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Energetische Sanierung: Schulzentrum Ost (Carl-Duisberg-Gymnasium und Max-Planck-Realschule)

Das Schulzentrum Ost besteht aus dem 5-zügigen Carl-Duisberg-Gymnasium und der 4-zügigen Max-Planck-Realschule. Das Schulzentrum wird von insgesamt knapp 2000 Schülerinnen und Schülern besucht, die von insgesamt ca. 130 Lehrkräften unterrichtet werden. Die Gebäude wurden 1977 fertig gestellt.

Der Gebäudekomplex des Schulzentrums Ost gliedert sich in einen Hauptbaukörper, welcher das Carl-Duisberg-Gymnasium, eine Dreifachsporthalle, eine Turnhallenzone sowie eine überdachte innere Pausenhalle (mit dem so genannten "Pädagogischen Zentrum") beherbergt, und einen zweiten kleineren Baukörper, in dem die Klassenräume der Realschule untergebracht sind. Die Baukörper sind durch Fluchtwegbrücken verbunden. Das Gebäudevolumen beträgt ca. 100.000 m³, die Nettogeschossfläche beträgt 21.516,73 m².

Außenansicht Schulzentrum Ost

Ausgangssituation

Die ursprüngliche Baukonstruktion stellt eine Stahlbetonskelettkonstruktion mit Leichtbaufassadenelementen dar. Die Untergeschosse bestanden in den Souterrainbereichen aus verglasten Aluminiumfassaden. Die Leichtbaufassaden wiesen eine hohe Winddurchlässigkeit auf. Die Außenluft drang somit massiv in das Gebäude ein und führte im Winter zu einer massiven Auskühlung der Räume.

Die Fensterelemente waren zum großen Teil als Horizontalschiebefenster ausgebildet und bestanden aus thermisch nicht getrennten Profilen. Die Dichtungsprofile der Fenster waren in erheblichem Maße verschlissen, zum Teil versprödet oder entfernt worden. Folge dessen war ein ungehinderter Wasserzutritt und Luftundichtigkeit in den oberen Bereichen der Fassaden, insbesondere bei starkem Westwind, gegeben. Die Fensteranlagen waren weiterhin in der Mechanik verschlissen. Zur Verschattung der Räume war auf der Ost-, Süd- und Westseite ab dem EG 2 eine außen liegende Jalousie vorhanden.

Die Dachkonstruktion wurde im Bereich der Dreifachsporthalle aus einem Sheddach aus Stahlkonstruktion gebildet, die übrigen Baukörper sind mit Flachdächern versehen. Die Dachbereiche waren im Rahmen von Sanierungsabschnitten von 1998 - 2001 bis auf das Dach der Sporthalle saniert worden und entsprachen hinsichtlich des Dämmstandards der aktuellen EnEV 2007. Zum Teil bestanden aber Dachschäden mit der Folge der Durchfeuchtung der Dämmung, die deren Wirkung mindert.

Die Gebäude werden mittels Fernwärme beheizt. Die innen liegenden Arbeits- und Klassenräume verfügten über eine zentrale mechanische Belüftung, in denen auch die Heizenergieversorgung zum Teil oder gesamt über die Belüftung sichergestellt wird. Die Heizungsanlage beinhaltete im Ursprungszustand zwei Wärmetauscher mit zusammen 4,2 MW Leistung, das entsprach ca. 190 W/m² NGF, die trotz dieser massiven Dimensionierung bei bestimmten Wetterlagen nicht ausreichte, das Gebäude bedarfsgerecht zu beheizen.

Das Heizsystem ließ eine nutzungsbezogen Regelung nicht zu. Am Heizwasserverteilsystem zeigten sich massive Korrosionsschäden, so dass die Heizwasserversorgung einer Reihe von Klassenräumen nicht mehr möglich war. Aufgrund einer Asbestverbauung und -kontamination im Fassadenbereich war aber bis zur Gesamtsanierung eine Erneuerung des Rohrsystems unter kostenverhältnismäßigen Gesichtspunkten nicht möglich. Dies hatte zu dem vorübergehenden Einsatz von Elektroradiatoren zur Beheizung in einigen Räumen geführt.

Der Verbindungsgang zwischen der Realschule und dem Gymnasium wurde über einen Geländerheizkörper im Winter beheizt. Die Oberflächentemperaturen waren so hoch, dass ein gefahrloses Anfassen der Geländerheizkörper nicht möglich war.

Die Lüftungsanlagen entsprachen baualtersbedingt jedoch nicht mehr dem Stand der Technik. Die einzelnen Zu- und Abluftzentralen waren baulich zu weit von einander entfernt, als dass eine zentrale Wärmerückgewinnung umsetzbar gewesen wäre.

Der Heizenergiekennwert nach Verbrauchsausweis betrug 190,8 kWh/(m²a) und lag damit um 52,6 % über dem Vergleichswert nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für bestehende vergleichbare Schulgebäude.

In den Wintermonaten war bei kalter Ostwindwetterlage das Erreichen der geforderten 20°C Raumtemperatur in den nach Osten gerichteten Klassenräumen auch unter Ausnutzung der Leistungsreserven der Heizungsanlage aufgrund der hohen Luftundichtigkeit der Fassade nicht sichergestellt.

Der zuvor beschriebene energetische Zustand des Gebäudes verursachte jährliche Energiekosten von ca. 210.000 € für Fernwärme und ca. 100.000 € für Strom (Stand 2007). Der Gebäudekomplex gehörte somit zu den städtischen Gebäuden mit den höchsten Energiekosten.

Energetisch wirksame Maßnahmen

Gebäudehülle: Im Rahmen der Gesamtsanierung der Gebäude wurde eine energetische Sanierung nach den Vorgaben der Energieeffizienzrichtlinie des GMW durchgeführt. Wesentliche Punkte sind hier: Unterschreitung des EnEV-Neubaustandards (2007) um wenigstens 30% hinsichtlich des Primärenergiebedarfes und des Transmissionswärmeverlustes (H’ T).

Die geforderte Minimierung des Transmissionswärmeverlustes wurde durch deutliche Verbesserung der Wärmedämmung in der Gebäudehülle erreicht werden. Dies beinhaltet die Erneuerung der Fenster mit Dreifach-Wärmschutzverglasung, massive Dämmung der nichttransparenten Fassade gegen Außenluft, der Böden gegen Außenluft, sowie Dämmung des Daches der Sporthalle. Die Dämmung der übrigen Dachfläche ist bereits in einem früheren Sanierungsschritt in den Jahren 1998 – 2001 erfolgt und wurde nur in dem Umfang erneuert, wie eine Schädigung erkannt wurde. Eine Dämmung der Bodenplatte gegen Erdreich wurde ebenfalls im baulich machbaren Umfang umgesetzt.

Wesentlicher Wert wurde auf den Einbau einer Lüftungsanlage gelegt, die den hygienisch erforderlichen Luftwechsel in den Klassenräumen während des Unterrichtes sicherstellt, den Energieverlust aufgrund unkontrollierter Lüftung minimiert und das Risiko von Bauschäden durch überhöhte Luftfeuchte ausschließt.

Heizungsanlage: Hinsichtlich der Wärmeversorgung wurde weiterhin die in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Fernwärme aus den örtlichen Heizkraftwerken der Wuppertaler Stadtwerke genutzt. Die verfügbare Heizleistung konnte jedoch von derzeit 4,2 MW (195 W/m²) auf ca. 1 MW (43 W/m²) und damit um 76 % gesenkt werden. Die Grundbeheizung erfolgt in der Schule über statische Heizkörper bzw. in der Sporthalle über eine Deckenstrahlheizung.

Warmwasserbereitung: Die Warmwasserbereitung wurde auf ein zuvorderst durchlauforientiertes System umgestellt.

Beleuchtung: Die Beleuchtung wurde in den Jahren 2000/2001 komplett erneuert und entspricht mit Spiegelrasterleuchten und elektronischen Vorschaltgeräten dem Stand der Technik. Eine weitere Optimierung wurde erreicht, indem in Fluren, Treppenhäusern, Klassenräumen und Sporthalle eine Steuerung über Präsenzmelder und Tageslichtsensoren eingebaut wurde.

Sheddächer der Sporthalle des Schulzentrums Ost

Einsatz erneuerbarer Energien: Auf dem Dach der Realschule wurde eine Fotovoltaikanlage mit einer Leistung von 16 KWp errichtet. Das Dach des Gymnasiums war wegen diverser Aufbauten nicht für eine wirtschaftliche Errichtung einer Fotovoltaikanlage geeignet.

Insgesamt werden mit Umsetzung des Energiekonzeptes jährliche Verbrauchsein-sparungen in Höhe von 2.780.000 kWh an Endenergie verbunden sein. Das entspricht einer Reduzierung auf 1/3 des derzeitigen Verbrauchs. Damit geht eine Einsparung von 908 t CO2 pro Jahr einher.

Die Fertigstellung des gesamten Gebäudekomplexes erfolgte mit dem letzten Bauabschnitt im Sommer 2012. Auswertbare Betriebserfahrungen liegen daher bisher noch nicht vor.

Die energetische Sanierung des Schulzentrums Ost wurde mit über 8 Mio. € gefördert durch Mittel des Bundes und des Landes NRW aus dem Investitionspakt zwischen Bund, Ländern und Kommunen zur energetischen Erneuerung der sozialen Infrastruktur.

Erläuterungen und Hinweise

Bildnachweise

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