abbildung 4-1: Ergebnisse der Personenzählung (Besucher)
An den betrachteten Tagen ergab sich ein maximaler Stundenmittelwert für die
gleichzeitige Anwesenheit von 205 Nutzern. Dies entspricht einer Flächenzuordnung
von ca. 65 m 2 Bibliotheksfläche je Person.
Dementsprechend gering ist die thermische Belastung durch innere Wärmequellen
einzustufen. Perspektivisch wird sowohl mit einer Zunahme von Nutzern als auch mit
einer Verschiebung von Lese- zu Bildschirmarbeitsplätzen gerechnet.
Seit Bestehen der Bibliothek kam es zu Klagen der Mitarbeiter über das Raumklima.
Insbesondere die fehlenden Möglichkeiten zur Fensteröffnung, die Klimamonotonie
und der permanente Geräuschpegel wurden kritisiert. Die Möglichkeiten Veränderungen
herbeizuführen waren in der Vergangenheit nicht gegeben.

5 Energetische Ausgangssituation
5.1 Gebäudehülle
Die fehlenden Fenster-Öffnungsflügel sind bei hochwertigen Gebäuden aus den 70er
Jahren sehr typisch, weil die frühere Betrachtung von Komfort und thermischer Behaglichkeit
von einer rein physikalischen Sichtweise geprägt war.
Die Pfosten-Riegel-Konstruktion der Fassade besteht aus thermisch entkoppelten
Aluminiumprofilen und Zweifachverglasung. Es wird für den Ist-Zustand von einem
Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten k > 3,2 W/(m 2 K) ausgegangen.
Positiv hervorzuheben ist ein aufwendiger äußerer Sonnenschutz, der gleichzeitig ein
markantes Gestaltungsmerkmal bildet. Dieser setzt sich aus starren Horizontallamellen
sowie beweglichen Außenjalousien zusammen, die fassadenweise motorisch gesteuert
werden.
Von der Glasfassade ausgenommen sind Betonelemente die teils mit gedämmten
Aluminiumprofilen verkleidet sind – teils aber auch als Sichtbeton zur architektonischen
Wirkung beitragen. Die Sichtbetonelemente sind im Bereich von Technik- und
Verkehrsflächen sowie als Sturzelemente im Bereich der Zwischendecken angeordnet.
Geschossüberstände sind nach unten mittels geschlossenen Aluminiumplatten
verblendet.
Aufgrund von unterschiedlichen Geschossgrundrissen ergeben sich zahlreiche Dachflächen,
so z. B. in der Ebene 0, Ebene 1 und Ebene 4. Davon ist die Fläche in Ebene
4 als Dachgarten ausgebildet. Laut Planungsunterlagen ist hier die Wärmedämmung
geringer ausgeführt (k-Wert 0,84 W/(m 2 K); sonst 0,48 W/(m 2 K)).
Aufgrund der großen Raumtiefen und des quadratischen Grundrisses verfügt das
sehr kompakte Bibliotheksgebäude über ein günstiges A/V-Verhältnis von 0,20 m -1 .
Sämtliche Deckenhohlräume sind für technische Installationen genutzt und mit abgehängten
Decken verkleidet. Dies sind Metall-Lamellen-Decken sowie Metall-Akustik-
Langfeldplatten-Decken. Beide Decken sind nahezu vollständig geschlossen und mit
mineralischen Schallabsorptionseinlagen belegt.

Die ungedämmte Bodenplatte Ebene 0 liegt ungefähr auf dem Niveau des umgebenden
Erdreiches.
Auf der SO-Seite schließt das eingeschossige „Neue Magazin“ direkt an das Bibliotheksgebäude
an. Aufgrund des sehr guten baulichen Zustandes besteht keine Notwendigkeit
zur Einbeziehung des „Neuen Magazins“ in das Sanierungsprojekt.
5.2 Beleuchtung
Die derzeitige Beleuchtung mit künstlichem Licht sowohl der Lesebereiche mit Bücherregalen
wie auch der Büroräume basiert größtenteils auf dem Ursprungskonzept
von Anfang der 70er Jahre.
Über 90% aller Lampen sind Leuchtstofflampen mit einer Leistungsaufnahme zwischen
38W und 65W, wovon die 38W-Lampen allein 70% ausmachen. Alle Leuchtstofflampen
werden mit konventionellen Vorschaltgeräten betrieben. Die Leuchten
bestehen überwiegend aus Abluftleuchten für den Deckeneinbau.
In den mit Leuchtstofflampen ausgerüsteten Bereichen liegt die installierte elektrische
Leistung für die Beleuchtung bei über 20 W/m 2 . Ein geschätzter Anteil von 15 % aller
Leuchten ist defekt.
Der Ist-Zustand der Beleuchtungsstärken in den Bibliotheksflächen wurde durch
Messungen protokolliert. Die Messung für den ungünstigsten Bereich (Innenzone mit
geringem Tageslichtanteil - zwischen den Buchregalen) ergab folgende mittleren Beleuchtungsstärken
(horizontal):
- 20 cm Höhe: 148 lx
- 85 cm Höhe: 218 lx
- 120 cm Höhe: 293 lx.
Damit liegt die Beleuchtungsqualität unter den DIN 5035 - Anforderungen von 300 lx
für Bibliotheksräume, die vom Arbeitssicherheitsbeauftragten auf eine Höhe von 85
cm bezogen werden bzw. 200 lx für Leseanforderungen in der unteren Regalreihe.

Die äußeren Fensterbereiche werden vorwiegend als Arbeits- und Lesezonen genutzt
und sind mit Tischen und Stühlen bestückt. Während der beobachteten Nutzungszeiten
waren auch hier die Leuchtenbänder durchgängig eingeschaltet. Als
Folge davon wurden auf den Arbeitsflächen Beleuchtungsstärken von 1000 lux gemessen,
was deutlich über der geforderten Nennbeleuchtungsstärke liegt.
Gleiches gilt für die Verkehrsflächen innerhalb der Bibliothekszonen, wo die Anforderungen
geringer sind und die Absorption der Regale fehlt.
Die Ursachen liegen in dem einheitlichen Leuchtenraster, das keine individuelle Anpassung
zuläßt, und den fehlenden Steuerungsmöglichkeiten.
Die Stromversorgung der Beleuchtungsanlage orientiert sich an den vorliegenden
Versorgungsschächten der Bibliothek. Die vier Versorgungsschächte sind jeweils im
Innenbereich der in vier Quadranten unterteilten Grundfläche angeordnet. Daher
können die Leuchten nicht tageslichtabhängig bzw. entsprechend den Lichtverhältnissen
an den jeweiligen Außenbereichen gesteuert oder geregelt werden.
Abbildung 5-1: Typische Beleuchtungssituation Freihandbereich

5.3 Heizung, Lüftung, Klimatechnik
Die Beheizung, Kühlung, Be- und Entfeuchtung sowie Belüftung erfolgt ausschließlich
über das Trägermedium Luft.
Für die Luftaufbereitung befinden sich in Ebene 0 insgesamt 10 RLT-Zentralgeräte
mit Auslegungsvolumenströmen von 4.000 - 91.000 m 3 /h je Anlage. Keine dieser Anlagen
weist ein Wärmerückgewinnungssystem auf. Die dazugehörigen Abluftanlagen
befinden sich überwiegend in Dachzentralen.
Vollklimaanlage Innenzone Vollklimaanlage Aussenzone Fensterblasanlage
Abbildung 5-2: Prinzipschema Raumlufttechnik
Die Raumtemperaturregelung wird gemäß Bild 5-2 unterschiedlich realisiert:
1. Innenliegende Räume, deren Lastschwankungen gering sind, werden mittels
Einkanal-Anlagen versorgt, wobei über zonenweise Kanal-Nacherhitzer eine
Feinregulierung erfolgt.
2. Außenliegende Zonen, die witterungsbedingt stärkeren Lastschwankungen
unterliegen, werden mit Zweikanal-Anlagen versorgt, d. h. die Temperaturregelung
erfolgt in einem größeren Regelbereich durch Mischung der Zuluft aus
einem Warmluft- und Kaltluftstrang.
3. Eine Fensterschleieranlage bläst die Glasfassade direkt an, um die Scheiben-
Innentemperatur aus Gründen der Behaglichkeit und des Kondensationsschutzes
anzuheben.
Alle Anlagen werden mit konstanten Volumenströmen durchgängig betrieben.

Zweikanal-Anlagen sind ein äußerst repräsentatives Beispiel für die sanierungsbedürftigen
Klimatisierungssysteme, die häufig auch in Büro- und Verwaltungsgebäuden
der Jahre 1960 – 1980 anzutreffen sind.
Ein Teil der Anlagen verfügt über Mischkammern zur Umluftbeimischung. Allerdings
ist keine kontinuierliche (z. B. enthalpiegesteuerte Regelung) mit den vorhandenen
Klappen aufgrund der Regelcharakteristik möglich. Vielmehr existieren nur zwei Betriebszustände:
1. ca. jeweils 25 % Umluft bei Außentemperaturen >+5 °C und < 20 °C
2. ca. 60 % Umluft bei extremen Außenluftzuständen.
Für das Gesamtgebäude waren laut Planungsunterlagen folgende Luftmengen projektiert:
- Zuluft SOLL: 405.000 m3/h
- Abluft SOLL: 339.080 m3/h
- Außenluftrate SOLL: ca. 85 % bei Normalbetrieb.
Der durchschnittliche Luftwechsel beträgt ca. 5 1/h.
Die tatsächlich geförderten Luftvolumenströme weisen starke Abweichungen zum
Planungsstand auf. So ergaben die detaillierten Messungen Absenkungen in der
Summe der Zuluftvolumenströme von 27%.
Die Druckverhältnisse sind unabgestimmt und führen zu Geräuschproblemen.
Mit Ausnahme der RLT-Anlagen für die Eingangsbereiche sind alle Zuluftanlagen mit
Dampfbefeuchtern ausgerüstet. Für die Feuchteregelung sind Sollwerte für Taupunkttemperaturen
von mindestens 11 °C, d. h. ca. 50 % rel. Feuchte bei einer
Raumtemperatur von 22 °C vorgegeben.
Die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik besteht aus pneumatisch gesteuerten
Komponenten. Damit sind die Betriebsführungs- und Optimierungsmöglichkeiten
stark eingeschränkt.

5.4 Energieversorgung
Die Energie für die Universitätsgebäude auf dem Campus wird vollständig
zentral erzeugt.
Aus der nahegelegenen Müllverbrennungsanlage wird Wärme in Form von
Heißwasser 130 °C / 90 °C (8bar) durch die zentrale Medienübergabestelle der
Universität über ein ursprünglich oberirdisches Netz (unter dem Boulevard) und in
Energiekanälen für die neueren Gebäude auf dem Campus verteilt. Die Versorgung
der SuUB wird oberirdisch unter dem Boulevard in die Technikzentrale geführt.
Die Kälteerzeugung wird in der universitätseigenen Energiezentrale vorgenommen
und analog zur Fernwärme verteilt. Die Grundlast wird über LiBr-Absorptionskältemaschinen
erzeugt, deren Beheizung ebenfalls aus dem Fernwärmenetz erfolgt.
In 1998 wurden Spitzenlast-Turbokältemaschinen (R 134 a) nachgerüstet, um dem
wachsenden Gebäudebestand gerecht zu werden. Das Fernkältenetz wird mit dem
Temperaturniveau 6 / 15 °C betrieben.
Über einen eigenen Dampferzeuger wird der für die Luftbefeuchtung erforderliche
Dampf innerhalb des Bibliotheksgebäudes erzeugt.
Die Gebäude-Anschlusswerte für die Energieversorgung setzen sich wie folgt zusammen.
Heizleistung
Kälteleistung
Dampfleistung (in Heizleistung enthalten)
Elektrische Anschlussleistung
5.000 kW
3.200 kW
2.250 kg/h
ca. 3.000 kW
Tabelle 5-1: Anschlussleistungen Energieversorgung Ist-Zustand

6 Energieverbrauch im Ist-Zustand
Der Energieverbrauch der gesamten Universität wird über ein M-Bus-System erfasst
und verursachungsgerecht auf die einzelnen Gebäude umgelegt.
Betrachtet man die Entwicklung 1996 – 2001 nach Tabelle 6-1, wird deutlich, dass
eine sehr deutliche Energiepreissteigerung stattgefunden hat. Ab 2000 wurden einige
Ad-hoc-Maßnahmen zur Energieeinsparung wirksam, die aus den intensiven Voruntersuchungen
zum GOSUB-Projekt resultierten.
Verbrauch Strom Wärme Kälte
SuUB
Energiekosten Energiekosten
real Preisbasis 2001
[MWh] [MWh] [MWh] [DM/a] [DM/a]
1996 4.486 8.343 802 977.997 1.216.639
1997 4.708 6.686 1.753 974.146 1.206.557
1998 4.901 7.644 686 919.573 1.242.357
1999 4.799 6.168 978 822.803 1.159.625
2000 4.422 5.248 953 942.142 1.047.596
2001 4.479 6.901 888 1.142.358 1.142.291
Mittelwert 4.633 6.832 1.010 963.170 1.169.178
Tabelle 6-1: Energieverbrauchsdaten 1996-2001
Bezogen auf die Nutzfläche ergibt sich ein Primärenergieverbrauch von ca. 871
kWh/m 2 . Da eine verursachungsgerechte Verbrauchserfassung bisher nicht stattfand,
wurden die durchschnittlich gemessenen Verbrauchsdaten der Tabelle 2-1 per Computersimulation
nachvollzogen und gemäß Bild 6-1 aufgeteilt.
Abbildung 6-1: Aufteilung der Energieverbräuche nach Simulationsmodell

7 Sanierungskonzept
7.1 Integrale Planung
Beispielhaft wird in einem interdisziplinären Planungsteam ein energetisches Gesamtoptimum
angestrebt, das gleichzeitig stringenten Kosten-, Termin- und Bauablaufvorgaben
zu genügen hat.
Planerische Grundsatzentscheidungen werden durch den Einsatz moderner Planungshilfsmittel
wie der Gebäude- und Anlagensimulation flankiert. Wesentliche Fragestellungen
sind:
- der sommerliche Wärmeschutz von Bürobereichen bei Entfall der Klimatisierung
- Systemoptimierung für die notwendigerweise zu klimatisierenden Bereiche
- Entscheidungshilfen bei der Fassadensanierung.
Simulationswerkzeuge werden planungsbegleitend als Controllinginstrument, bezogen
auf das zu erreichende Energiesparziel, eingesetzt.
Von der Grundlagenermittlung bis hin zur Inbetriebnahme sind die energetisch relevanten
Entscheidungsschritte weitgehend objektiv zu begründen. Dafür steht ein interdisziplinäres
Team von Architekten, Planern, Sonderfachleuten sowie die wissenschaftliche
Begleitung bereit. Neben dem Bauherren, der Universität Bremen, sind
die Gebäudenutzer von Beginn an in den Planungsdialog eingebunden.
Auch aus konstruktiver Sicht vollzieht sich eine hohe Planungsintegration, da aufgrund
der Kostenvorgaben die Wiederverwendung und Aufarbeitung vorhandener
Komponenten und Anlagenteile erfolgen wird.
Eine Besonderheit von Sanierungsprojekten gegenüber Neubauvorhaben ist die
Möglichkeit, Messungen am Bestand durchführen zu können. Dadurch können viele
Randbedingungen, insbesondere das Nutzerverhalten betreffend, genauer bestimmt
werden. Das messtechnische Begleitprojekt wird genutzt, planungsrelevante Erkenntnisse
zu erbringen.

7.2 Beleuchtung
Der künstlichen Beleuchtung kommt in Bibliotheksprojekten eine besondere energetische
Bedeutung zu. Die Gründe dafür sind:
1. Aufgrund der Öffnungszeiten ist die Anzahl von jährlichen Stunden mit Anforderungen
an die Beleuchtungsstärke ca. doppelt so hoch wie in vergleichbaren
Bürogebäuden.
2. Bei einem Verhältnis von Fassaden- zu Bibliotheksfläche von ca. 1:7 kann in
großen Teilen der Gesamtfläche keine Tageslichtnutzung stattfinden.
3. Durch die Regalaufstellung wird die Verteilung sowohl von Tageslicht als auch
von Kunstlicht erheblich beeinträchtigt, was vergleichsweise hohe elektrische
Anschlussleistungen zur Folge hat.
4. Aufgrund der geringen Belegung mit Personen und EDV stellt die Beleuchtungswärme
in den Innenzonen den größten Kühllastanteil. Eine Senkung des
Strombedarfs wirkt sich daher auch mindernd auf den Kühlbedarf aus.
Das Planungskonzept sieht eine dreistufige Vorgehensweise vor.
1. Erhöhung der Systemlichtausbeute mittels vollständigem Ersatz der Altleuchten
durch den Einsatz
- moderner Spiegelrasterleuchten
- T5-Leuchtmittel
- elektronischer Vorschaltgeräte mit geringeren Verlusten
2. Optimierung der Leuchtenanordnung durch
1. Einsatz einer Gipskartondecke, die Abweichungen vom früheren Dekkenraster
erlaubt
2. Berücksichtigung der Neuordnung von Regalaufstellflächen und Verkehrswegen
in der Leuchtenbestückung
3. Tageslichtabhängige Leuchtensteuerung durch Einsatz eines Bussystems in
den Außenzonen.
Die möglichen Energieeinsparpotentiale gegenüber dem derzeitigen Ist-Zustand werden
gemindert durch die Tatsache, dass in der Vergangenheit Defizite hinsichtlich
der vorhandenen Beleuchtungsstärken bestanden. Im Rahmen der Neuplanung sind
diese aufgrund von Arbeitssicherheitsauflagen auszugleichen.

Trotzdem wird erwartet, dass die installierte Beleuchtungsleistung auf durchschnittlich
10 – 12 W/m 2 abgesenkt werden kann.
7.3 Heizung, Lüftung, Klimatechnik
Ein überproportionaler Beitrag zur Gesamtenergieeinsparung wird durch die Neustrukturierung
der heiz- und raumlufttechnischen Anlagen geleistet.
Das ursprünglich monovalente Konzept wird durch ein System aus drei unabhängig
voneinander funktionierende Anlagen zum Lüften, Heizen und Kühlen ersetzt.
Außenliegende Räume geringer Raumtiefe mit Büronutzung werden natürlich beund
entlüftet.
Die zukünftigen Lüftungsanlagen werden konsequent nach den Anforderungen zur
Raumluftqualität dimensioniert und betrieben. Demzufolge wird auf Umluft verzichtet.
Ein Heizungssystem, bestehend aus konventionellen Heizkörpern an der Fassade
und elektronischen Heizkörperventilen wird nachgerüstet. In den Büroräumen werden
Heizkörperventile und die geplanten Fenster-Öffnungsflügel gegeneinander verriegelt.
Analog erfolgt die Nachrüstung von wassergestützten Raumkühlgeräten in den Bereichen
mit höheren inneren Wärmelasten, basierend auf Systemtemperaturen, die
sich nahe der Umgebungstemperatur befinden.
Hierdurch werden folgende Effekte erzielt.
1. Mit Ausnahme von Sonderflächen können die RLT-Anlagen in der Nebenzeit
abgeschaltet und die Flächen gleichzeitig temperiert werden.
2. Gegenüber der Ursprungsplanung werden die Außenluftvolumenströme um
56% abgesenkt.
3. Die Fensterblasanlage kann entfallen. Die Komfortsteigerung in Fassadennähe
wird durch verbesserten Wärmeschutz und örtliche Heizflächen erzielt.
4. Der Energietransport für Heizung und Kühlung wird vom energieintensiven
Medium Luft auf das Medium Wasser verlagert.

Für die verbleibenden RLT-Anlagen werden leistungsfähige Systeme zur Enthalpierückgewinnung
nachgerüstet.
Aufgrund der verhältnismäßig geringen Anzahl von Regelzonen, werden Variabel-
Volumenstromregler vorgesehen. Alle Ventilatoren werden durch die Neustrukturierung
der Anlagen in optimale Betriebspunkte gebracht und mit Frequenzumformern
versehen.
Durch die daraus entstehenden VVS-Anlagen ergeben sich zukünftig zahlreiche
Möglichkeiten der weiteren energiesparenden Betriebsoptimierung:
1. Raumluftqualitätsregelung in Räumen mit schwankenden stofflichen Lasten
(Saal, Schulungsräume)
2. Variable Außenluftrate zur „freien Kühlung“ in der Übergangszeit.
Für die Kaltwassererzeugung der Raumkühlflächen werden Wärmeübertrager zur
freien Kühlung installiert, wobei die Abwärme der Außenluftvorwärmung zugute
kommt.
7.4 Gebäudehülle
Aufgrund der kompakten Bauweise des Bibliotheksgebäudes spielt die Wärmetransmission
an die Umgebung gegenüber dem Lüftungswärmebedarf eine geringere Rolle
im Gesamtenergiehaushalt.
Trotzdem sprechen sowohl energetische Gründe als auch Aspekte der thermischen
Behaglichkeit für eine Fassadensanierung.
Ca. 1/3 der spezifischen Transmissionsverluste errechnen sich aus dem erdreichanliegenden
Fußboden. Hierfür gibt es keine wirtschaftlich vertretbaren Sanierungsansätze.
An der Fassade stellen sich durch verbesserten Wärmeschutz im Winter höhere innere
Oberflächentemperaturen ein, was die Strahlungstemperatur-Asymmetrie und
den Kaltluftabfall im Fassadenbereich verringern. Damit entfällt die Rechtfertigung für
die Fensterblasanlage, die zukünftig entfällt. Neben der Absenkung der Transmissionsverluste
ergibt sich eine spürbare Energieeinsparung im Bereich thermische
Luftaufbereitung und Lufttransport.

Für die überwiegend nach Westen orientierten Verwaltungsräume, die einer büroähnlichen
Nutzung unterliegen, werden Öffnungsflügel in die Fassade integriert, die eine
natürliche Be- und Entlüftung gestatten. Die betreffenden Räume, die ca. 10 % der
Hauptnutzfläche repräsentieren, werden zukünftig nicht mehr klimatisiert. Zum
Schutz vor zu hohen sommerlichen Raumtemperaturen, wird hier parallel ein neutralgraues
Sonnenschutzglas (g = 0,38) vorgesehen. In Kombination mit dem starren
und dem beweglichen Sonnenschutz lässt sich dadurch der „Nachweis sommerlicher
Wärmeschutz“ (ENEV 2002, DIN 4108-2) erfüllen.
Eine weitere Verbesserung des winterlichen Wärmeschutzes wird durch die Sanierung
des Daches erreicht, bei der die Dämmstoffstärke auf 100 bzw. 140 mm erhöht
wird.
Hüllflächen
spezifischer Transmissionsverlust
H T
Ist-Zustand Sanierter Zustand
m 2 W/K W/K
Außenwände 3.964 5.877 5.877
Dach 7.805 4.695 2.411
Fußboden 7.805 11.212 11.212
Fenster 2.954 10.413 5.227
Summe 22.528 32.196 24.726
Tabelle 7-1: Spezifische Transmissionsverluste vor und nach der Sanierung (erdreichanliegender
FB mit F x = 0,5 bewertet)

8 Prognose Energieeinsparung
Resultierend aus den vorgenannten Maßnahmen ergab die Projektstudie ein theoretisches
Primärenergie-Einsparpotential von 65 %. Gewisse Unsicherheiten waren
nicht zu vermeiden, weil sich in den vergangenen 30 Jahren die Betriebsweise von
dem Ursprungszustand entfernt hat (Sollwerte, Luftvolumenströme).
Die Projektzielstellung lautet daher, den Primärenergieverbrauch um mindestens 50
% zu senken.
1.000
Jahres-Primärenergiebedarf [kWh/m2]
900
800
700
600
500
400
300
200
100
-
IST-Zustand
Simulation
Potential
Sanierung
Raumtemperierung
Thermische Luftaufbereitung
Sonstige
Ventilatoren
Beleuchtung
Abbildung 8-1: Theoretisches Primärenergie-Einsparpotential

9 Wissenschaftliche Begleitung
Die energetische Sanierung wird mit einem ausführlichen Messprogramm begleitet,
das ein eigenständiges Projekt im Verbund darstellt. Hier wird auf die gesonderte
Vorstellung des Begleitprojektes verwiesen.
Benchmarks zum Energieverbrauch komplexer klimatisierter Gebäude wurden in der
Vergangenheit kaum veröffentlicht, eine Zuordnung von Verbrauchs-Messwerten zu
Einzelanlagen ist in der Regel nicht möglich.
Das Projekt GOSUB bietet die Chance, hierfür einen Beitrag zu leisten. Durch die
detaillierte messtechnische Begleitung, Simulationsrechnungen des Ist- und des Planungszustandes
sowie Sensitivitätsanalysen bietet sich ein hervorragendes Potential,
Energieverbrauchsprognosen zu validieren.
Das Überleiten der Projekterkenntnisse in verallgemeinerte Praxishilfen stellt eine
generelle Herausforderung dar. Das Projekt GOSUB ist in hervorragender Weise geeignet,
einen Praxisbezug herzustellen. Die Erfahrungen bei der Konzeptentwicklung,
Begleitung der Detailplanung und späteren Umsetzung werden verallgemeinert
und entsprechend aufgearbeitet.
Es ist ein Sanierungsleitfaden für den Praktiker geplant, deren Schwerpunkt auf der
Problematik Raumlufttechnische Anlagen liegt. Eine Koordinierung / Abstimmung im
Verbund mit anderen Schwerpunktthemen auf dem Gebiet der Sanierung wäre möglich.
Ziel eines derartigen Leitfadens ist in erster Linie die Systematik der ingenieurmäßigen
Vorgehensweise. Der spätere Anwender wird während der Planung gezielt
dazu geführt werden, sich bewusst mit wesentlichen Fragestellungen auseinander
zusetzen.
Bestandteil der Projektziele von GOSUB ist das Erreichen von Multiplikatoreneffekten
hinsichtlich der Energieeinsparung von ähnlichen Gebäudetypen.
Aufgrund der Kubatur, der bauphysikalischen Eigenschaften und der technischen
Anlagen ist das Gebäude repräsentativ für die Zeit seiner Errichtung.

Hinsichtlich der Nutzung bestehen Analogien zu Gebäuden mit Großraumbüronutzung
aus den 60 - 70er Jahren, wie z. B. Versicherungsgesellschaften, Banken, Unternehmensverwaltungen.
Analogien bestehen ebenso in der immer stärkeren Nutzung der neuen Medien und
der damit einher gehenden Ausstattung mit Informationstechnik.
Stellvertretend soll für den Bereich von Bildungsgebäuden das Potential von Gebäuden
mit ähnlichen Energieeinsparungseffekten ermittelt werden.
Dazu ist eine Studie zu typologischen Aspekten von Bildungsgebäuden geplant.
Die Ergebnisse dieser Studie liefert einen Beitrag zur deutschen Beteilung am:
IEA Annex 36
„Retrofitting in Educational Buildings – Energy Concept Adviser for Technical
Retrofit Measures“
Subtask A:
„Selection and Analysis of Existing Information“.
Weitere Projektinformationen: www.gosub.uni-bremen.de