Das Foyergebäude im Großen Garten

Das Glasfoyer im Großen Garten in Hannover Herrenhausen (Bild 3) bildet die Verlängerung eines Seitengebäudes (Galerie) des ehemaligen Herrenhäuser Schlosses, das bei Bombenangriffen während des 2. Weltkriegs zerstört wurde.

Der zweigeschossige gläserne Bau von Arne Jacobsen wurde im Jahr 1966 fertiggestellt und war ursprünglich als Foyer- und Garderobengebäude für das als Veranstaltungssaal genutzte historische Galeriegebäude vorgesehen. Mittlerweile wird der denkmalgeschützte Glaspavillon neben seiner ursprünglichen Funktion ebenfalls als Veranstaltungsraum, auch unabhängig von der Galerie genutzt.

Aufgabenstellung

Der schlechte energetische Zustand der Gebäudehülle in Verbindung mit der Konzeption der Wärmeversorgungsanlage und der raumlufttechnischen Anlage führt zu einem hohen Energieverbrauch. Neben den hohen Energieverlusten ist die Herstellung ausreichend behaglicher Zustände im Winter und im Sommer kaum möglich.

Aus diesem Grund beauftragte die Landeshauptstadt Hannover eine Machbarkeitsstudie zur energetischen Sanierung des Foyergebäudes. Ziel der Studie ist zu untersuchen, inwieweit mit möglichst geringem Eingriff in die Architektur eine erhebliche bauphysikalische Verbesserung der (denkmalgeschützten) Gebäudehülle möglich ist. Außerdem sollte überprüft werden, welche Maßnahmen in diesem Zusammenhang an der Wärmeversorgungsanlage und der raumlufttechnischen Anlage zur Energiereduktion getroffen werden können. Nachfolgend werden mögliche Varianten dargestellt und einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen.

Architektur

Arne Jacobsen gilt als einer der bekanntesten Designer und einflussreichsten Architekten Dänemarks. Gemeinsam mit der Gestaltung von Möbeln, Beleuchtungskörpern, Textilien und Glas bildete auch die Gartenplanung einen wichtigen Bestandteil der Idee von „Architektur als Gesamtkunstwerk“, die Jacobsen sein Leben lang verfolgte und die sich auch im Glasfoyer in Hannover wieder findet.

Die Qualität des Gebäudes besteht in der perfekten Anpassung an die historische Umgebung. Der Glaskubus tritt in seiner Wirkung gegenüber dem Galeriegebäude zurück, da die tragenden Stützen des Foyers außerhalb der Fassadenebene im inneren des Gebäudes liegen und die umlaufende Glasfläche lediglich durch vertikale Lamellen zur Aussteifung gegliedert wird. Die gläserne Hülle lässt allseitig den Garten durchscheinen und sich spiegeln. Das Gebäude als solches löst sich auf und suggeriert eine Architektur ohne Material, Gewicht und Konstruktion.

Im Sockelgeschoss befindet sich mit eingeschränktem Sichtbezug zum Außenraum die Funktionsebene mit Garderobe, Bar und Zugang zu den Toiletten und Technikräumen, während das obere Geschoss, die so genannte „Promenadenebene“ für den Aufenthalt bestimmt ist. Die Geschosse werden über eine Zwischenebene an beiden Stirnseiten mit doppelläufigen Treppen verbunden.

Da das Gelände von Norden nach Süden um etwa 70 cm abfällt, liegt der Zugang zum Glasfoyer unterhalb des Straßenniveaus. Der Eingang mit zwei doppelflügigen Glastüren befindet sich an der Westseite des Gebäudes. Von der Eingangsebene führt eine Treppe hinauf auf die Promenadenebene und eine hinab zu Toiletten, Garderobe und Bar. Der Zugang zum Galeriegebäude erfolgt durch einen gläsernen Verbindungsgang auf der Ostseite des Foyers über die Eingangsebene.

Für den Architekten stand die Gesamtheit des Gebäudes im Vordergrund. Er plante das Projekt bis ins Detail, nichts sollte dem Zufall überlassen werden. Für das Glasfoyer entwarf er die Luftauslässe in Form von kaum sichtbaren schmalen Fugen in Fensternähe, deckenintegrierte Leuchten sowie den Garderobentresen, die Bar, die Wandspiegel und das Kassenhäuschen. Damit entstand ein Gesamtkunstwerk, das sich durch minimalistisches Design sensibel an den Ort anpasst und auch hinsichtlich der Funktionalität nach wie vor Gültigkeit hat.

Wärmeversorgungsanlage und raumlufttechnische Anlage

Das Foyergebäude wird über eine zentrale raumlufttechnische Anlage be- und entlüftet und gleichzeitig beheizt. Die Wärmeversorgung erfolgt durch einen Nacherhitzer in der raumlufttechnischen Anlage. Dieser wird über eine Warmwasserpumpenheizung versorgt, die an eine Fernwärmestation angeschlossen ist. Nebenräume im Untergeschoss haben darüber hinaus eine Wärmeverteilung über statische Heizkörper.

Die raumlufttechnische Anlage ist im Untergeschoss in zwei separaten Räumen untergebracht. Die Zuluftversorgung erfolgt über gemauerte bzw. betonierte Schächte. Nach der Luftaufbereitung wird die Zuluft in erdverlegten Kanälen geführt. In unmittelbarer Nähe auf der Innenseite der Fassade sind Zuluftschlitze in den Bodenbelag integriert.

Die Abluft wird im Garderobenbereich durch Bodendurchlässe abgesaugt und ebenfalls über erdverlegte Kanäle bzw. Schächte zum Abluftgerät zurückgeführt. Ein weiterer Teil der Abluftmenge wird über sieben Abluftventilatoren als Dachventilatoren abgesaugt. Die technischen Daten der Anlage lauten wie folgt:

Zuluftvolumenstrom 20 000 m³/h,

Zuluftventilator zweistufig (20 000/10 000 m³/h).

Der Gesamtvolumenstrom der Abluft setzt sich zusammen aus einem zentralen Abluftventilator mit einem Volumenstrom von 8500 m³/h (Absaugung über Bodendurchlässe), zwei Abluftventilatoren mit einem Volumenstrom von jeweils V = 1700 m³/h und fünf Abluftventi­la­toren mit einem Volumenstrom von jeweils V = 1000 m³/h.

Zusätzlich ist eine Abluftanlage für die Toiletten vorgesehen. Von der Zuluft wird ein Teil des Volumenstroms (600 m³/h) den Toilettenräumen zugeführt. Weiterhin sind in der zentralen Raumlufttechnik eine Umluftklappe und Abluftklappe untergebracht. Der Lufterhitzer ist für die Erwärmung eines Außenluftvolumenstroms von max. 20 000 m³/h von 0°C Außentemperatur auf 31 °C Zulufttemperatur ausgelegt. Nach Aussage des Betreibers des Gebäudes kann nach einer längeren Temperaturabsenkung im Winter (frostfreier Betrieb zur Energieeinsparung) nur durch mehrtägiges Aufheizen des Gebäudes eine behagliche Raumkondition hergestellt werden.

Anmerkung:

Bei der Planung der Anlage wurde mit Sicherheit ein „eingeschwungener Zustand“ vorausgesetzt. Das bedeutet, dass bei stark abgesenkter Temperatur im Winter (frostfrei auf 6 °C lt. Aussage des Betreibers) die erforderliche Aufheizleistung bei Wiederaufnahme des Vollbetriebes nach Auslegung der Anlage nicht erreicht wird. Nur bei kontinuierlicher Betriebsweise ist eine ausreichende Raumkondition sichergestellt.

Ist eine hohe Heizleistung erforderlich, wird die Anlage im Umluftbetrieb gefahren, da keine Wärmerückgewinnung vorhanden ist. Der Umluftbetrieb wird offenbar auch bei voller Nutzung des Gebäudes bei niedrigen Außentemperaturen genutzt.

Der Denkmalschutz und die architektonische Besonderheit des Gebäudes erlauben keinen Austausch der Glasfassade. Diese hat allerdings einen sehr hohen Wärmedurchgangskoeffizienten von 5,8 W/m²K (Einfachglas). Damit ist sie um den Faktor 4 ungünstiger gegenüber dem heute üblichen Standardglas mit einem durchschnittlichen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1,4 W/m²K. Ebenso sind die Dachkonstruktion und die nicht gedämmte Bodenplatte sowie die an das Erdreich angrenzenden Wände mit Faktor 3 bis 4 ungünstiger gegenüber heute üblichen Konstruktionen. Der Vorschlag für eine Verbesserung ist, eine zweite gläserne Fassadenebene innenseitig zu der vorhandenen Konstruktion hinzuzufügen und damit die vorhandene Fassade zu erhalten. Mit der Verwendung von Wärmeschutzglas und einem Luftraum zwischen beiden Fassaden­ebenen wird der Wärmedurchgang erheblich reduziert. Es werden zwei Alternativen vorgeschlagen, die sich in der Lage der ergänzten Glasebene unterscheiden. Die damit verbundenen kon­struktiven und gestalterischen Auswirkungen werden im Folgenden beschrieben.

Eine der Möglichkeiten – Variante A – ist der Einbau einer innenliegenden Fassade (Bilder 13 bis 15) aus Wärmeschutzglas im Zwischenraum zwischen den Glasschwertern und den Stahlstützen mit dem Ziel, einen Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten von weniger als 1,4 W/m²K herzustellen. Der zweite Ansatz – Variante B – ist eine thermisch abgetrennte innenliegende Glasbox (Bilder 12, 16 und 17), die vor den Treppenanlagen angeordnet wird. Beide Varianten werden nachfolgend konstruktiv analysiert und mit Kostenansätzen beschrieben.

Innen liegende Glasdoppelfassade umlaufend (Variante A)

Die zweite Glasebene wird auf die Oberkante der vorhandenen längsseitigen Brüstungen bzw. auf die giebelseitigen Fußböden abgestellt. Der lichte Abstand zwischen vorhandener und neuer Verglasung beträgt längsseitig etwa 22 cm, an den Giebelseiten kann der Abstand frei gewählt werden. Die Fassadenelemente werden in einer Höhe von etwa 4,3 m in einem Stück ausgeführt.

Die Eigengewichte der Fassade können von der vorhandenen Stahlbetonkonstruktion aufgenommen werden. Horizontale Haltekräfte werden auf Höhe des Dachtragwerkes und auf Höhe der eingestellten Zwischenebene aufgenommen. Dazu sind Punkthalter vorgesehen, die an horizontale Riegel angeschlossen werden. Die biegesteifen Riegel liegen längsseitig auf Achse der vorhandenen Dachstützen und werden als Rundrohre vorgeschlagen. Entlang der Giebelseiten ist eine Sonderkonstruktion mit Riegeln in gleicher Höhenlage geplant.

Wegen des nicht begehbaren Zwischenraumes von alter und neuer Fassade an den Gebäudelängsseiten sind Reinigungsöffnungen in der neuen Konstruktion in ausreichender Dichte vorzusehen. Giebelseitig kann ein begehbarer Zwischenraum geschaffen werden, der Reinigungsöffnungen erübrigt. Große Glasformate, Punkthalterung und bewegliche Elemente erfordern einen Kostenansatz in Höhe von 1200 €/m² (netto) Glasfläche.

Innen liegende Glasbox (Variante B)

Die zweite Glasebene wird von der vorhandenen Fassade deutlich abgerückt und innenseitig vor den Dachstützen positioniert. Längsseitig entsteht ein begehbarer Zwischenraum von etwa 80 cm Breite. In Querrichtung wird die Fassade am Ende der tiefer liegenden Nutz­ebene errichtet. So entsteht ein eigenständiges Luftvolumen, das ausschließlich die zweigeschossig ausgelegte Verkehrsfläche umfasst.

Die Verglasung reicht damit bis auf den Fußboden der unteren Nutz­ebene und wird dort auf die Bodenplatte gestellt. Die Gesamthöhe von etwa 5,2 m wird durch einen horizontalen Riegel (vorgeschlagen wird ein Stahlprofil C 200) auf Höhe der eingestellten Deckentische unterbrochen. Der Riegel kann an die Innenseite der Dachstützen angeschlossen werden. Den oberen Abschluss der neuen Fassade bildet das vorhandene Randprofil der abgehängten Decke.

Mit diesem Ansatz reduziert sich die abgewickelte Fassadenlänge auf den Umfang des zweigeschossigen Gebäudeteils bei Zunahme der Höhe gegenüber Alternative A um etwa 1,3 m. Sämtliche Glaslagerungen sind linear ausführbar. Mittelgroße Glasformate, ausschließlich Linienlager sowie starre Fassadenelemente lassen einen Kostenansatz in Höhe von 700 €/m² (netto) Glasfläche zu.

Wärmedämm-Maßnahmen

Unter dem Aspekt, dass das denkmalgeschützte Gebäude möglichst nicht durch bauliche Eingriffe verändert wird, bestehen für die Verbesserung des Wärmeschutzes von Decke, Fußboden und Wänden nur begrenzte Möglichkeiten.

In dem abgehängten Deckenbereich ist ein Hohlraum von 40 cm vorhanden, so dass ohne weiteres Wärmedämm-Material durch Teilöffnung der Decken eingebracht werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass durch Wärmebrücken die Gefahr der Taupunkt-Unterschreitung besteht. Die Wärmedämmung der Decke stellt jedoch im Vergleich zu den Wänden eine einfache Möglichkeit dar.

Die an das Erdreich grenzenden Wände können wegen der umlaufenden Ventilations- und Heizungskanäle von außen nur mit großem Aufwand nachträglich gedämmt werden. Allerdings wäre eine Innendämmung z. B. mit Vakuumpaneelen und einer neuen Verkleidung möglich. Wegen des starken Eingriffs in die Architektur wird dieser Ansatz jedoch nicht weiter verfolgt. Außerdem entsteht im Winter der größere Wärmeverlust durch die außenluftberührte Glasfassade und nicht durch das Mauerwerk, da aufgrund der höheren Erdreichtemperatur die Temperaturdifferenz zwischen der Außenwand im Erdreich und dem Innenraum gegenüber der kalten Außenluft weitaus geringer ist. Aus dem gleichen Grund wird die Wärmedämmung der Bodenplatte auch an dieser Stelle nicht weiter verfolgt.

Erneuerung der Anlagentechnik

Der Energieverbrauch für das Foyergebäude richtet sich nach der Laufzeit der raumlufttechnischen Anlage, nach den dort stattfindenden Veranstaltungen (Häufigkeit) und der Betriebsweise der Anlagen (Volumenstrom und Temperatur).

Eine Befragung des Betreibers ergibt für die Jahre 2005 und 2006 die in Tabelle 1 angegebene Anzahl von Veranstaltungen während der Heizperiode. Danach wurden im Jahre 2005 elf Veranstaltungen an 22 Tagen und 2006 zwölf Veranstaltungen mit 18 Tagen Betriebszeit durchgeführt. Der vom Gebäudebetreiber festgestellte Heizenergie­verbrauch für die Jahre 2004 bis 2006 ist in den Tabellen 2 bis 4 ange­geben:

Der jährliche Verbrauch schwankt demnach zwischen 31 und 56 MWh. Wegen der sehr unterschiedlichen Nutzung ist für die folgenden Simulationsrechnungen und Energieverbrauchsanalysen eine Vergleichsbasis zu schaffen. Dafür wurden folgende Grundlagen gewählt:

Es wurden wöchentlich zwei fünfstündige Veranstaltungen am ­Wochenende von 18.00 Uhr bis 23.00 Uhr über das gesamte Jahr gleichmäßig verteilt zugrunde gelegt. Mit Eingabe dieser Parameter ergibt sich bspw. für ganzjährigen Betrieb ausschließlich für Frostfreihaltung im Winter bei 6 °C Raumtemperatur ein Heizwärmebedarf von 31,76 MWh/a.

Bei einem Druckverlust von 700 Pa der raumlufttechnischen Anlage werden zusätzlich noch einmal 6746 kWh Strom verbraucht. Mit den anzusetzenden Energiekosten von Heizwärme mit 91 € pro MWh und 0,2293 Cent/kWh Strom ergeben sich daraus Gesamtenergiekosten von 4436,00 €/a [2] nur für Gebäudetemperierung ohne Nutzung der vorhandenen technischen Anlagen. Als Vergleichsstandort wurden die Wetterdaten des Standorts Braunschweig zugrunde gelegt.

Raumlufttechnik und Fassadenerneuerung

Um die vorhandene Bausubstanz möglichst wenig zu beeinträchtigen und die Auflagen des Denkmalschutzes nicht zu verletzen ist nach Einbau einer Glasdoppelfassade auf der Innenseite entweder als Glasbox oder als umlaufende zusätzliche Glasfassade die vorhandene raumlufttechnische Anlage zu ändern. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, Wärme- und Kühllasten über den Einbau von Decken-, Heiz- und Kühlelementen zu unterstützen und ein wassergeführtes System zu errichten. Dazu müsste aber die gesamte Decke auf der Empore und im Untergeschoss ersetzt werden. Wegen der Eingriffe in die Innengestaltung wurde von diesem Ansatz Abstand genommen und ein Konzept entwickelt, welches weitestgehend die vorhandene Infrastruktur nutzt.

Mit dem Einbau der Glasdoppelfassade und mit Wärmedämmung der Dachkonstruktion ergibt sich eine wesentlich geringere Heizlast. Bei einer Temperatur von 20 °C bis 22 °C beträgt lt. Simulationsrechnung die maximale Heizlast 96,5 kW.

Wenn die vorhandene raumlufttechnische Anlage verwendet werden soll, besteht als erstes die Möglichkeit, den Luftvolumenstrom zu reduzieren. Bei einer Personenfrequenz von 200 Personen und einem angesetzten Volumenstrom von 30 m³/h ergibt sich ein notwendiger Außenluftvolumenstrom von 6000 m³/h.

Bei Reduktion des Volumenstromes wird nicht mehr der vollständige Kanalquerschnitt der vorhandenen Anlage benötigt. Vielmehr könnte in die vorhandenen Ventilations- und Heizungskanäle (erdverlegt) ein gedämmtes Rohr oder ein Kanal von einem Durchmesser zwischen 40 cm und 50 cm bzw. einem Rechteckkanal der Größe 60 cm Höhe und 40 cm Breite verlegt werden. Damit kann die vorhandene Leitungstrasse verwendet werden. Durch die Wärmedämmung werden die derzeit vorhandenen enormen Wärmeverluste im Heizbetrieb stark verringert und es ist kein neues Luftführungssystem notwendig. Gleichzeitig werden die Dachventilatoren nur noch für Sommerlüftung benutzt und die vorhandene Abluftanlage mit 8500 m³/h müsste nur um einen geringen Anteil erhöht werden.

Mit der Gebäudesimulationssoftware TRNSYS wurden die folgende Zustände für das Foyergebäude berechnet:

thermisches Verhalten Sommer/Winter nur bei Frostfreibetrieb

IST-Zustand mit Wochenendbetrieb für Veranstaltungen

IST-Zustand mit zusätzlicher Kühlung

Glasdoppelfassade mit reduziertem Volumenstrom

Nachfolgend werden die Simulationen vorgestellt.

Ist-Zustand (nur frostfrei, keine Veranstaltungen)

In der ersten thermischen Simulation wird das Verhalten des Gebäudes bei reinem Heizbetrieb auf max. 6 °C (frostfrei) betrachtet.

Eingabeparametern sind die bauphysikalischen Daten des IST-Zustandes (Einfachglas der Fassade, Wände, Decke und Fußboden ohne Dämmung). Es wurde ferner eine Grundbeleuchtung sowie eine geringe Anzahl von Personen in den Räumen zugrunde gelegt. Als Temperatur wird 6 °C (Frostfreibetrieb) für den Winter angegeben.

An dem Jahrestemperaturverlauf (Bild 18) ist zu erkennen, dass die Temperatur im Sommer bis zu ca. 33 °C ansteigt. Die Außentemperatur ist als grüne Linie dargestellt, die graue Linie zeigt die Temperatur im Raum. Bei der Berechnung wurde die Wärme über die Raumlufttechnik im Umluftbetrieb (entspricht der bisherigen Betriebsweise) bereitgestellt. Aus der Simulation ergeben sich eine Heizlast von 49,6 kW und ein Jahreswärmeverbrauch von 31,762 MWh.

Ist-Zustand mit Veranstaltungen (Vergleichsbasis)

Derzeit wird das Gebäude zu elf, zwölf Veranstaltungen im Jahr genutzt. In der Zwischenzeit (Winter) wird das Gebäude nur frostfrei gehalten (5..6°C), wozu die Raumlufttechnik im Umluftbetrieb läuft.

Aufgrund der zu geringen Wärmeleistung der Anlage und der Auskühlung des Gebäudes ist vor Veranstaltungen eine Aufheizung mittels der Raumlufttechnik von zwei bis drei Tagen (Auskunft des Betreibers) erforderlich. Um für das Konzept der Glasbox und der Glasdoppelfassade eine geeignete Vergleichsbasis zu schaffen, wurde eine Jahressimulation mit der folgenden Betriebsweise durchgeführt:

Heizbetrieb immer frostfrei min. 6 °C

Jedes Wochenende Samstag und Sonntag eine Veranstaltung mit 200 Personen

Betriebsweise von 18:00 bis 23:00 Uhr

Volumenstrom 20 000 m³/h im Umluftbetrieb (entspricht der derzeitigen – unzulässigen – Betriebsweise)

Wenn das Gebäude bei einer Personenfrequenz von 200 Personen Samstags und Sonntags zwischen 18.00 Uhr und 23.00 Uhr genutzt wird und durch die vorhandene raumlufttechnische Anlage eine Temperatur von 20 bis 22 °C hergestellt wird, ergibt sich eine maximale Heizlast von 121 kW und ein Jahreswärmeverbrauch von 93,97 MWh.

In der Jahressimulation ist erkennbar, wie wochentags der Absenkbetrieb auf 6 °C im Winter zum Temperaturabfall führt. Im Sommer ergeben sich darüber hinaus mangels Kühlung Temperaturen von über 30 °C.

Ist-Zustand und zusätzliche Kühlung

Wird eine thermische Simulation durchgeführt mit den vorhandenen bauphysikalischen Daten, mit Wochenendbetrieb zwischen 18.00 Uhr und 23.00 Uhr mit 200 Personen, dem zusätzlichen Einbau einer Kühlung, wobei als Grenztemperatur 26 bis 27 °C für den Sommer zugrunde gelegt wird, ergibt sich die nachfolgende Darstellung.

Die Heizlast beträgt 121 kW, der Jahresheizenergieverbrauch 93,97 MWh und die notwendige Kühlleistung beträgt 26 kW bei reinem Umluftbetrieb. Bei Außenluftbetrieb von 10 000 m³//h beträgt die Kühlleistung 61 kW. Daraus folgt, dass durch die Nachrüstung eines Kühlheizregisters mit entsprechender Kühlleistung im Sommer behagliche Zustände hergestellt werden können. An zwei Einzeldiagrammen ist der Winterfall – Bild 20 – für 14 Tage sowie der Sommerfall – Bild 21 – im Juli für 21 Tage dargestellt.

Glasdoppelfassade und reduzierter Volumenstrom

Wird die oben als Variante A bzw. Variante B beschriebene Glaskon­struktion eingebaut, hat dies eine deutlich verringerte Heizlast zur Folge. Gleichzeitig steigt die Behaglichkeit in den Räumen, da gegenüber der Bestandkonstruktion die empfundene Temperatur – aufgrund höherer Oberflächentemperaturen und geringerer Strahlungstemperaturasymmetrien zwischen den einzelnen Bauteilen im Raum – ansteigt.

Da der Volumenstrom einer neuen raumlufttechnischen Anlage mit 10 000 m³/h für 200 bis 300 Personen ausreichend ist und sowohl die Transmissionsverluste als auch der Lüftungswärmebedarf gedeckt werden können, wird dieser Fall in einer Jahressimulation untersucht (Bild 23). Temperaturüberschreitungen im Sommer entstehen nur außerhalb der Betriebszeit der Raumlufttechnik, da die Kühlung und Lüftung nur für Veranstaltungen am Wochenende aktiviert wurde.

Mit dieser Vorgehensweise können ausreichend behagliche Zustände hergestellt werden. Aufgrund der hohen Personenfrequenz, der äußeren und inneren Kühllasten steigt allerdings ohne Kühlbetrieb im Sommer die Temperatur im Raum auf über 26 °C an. Deshalb ist der Einbau eines Kühlregisters mit einer Leistung von ca. 61,2 kW (Gesamtkühlleistung) erforderlich.

Die aus dieser Simulation folgernde Heizlast beträgt 96,5 kW. Der Wärmeverbrauch beträgt für Transmissionsverluste, für die Erwärmung der Außenluft bei einer Wärmerückgewinnung von 80 % und für Kühlung 100 MWh/a. Je nach Betriebsweise (Vorbereitungszeit bei Veranstaltungen) kann dieser Wert variieren.

Es stellt sich die Frage, ob mit einer neuen zentralen Raumlufttechnik unter Verwendung der alten Luftführung und Integration neuer Luftauslässe in die Doppelfassade auch die Heizung über die Raumlufttechnik erfolgen kann. Unter Annahme der neuen (verringerten) Heizlast und mit dem reduzierten Volumenstrom von 10 000 m³/h beträgt die Zulufttemperatur 77 bis 81,4 °C am kältesten Tag zur Deckung der Heizlast. Dadurch entsteht eine thermische Schichtung im Raum, die jedoch durch geeignete Maßnahmen (Luftführung) in der Beeinträchtigung der Behaglichkeit gemindert werden kann.

Der Stromverbrauch der Ventilatoren wurde aus der Simulation der Raumlufttechnik ermittelt und beträgt nach VDI 2067 Bl. 21 3374 kWh.

Um einer Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen Energieeinsparung und baulichen Kosten bzw. technischen Kosten herzustellen, müssen zunächst die Investitionskosten für die vorgeschlagenen Maßnahmen durch eine Grobkostenschätzung ermittelt werden. Durch ein Annui­tätsverfahren besteht dann die Möglichkeit, aus der Lebensdauer der baulichen und technischen Anlage und einem angenommenen Zinssatz die jährlichen Kapitalkosten zu ermitteln. Dies wird nachfolgend für die verschiedenen Varianten durchgeführt. Dabei wird ein Zinssatz von 6 % zugrunde gelegt. Die Energiekosten ergeben sich aus dem Jahreswärmeverbrauch bzw. Kühl- und Stromverbrauch und den vom Gebäudebetreiber genannten Energiebezugskosten von 91 €/MWh für Wärme und 0,2293 Ct/kWh für Strom. Dieser Preis wurde als Mischpreis aus Arbeits- und Leistungspreis angegeben.

Glasdoppelfassade umlaufend

Zum Einbau der oben beschriebenen Glaskonstruktion sind insgesamt ca. 509 m² mit 1200 €/m² erforderlich. Es ist mit den in Tabelle 1 ermittelten Gesamtkosten zu rechnen. Es ergibt sich eine Annuität für eine Lebensdauer von 30 Jahren und 6 % Zinsen von 0,0726 |1|. Die Kapitalkosten der Glasdoppelfassade betragen somit 745 892 € x 0,0726 = 54 151 €/a. Eine Anpassung der raumlufttechnischen Anlage wird mit Kosten von 100 000 € zzgl. MwSt. = 119 000 € geschätzt. Die Annuität bei 20 Jahren Lebensdauer und 6 % Zinsen beträgt 0,0872 [1]. Die Kapitalkosten für die Raumlufttechnik entsprechen deshalb 119 000 x 0,0872 = 10 376,08 €/a. Die Gesamtkosten für Glaskonstruktion sowie Raumlufttechnik betragen somit 64 528 €/a.

Glasdoppelfassade „Box“

Die Investitionskosten der nach innen gesetzten Glasbox sind geringer als die aufwendigere umlaufende Glasdoppelfassade. Die anzusetzenden Kosten betragen ca. 700 €/m² entsprechend 352 000 €. Es ist mit den in Tabelle 2 ermittelten Gesamtkosten zu rechnen. Die Kosten für die Raumlufttechnik entsprechen in etwa den oben genannten Werten. Es ergibt sich bei 20 Jahren Lebensdauer und 6 % Zinsen eine Annuität von 0,0872 |1|. Die Kapitalkosten der Glasbox betragen somit 438 872 € x 0,0726 = 31 862 €/a. Die Kapitalkosten für die Raumlufttechnik entsprechen deshalb 119 000 x 0,0872 = 10 376,08 €/a. Die Gesamtjahreskosten für diese Variante betragen danach 42 238 €/a.

Erneuerung der Raumlufttechnik bei unveränderter Fassade

Wird die vorhandene Bausubstanz nicht verändert, aber die Raumlufttechnik wie vorgeschlagen erneuert (reduzierter Volumenstrom auf 10 000 m³/h und hochwirksame Wärmerückgewinnung mit 80 % Wärmeaustausch) entstehen Investitionskosten von geschätzt 100 000 € zzgl. MwSt.

Vergleich der Varianten

Die Betrachtung zeigt zusammenfassend:

Wird das Gebäude für keine Veranstaltungen benutzt und nur frostfrei gehalten, entstehen nach derzeitigen Energiepreisen 4436 €/a.

Wird das Gebäude unverändert betrieben und 100 Veranstaltungen jährlich am Wochenende mit der bisherigen Betriebspraxis durchgeführt, entstehen Kosten von 12 036 €/a.

Der Einbau einer Glasdoppelfassade innenliegend mit neuer Eingangsanlage und neuer Raumlufttechnik mit reduziertem Volumenstrom und mit Wärmerückgewinnung (80 %) verursacht Jahreskosten von 70 867 €/a.

Der Einbau einer „Glasbox“ in Verbindung mit neuer Raumlufttechnik, reduziertem Volumenstrom, Wärmerückgewinnung und anderer Luftführung ergibt Jahreskosten von 47 577 €/a.

Wird das Gebäude nicht verändert und die Raumlufttechnik erneuert (Zentrale Raumlufttechnik, keine Dachventilatoren, reduzierter Volumenstrom) entstehen Jahreskosten von 22 325 €/a.

Fazit

Durch die hohen Investitionskosten von (grob geschätzt) 745 892 € ergeben sich Kapitalkosten von 54 151 €/a. Zusammen mit den Kapi­tal­kosten für eine neue Raumlufttechnik betragen die Gesamtjahreskosten trotz Halbierung der Energiekosten 70 867 €/a. Damit wird zwar eine wesentliche Reduktion des Energieverbrauchs bewirkt und die Behaglichkeit im Gebäude auf nahezu Neubauqualität gesteigert, aber fast das 6fache an Kosten im Jahr erzeugt. Auch die Variante mit der Glasbox, die mit geringeren Investitionskosten erstellt werden kann, liegt bei fast dem 4fachen des Ist-Zustandes. Die letzte Variante mit der Erneuerung der Raumlufttechnik mit reduziertem Volumenstrom, die gegenüber der jetzigen Betriebsweise ausreichend Außenluft mit geringen Energiekosten bereitstellt, führt auch zu fast 2fachen Jahreskosten gegenüber der derzeitigen Betriebsweise. Der Energiepreis müsste sich mindestens vervierfachen bei einer Auslastung des Gebäudes von 55 %, um eine Wirtschaftlichkeit zu erzielen.Unter dem Aspekt der besonderen Architektur ist jede bauliche Veränderung nicht zu empfehlen. Es bietet sich deshalb an, das Gebäude als Denkmal unverändert zu belassen und Veranstaltungen aufgrund der hohen Energiekosten zu vermeiden.

[1] VDI 2067, 2000-09, Bl. 1; Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer

Anlagen – Grundlagen und Kostenberechnung

[2] VDI 2067, 2003-05, Bl. 21; Wirtschaftlichkeit gebäudetechni- scher Anlagen – Energieaufwand der Nutzenübergabe – Raumlufttechnik

[3] Thau, Carsten; Kjeld Vindum; Arne Jacobsen, Arkitektens Forlag, Copenhagen 2001

[4] Foyer in Hannover-Herrenhausen, in „Bauwelt“, Nr. 37, 1966,

S. 1062 ff