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Energieeffizientes 3-Liter Büro- und Geschäftshaus

Doberaner Platz, 18057 Rostock

1. Allgemeine Daten

Baujahr

2004

Konstruktionstyp

Massivbau

Verwendung des Gebäudes

Büro- und Geschäftsgebäude

Gebäudeeigentümer /

Bauherr

projektwerke Hamburg AG

Harm Müller-Spreer

Mieter (1-4 OG.)

Werk 3, Agentur für Werbung und PR

Adresse

Doberaner Straße 153-155

18057 Rostock

Werk 3

Ca. 20 Personen

Beheizte/Gekühlte Fläche

1270 m²

2. Projektbeschreibung  

2.1 Architektonisches Konzept                                                                       

 
Aufgabe: war der Entwurf eines zeitgemäßen Bürogebäudes am belebtesten Platz in Rostock. Nach seiner Umgestaltung auf der Grundlage eines Wettbewerbes entwickelt sich hier das 2. größte Geschäftszentrum der Innenstadt. Die Mieter - eine Werbeagentur - legt besonderen Wert auf ein kommunikatives Gebäude mit niedrigen Baunutzungskosten.

Entwurfsansatz:
Die 5-geschossige Bebauung schafft den Anfang für eine nördliche Platzwand und beseitigt den städtebaulichen Missstand der 2-geschossigen Bebauung. Das Gebäude nimmt die Proportionen und Gliederungen der Nachbarbebauung auf, setzt jedoch ein selbstbewusstes architektonisches Ausrufe-Zeichen. Der Rahmen der Metallfassade fasst die mittleren Geschosse zusammen - das Dachgeschoss wird durch einen horizontalen feststehenden Sonnenschutz abgesetzt. Durch das vorgesehene System einer Retrolamelle im Scheibenzwischenraum verändert das Gebäude sein Erscheinungsbild im Tagesrhythmus -
während es bei Sonnenschein sehr geschlossen erscheint, öffnet es sich bei Nacht und beginnt zu leuchten. Es offenbart dabei seinen Charakter einer Büro-Fabrik. 

Aus allen Büroetagen hat man einen wunderbaren Ausblick auf den lebhaften städtischen Platz. In den Grundrissen werden moderne Büroarbeitsplätze mit großer Flexibilität der Konstruktion zur Anpassung an wechselnde Anforderungen der Nutzer angeboten. Die ruhigen Einzelarbeitsplätze sind zur Hofseite hin orientiert - die kommunikativen Bereiche sind zum Platz hin ausgerichtet.

Besonderheit:
Bei der großen Südfassade wird für den Sonnenschutz eine Retrolamelle im Scheibenzwischenraum eingesetzt. Damit wird die Aufheizung der Innenräume genauso wirksam wie mit einem außenliegenden Sonnenschutzsystem verhindert. Gleichzeitig lenken die Lamellen jedoch Licht an die Decke der Büroräume und verbessern damit deutlich die natürliche Belichtung der Räume - und senken die Stromkosten! Die Durchsicht von Innen nach Außen ist auch sehr viel besser als bei herkömmlichen Sonnenschutzsystemen.

3. Energiekonzept “Das 3-Liter-Bürogebäude”

Ziel des Konzeptes ist ein Jahresheizwärmebedarf von ca. 30 kWh/(m²a), dies entspricht etwa 3 Liter Heizöl pro m² und Jahr.
Damit wird der durchschnittliche Energieverbrauch von Geschäftshäusern mit 200 kWh/(m²a) deutlich unterschritten. Die Vermietbarkeit des Gebäudes wird damit auch in der Zukunft sichergestellt sein.

Dämmung: Ein guter Wärmeschutz der Gebäudehülle ist die Voraussetzung für niedrige Heiz- und Kühllasten.

Erforderliche U-Werte

Dach = 0,20 W/(m²K)

Wände = 0,25 W/(m²K)

Keller-Decke = 0,30 W/(m²K)

Fenster = mindesten Zweischeiben- Wärme- schtuzverglasung Uw=1,5 W/(m²K)

Betonkernaktivierung:

Die Beheizung und Kühlung des Gebäudes erfolgt u. a. durch ein System von Leitungen in den Betondecken. Im Sommer fließt kaltes Wasser durch die Decken und dient somit der Kühlung des Gebäudes.

Im Winter erwärmt warmes Wasser die Decken. 

Lüftung:

Natürliche Belüftung durch Fensterlüftung.
Durch Stellmotore wird ein Teil der Fenster im Sommer nachts geöffnet. Das Gebäude wird so gekühlt und es wird für frische Luft am Morgen gesorgt
.

4. Auflistung der Maßnahmen zur Kühllastreduzierung

Passive Maßnahmen:

Guter sommerlicher Wärmeschutz durch hohen Dämmstandard der Gebäudehülle, Sonnenschutzlamellen im Scheibenzwischenraum der Glasfassade und massive Bauweise ohne abgehängte Decken.

Natürliche Belüftung – Nachtlüftung

Durch Stellmotore wird ein Teil der Fenster im Sommer nachts geöffnet. Bei dem schlanken Baukörper ist eine Querlüftung gut möglich.

Lüften an warmen Tagen

Steigt die Temperatur der Außenluft über die der Luft im Büro, sollten Sie die Fenster weitgehend geschlossen halten und nur stoßweise lüften (ca. 3x am Tag für 10 Minuten), damit sich das Gebäude durch die warme Außenluft nicht zusätzlich erwärmt.

Hybrides Kühlsystem:

Betonkernaktivierung / Bauteilkühlung

Im Sommer liefern Erdwärmesonden und Energiepfähle die Kälte, die zur Kühlung der Büroräume genutzt wird. Dadurch konnte eine große Kältemaschine eingespart werden.

Die ohnehin statisch erforderliche Pfahlgründung wurde zusätzlich geothermisch aktiviert zur Gewinnung der kostenlosen Erdwärme und “Erdkälte”.

4.1 Detailbeschreibung Passiver Maßnahmen:

Glasfassade

Die große Fassade zum Doberaner Platz liegt genau zum Süden. Eine Verschattung durch gegenüberliegende Gebäude ist nicht gegeben.

Aufgrund der hohen Windlasten an der Ostseeküste wurde ein außen liegender Sonnenschutz von vornherein nicht gewünscht. Gewählt wurde ein Isolierglas mit optisch geregeltem Sonnenschutz OKASOLAR Retro O/U.

OKASOLAR Retro Isolierglas ist ein Tageslichtsystem ohne Bewegliche Komponenten. Durch einen g-Wert von 0,09 beim höchsten Sonnenstand im Sommer und einem g-Wert von 0,31 beim niedrigsten Sonnenstand im Winter konnten die Anforderungen des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 eingehalten werden. Dabei ist die Massive Bauweise ohne abgehängte Decken von vorteil.

Gleichzeitig lenken die Lamellen jedoch Licht an die Decke der Büroräume und verbessern damit deutlich die natürliche Belichtung der Räume - und senken die Stromkosten! Die Durchsicht von Innen nach Außen ist auch sehr viel besser als bei herkömmlichen Sonnenschutzsystemen.

Die Maximale Kühlleistung beträgt im 1. und 3. Obergeschoß 32 W/m².

4.2 Hybride Kühlung:

Im Sommer liefern Erdwärmesonden und Energiepfähle die Kälte, die zur Kühlung der Büroräume genutzt wird. Die geschätzte Kältearbeit beträgt 31.409 kWh/a bzw. 24,7 kWh/(m²a). Die gesamte erforderliche Gebäudekühlleistung beträgt 30,4 kW.
Im Sommer 2005 reichte bisher die freie Kühlung durch Umwälzung des Wärmeträgermediums aus, um das Gebäude ausreichend zu Kühlen.

4.2 Aktive Kühlung:

Die vom Bauherren zusätzlich gewünschte aktive Kühlung, durch den reversiblen Betrieb der Wärmepumpen, musste bisher nicht in Betrieb genommen werden.

Die Eingebauten Wärmepumpen können eine Kälteleistung von 44,8 kW aufbringen.

4.3 Wartung und Betrieb der Systeme:

Hybride Kühlung:

Die freie Kühlung über die Energiepfähle und die Bauteilaktivierung läuft Wartungsfrei und ohne Probleme. Es ist eine Vorlauftemperatur von minimal 18°C ausreichend, um in allen Geschoßen Raumtemperaturen unter 26°C zu gewährleisten.

Natürliche Belüftung – Nachtlüftung

Die Stellmotoren der Fenster sind sehr anfällig. Bei Unwetter sollte die automatische Nachtlüftung durch einen Wetterwächter abgeschaltet werden. Der Wetterwächter ist leider Anfang August ausgefallen, seit dem funktioniert die automatische Nachtlüftung nicht. Der Mangel soll in diesen Tagen beseitigt werden.

5. Motivationen für den Einsatz der Innovativen Kühlsysteme?

Beschreibung des Umsetzungsprozesses

Die Architekten von ´matrix architektur` aus Rostock haben gemeinsam mit dem Lübecker Ingenieurbüro Ewers bereits in der Vorentwurfsphase die Grundkonzeption des Gebäudes auf die Minimierung der späteren Nutzungskosten angelegt. In der Entwurfsphase wurden verschiedene Wärmeversorgungskonzepte alternativ untersucht. Eine Versorgung mit Fernwärme scheiterte am geringen Energiebedarf des Gebäudes – das Gebäude erreicht mit einem bis zu 40cm dicken Dämmmantel den Niedrig-Energie-Haus-Standard. Die notwendigen Erschließungskosten waren nicht wirtschaftlich darstellbar. Bei der Gegenüberstellung der Investitionskosten für eine Beheizung mit Fernwärme mit den Kosten für eine geothermisch gespeiste Wärmepumpenanlage konnte eine Amortisation dieser Anlage innerhalb von sieben Jahren nachgewiesen werden.

Die zu erwartenden Einsparungen, -30% gegenüber Fernwärme, bei den späteren Nutzungskosten konnten rechnerisch ermittelt werden.

Hierdurch war es dem Investor bereits zu diesem frühen Projektzeitpunkt möglich, die Vorteile in Verhandlungen mit möglichen Mietern darzustellen.

Planungstools

Für die Berechnung des Heizenergiebedarfs und des Sommerlichen Wärmeschutzes wurde vom Ing.-Büro Ewers das Programm EPASS – Helena eingesetzt und für die Simulation der Kühllasten wurde das Programm IDA-Raum gewählt.

6. Ergebnisse:

6.1 Erreichte Komfort-Niveaus

Simulationsergebnisse mit IDA-Raum z.B. Großbüro 1. und 3. Obergeschoß mit innerer Kühllast gem. DIN V 4108-6 (8 Stunden 15 W/m² + 12 Personen)

Extremwerte -> Kühlung erforderlich!

Der Raum Großbüro, Verglasung mit min. g-Wert = 0,13

 

Wert

Auftreten, Uhrzeit

Operative Temperatur während der Aufenthaltsperiode [°C]

Min.

28.4

12:25

Max.

30.4

17:00

Wärmebilanz

Die Temperatur Langzeitmessungen mittels Datenloggern im Juli 2005 zeigen, dass das Konzept des sommerlichen Wärmeschutzes und das Konzept der Kühlung funktionieren.

6.2 Energieverbrauch

Da das Gebäude erst im Februar 2004 bezogen wurde, liegen bisher noch keine Energieverbräuche vor.

7. Best practice – Begründung

Die Architekten von ´matrix architektur` aus Rostock haben gemeinsam mit dem Lübecker Ingenieurbüro Ewers gezeigt, dass durch eine frühzeitige, ganzheitliche Planung von der Gebäudefassade und der Anlagentechnik ein energieeffizientes Büro- und Geschäftsgebäude entstanden ist, das ohne aktive Kühlung auskommt. 

Bereits in der Vorentwurfsphase wurde die Grundkonzeption des Gebäudes auf die Minimierung der späteren Nutzungskosten angelegt und dabei der sommerliche Wärmeschutz von Anfang an berücksichtigt.

Die Vorgabe des Bauherrn, der Entwurf einer Büroimmobilie mit flexiblen Grundrissen und größtmöglicher Transparenz zum Doberaner Platz hin, um den lebendigen, städtischen Platz für die Büronutzer erlebbar zu machen wurde erfüll.

Die großzügige, nach Süden orientierte Glasfassade erlaubt durch im Scheibenzwischenraum angeordnete Lamellen die Steuerung der solaren Gewinne für die Innenräume. Durch Tageslichtlenkung können zusätzlich die Kosten für Beleuchtung der Räume deutlich gesenkt werden.