Ersatzneubau Kita „Güstener Spatzen“

War 2012 noch geplant, den Altbau der Kita in der Trägerschaft der Volkssolidarität Sachsen-Anhalt an ihrem bisherigen Standort umfassend zu sanieren, stellte sich rasch heraus, dass dies zu aufwendig werden würde. Während der Überlegungen wurde das zentrale Innovations- und Investitionsprogramm Sachsen-Anhalt Stark-III auf den Weg gebracht. Dieses unterstützt die energetische Sanierung von Kindertagesstätten und Schulen und stellt dazu auch Mittel der EU und des Bundes zur Verfügung. Der geplante Neubau wurde zum Modellprojekt im Rahmen der Förderung und ist eine von 97 Einrichtungen, welche bislang von Stark III profitiert hat. Dazu mussten aber auch hohe Anforderungen erfüllt werden.

Hier zeigte sich die Kompetenz des Architektenteams um Ulrich Kirchner von Kirchner + Przyborowski Dipl. Ing. Architekten BDA aus Magdeburg und der Fachplaner vom Büro PBW – Planungsbüro Wahlbuhl aus Naumburg (Gewerke Heizung, Solar, Sanitär, Lüftung), der Ingenieurgesellschaft Muting aus Magdeburg (Photovoltaik) und dem Büro Breitmeier aus Burg (Elektro). Architekten und Fachplaner wiederum konnten auf einer engagierten Vorarbeit von Verwaltung der Verbandsgemeinde und der Stadt Güsten und der Projektsteuerung um Frau Riel von der SALEG (Sachsen-Anhaltinische Landesentwicklungs­gesellschaft) Ihre Planung aufbauen.

Durch eine sehr kompakte und gleichzeitig sehr nutzerfreundliche Bauweise konnte das Gebäude mit spezifischen Investitionskosten von 1289 €/m² BGF realisiert werden, die durchschnittlichen Baukosten für ähnliche Kitas in Passivhausbauweise liegen bei 1570 €/m² BGF (nach BKI Baukosten 2015). Dies gelang, obwohl das Gebäude mit innovativer Haustechnik ausgestattet wurde, welche über den üblichen Standard hinausgeht.

Das Gebäude

In der Stadt Güsten, westlich von Bernburg (Saale), mit ihren rund 4500 Einwohnern, wurde der Neubau als Kindertagesstät­te mit Krippe, Kindergarten und Hort für 207 Kinder mit einer Investitionssumme von 4 Mio. € realisiert. 1,5 Mio. € an Eigen­mitteln der Verbandsgemeinde Saale-Wipper wurden über einen Darlehensvertrag mit der Investitionsbank Sachsen-Anhalt sichergestellt. Auch 80 Hortkinder der benachbarten Grundschule finden in dem zweigeschossigen Gebäude Platz, das im Passivhausstandard errichtet wurde. Das Gebäude bietet durch seine große Grundfläche bei nur zwei Etagen eine große Speicherfläche und durch das großflächige Dach auch ausreichend Platz für die parallele Nutzung von Solarthermie und Photovoltaik (Tabelle 1).

Insgesamt befinden sich in dem Kindergarten zwei Gruppenräume für den Krippen-Bereich, vier Gruppenräume für den Kinderbereich 3-6 Jahre, zwei Horträume, sowie ein großer Multifunktionsraum (85 m²), ein Sportraum, fünf Räume mit pädagogischer Nutzfläche und einem Internet-Raum. Die Räume haben unterschiedliche Bestimmungen, wie z.B. „Raum der Zah­len“, „Raum der Sprache“, „Raum der leisen Töne“, „Expe­ri­men­tierraum“, „Raum der klei­nen Forscher“ oder „Kunst und Be­wegung“. Dadurch bieten sich für die Erzieher viele Möglich­keiten, dem pädagogischen Auf­trag an die Kinder vorbildlich gerecht zu werden. Diese Form der Pädagogik entspricht auch dem Leitbild von Stark III: „Ein neues Bauen für ein neues Denken“.

Das TGA-Konzept

Die Dachflächen des Gebäudes wurden als Flächen für Photovoltaik (40,2 kW_p) und Solarthermie (42 m²) vorgesehen. Darüber hinaus sind auch Teile der Fassade mit Photovoltaikmodulen belegt (41,5 kW_p gesamt, davon 1,3 kW_p an der Fassade).

Die Wärmeerzeugung erfolgt einerseits mit den solarthermischen Kollektoren auf dem Dach, andererseits durch eine Sole-/Wasser-Wärmepumpe. Als Langzeitspeicher dient der Raum unter der Bodenplatte des Gebäudes. Unter der Bo­den­platte wurden in zwei Lagen Rohrschlangen verlegt, die über­schüssige Solarenergie und Kondensator-Abwärme aus dem Kühlbetrieb im Sommer unter der Bodenplatte speichert.

Solarenergie aus der Solarthermie wird in dem Gebäude auf vierfache Art genutzt:

Da Strom aus der Photovoltaik zudem zum Antrieb des elektrisch betriebenen Verdichters der Wärmepumpe/Kältemaschine genutzt wird, kann die Sonnenenergie letztlich fünffach genutzt werden.

Heizung / Kühlung

Die Wärme für die Heizung wird durch Solarthermie und eine Wärmepumpe mit 24 kW Heizleistung, sowie aus der eingespeicherten Wärme aus dem Erdsolespeicher unter der Bodenplatte, der im Sommer auf 25 bis 30 °C aufgeheizt wird, bereitgestellt. Es wird erwartet, dass 30 % der Energie für Warmwasserbereitung und Heizung direkt solar abgedeckt werden können, 70 % indirekt über Wärmepumpe und Erdsolespeicher. Mindestens 85 % der Wärmeerzeugung soll mittels Umweltenergie erfolgen.

Das Konzept der Heizung wird abschließend erst bewertet werden können, wenn die Einspeicherung der Solarenergie und die anschließende Beheizung über eine komplette Heizsaison erfasst werden konnte, also im Mai 2016.

Als Pufferspeicher für die Heizung steht ein Speicher mit 1500 l zur Verfügung. Für die Warmwasserversorgung wurde darüber hinaus ein 500 l fassender Speicher eingeplant.

Insgesamt stellt der Erdsondenspeicher für den Heizbetrieb mit der Wärmepumpe eine Energiemenge von ca. 28 000 kWh/a auf der Verdampferseite zur Verfügung, was einer Wärmearbeit von ca. 36.000 kWh entspricht. Nach der Heizperiode – wo sich das Erdreich unter der Bodenplatte auf 4 bis 8 °C abkühlen wird, erfolgt die Regeneration über die Kondensatorabwärme der Kühlung (ca. 14.000 kWh) und über thermische Solarenergie (ca. 14.000 kWh). Die Kühlung erfolgt fast ausschließlich mittels Strom aus der Photo­voltaik-Anlage, da diese nur teilweise im Sommer benötigt wird.

Raumlufttechnik

Für die Bereitstellung von Frischluft in der Kita wurde ein Lüftungszentralgerät mit 85 % WRG eingesetzt. Diese befindet sich in der Technikzentrale auf dem Dach. Die Verteilung der Frischluft in den Räumen erfolgt über offen aufgehängte Lüftungskanäle. Diese wurden farbig hervorgehoben und sind so Bestandteil des Gebäudedesigns. Sie sollen für die Kinder auch die Technik erlebbar machen. Ein weiterer Vorteil der offenen Installation von Lüftungskanälen und Akustiksegeln gegenüber geschlossenen abgehängten Decken ist, dass der Speichereffekt der Betondecken erhalten bleibt und so über Nachtauskühlung diese zum Kühlen aktiviert werden können.

Im Sommer verhindert die Lüftungsanlage die Aufheizung des Gebäudes durch eine Fahrweise als Nachtauskühlung.

Sanitäranlagen

Die Sanitäranlagen wurden an die einzelnen Bereiche angepasst. Die beiden Wickelbereiche erhielten jeweils ein separates Waschbecken. Im Krippenbereich für die Kinder von ein bis drei Jahren sind offene Toiletten- und Waschanlagen eingebaut. Für die größeren Kinder bis sechs Jahre sind einzelne Toiletten mit Abtrennungen vorgesehen. Für die Hortkinder und Erwachsenen wurde Sanitäreinrichtungen in üblichen Bauhöhen installiert. Jede Etage erhielt ein Behinderten-WC.

Zudem wurden ein Matschbecken für die „Kinder-Töpferwerkstatt“ und ein Trinkbrunnen im Foyer des Erdgeschosses eingebaut.

Insgesamt wurden 16 Waschtische und sechs Waschlandschaften mit verschiedenen Höhen,sowie 21 WCs und vier Kleinkind-WCs eingebaut.

Das Regenwasser wird in einer Zisterne gesammelt und für die Bewässerung der Grünanlagen genutzt.

Elektrotechnik

Der von der Photovoltaikanlage (PV-Anlage) zur Verfügung gestellte Strom wird, soweit er nicht direkt durch die Wärmepumpe und anderen Verbraucher im Gebäude genutzt wird, in Tagesbatterien gespeichert. Darüber hinaus besteht ein Anschluss an das Netz des EVU. Nur wenn die Batterien voll beladen sind, wird über­schüssiger Strom in das Netz eingespeist.

Der voraussichtliche Stromverbrauch des Gebäudes wird bei ca. 49 MWh/a liegen. Die Leistung der PV-Anlage beträgt 41,5 kW_p, davon wurden 1,3 kW_p als Fassadenmodule installiert, der Großteil der Module befindet sich auf dem Dach des Gebäudes.

Der spezifische Ertrag der PV-Anlage wird bei 945 kWh/kW_p liegen, der PV-Ertrag bei ca. 38 MWh/a, was 77 % des Gebäudestrombedarfs entspricht. Die Kapazität des Elektro-Energiespeichers liegt bei 20 kWh, so dass an sonnigen Tagen überschüssiger Solarstrom vom Tag für die Nacht- und frühen Morgenstunden gespeichert werden kann.

Um für Kinder und Eltern Leistungen und Erträge der Photo­voltaikanlage plastisch erleb­bar zu machen, wurde eine kindgerechte Anzeige im Ein­gangs­bereich des Gebäudes installiert.

Für die Beleuchtung des Gebäudes wurde komplett energiesparende Beleuchtungstechnik eingesetzt. Dabei entfällt ca. 30 % auf eine LED-Beleuchtung und 70 % auf T5-Leuchten.

Fazit

Durch die Nutzung der Gebäudehülle als „Kraftwerk“ und des Gebäudeuntergrunds als Energiespeicher, sowie Kurzzeitspeichern auf der Wärme- und Elektroseite in den Technikräumen  kann die Kita als weitgehend energieautarkes Gebäude betrieben werden. Hier ergänzen sich Architektur und Gebäudetechnik dank eines integralen Planungsprozesses, einer kompakten Bauweise und der engen Abstimmung der Planungsbeteiligten zu einem optimalen Ergebnis.

Eine wichtige Rolle spielten dabei auch die energetisch günstige Ausrichtung und Kompaktheit des Gebäudes und die zur Verfügung stehenden Flächenverhältnisse. Die Nutzung des Gebäudeuntergrundes als Energiespeicher, welcher mit Energie aus Solarthermie und Kondensatorabwärme von Kälteanlagen beladen wird, könnte allgemein eine sinnvolle Option für die Neubauten der Zukunft werden, die sich alle durch einen sehr niedrigen Heizwärmeverbrauch auszeichnen werden.

Ab April 2015 – kurz vor der Inbetriebnahme des Gebäudes – wurde auch ein Monitoring installiert, um die Funktionen und Energieströme zu ermitteln und zu überwachen. Der Unter­grund des Gebäudes unter der Bodenplatte hatte sich bis Mitte Juli auf 21,5 °C aufgeheizt, 25 °C sind gemäß Simulation für den Wärmepumpenbetrieb im Winter notwendig, was bis Ende September erreicht werden wird.