Nachhaltige Gebäudetemperierung

Landessparkasse zu Oldenburg heizt und kühlt mit Geothermie

In unmittelbarer Nähe des Oldenburger Bahn­hofes wurde im August 2009 der Neubau der Landessparkasse zu Oldenburg (LzO) offiziell eingeweiht. Er bringt die 600 Mitarbeiter der 15 LzO-Zentralbereiche, die bisher an acht verschiedenen Standorten in der Oldenburger Innenstadt und Vororten verteilt waren, wieder unter ein Dach. Damit soll die Organisation gestrafft, die Kommunikation verbessert, aber auch die Tradition der „ältesten noch bestehenden Sparkasse der Welt“ in einem modernen baulichen und infrastrukturellen Umfeld fortgeführt werden. Durch den Erwerb eines verkehrsgünstig gelegenen Brachlandes – eine Fläche des ehemaligen Ausbesserungswerks der Bahn – konnte der Neubau ohne räumliche Einschränkungen gestaltet werden. Für die Architekten bedeutete dieser Freiraum jedoch auch die Verpflichtung, ein städtebaulich wie auch architektonisch anspruchsvolles Gebäude zu schaffen, das den Bürgern des Stadtteils gleichzeitig als Landmarke und Orientierungspunkt dient.
Entstanden ist ein Gebäudeensemble, das vom Grundriss betrachtet ein großes E – wie Euro – darstellt. Dieses E wird ergänzt durch zwei linear angeordnete Baukörper, die durch zwei Glashallen miteinander verbunden sind. Hinzu kommt ein monolithischer Baukörper, der von oben betrachtet wie ein Punkt zum großen E aufschließt, ein bewusster Kontrast zu der ansonsten strengen Linearität.

Langfristige Wirtschaftlichkeit prägt Entscheidung bei HLK-Anlagen

Bei der Entscheidung über die Art und Weise, wie die neue LzO-Zentrale temperiert und gelüftet bzw. wie die dazu benötigte Wärme und Kälte erzeugt werden soll, spielten sowohl die langfristigen Betriebskosten als auch Umweltbelange eine maßgebliche Rolle. Nach eingehender Beratung durch Fachleute und mehrfacher Simulation des Energiekonzeptes durch die Transsolar Energietechnik GmbH, Stuttgart, entschied sich der Bauherr für folgendes Energie-, Gebäudetemperier- und Lüftungskonzept:
- Erdsondenfeld mit 63 Sonden, à 150 m Tiefe, Erschließungsfläche ca. 10 000 m² Wärmepumpenanlage zum Heizen und Kühlen (2 Wärmepumpen, mit je 485 kW Kühlleistung (6/12 °C) und je 590 kW Heizleistung (35/28 °C)
- Temperierung aller Bürobereiche mittels Betonkerntemperierung (BKT); Heizlast ca. 30 W/m², Kühllast ca. 40 W/m2, mit Ausnahme von Sondernutzungen wie Schulungsräumen im EG
- 3 Backup- bzw. Spitzenlastheizkessel (Brötje, Rastede) als Kaskade (Brennwert) mit je 400 kW; Zuschaltpunkt bei etwa 4 °C
- zusätzliche Heizungsunterstützung der Büros über statische Unterflurkonvektoren; Lüftung der Büros über Fenster
- zusätzliche Kühlung der Räume in den Vor-standsetagen (4 Stockwerke im Hochhaus) über Alu-Sandwich-Kühldecken und Quelllüftung über Unterflur­konvektoren - ein geschlossener Nasskühlturm als Rückkühler für die Wärmepumpe in ihrer Funktion als Kältemaschine (600 kW bei 31/26 °C Kühlwassertemperatur) und als Freikühleinrichtung bei Nacht (400 kW, 14/17 °C) für die Betonkerntemperierung
- Grundtemperierung der beiden Hallen (Mitarbeiterrestaurant, Foyer/Versammlungshalle) über Fußbodenheizung/Fußbodenkühlung, zusätzliche TTC-Unter­flur­konvektoren (mit Heiz-/Kühlfunktion) im Fassadenbereich mit Zuluft über Promat-Luftkanäle
- bei Veranstaltungen zusätzlich rund 20 000 m³/h konditionierte Zuluft über justierbare Weitwurfdüsen in der Hallenwand
- zusätzliche Lüftungsfunktion durch Zuluft über Foyer/Halle, Abluft über Mitarbeiterrestaurant zur Vermeidung von Essensgerüchen im Foyer bzw. den Verkehrswegen in der Zeit zwischen 11 und 14 Uhr
- entlang der Verbindungsstege im Bereich der Hallen zusätzliche Unterflurkonvektoren mit aktiver Kühlfunktion zur Unterstützung der Hallentemperierung
- Deckenintegrierte Umluftkühlgeräte in Bauteil 4 - freie Kühlung der Hallen über RWA-Fenster.
 
Um die Wirtschaftlichkeit der Investitionen abzusichern und im Zuge einer nachhaltigen Betriebskostenstrategie entschied sich der Bauherr für diese Basis­lösung. Sie soll die Einhaltung der 26 °C-Grenze bei 60 zulässigen Überhitzungsstunden pro Jahr garantieren. Durch die Automatisierung des Sonnenschutzes mit Einspiegelung von Tageslicht zur Senkung der inneren Last gilt dieser Wert nach der Feinjustierung der Anlagen und der Aufladung des Geothermiefeldes mit Kälte durch die folgende Heizsaison als erreichbar. Da die Geothermie-Wärme­pumpen im Sommer in Betrieb gingen, war das Erdreich durch die fehlende vorangegangene Heizperiode nicht genügend abgekühlt, so dass das in der Simulationsrechnung ausgewiesene Kühlpotential des Erdsondenfeldes im Jahr 2009 noch nicht ausreichend groß war.
Zusätzlich bzw. alternativ zur Temperierung über die Geothermie-Wärmepumpe kann die neue LzO-Zentrale über die Betonkerntemperierung bei Nacht auch über einen in der Erde eingelassenen geschlossenen Nasskühlturm „frei“ gekühlt werden. Die beiden gläsernen Hallen können – entsprechende Außentemperaturen vorausgesetzt – über RWA-Fenster ebenfalls frei gekühlt werden. Mit der natürlichen Kühlung über Erdsonden und der freien Kühlung über den Kühlturm werden künftig rund 70 % der Jahreskühlarbeit über regenerative Energiequellen bereitgestellt.

Unsichtbare Technik

Eine der wesentlichen Vorgaben an den TGA Fachplaner, Winter Beratende Ingenieure, Düsseldorf, war der Wunsch des Architekten, die gebäudetechnischen Anlagen möglichst unauffällig und platzsparend in das Gebäude zu integrieren. Deshalb gibt es im gesamten Ensemble, abgesehen vom Hochhaus, keine technischen Dachaufbauten; alle technischen Einrichtungen und Apparaturen befinden sich im Untergeschoss.
Funktional ästhetische sowiewirtschaftliche Gründe führten zur zukunftsweisenden Kombination von Betonkerntemperierung und Unterflurkonvektoren. Letztere ordnen sich durch die klare lineare Ausrichtung der Roste vor der Fassade und den Wegeachsen dezent der Linienführung des Gebäudes unter. An vielen Stellen und Ecken erzeugen die Linearroste der Unterflurkonvektoren im Vorbeigehen einen kaleidoskopartigen Akzent. Rund 3 500 lfdm Floorunits/Unterflurkonvektoren in verschiedenen Ausführungen, Bauhöhen und Bautiefen zwischen 340 und 650 mm wurden verbaut. Insgesamt kamen zum Einsatz:
- Typ FHOK mit freier Konvektion, konvektiv Heizen für die Bürobereiche in Bauteil 1-7 - Typ FHOQ mit freier Konvektion und Quellluft, Heizen für die Vorstandsbereiche, Bauteil 1, 6. bis 9. OG - Typ FOOQ mit Quellluft für die Hallen - Typ FHOV2 mit Zwangskonvektion mit - energiesparendem EC-Querstromventilator in Sonderbauform, Heizen für das Mitarbeiterrestaurant im EG - Typ FOKV2 mit Zwangskonvektion mit energiesparendem EC-Querstromventilator in Sonderbauform (Bauhöhe nur 128mm), Kühlen für die Stege in den Hallen 1 und 2 - Typ FHKVZ4 mit Zwangskonvektion mit energiesparendem EC-Querstromventilator in Sonderbauform, Heizen und Kühlen, Primärluftzufuhr für die Hallen 1 und 2, EG.
 
Um Schallübertragungen via Unterflurkonvektoren von Raum zu Raum zu unterbinden, kamen bei diesem Projekt spezielle Telefonieschalldämpfer zum Einsatz, die bei geänder-ter Raumaufteilung mit versetzt werden können. Alle EC-Querstromventilatoren – sie wurden von ebm Papst speziell für die TTC-Unterflurkonvektoren modifiziert – haben über den gesamten Drehzahlbereich von etwa 20 bis 100 % einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 90 % und sind damit besonders energiesparend. Zur Dämpfung des Trittschalls bei begangenen Unterflurkonvektoren sind die Rostauflagen mit speziellen Dämmstreifen versehen.

Fazit

Der Trend zu minimalistischen Formen in der Architektur begünstigt „unsichtbare“ Heiz-Kühlsysteme, wie beispielsweise die Kombination von Betonkerntemperierung und Unter­flurkonvektoren. Ausgelegt auf Niedertemperatur lassen sich rund 70 % der Jahreskühlarbeit regenerativ über das Geothermiefeld, den Nasskühler oder über RWA-Öffnungen abdecken. Um ein solches Gebäude thermisch stabil zu halten, ist jedoch eine gezielte Bewirtschaftung des Erdsondenfeldes sowie eine intelligente Steuerung des Sonnenschutzes und dessen Tageslichtfunktion nötig.