Wie dezentrale und zentrale Lüftungstechnik für Frischluft in einer Grundschule sorgt

Die Modulbauweise der Ursula-Wölfel-Grundschule mit Holz hat neben der deutlich kürzeren Bauzeit besonders den Vorteil, dass das Gebäude in einigen Jahren auch rasch demontiert werden kann. Denn laut Bedarfsprognosen wird die Stadt Wiesbaden die Grundschule in dieser Form nur rund 15 bis 20 Jahre benötigen. Das Bauen mit Holz verbraucht zudem weniger Energie als die traditionelle Bauweise mit Beton.

Deshalb entschied man sich bei der Realisierung des neuen Gebäudekomplexes für die auf Ingenieurholzbau spezialisierte Ochs GmbH aus Kirchberg (Hunsrück), die das gesamte Gebäude schlüsselfertig fertig geplant (ab LPH 4) und errichtet hat sowie die Gebäudetechnik nach nachhaltigen Kriterien auswählte. Auch im Bereich „Frischluft“ setzten die Verantwortlichen der Ochs GmbH auf besonders effiziente und intelligente Lösungen.

Kompetenz in zentraler und dezentraler Lüftung gesucht

Moderne Lüftungslösungen sind nach Meinung von Ochs mittlerweile ein elementarer Bestandteil beim Thema Bauen. Denn Gebäudehüllen werden immer dichter und sorgen damit zwar für einen geringen Energieverlust, aber auch zu geringeren Infiltrationen von Frischluft. Dadurch entstehen bei unsachgemäßer Klimatisierung bzw. einem falschen Lüftungsverhalten auch Gefahren: hohe Luftfeuchte, Kondensat und Schimmelbildung. Zudem spielt die Raumluftqualität in Schulen eine immer wichtigere Rolle.

Um in der Ursula-Wölfel-Grundschule für eine gleichbleibend hohe Raumluftqualität zu sorgen, wurden insgesamt 39 energiesparende dezentrale sowie ein zentrales Lüftungsgerät verbaut. Ursprünglich waren zwei kleine zentrale Geräte neben insgesamt 43 dezentralen Geräte für die Unterrichtsräume und Sanitärbereiche geplant. Im Technikraum war nur Platz für ein zentrales Gerät.

Gesucht wurde ein Hersteller, der Systeme für zentrale und dezentrale Lüftung gleichermaßen im Programm hat. Ausgewählt wurde die Airflow Lufttechnik GmbH, die eine umfangreiche Produktpalette an Lüftungsgeräten für die speziellen Anforderungen in Schulen, Büros und Kindertagesstätten vorhält.

Gutes Klima für gute Leistungen

Eine optimale Lüftung ist nicht nur wichtig, um das Gebäude in gutem Zustand zu erhalten, auch die Menschen darin profitieren in hohem Maße. Das trifft insbesondere auf Schulen zu, denn hier kommen viele Menschen auf relativ kleinem Raum zusammen und müssen über längere Zeit effizient lernen und arbeiten.

Zahlreiche Studien belegen, dass ein zu hoher CO₂-Gehalt bei Schülern und Lehrern unter anderem zu Konzentrationsschwächen, verminderter Leistungsfähigkeit, Müdigkeit und Kopfschmerzen führen kann. In einem Klassenraum ist bereits kurz nach Unterrichtsbeginn die Luft verbraucht, der CO₂-Wert steigt in kritische Werte. Stoßlüften reicht dabei oft nicht aus, um die Luftqualität zu verbessern und wird darüber hinaus oft vergessen. Behagliche, hygienische und ruhige Lern- und Aufenthaltsverhältnisse sowie die Einsparung von Heizenergie liegen daher in aller Interesse. Eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung ist daher Vorsorge in die Gesundheit, schont die Finanzen und die Umwelt.

Maximale Frischluft, moderate Kosten

Das in der Grundschule installierte zentrale Kompakt-Lüftungsgerät Duplex 9000 Multi Eco versorgt die Schulmensa und die Küche sowie die WC-Anlagen über drei Geschosse in einem Gebäudekomplex. Es ist mit einem effizienten Gegenstromwärmeübertrager ausgestattet und kann sowohl fertig montiert in drei Teilen als auch zerlegt bereitgestellt werden.

Zentralgeräte von Airflow sind durch die Möglichkeit der Zerlegung bei beengten Platzverhältnissen gut ins Gebäude einzubringen. Sie beinhalten eine effiziente Wärmerückgewinnung und haben eine geringe Stromaufnahme. Im Falle der Grundschule wurde das Lüftungsgerät stehend in den im Erdgeschoss liegenden Technikraum montiert.

Bei der Planung lag die Herausforderung in den unterschiedlichen Temperaturanforderungen von Mensa und Küche. Da die Mensa und die WC-Bereiche eine höhere Temperatur als die Küche benötigen, erarbeitete die Ochs GmbH eine intelligente, energieeffiziente und individuelle Lösung: Da das Airflow-Gerät einen hohen Wärmerückgewinnungsgrad erreicht, kann man die Küche im Winter rein über die aus der Abluft gewonnenen Energie erwärmen. Auf diese Weise erreicht die Küche eine Temperatur von rund 17 °C, plus die Wärme, die durch die Küchengeräte entsteht. So ist dort für eine angenehmen Arbeitstemperatur gesorgt.

Für die Mensa und die WC-Bereiche wiederum wurde der Nacherhitzer des Gerätes, der normalerweise alle Räume versorgt, so um- und eingebaut, dass damit nur die Mensa und die WC-Bereiche versorgt werden. Der Einbau des Geräts im Technikraum der Schule erfolgte aufgrund der Größe mithilfe eines Krans, als die Decke über dem Erdgeschoss noch nicht montiert war. Zu diesem Zeitpunkt standen nur die Außen- und Innenwände des Technikraums.

Bei der Planung der Gebäudebelüftung war zudem die Höhe des Schulgebäudes eine Herausforderung. Einerseits durfte die Gesamthöhe des Gebäudes aufgrund der genehmigten Gebäudeklasse des Neubaus nicht überschritten werden, andererseits durften die Rauminnenhöhen der Lernorte nicht unterschritten werden. So war in der Decke der Mensa beispielsweise kein Platz für Lüftungskanäle. Um die Lüftungskanäle für die Zuluft unterzubringen, wurde der gesamte Raum vertieft mit einem Doppelboden angesetzt und die entsprechenden Kanäle unter dem Boden installiert. Die Abluft musste zentral vom offenen Flur zwischen Mensa und Küche abgeführt werden.

Individuelle und bedarfsgerechte ­Versorgung

Vierzehn Klassen- und Fachräume der Ursula-Wölfel-Grundschule wurden jeweils mit zwei dezentralen Lüftungsgeräten Duplex Vent 500 HT ausgestattet, die kleineren Differenzierungsräume, Gruppenräume und die Bibliothek mit jeweils einem Gerät dieses Typs. Das ausgewählte Gerät wurde speziell für mittelgroße Räume gestaltet. Es kann je nach Raumbedarf sowohl mit horizontalen als auch vertikalen Stutzen in der Außen- und Fortluft montiert werden.

In der Wiesbadener Grundschule wurden die Geräte an den Decken der jeweiligen Räumlichkeiten angebracht und die Außen-/Fortluft horizontal direkt nach außen geführt. Der Einsatz der dezentralen Lüftung hat den Vorteil, dass sich die verschiedenen Räume des Schulgebäudes ohne Verwendung weiterer Kanaleinbauteile individueller steuern lassen, zudem lassen sich die dezentralen Duplex-Vent-Geräte generell schneller und unkomplizierter einbauen.

Zwei Experten der Ochs GmbH übernahmen die Installation vor Ort: Sie benötigten nur rund zwei Stunden pro Gerät. Dies war insbesondere aufgrund der präzisen Vorarbeit in den Außenwänden möglich, die bereits im Vorfeld bei Ochs erfolgte. Vor Ort musste das Gerät nur noch mit dem Außenluftdurchlass verbunden werden.

Ein weiterer Vorteil ist der leise Betrieb der Lüftungsgeräte, wodurch der Unterricht nicht gestört wird. So können Schüler und Lehrer konzentriert und ungestört arbeiten. Ein weiterer Pluspunkt: Dank der integrierten leistungsstarken und effizienten Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager können die Duplex-Vent-Geräte auch im Winter die Raumluft auf ein angenehmes Klima temperieren und unterstützen damit die Heizungsanlage. Der Wärmebereitstellungsgrad beträgt bis zu 95 Prozent.

Intelligente Steuerung ganz individuell

Gesteuert wird die gesamte Lüftungsanlage der Grundschule durch eine smarte Gebäudeleittechnik. Das heißt: Die dezentralen Geräte in den verschiedenen Räumen springen erst an, wenn die erste Person den Raum betritt, danach wird der Raum je nach Bedarf CO₂-gesteuert. So misst der CO₂-Sensor das CO₂-Niveau im Raum und sendet es an die Steuerung. Diese passt hiernach den Luftaustausch gemäß der CO₂-Belastung im Raum an. Infolgedessen wird der Energieverbrauch des Geräts reduziert.

Wenn alle Personen den Raum verlassen haben und das CO₂-Niveau wieder normalisiert ist, werden die Geräte zurückgefahren und schließlich deaktiviert. Die Lehrer hatten sich zudem gewünscht, dass sich die Geräte in den Klassen- und Fachräumen in besonderen Ruhephasen – wie beispielweise während Klassenarbeiten – auch manuell ausschalten lassen. Über einen zusätzlichen Schlüsselschalter im jeweiligen Klassen- bzw. Fachraum können die Geräte bei Bedarf auch raumweise ausgeschaltet werden. Sollte der Lehrer vergessen, die Geräte wieder anzustellen, werden diese von der Gebäudeleittechnik wieder aktiviert.

Auch spezielle Zeitprogramme wie Ferien, Wochenende, Feiertage, Nachtkühlung etc. sind zentral hinterlegt. Die Gebäudeleittechnik überwacht zudem automatisch die einwandfreie Funktion der Geräte, weist auf eventuelle Filterwechsel hin und stellt sicher, dass bei einer Alarmauslösung der Brandmeldeanlage sämtliche Lüftungsgeräte ausgeschaltet werden sowie die Brandschutzklappen in den Lüftungsleitungen der zentralen Lüftungsanlage auslösen. 

Simone Steinfartz ist Marketingleiterin bei der Airflow Lufttechnik GmbH, Rheinbach.