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Rückkühlwerke - Kühlwasser wird mittels Hybridkühlern von 45° auf 35° abgekühlt - dabei wird Luft angesaugt, über eine Lamellenoberfläche geblasen und an die Atmosphäre abgegeben.

Das Thema gewinnt zunehmend an Bedeutung. Leider wird es in Veröffentlichungen allzu oft als Schlagwort benutzt, ohne dass dahinter ein Gesamtkonzept zu erkennen ist. Bei dem Rechenzentrum in Rostock haben wir von Anfang an, sozusagen mit dem ersten Strich, ein Gesamtenergiekonzept geplant und umgesetzt.

Auf Basis einer integralen Planung wurde folgendermaßen vorgegangen: zu Beginn der Planung wurde analysiert, welche Maßnahmen sinnvoll sind und welche machbar sind, vor allem vor dem Hintergrund der vorgesehenen Investitionskosten. Maßnahmen zur Energieeffizienz bedeuten in der Regel zunächst einmal höhere Investitionskosten, später sind und bleiben aber die Betriebskosten zumeist deutlich niedriger. Natürlich dürfen auch die ökologischen Aspekte nicht außer Acht gelassen werden.

Das kann sich deutlich rechnen, muss es aber nicht in jedem Fall. Eine Gesamtsicht - eine ökologische und ökonomische Gesamtbetrachtung - ist also immer wichtig. Die ökologische Seite lässt sich nicht so leicht in Kosten rechnen.

Ein Aspekt, der untersucht wurde, war z.B. die Geothermie, also die oberflächennahe Geothermie mit einem Erdsondenfeld. Ergebnis: schon aufgrund der geologischen Verhältnisse war das nicht sinnvoll.

Galerie Der Gesetzgeber zielt bereits in diese Richtung. Es reicht aber nicht aus, zu einem relativ späten Zeitpunkt im Projekt (während der Entwurfsplanung) die Ergebnisse der Planung zusammenzufassen und mit den gesetzlichen Vorgaben zwecks "Feinkorrektur" abzugleichen. Es gibt einen Maßnahmenkatalog, den man zu Beginn der Planung aufstellen kann. Dieser ist darauf hin zu untersuchen, was unter ökonomischen und ökologischen Aspekten sinnvoll und machbar ist.

Galerie In Rostock handelt es sich um ein Rechenzentrum mit einer hohen Abwärme aus den Rechnerräumen. Es ist natürlich naheliegend, diese Abwärme zu nutzen. Das Rechenzentrum ist jedoch nur ein Bestandteil der Gesamtnutzung des Gebäudes. Die Herausforderung, der wir uns hier gestellt haben, lag darin, mit intelligenten Maßnahmen in einem vertretbaren Kostenrahmen die Abwärme aus den Rechnerräumen so zu nutzen, dass ein heizungstechnisch autarkes Gebäude entsteht.

Nach der Analyse "machbar und sinnvoll" kristallisierte sich unter technischen und architektonischen Gesichtspunkten heraus, neben der Nutzung der Abwärme der Rechnerräume ein Atrium als "Herzstück" des Gebäudes auszubilden. An diesem Atrium macht sich einiges fest und da können verschiedene Punkte eingebunden werden.

Es beinhaltet folgende wesentliche Vorteile:

• Verringerung der Wärmeverluste
• solarer Energiegewinn
• zusätzlicher Wärmegewinn durch Luftrückführung ins Atrium
• architektonische Qualität bei gleichzeitiger Schaffung einer zusätzlichen klimageschützten Fläche für diverse Nutzungen

Mit dem Atrium konnten wir das Verhältnis von Gebäudeaußenfläche zu Volumen (A/V-Verhältnis) deutlich verbessern und somit die Wärmeverluste des Gebäudes entsprechend verringern. Ferner haben wir ein "Klimapuffer" geschaffen, mit welchem wir die Sonnenenergie gezielt passiv nutzen. Im Erdgeschoss entsteht ferner eine zusätzliche Fläche, die nach dem Raumbedarfsprogramm gar nicht vorgesehen war und im Betrieb eine Vielzahl von zusätzlichen Nutzungsmöglichkeiten schafft.

Wir haben das Atrium in seiner Funktionsweise intensiv untersucht. Und - wir haben eine Gesamtenergiebilanz unter Einbindung des Atriums errechnen lassen. Diese energetische Simulation wurde sehr aufwändig extern erstellt. Interessant dabei: durch den Einsatz des Atriums konnten z.B. die nach innen liegenden Fassaden des Atriums günstiger ausgelegt werden. Es konnte auf eine Wärmedämmung und auf die sonst ausgebildete Vorhangfassade verzichtet werden - einfache Stahlbetonwände verputzt und gestrichen. Dort wurden also schon die höheren Investitionskosten für das Glasdach zu einem wesentlichen Teil kompensiert.

Ein weiteres Ergebnis der energetischen Simulation war die Berechnung, welche Temperaturextreme entstehen werden (Mindesttemperatur im Winter und Maximaltemperatur im Sommer).

Der Energiegewinn war bei der Konzeption des Atriums neben den architektonischen Vorteilen unser Hauptanliegen. Dabei war es gerade nicht sinnvoll, eine Sonnenschutzverglasung zu verwenden, die mit ihrem hohen g-Wert wenig Wärme durchließe und damit nur noch einen geringen Teil der Sonnenenergie. Das Gegenteil war ja gerade unser Ziel. Anhand der Simulation konnten wir nachweisen, dass bei unserer Konzeption des Atriums trotz der großen Glasflächen im Dachbereich keine Gefahr der "Überhitzung" in den Sommermonaten besteht. Wir konnten also auf einen Sonnenschutz im Dachbereich mit zusätzlichen Investitionskosten verzichten! Deshalb haben wir eine Wärmeschutzverglasung eingesetzt, bei der noch 60% der Sonnenenergie durchgelassen wird.

Ganz entscheidend für ein solches Atrium sind hinreichend große Zuluft- u. Abluftöffnungen sowie eine intelligente Steuerung dieser, abhängig von den äußeren und inneren klimatischen Verhältnissen.

Eine gebäudehohe Glasfassade ist im unteren Teilbereich mit Lüftungslamellen ausgestattet - das verglaste Atriumdach ist ebenfalls mit mit Lüftungslamellen versehen. Wenn diese Lamellen über die GLT (Gebäudeleittechnik) in Funktion gesetzt werden, dann kann man verschiedene Situationen Tag/Nacht, Winter/Frühling/Sommer/Herbst darüber regeln. Über die natürliche Konvektion findet dabei eine geregelte Durchspülung des Atriums statt.

Grob erklärt kann man sagen, dass die Lüftungslamellen im Winter weitestgehend geschlossen bleiben, im Frühjahr/Herbst temperaturabhängig tagsüber geöffnet und nachts geschlossen sind und im Sommer ebenfalls temperaturabhängig tagsüber geschlossen und nachts geöffnet sind. Über diese "Nachtauskühlung" im Sommer findet zugleich aufgrund der "abgekühlten" Speichermasse im Atrium (massive Wände und Boden im Atrium) eine Verringerung der Aufwärmung am Tage statt.

Eine weitere Besonderheit liegt nun darin, dass wir einen Teil der Abluft des Gebäudes nach der Wärmerückgewinnung über Erdkanäle im Bodenbereich wieder in das Atrium einführen. Dies ergibt eine Erwärmung des Atriums im Winter und einer "Abkühlung" an warmen Sommertagen. Die energetische Simulation hat ergeben, dass auf diese Weise die Mindesttemperatur an kalten Wintertagen im Atrium immer noch bei mindestens 16°C liegt. Im Sommer ist durch die Luftrückführung ab ca. 28°C Außentempreartur aufwärts die Temperatur im Atrium niedriger als außen. Auch für den Sommer also ein positiver Aspekt. Der erste "Praxistest" in den letzten Monaten zeigt uns übrigens, dass die Berechnungen richtig waren.

Galerie Neben den eben angeführten energetischen Komponenten in Verbindung mit dem Atrium sind vor allem folgende drei weitere energetische Bausteine zu benennen:

• Nutzung der Abwärme aus den Rechnerräumen
• Heizen und Kühlen mittels Betonkernaktivierung
• Intelligente Gebäudeautomation und Lichtsteuerung

Die im Rechenzentrum anfallenden hohen Wärmelasten werden durch drei Kältemaschinen kompensiert. Mit der Nutzung der Abwärme dieser Kältemaschinen zu Heizzwecken nach dem Wärmepumpenprinzip ergibt sich dabei eine optimale Energieausnutzung.

Von Bedeutung dabei ist der Einsatz von thermoaktiven Decken (Betonkernaktivierung) für die Grundtemperierung des Gebäudes. Über ein flächendeckendes Netz an wasserführenden Kunststoffleitungen innerhalb der Betondecken werden mit einer Vorlauftemperatur von ca. 25° bis 28°C die Decken in der kalten Jahreszeit erwärmt. Bei diesen Vorlauftemperaturen kann die Abwärme der Kältemaschinen/Wärmepumpen in einem energetisch optimalen Temperaturbereich mit sehr hohen Leistungszahlen genutzt werden. Für Wintertage mit tiefen Außentemperaturen steht ergänzend ein statisches Heizsystem mit hochkonvektiven Heizkörpern zur Verfügung – mit dem Nebeneffekt, dass eine individuelle Temperaturregelung innerhalb der einzelnen Räume dennoch möglich ist. Das statische Heizsystem wird ebenfalls über die Kältemaschinen mit dann höheren Verflüssigungstemperaturen versorgt.

In den Sommermonaten können die thermoaktiven Decken über entsprechende Umschalteinrichtungen mit Klimakaltwasser beschickt werden und zur Abführung der dann vorhandenen Wärmelasten genutzt werden (Grundlastkühlung).

Durch ein intelligentes Gebäudeautomationssystem werden die betriebstechnischen Anlagen jeweils energie- und somit kostenoptimiert betrieben. Unterstützt wird dies zusätzlich durch eine nutzungsabhängige Lichtsteuerung.

Natürlich nicht im Detail. Die wesentlichen Aspekte wurden jedoch mit Beginn der Planung intern und auch mit dem Bauherrn diskutiert und durch unser Haus näher analysiert. Wir haben dabei auf die Erfahrung einiger unserer Spezialisten zurückgreifen können, so z.B. auf unseren Energieberater Dr. Kerschberger. Auch die energetische Computersimulation erfolgte bereits in der Vorentwurfsplanung, als das Grobkonzept des Gebäudes stand.

Nur im Detail. Sie hat zunächst einmal unsere planerischen Annahmen weitestgehend bestätigt.

Ein ganz anderer interessanter Aspekt waren jedoch die Investitionskosten. Manchmal sterben solche Planungen daran, dass eben die bauliche Ausführung – z.B. des Atriumdaches - zu aufwändig ist.

Die Verringerung des Energiebedarfes durch das eben genannte günstigere A/V-Verhältnis und die passiven solaren Energiegewinne sowie die Luftrückführung ins Atrium konnten mit der energetischen Simulation genau ermittelt werden - also auch, um wieviel die Betriebskosten sinken werden. Mittels einer sogenannten dynamischen Wirtschaftlichkeitsuntersuchung, bei welcher alle Aspekte der Investkosten und Betriebskosten berücksichtigt wurden, konnten wir somit anhand der ermittelten Energieeinsparung die Gebäudevarianten - mit/ohne Atrium – gegenüberstellen. Mit dem Ergebnis, dass abhängig von einer anzunehmenden Steigerung der Energiekosten bei allen Varianten eine Amortisation der Kosten für das Atrium früher oder später einsetzen werden. In jedem Fall innerhalb der zu betrachtenden Lebenszeit des Gebäudes. Und hier sprechen wir nur über die Kosten – ohne Betrachtung des ökologischen Vorteils.

Wir hatten das Glück, einem fachlich kompetenten Bauherrn gegenüber zu sitzen. Offen gesagt, stand das Atrium zwischenzeitlich aus Kostengründen auf der Kippe. Mit der energetischen Bewertung und der genannten Wirtschaftlichkeitsuntersuchung konnten wir unseren Bauherrn jedoch überzeugen, sogar begeistern. Wenn bei öffentlichen Bauherren die Investitionskosten und die Betriebskosten aus völlig unterschiedlichen Töpfen kommen und von verschiedenen Stellen betreut werden, ist eine Lebenszyklusbetrachtung schwer anzuwenden.

Wir waren daher gezwungen, das Budget für die Baukosten auch ohne Betrachtung der Betriebskosten definitiv einzuhalten. Dies ist uns übrigens trotz der baulichen Maßnahmen und dem Mehr an Nutzfläche sowie der Steigerung der architektonischen Qualität durch das Atrium mit einer nennenswerten Unterschreitung des vorgegebenen Budgets gelungen!

Salopp könnte man das so formulieren. Wir haben eine zusätzliche Nutzung, die im Raumprogramm nicht vorgesehen war. Und das verbunden mit einer Steigerung der architektonischen Qualität, erlebbar aus vielen Bereichen des Gebäudes. Bereits jetzt freuen sich die Nutzer über das Atrium, das sie u.a. für Veranstaltungen einsetzen wollen. Wir haben einen Mehrwert an Nutzen und auch an Ästhetik.

Es stellt schon eine Besonderheit dar, was wir bei diesem Gebäude umgesetzt haben. Die Herausforderung lag darin, bei dem hohen Bedarf an Energie dennoch eine gute Energiebilanz zu bekommen - und das ist hier hervorragend gelungen. Die integrale Planung ist ein Selbstverständnis bei Assmann. Architekten und Fachplaner sitzen von Anfang an zusammen. Es kann aber nicht grundsätzlich bei allen Projekten so verfahren werden wie hier - in dieser weitgehenden Form.

Was wir umgesetzt haben ergibt sich aus der Logik des Gebäudes. Bei einem anderen Projekt, einer anderen Nutzung, würde die Lösung anders aussehen. Und das ist eigentlich das, was ich Anfangs sagte: Das Gesamtkonzept muss zu der Nutzung des Gebäudes passen. Muss stimmig sein. Ich kann nicht irgendein Konzept erarbeiten und dieses einem Gebäude aufpflanzen. Es geht um eine Synthese zwischen den Maßnahmen, die man trifft und der Architektur die man plant.

Es geht eben darum, das Richtige zu tun.