Die installierte Funktionsdecke des Herstellers schafft im Heiz- und Kühlbetrieb mit ihrer Fläche von knapp 4000 m2 ein behagliches Raumklima für das Lehrpersonal und die 1300 Schülerinnen und Schüler in Jena. Außerdem profitiert die gesamte Schule von der integrierten Schalldämmung, der hohen Energieeffizienz sowie der platzsparenden Montage inklusive integrativer Optik der Heiz- und Kühldecke.
Behagliches Klima im Vordergrund
Die Schule im Stadtteil Wenigenjena nimmt 12 500 m2 Bruttogrundfläche ein. Neben einer Grundschule, Realschule und einem Gymnasium beherbergt die Gemeinschaftsschule zudem noch eine Förderschule.
Für die Kommunalen Immobilien Jena, welche im Auftrag der Stadt Jena als Bauherr fungierten, stand ein behagliches Schulklima im Vordergrund. Dieser Anspruch zieht sich über die gesamte Gebäudeausstattung bis hin zur Wärme- und Kälteversorgung der Schule. Die dafür zuständige WPW Jena GmbH musste also darauf achten, dass keine Zugluft entsteht und die Temperatur für alle Schülerinnen und Schüler sowie das Lehrpersonal angenehm verteilt wird. Außerdem sollte das Klimatisierungssystem sowohl heizen als auch kühlen können sowie möglichst wenig Platz beanspruchen und dabei optisch unauffällig sein. Wichtig waren außerdem eine schnelle Reaktionszeit und hohe Energieeffizienz.
Klimatisierungssystem sorgfältig ausgewählt
Durch diese gehobenen Anforderungen an das Raumklimasystem schieden viele Lösungsansätze bereits im Vorhinein aus. Zur Debatte standen anfangs unter anderem Flächenheizungssysteme, die jedoch hinsichtlich des Kühlaspekts nicht überzeugen konnten – ähnlich war es beim Thema klassischer Heizkörper, welche zudem auch noch einiges an Wandfläche im Raum beansprucht hätten. Mit einer Betonkernaktivierung wäre ebenfalls Behaglichkeit erreicht worden, jedoch reagiert dieses System wesentlich träger auf gewünschte Temperaturänderungen.
Schließlich wurde man bei Zehnder fündig, dessen Heiz- und Kühldecken das Anforderungsprofil erfüllen konnten. Die Wahl fiel dabei auf geschlossene Metalldecken mit einer Aluminium-Kupfer-Aktivierung, ausgeführt als Einhängesystem. Die einzelnen Deckenelemente bestehen aus verzinktem Stahlblech und sind zudem perforiert, was ihnen gute schalldämmende Eigenschaften verleiht.
Bild: Zehnder
Warum perforierte Metalldecken?
Die Schallwellen gelangen durch die Perforation der Metalldecke und werden durch die speziell entwickelte Schalldämmung absorbiert. Hierdurch wird eine deutliche Geräuschminderung und Verringerung der daraus resultierenden Vibrationen erreicht. In Klassenräumen, wo häufig eine erhöhte Geräuschkulisse herrscht, reduzieren die Heiz- und Kühldecken den Widerhall und sorgen so für eine angenehmere Lernatmosphäre.
Auch die Wahl des Einhängesystems hatte einen bestimmten Grund: Die Designansprüche des Bauherrn nach einer schlichten Optik ließen zwei technische Möglichkeiten zu. Das Einhängesystem wurde letztendlich dem Klemmsystem vorgezogen, um die werkzeuglose Revisionierbarkeit der Decke zu erreichen.
Der Zwischendeckenbereich ist in Jena mit viel Technik ausgestattet. Das liegt unter anderem daran, dass die Gemeinschaftsschule über ein vollautomatisches Lüftungssystem verfügt. Eigentlich wären deshalb verhältnismäßig viele Revisionsöffnungen in der Decke notwendig gewesen, was wiederum das optische Bild zerstört hätte. Mithilfe des Einhängesystems von Zehnder bleibt einerseits die versteckte Technik gut erreichbar und gleichzeitig die schlichte Optik der Metalldecke erhalten.
Angenehme Strahlungswärme
Die in Jena installierten geschlossenen Metalldecken funktionieren, wie die gesamte Produktpalette der Heiz- und Kühldecken-Systeme von Zehnder, nach dem Strahlungsprinzip. Von warmem Wasser durchströmt, geben sie ihre Energie überwiegend in Form von elektromagnetischen Wellen ab, die sich erst bei Kontakt mit dem menschlichen Körper oder Gegenständen in Wärme umwandeln, welche als behaglich wahrgenommen wird.
Da für dieses Wärmegefühl nicht zuerst die gesamte Raumluft erhitzt werden muss, kann mit einem niedrigen Energieeinsatz gearbeitet werden. Die Raumlufttemperatur kann beim Heizen um bis zu 3 K geringer und beim Kühlen entsprechend höher gehalten werden als bei gewöhnlichen Wärmeverteilungssystemen, was eine deutliche Energieeinsparung mit sich bringt.
Die Systemtemperaturen wiederum durften, bei gleicher Raumsolltemperatur, durch die großen Übertragungsflächen aufgrund des Flächenheizungs- bzw. -kühlungseffekts entsprechend geringer angesetzt werden. Die kurze Reaktionszeit der Heiz- und Kühldecken sorgt dafür, dass die gewünschte Energie stets bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann. Die in der Jenaer Schule installierten Metalldecken sind zudem wartungsfrei und erreichen eine lange Lebensdauer.
Bild: Zehnder
5000 Deckenmodule montiert
Mit der Heiz- und Kühltechnik von Zehnder sind neben den Klassenräumen der Gesamtschule auch Differenzierungsräume, Lehrerstationen und Naturwissenschaftsräume ausgestattet, außerdem der Pflege- und Therapiebereich sowie der Werk- und Kunstbereich. Alle restlichen Räumlichkeiten wie Aula, Forum und Sanitärbereiche, die nicht gekühlt werden müssen, erhielten stattdessen eine Fußbodenheizung.
Insgesamt wurden in Jena gut 5000 Module der geschlossenen Metalldecke von Zehnder mit einer Gesamtfläche von 3938 m2 installiert. Dabei verwendete man lediglich zwei verschiedene Modulgrößen, nämlich 1200 x 600 mm und deren Halbierung, also 600 x 600 mm. Erstere machen dabei über 99 Prozent der Module aus, die kleinere Version wurde lediglich für enger dimensionierte Räume verwendet, wo die großen Elemente zu sperrig waren.
Um minimale bauliche Toleranzen abzufedern, kam ein Gipsfries zum Einsatz, der rings um die Metalldecken angebracht wurde. Der Gipsfries ist für das Auge quasi unsichtbar. So konnte man an der eleganten Lösung mit den einheitlichen Modulgrößen festhalten und musste keine Anschnitte im Randbereich vornehmen. Mithilfe eines Deckenspiegels, der vorher für jeden Raum erzeugt wurde, konnten alle Funktionsteile wie Beleuchtung, Rauch- und Bewegungsmelder oder Lautsprecher symmetrisch und ästhetisch an der Decke Platz finden.
Variable Energieerzeugung und -verteilung
Die Energiezentrale der Schule zeigt sich mit einem Mix aus verschiedenen nachhaltigen Wärmeerzeugern zukunftsorientiert und umweltbewusst: Ein Blockheizkraftwerk erzeugt eine thermische Leistung von 60 kW und wird unterstützt von Wärmepumpen mit jeweils 120 kW Wärme- und 100 kW Kälteleistung. Außerdem stehen noch zwei Gasbrennwertkessel mit jeweils 250 kW sowie eine Adsorptionskältemaschine mit ca. 25 kW bereit.
Die Anbindung der Heiz- und Kühldecken von Zehnder an das Wärmeverteilsystem erfolgt über ein Zweileiterrohrsystem, da stets entweder gekühlt oder geheizt wird. Ausgelegt wurden die Funktionsdecken in Wenigenjena auf eine Temperatur von 26 °C im Sommer und 21 °C im Winter. Vor- und Rücklauftemperaturen liegen bei 33 bzw. 30 °C für den Heizfall. Beim Kühlfall liegt die Vorlauftemperatur bei 17 °C und die Rücklauftemperatur bei 20 °C. Bisher wurden diese 17 °C jedoch noch nie voll ausgereizt. Selbst in der Hochphase der Sommer 2019 und 2020 konnte das Schulgebäude mit 18 oder 19 °C Vorlauftemperatur optimal gekühlt werden.
Fazit
Die Zusammenarbeit mit Zehnder und allen weiteren beteiligten Firmen funktionierte reibungslos. Schülerinnen und Schüler, Lehrer und Betreiber freuen sich über das behagliche Raumklima in der Gemeinschaftsschule Wenigenjena, und zwar zu jeder Tages- und Jahreszeit. Dabei werden die Heiz- und Kühldecken überhaupt nicht wahrgenommen. Beim Testbetrieb der Heiz- und Kühldecken im Sommer 2019, der zudem noch ein besonders heißer Sommer war, mussten einige Fachhandwerker noch kleinere, abschließende Montagen in der Schule durchführen. Nach deren Bekunden hatten sie eine so eine angenehme Raumtemperatur bei der Arbeit noch nie erlebt.
