← Passivhaus-Schulen auf dem Riedberg / FFM: Grundriss (Planung: Archtekten 4a)

Das Passivhaus Konzept erlebt bereits seit einigen Jahren eine rasche Ausweitung auch auf den Nichtwohnbereich. Es entstanden Verwaltungsgebäude, Fabrikgebäude, Gemeindezentren und vieles mehr. Auch im Bereich von Schulneubauten und Schulsanierungen gibt es erste Projekte. Die systematisch untersuchten Randbedingungen für den Schulbau wurden 2006 im Rahmen des Protokollbandes „Passivhaus-Schulen“ innerhalb des „Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser“ veröffentlicht [Feist 2006] . Dort sind auch schon Erfahrungen aus ersten realisierten Projekten eingeflossen.

Mit der Riedbergschule inkl. der Kindertagesstätte in Frankfurt am Main schlägt die Stadt ihren Kurs Richtung Passivhaus-Standard ein: Beschlüsse der Stadtverordnetenversammlung aus dem Jahr 2002 lauteten bereits: „Alle zukünftigen zu bauenden Kindertagesstätten und Schulen werden in Passivhausbauweise gebaut“. Diese Entscheidungen finden sich im Magistratsbericht von 2003 und im Koalitionsvertrag von 2006 wieder. Dabei stehen die Gründe der besseren Raumluftqualität mit niedrigen CO₂-Konzentrationen und die niedrigen Betriebskosten bei erheblich verbessertem Klimaschutz im Vordergrund.

Den Erfolg der städtischen Entscheidung in der Umsetzung zu überprüfen ist unter anderem Ziel der systematischen Untersuchung eben dieser realisierten Schule. Die Begleitforschung hatte darüber hinaus noch weitergehende Schwerpunkte, wie die Untersuchung einer Lüftungsanlage, der energetischen Auswirkungen von Türöffnungsvorgängen am Eingangsbereich und der Überprüfung der Dämmschürzen- wirkung bei großen Gebäuden. Die Ergebnisse betreffen wichtige, immer wieder kontrovers diskutierte Fragen. Antworten stehen mit diesem Bericht für Folgeprojekte zur Verfügung. Die Forschungsarbeit wurde durch einen Auftrag der Stadt Frankfurt a.M., mit Fördermitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) ermöglicht.

← Passivhaus-Schulen auf dem Riedberg / FFM: Hof-Ansicht

Die Passivhaus Grundschule und Kindertagesstätte Frankfurt a.M. Riedberg wurde nach nur rund 14 Monaten Bauzeit im November 2004 eröffnet. Das Gebäude mit Zweifeld-Sporthalle wurde nach Entwürfen der Architekten 4a aus Stuttgart gebaut. Die Mehrkosten für den Passivhausstandard betrugen moderate 5,3 % gegenüber dem gültigen EnEV-Standard. Neben der Planungsberatung und Qualitätssicherung während der Ausführungsphase wurde im Auftrag der Stadt Frankfurt vom Passiv- haus Institut eine Begleitforschung durchgeführt. Die Messdatenerfassung wurde über etwa 30 Monate durchgeführt und durch zahlreiche Sondermessungen ergänzt.

Es ergaben sich hohe Bewertungen für die thermische Behaglichkeit während der Winterzeiten in den Klassenräumen, die Raumluft- und Oberflächentemperaturen weichen nur gering voneinander ab. Die Temperaturen während der Nutzung (8:00 bis 13:00 Uhr) lagen im Winter 2005/2006 zwischen 19,5 und 20,6 °C. Die rel. Raumluftfeuchte liegt in einem niedrigen, aber noch akzeptablen Bereich.

Die Überhitzungsstunden während der beiden untersuchten Sommer 2005 und 2006 lagen in den untersuchten Klassenräumen im EG deutlich unterhalb der zulässigen Grenzwerte. Die Temperaturgrenze von 27 °C wurde überwiegend gar nicht erreicht, sie dürfte sogar in 10 % der Nutzungszeit überschritten werden. Im wärmeren Sommer 2006 lag die mittlere Sommertemperatur während der Nutzungszeit bei 22,9 °C. Insgesamt konnte eine hohe Sommerbehaglichkeit nachgewiesen werden und damit die Funktion des Sommerlüftungskonzeptes über die jeweils zwei Fassadenklappen je Unterrichtsraum. Eine Klimaanlage ist somit in Übereinstimmung mit der Projektierung nicht erforderlich.

Bei ordnungsgemäßem Betrieb der Lüftungsanlagen stellen sich im Schulbetrieb bei Luftmengen von 16,4 m³/h/Person akzeptable Luftqualitäten in den Klassenräumen ein. Die gemessenen CO₂-Konzentrationen lagen fast immer unter dem Grenzwert von 1500 ppm. Die realen Luftwechsel wurden mit einer Tracergas-Untersuchung gemessen. Die Planungsempfehlung aus [AkkP 33] von 15 bis maximal 20 m³/h/Person konnte damit durch Messungen in der Praxis bestätigt werden.

Die Lüftungsanlage erbringt bei der Feldmessung in der Winterzeit mit einem Wärmebereitstellungsgrad von 84,2 % ein gutes Ergebnis. Dabei wird das Stromeffizienzkriterium mit 0,43 Wh/m³ eingehalten. Durch die langen Leitungsführung der kalten Lüftungsleitungen durch das Gebäude reduziert sich der effektive Wärmebereitstellungsgrad jedoch leider auf 74%. Hier zeigt sich, dass die kalten Leitungen - trotz Dämmung - nach Möglichkeit nur auf kurzem Weg durch das Gebäude geführt werden sollten.

Der Heizwärmeverbrauch von Schule und KiTa inkl. der Küche zeigt mit 25,4 kWh/m² im Winter 2005/2006 sehr niedrige Werte mit einer Einsparung gegenüber anderen Schulen im Bestand um 90 %. In der Küche gab es einen unnötigen Wärmeverbrauch durch Zusatzlüftung. Werden diese nicht berücksichtigt, so ergibt sich ein Verbrauch von 22,0 kWh/(m²a). Im milden Folgewinter wurden nur 14,5 kWh/(m²a) verbraucht. Ein gewisser bestehender Mehrverbrauch gegenüber der Projektierung konnte trotz Berücksichtigung der geringeren Belegung, der thermischen Erdreichbeladung der ersten Jahre (Dämmschürzen-Konzept), der Gebäudetrocknung und einigen fehlenden Optimierungen nicht vollständig aufgeklärt werden.

In der gesamten Untersuchung wird die Energiebezugsfläche (EBF = 5541 m²) des Gebäudes zugrunde gelegt. Die nach EnEV bestimmte Fläche A_Ns ist mit 9037 m² um 63 % deutlich größer. Diese wird hier nicht verwendet.

Die tagesmittleren Heizleistungen lagen mit maximal 12,2 W/m² in der Schule und 15,1 W/m² in der KiTa wie erwartet niedrig.

Der Jahresstromverbrauch ohne Lüftungsstrom beträgt 13,6 kWh/(m²a) für Schule/ Küche/KiTa. Der Lüftungsstrom beträgt im Bilanzjahr 5,8 kWh/(m²a).

Die Energiebilanz ergibt:

• einen Endenergiewert für alle Anwendungen (Heizung, Warmwasser, gesamter Strom) von nur 50,9 kWh/(m²a)

• und primärenergetisch unter Berücksichtigung der Pelletheizung von nur 59,2 kWh/(m²a).

Damit sind die Anforderung an den Passivhausstandard mehr als erfüllt (Primärenergie max. 120 kWh/(m²a)).

Der Heizenergieverbrauch in der Statistik von 177 bestehenden Schulen streut ziemlich stark mit einem Mittelwert von über 200 kWh/(m²a). Im Vergleich dazu liegt der gemessene Heizenergieverbrauch der Passivhaus-Schulen auf dem Riedberg/Frankfurt unter 23 kWh/(m²a) - eine gewaltige Einsparung von über 90 % beim Energieverbrauch, bei den Heizkosten und bei der Umweltbelastung. Auch in Bezug auf den gesamten Primärenergieverbrauch wird eine hohe Einsparung von mehr als 2/3 erreicht - und zwar selbst gegenüber Schul-Neubauten, welche die Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllen ([Peper 2007] ).

Passivhaus-Schulen auf dem Riedberg / FFM: Ergebnis zur Energieeinsparung - Vergleich mit Schulen im Bestand

Der nach der EnEV 2004 und 2007 zulässige - auf das Gebäudevolumen bezogene - primärenergetische Grenzwert beträgt 18,3 kWh/(m³a). Der Wert berücksichtigt nur die Heizwärme sowie den Hilfs- und Lüftungsstrom. Der entsprechende Messwert für die Schule ergibt sich zu 5,8 kWh/(m³a). Der Grenzwert nach EnEV 2004 wird damit deutlich - um 68 % - unterschritten.

Passivhaus-Schulen auf dem Riedberg / FFM: Ergebnis zur Energieeinsparung - Vergleich mit Schul-Neubauten, die Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllen

Die Begleitforschung hat gezeigt , dass die Zielsetzungen des Projektes eingehalten wurden. Es ergaben sich ein hohe Behaglichkeit bei einer Heizenergieeinsparung von 90 % und eine sehr gute primärenergetische Bewertung. Die Raumluftqualität bei Betrieb der Lüftungsanlage - gemessen als CO₂ - Konzentrationen - war durchgängig gut. Die Ergebnisse aus der Untersuchung zu Passivhaus Schulen [AkkP 33] wurden durch diese Evaluation bestätigt.

Übersicht zu den Passipedia-Artikeln zum Thema „Nichtwohngebäude“

Übersicht zu den Passipedia-Artikeln zum Thema „Passivhaus Schulen - wie geht das?“

Passivhaus-Schulen Beispiele

Baesweiler Gymnasium, Deutschland

Planung von Passivhaus Schulen

[AkkP 33] Passivhaus-Schulen, Protokollband Nr. 33 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Phase III, Passivhaus Institut, Darmstadt 2006.

[Bretzke 2005] Bretzke, A.: Planung und Bau der Passivhaus Grundschule Kalbacher Höhe 15, Frankfurt am Main, 2005: Fachaufsatz-Riedberg

[Peper 2007] Søren Peper, Oliver Kah, Rainer Pfluger, Jürgen Schnieders: Passivhaus-Schulen Frankfurt Riedberg Messtechnische Untersuchung und Analyse, 1. Auflage, Passivhaus Institut, 2007.
Dieser vollständige Endbericht ist von der Stadt Frankfurt freigegeben (186 Seiten, 5,14 MB). Er kann im pdf-Format kostenfrei heruntergeladen werden: PH-Schule_Monitoring

[PHPP 2007] Feist, W.; Pfluger, R.; Kaufmann, B.; Schnieders, J.; Kah, O.: Passivhaus Projektierungs Paket 2007, Passivhaus Institut Darmstadt, 2007. Vgl. die Seite PHPP – Das Passivhaus-Projektierungspaket 🌡️.