Grüne Technik fürs HPZ

Es ist beschlossene Sache: Das Schweizer Energiesystem wird bis zum Jahr 2050 konsequent umgebaut. Weg von atomarer Kernenergie, hin zu erneuerbaren Energiequellen. Schneller soll es noch mit der Reduktion von CO?-Emissionen und fossiler Energien gehen ¨C die Wunschmarke liegt hier bei mindestens 20 Prozent R¨¹ckgang bis 2020 gegen¨¹ber dem Stand von 1990.Um die Ziele einer nachhaltigen Gesellschaft zu erreichen, muss an allen Ecken Energie gespart werden: im Mobilit?tssektor, in Industrie und Dienstleistungsbetrieben, Gemeinden und St?dten ¨C und vor allem im Baubereich.

Nach Angaben der Europ?ischen Kommission entfallen auf den Bau und die Instandhaltung von Geb?uden, einschliesslich Heizung, Klimaanlagen, Beleuchtung und elektrischer Ausstattung, 40% des Energieverbrauchs in der EU. Eine langfristige L?sung f¨¹r dieses Energieproblem zu finden, liegt auch in der Verantwortung der jetzigen Architekten-Generation.

Probelauf f¨¹r neue Geb?udetechniken

Einer, der sich ¨¹berzukunftsf?hige Geb?udetechniken Gedanken macht, ist Hansj¨¹rg Leibundgut, Professor am Institut f¨¹r Technologie in der Architektur. Mit seinem konzipierten ?LowEx Geb?udesystem? k?nnen Neu- oder Umbauten mit Hilfe von Erdsonden, Hybridkollektoren und W?rmepumpen emissionsarm mit Energie versorgt werden. In einer Art Probelauf wurden die bisherigen Erkenntnisse auf diesem Fachgebiet nun praktisch ¨¹berpr¨¹ft: beim Umbau des ehemaligen Zentralgeb?udes des Physikdepartements auf dem ±Ø²©¹ÙÍø,±Ø²©ÌåÓý H?nggerberg. Dieses w?hrend der ersten Bauetappe in den 1960er-Jahren auf dem gr¨¹nen H¨¹gel realisierte B¨¹rogeb?ude mit der Abk¨¹rzung HPZ sollte im Kontext der ETH-Strategie zur Verbesserung des eigenen ?kologischen Fussabdrucks und im Zuge umfassender Sanierungsmassnahmen grunderneuert werden.

Die schlechten Isolationswerte des Geb?udes, die hohen thermischen Verluste im Winter, standen im Widerspruch zur heutigen Forderung nach niedrigem Prim?renergieverbrauch und geringer Umweltbelastung. ?Das urspr¨¹ngliche, konventionelle Umbaukonzept sah eine Kernsanierung vor?, erkl?rt Philippe Goffin, Doktorand an der Professur f¨¹r Geb?udetechnik, die Vorgeschichte. Also einen R¨¹ckbau bis auf die Grundsubstanz und eine anschliessende Ausr¨¹stung des Geb?udes mit neuer Fassade, neuem Dach und neuen technischen Installationen. ?Das w?re sehr schade gewesen, denn die hochwertige und ?sthetisch erstklassig verarbeitete Aluminiumfassade von Albert Heinrich Steiner w?re dann zerst?rt worden.?

Steiner, ein Z¨¹rcher Architekt, langj?hriger Stadtbaumeister und ETH-Professor f¨¹r Architektur und St?dtebau, hatte Ende der 1950er Jahre die Pl?ne f¨¹r den Gesamtausbau der Hochschule auf H?nggerberg entworfen und erste Bauten, unter anderem das HPZ-Geb?ude, realisiert. Um die erhaltenswerte Fassadenkonstruktion des Baus zu sch¨¹tzen, nicht unn?tig viel hochqualitatives Material zu verschleissen und zugleich graue Emissionen w?hrend des Bauprozesses zu sparen, entwickelten die Forscher um Professor Leibundgut eine alternative Sanierungsstrategie. Diese Umbauvariante schlug vor, die Originalfassade mit Ausnahme des Erdgeschosses zu erhalten, und nur das Fensterglas auszuwechseln und das Dach neu zu isolieren.

Die technischen Installationen dagegen sollten vollst?ndig durch die am Lehrstuhl entwickelte LowEx Komponenten ersetzt werden. ?Unser Fokus lag auf der Geb?udetechnik, also auf den Heizungs-, L¨¹ftungs- und Lichtinstallationen?, erkl?rt Philippe Goffin die Hauptpunkte der ¨C auch aus wirtschaftlicher Sicht ¨C effizienten Umbaustrategie. ?Wir wollten testen, ob urspr¨¹nglich schlechtisolierte Bauten auch ohne aufw?ndige Kernsanierung an heutige Anspr¨¹che an Energieeffizienz angepasst werden k?nnen.? Diese Anspr¨¹che sind nun erf¨¹llt.

Wohlf¨¹hltemperaturen

Geheizt und gek¨¹hlt wird im Geb?ude nun dezentral, das heisst bedarfsgesteuert, ¨¹ber Deckenpaneele, die einzeln angesteuert werden k?nnen. Um nur einen Vorteil dieses auf Niedrigtemperaturen ausgelegte Heiz- und K¨¹hlsystems zu nennen: Stiegen die notwendigen Vorlauftemperaturen vor dem Umbau auf bis zu 60 ?C und mehr, betragen sie jetzt beim Heizen nur 32?C. Zus?tzlich wird im Winter die Abw?rme ¨¹ber zwei Abluft-W?rmepumpen r¨¹ckgewonnen.

Im Sommer dagegen hat sich die notwendig K¨¹hllast reduziert, da im gesamten Geb?ude hochwirksame Sonnenschutzgl?ser (M-Glas) eingesetzt wurden. M-Glas filtert die Infrarot- und UV-Strahlung aus dem Lichtspektrum, wodurch zwar viel Tageslicht aber nur wenig W?rme in den Raum gelangt. Das nachisolierte Dach reduziert den Heiz- beziehungsweise K¨¹hlbedarf zus?tzlich. Energieeffizient sind auch die mechanischen Zuluftger?te (Airbox), die in allen B¨¹ros installiert wurden. In der Airbox wird die Frischluft vortemperiert. Die Abluftabsaugung erfolgt dann CO?-gesteuert ¨¹ber die Deckenpaneele. Dadurch wird die Luftwechselrate reduziert und der Temperaturverlust ¨¹ber den Luftwechsel vermindert.

?Die f¨¹r das Geb?ude ben?tigte Energie wird durch das Anergienetz des ±Ø²©¹ÙÍø,±Ø²©ÌåÓý geliefert und durch eine zentrale W?rmepumpe bereitgestellt?, best?tigt Philippe Goffin auf Nachfrage. Dieses neue, dynamische Erdw?rmesystem auf dem ±Ø²©¹ÙÍø,±Ø²©ÌåÓý H?nggerberg, an das im Fr¨¹hling 2012 die ersten B¨¹rogeb?ude angeschlossen werden konnten, speichert im Sommer die Abw?rme, die beim K¨¹hlen der Geb?ude entsteht, und nutzt diese im Winter zum Heizen. Durch ein arealweites Anergienetz werden die einzelnen Bauten und Erdsondenfelder in einen Verbund zusammengefasst.

Ab 2025 soll das Heizen und K¨¹hlen der Geb?ude auf dem H?nggerberg dann praktisch emissionsfrei sein. Dass ein solch fl?chendeckendes Erdw?rmesystem hohe Anforderungen an die Regulierung der Heiz-, Klima- und L¨¹ftungsanlagen stellt, ist leicht nachzuvollziehen. Umso erfreulicher erscheint da der Erfolg, der den Ingenieuren vom Institut f¨¹r Technologie in der Architektur gelungen ist: Das im ehemaligen Physikgeb?ude eingesetzt LowEx Geb?udetechnikkonzept konnte diesen Anforderungen dank der neu entwickelten Installationen gerecht werden. Ein wichtiger Schritt in Richtung umweltfreundlicher Geb?udetechnik.