Ulmer Büro‐Passivhaus mit 4‐Stufen‐Heizung

Wärme und Kühle kommen im Atrium des Energon aus den Säulen in der Mitte. Foto: Urbansky Lüftung, Kühlung, Erdwärme, Wärmepuimpe, Passivhaus, Betonkernaktivierung
Für Lüftungsanlagen gibt es viele Varianten. Foto: Urbansky

Das Energon im Science Park II ist ein Büro­ge­bäude im Pas­siv­haus­stan­dard auf dem Esels­berg in Ulm. In unmit­tel­ba­rer Nähe befin­det das Ulmer Expo‐Gelände mit der Passivhaus‐Wohnsiedlung „Im Son­nen­feld“.

Die Net­to­grund­flä­che von 6900 m² bietet Platz für rund 420 Arbeits­plätze. Als Stand­ort für das Gebäude wurde ein schat­ten­lo­ser Südhang gewählt, um die Son­nen­ein­strah­lung optimal zu nutzen.

Die fünf Etagen wurden mit einer Stahlbeton‐Skelett‐Konstruktion und einer Fassade aus Holz­ele­men­ten errich­tet und im Oktober 2002 fertig gestellt. Das Gebäude wurde als Pas­siv­haus mit einem Heiz­wär­me­be­darf von weniger als 15 kWh/m2 jähr­lich geplant. Erreicht werden aktuell sogar 12 kWh/m2.

Die Wär­me­ver­sor­gung des Gebäu­des basiert primär auf einem 185 kW‐Fernwärmeanschluss an ein Netz mit Kraft‐Wärme‐Kopplung. Die Fern­wärme bedient die Heiz­kreise von Beton­kern­ak­ti­vie­rung, zen­tra­ler Zuluft­nach­er­hit­zung und Warm­was­ser­be­rei­tung für die Küche. In allen übrigen Geschos­sen wird Warm­was­ser wegen der gerin­gen Abnahme über Elek­tro­durch­lauf­er­hit­zer erzeugt.

Abwärme in Beton­kern­ak­ti­vie­rung

Die Abwärme der Käl­te­ag­gre­gate von zen­tra­len EDV‐Räumen und der Küche wird mit Vorrang in die Beton­kern­ak­ti­vie­rung ein­ge­speist, bei feh­len­dem Bedarf über Rück­kühl­werke an die Umge­bung abge­ge­ben.

Das Feld aus 40 Erd­wär­me­son­den mit je 100 m Bohr­tiefe dient primär der som­mer­li­chen Wär­me­ab­fuhr mit bis zu 120 kW Käl­te­leis­tung über ein Rohr­sys­tem in den Geschoss­de­cken (Beton­kern­ak­ti­vie­rung, BKT). Die Erd­wär­me­son­den werden direkt mit dem Wasser der BKT durch­strömt. In Summe wurden 350 Rohr­re­gis­ter aus Kunst­stoff auf 5.000 m2 Decken­flä­che verlegt. Die Regis­ter liegen in 10 cm Abstand von der Decken­un­ter­seite bei 28 cm Decken­stärke.

Erd­wärme zuerst

Das Gebäude wird mecha­nisch be‐ und ent­lüf­tet, wobei alle Auf­ent­halts­räume auch über die Mög­lich­keit zur Fens­ter­lüf­tung ver­fü­gen. Die Luft­an­sau­gung erfolgt durch ein 28 m langes Beton­rohr im Erd­reich mit 1,8 m Durch­mes­ser. Die win­ter­li­che Luft­er­wär­mung geschieht zentral in vier Stufen:

  1. Erd­ka­nal
  2. Erd­wär­me­son­den
  3. Wär­me­rück­ge­win­nung
  4. Fern­wärme

Zur Wär­me­rück­ge­win­nung kommt wegen der bau­li­chen Vor­teile (räum­li­che Tren­nung von Zu‐ und Abluft, dadurch redu­zierte Geschoss­hö­hen) ein Kreis­lauf­ver­bund­sys­tem mit einem Wär­me­be­reit­stel­lungs­grad von 65% zum Einsatz. Zusam­men mit dem Erd­ka­nal und den Erd­wär­me­son­den beträgt der Wär­me­be­reit­stel­lungs­grad etwa 80%.

Der über­wie­gende Teil der Zuluft wird in das zen­trale Atrium ein­ge­bracht. Durch Luft­ab­sau­gung in den Büros und den Neben­räu­men strömt Luft vom Atrium nach. Für die Außen­bü­ros geschieht dies durch Rohre in den Geschoss­de­cken, in den Büros zum Atrium über Lüf­tungs­schlitze in den Fas­sa­den.

Abwärme aus Käl­te­ma­schi­nen

Die BKT deckt den gesam­ten Wär­me­be­darf. Sie nutzt die Abwärme der Käl­te­ma­schi­nen und bei erhöh­tem Bedarf die Fern­wärme. Eine Ein­zel­raum­tem­pe­ra­tur­re­ge­lung ist auf­grund der hohen ther­mi­schen Qua­li­tät der Gebäu­de­hülle und des Selbst­re­gu­lie­rungs­ef­fekts der BKT nicht vor­ge­se­hen.

Auf dem Flach­dach (Neigung: 3 Grad, Ori­en­tie­rung: Süd und Nord­west) des Gebäu­des befin­det sich ein 15 kWp‐Solarstromanlage. Beson­der­heit sind die amor­phen Zellen, die auf 328 m2 Fläche unmit­tel­bar in eine Foli­en­dach­bahn ein­la­mi­niert sind. Das Pri­mär­ener­gie­äqui­va­lent der solaren Strom­erzeu­gung ent­spricht in der Jahres­summe pla­ne­risch etwa 6 % des Pri­mär­ener­gie­be­zugs des Gebäu­des für Heizung, Lüftung, Kühlung und Beleuch­tung. Schließt man die 135 kWp‐Anlage des Bau­herrn auf der nahe­ste­hen­den Hoch­ga­rage in die Betrach­tung ein, werden annä­hernd 70% des Bedarfs aus­ge­gli­chen.


Fun­dierte Bei­träge zum Thema Ener­gie­ef­fi­zi­enz, zu dem ja auch das Pas­siv­haus zählt, bietet Energieblogger‐Kollege Andreas Kühl hier auf seinem Blog Ener­gy­net.