Laborgebäude: Energieausweis und Einsparpotenziale

Laborgebäude haben aufgrund der hochtechnologischen Ausstattung und der komplexen Gebäudetechnik meist einen besonderen Energiebedarf. Intelligente und wirtschaftliche Einsparmaßnahmen lassen sich bereits bei einer ersten Bestandsaufnahme identifizieren. Das zeigt das Beispiel eines Hochfeldlabors in Sachsen.

Das Ermitteln von Energiebedarf, Modernisierungsempfehlungen und Potenzialen zur Kostensenkung ist bei Laborgebäuden besonders komplex. Das liegt zum Einen an der engen Verzahnung von Laborinfrastruktur, Forschungsbetrieb und der zugehörigen Gebäudetechnik, die zudem je nach Größe, Forschungsgebiet und Nutzungsart erheblich variiert. Zum Anderen werden in einigen Fällen energieintensive Geräte für die wissenschaftlichen Untersuchungen benötigt, weshalb die energetische Analyse des Ist-Zustands keinem starren Verfahren folgen kann sondern in jedem Einzelfall eine differenzierte Betrachtung erfordert.

Dabei müssen Optimierungsmaßnahmen nicht zwangsläufig mit hohen Investitionen verbunden sein. Ein Beispiel ist das Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf (HZDR), das grundlagen- und anwendungsorientierte Spitzenforschung in den Bereichen Gesundheit, Energie und Materialwissenschaften betreibt. Für dessen Laborgebäude, Baujahr 2003, haben die Experten von TÜV Süd den bedarfsgerechten Energieausweis erstellt.

Es ist teilunterkellert und besteht aus einem Erdgeschoss und einem Technikaufbau. Enthalten sind mehrere Hochfeld-Magnetkammern und eine Kondensatorbank, die impulsartig hohe elektrische Ströme erzeugt. Damit werden Magnetfelder erzeugt, beispielsweise um die elektronischen Eigenschaften von metallischen, magnetischen sowie halb- und supraleitenden Werkstoffen zu analysieren.

Status quo nach DIN V 18599 ermittelt

Als Nichtwohngebäude wurde die Immobilie gemäß der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) nach DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden“ bilanziert und so der Jahresprimärenergiebedarf ermittelt. Eingerechnet werden hierbei der Energiebedarf für Beheizung, Warmwasseraufbereitung, Kühlung und Beleuchtung.

Im Gegensatz zum Verbrauchsausweis, für den allein die Daten zum Energieverbrauch erfasst werden, wird der Bedarfsausweis auf Grundlage der Gebäude- und Baustoffeigenschaften erstellt, sodass sich Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen lassen.

Zu diesem Zweck ermitteln die Ingenieure Kennwerte wie Flächen und Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) und untersuchen die Gebäudetechnik einschließlich der Leuchtmittel. Damit ist die Basis für eine weitergehende Software-gestützte Auswertung gelegt.

Wichtige Vorraussetzung und neuralgischer Punkt für die korrekte Analyse ist die Unterteilung des Forschungsgebäudes in Zonen, wobei die spezifischen Nutzungsbedingungen sowie die Anlagen- und Betriebszustände zu berücksichtigen sind. Denn die richtige und sinnvolle Zuordnung der einzelnen Bereiche ist entscheidend um eine Passung zwischen den teils sehr spezifischen Bedingungen vor Ort mit den standardisierten Vorgaben aus der Norm zu erzielen.

Die Größe des Objekts, der Umfang der Anlagentechnik sowie Raumnutzung und zeitlich variable Betriebszustände haben dabei wesentlichen Einfluss auf die Komplexität dieser Zonierung, die dennoch so übersichtlich und schlicht wie möglich sein sollte. Deshalb ermitteln die Experten detaillierte Nutzungsparameter nicht nur anhand der Bauunterlagen, sondern auch durch Begehungen und Interviews vor Ort. Das Laborgebäude des HZDR unterteilten die Energieexperten in sechs Zonen.

Von den gewöhnlichen Arealen wie Verkehrsflächen, Gruppenbüros sowie beheizte und unbeheizte Technikräume konnten die Räume mit der wissenschaftlichen Sonderaustattung klar abgegrenzt werden (Labore und Kondensatorbank). Zugleich wurden so die spezifischen Nutzungsbedingungen einerseits und die Anforderungen der Norm andererseits berücksichtigt.

Maßnahmen auf hohem Niveau

Aufgrund des Baujahrs erfüllte das Gebäude bereits die hohen Standards der EnEV 2002 bei der Anlagentechnik. Im Bereich der Kälteerzeugeranlage sowie der Heizungsanlage wurden bereits energieeffiziente leistungsgeregelte Pumpen eingesetzt. Bei der weiteren Analyse legte das Team besonderes Augenmerk auf die Anlagen zur Lüftung und Raumkonditionierung, da der Experimental- und Laborbetrieb der vergleichsweise energieintensiven Kondensatorbank und der Magnetkammern auch mit einer besonderen Wärmeentwicklung verbunden ist.

Nach ganzheitlicher Betrachtung des Gebäudes empfahlen die Prüfer deshalb die Wärmerückgewinnung bei den umfangreichen raumlufttechnischen Anlagen als eine sinnvolle Energiesparmaßnahme. Dabei sollten vorwiegend die Zonen mit konstantem Luftvolumenstrom, wie die Technikräume, die Verkehrsflächen und die Kondensatorbank berücksichtigt werden. Berechnungen zeigten, dass allein diese Maßnahme den Primärenergiebedarf um 14 % und den Endenergiebedarf um 19 % reduzieren können.

Auch die CO2-Emissionen lassen sich so weiter senken. Die Gesamtenergieeffizienz des Laborgebäudes liegt geringfügig über dem Anforderungsniveau nach EnEV 2009. Doch muss die besondere Ausstattung als wissenschaftliches Forschungsinstitut berücksichtigt werden, sodass das Ergebnis insgesamt als gut einzustufen ist. Die Ermittlung der relevanten Daten, die Untersuchung und Bewertung erfordern Know-how aus den Bereichen Labor- und Anlagentechnik, Elektro- und Gebäudetechnik sowie Bauphysik.

Die Prüfstelle stellt für die energetische Analyse deshalb je nach Bedarf fachübergreifende Teams zusammen, die alle Gebäudebereiche und die technische Ausstattung untersuchen. Denn die größten Einsparpotenziale bringt nur ein ganzheitlicher Ansatz.

Fazit

Schon bei der Analyse für den Energieausweises werden Nutzern, Betreibern, Gebäudemanagern sowie potenziellen Mietern und Kunden verlässliche Informationen über den energetischen Zustand des Gebäudes an die Hand gegeben.

Im Energieausweis sind auch Modernisierungsempfehlungen auszusprechen. Dabei können unabhängige und fachübergreifend aufgestellte Partner Möglichkeiten aufzeigen, wie sich der Energiebedarf und somit die Betriebskosten langfristig, wirtschaftlich und effektiv senken lassen.

Energieeffizienz im Labor – eine Checkliste für die Praxis

Erste effektive Einsparungen lassen sich oft schon mit der bedarfsgerechten Steuerung von Lüftung und Klimaanlage erreichen, die auf die zeitliche und räumliche Nutzung des Gebäudes abzustimmen ist. Bei älteren Gebäuden ist es möglich, dass Heizung und Klimaanlage gleichzeitig gegeneinander arbeiten, um die voreingestellte Solltemperatur zu erreichen.

Dies kann meist mit verhältnismäßig einfachen Maßnahmen behoben werden. Laborabzüge verbrauchen nicht nur Strom für die Lüftung. Sie entziehen dem Gebäude auch Wärme. Auch hier bringt eine bedarfsgerechte Steuerung Effizienzgewinne. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es sinnvoll sein, die Abwärme von energieintensiven Nutzeranlagen im Gebäude zum Beispiel für die Warmwasserbereitung oder das Heizen von Gebäudetrakten zu nutzen.

▶ ▶Kontakt

TÜV Süd Industrie Service GmbH

Dresden

energieeffizienz@tuev-sued.de

www.tuev-sued.de

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