Leuchtturm für Ostwestfalen

Der Neubau für die Fachhochschule Bielefeld auf dem Campus Minden gilt gleich in doppelter Hinsicht als wegweisend: Er integriert modernste Energie- und Automationstechnik und liefert zugleich ein Musterbeispiel für das disziplinübergreifende, integrale Bauen. Durch enge Zusammenarbeit erreichten Planer und Gewerke bei Qualität und Kosten eine Punktlandung.

Vorzeigeprojekt: Der Neubau für die Fachhochschule Bielefeld auf dem Campus Minden gilt als Musterbeispiel für intelligentes, energieeffizientes Bauen. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG / Robert B. Fishman)

Der Bau eines Gebäudes geht nicht immer reibungslos über die Bühne. Obwohl sich auf einer Baustelle häufig viele verschiedene Fachplaner und Gewerke tummeln, ist der Austausch und der koordinierte Einsatz der Akteure bisweilen verbesserungswürdig. Ob beim Bau des Gebäudes oder bei der Installation der technischen Anlagen – teilweise weiß die eine Hand nicht, was die andere tut. Dann kann es zum Projektende ein böses Erwachen geben: Bauausführungen sind fehlerhaft oder die Systeme können nicht miteinander vernetzt werden, weil ihre Kommunikation nicht zueinander passt. Die Folge: Es muss nachgebessert werden, was mit Verzögerungen und zusätzlichen Kosten verbunden ist. Eine Ursache für derartige Schwierigkeiten liegt unter anderem in den Ausschreibungsregeln. Üblich ist, die einzelnen Bauleistungen nach und nach im Laufe eines Projekts zu vergeben. Einige Unternehmen kommen daher erst zum Zuge, wenn andere die Baustelle bereits verlassen haben – eine gewerkeübergreifende Zusammenarbeit wird unter diesen Umständen erschwert. Die Fachhochschule (FH) Bielefeld als Nutzer und der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW (BLB NRW) als Bauherr sind beim Neubau der FH auf dem Campus Minden einen neuen Weg gegangen: „Wir haben uns entgegen den bisherigen Modalitäten frühzeitig mit allen Planern an einen Tisch gesetzt und so eine gemeinsame Basis für optimale Lösungen geschaffen“, erklärt Oliver Wetter, Dekan des Campus Minden. Die Kooperation zahlte sich aus: Nach 22 Monaten Bauzeit übergab der BLB NRW der FH den Neubau pünktlich und zu den geplanten Kosten von 14 Millionen Euro – keine Selbstverständlichkeit bei Bauvorhaben dieser Größenordnung. Auch Stefan Fleth vom Dezernat Gebäudemanagement der FH Bielefeld lobt den neuen Planungsansatz, der auf das eng verzahnte Miteinander von Architekten, Bauingenieuren und Fachplanern abzielt. Die Herausforderungen hätten sich bei Neubauten geändert. Mittlerweile stehe hier nicht mehr die Architektur, sondern die Gebäudetechnik im Vordergrund. „Es ist daher entscheidend, dass die Beteiligten eine integrale, lösungsorientierte Gemeinschaft bilden. Nur dann lassen sich bei komplexen Gebäuden eine störungsfreie Funktionalität und nahtlose Schnittstellen erreichen“, erklärt Fleth. Die projektverantwortliche Architektin des BLB NRW Nina Jesusek nennt den Design-to-Cost-Ansatz bei dem Vorhaben als weiteren wichtigen Erfolgsfaktor. Gute Planung und regelmäßiges Controlling während der Projektrealisierung seien eine wichtige Voraussetzung gewesen, dass die veranschlagten Kosten eingehalten wurden, sagt Jesusek. „Wir haben das Beste aus dem zur Verfügung stehenden Budget gemacht.“

Fachgespräch: In der Bibliothek des Campus-Neubaus lassen Oliver Wetter, Dekan des Campus Minden, BLB-Architektin Nina Jesusek, Stefan Fleth vom Dezernat Gebäudemanagement der FH Bielefeld und Wago-Experte Jörg Gruner die Projektrealisierung Revue passieren. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG / Robert B. Fishman)

Intelligent geplant

Die Punktlandung bei Qualität und Kosten war alles andere als leicht, denn die FH wünschte sich ein intelligentes Gebäude mit anspruchsvoller Energie- und Automationstechnik. Der Campus Minden hat einen traditionell starken Schwerpunkt im Bereich Bauwesen mit einem Masterstudiengang Integrales Bauen. Er versammelt Architekten, Bauingenieure und Projektmanager unter einem Dach und soll die Studierenden zu herstellerübergreifendem, funktionalem Planen befähigen. Hinzu kommen die neuen MINT-Studiengänge Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen, die sich mit den Aspekten des IoT, der Industrie 4.0 und der intelligenten und energieeffizienten Gebäude befassen. Der BLB NRW entwarf für alle deshalb ein viergeschossiges ‚Begegnungszentrum‘ mit Büros, Arbeitsräumen, Bibliothek und Mensa, das dank neuester Energie- und intelligenter Gebäudetechnik auch als Forschungs- und Lehrobjekt dient. Beleuchtung, Energieerzeugung und -verteilung, Klimatisierung und Sonnenschutz werden hier gewerkeübergreifend von der Anlagen- bis hin zur Raumautomation mit Systemen der Gebäudeautomation automatisch gesteuert, geregelt und überwacht. Die Studierenden sollen die Energiedaten direkt über eine Kommunikationsschnittstelle im Netzwerk auswerten können und lernen, wie diese intelligenten GA-Systeme funktionieren und sich programmieren lassen. „Sie können somit den Nutzen des Gebäudes durch ihre Forschung weiter erhöhen“, erklärt Wetter. Viele Gebäude dieser Art gibt es in Deutschland bisher nicht. Der Campus-Neubau ist eines von bundesweit zwei Hochschulgebäuden, das bereits die hohen Anforderungen der Energieeffizienzklasse A erfüllt. Danach dürfen laut Energieeinsparverordnung 2014 pro Quadratmeter und Jahr nicht mehr als 50 Kilowattstunden Endenergie in Form von Strom und Wärme verbraucht werden. Zum Vergleich: In der Regel liegt der Verbrauch in öffentlichen Neubauten beim Doppelten – sie kommen daher nicht über die Effizienzklasse C hinaus. Der Grund: Um die für die A-Klasse nötigen Verbrauchswerte zu erreichen, muss in Raumautomation investiert werden. Hierfür reichen jedoch die öffentlichen Budgets, die sich an Standards aus dem Jahr 2012 orientieren, nicht aus. Beim Campusprojekt nahm die FH die Kosten für die intelligente Gebäudeautomation, insgesamt 113.000 Euro, auf die eigene Kappe. „Wir konnten das FH-Präsidium überzeugen, dass eine höhere Effizienz Forschung und Lehre zugute kommt“, sagt Wetter. Das entscheidende Argument: Die Gebäudeautomation bringt zwar höhere Anschaffungskosten mit sich, doch über die Nutzungsdauer macht sich die Investition durch Betriebskosteneinsparungen mehr als bezahlt. Um Energiekosten zu sparen, hat die FH einerseits in eine gut gedämmte Gebäudehülle investiert und nutzt andererseits die Computerabwärme aus dem Serverraum sowie die Energie einer geothermischen Anlage. Ihre Sonden entziehen dem Erdreich Wärme und geben sie an eine Wärmepumpe weiter, die die niedrige Temperatur der Erdwärme steigert und für die Heizung nutzbar macht. Durch den Umkehrbetrieb der Wärmepumpe werden die Bibliothek, der Speiseraum, das Foyer, die Meeting Points sowie die Werkstatt mit Hilfe der Fußbodenheizung und über die Deckenstrahlplatten gekühlt – und die hierbei entzogene Energie zur Regeneration des Erdsondenfelds genutzt. Eine zweite Wärmepumpe ist in den Speicherverbund der Serverkühlung/Geothermie eingebunden und wird ebenfalls für das Heizungsverbundsystem genutzt. Für die Warmwasserbereitung und für Spitzenlasten wird ein Gas- Brennwertkessel vorgehalten. Die Kühlspitzen werden über zwei Kältemaschinen abgefahren. Zusätzlich ist eine freie Kühlung in das Kälteverbundsystem integriert. Die komplette Anlagentechnik ist auf die Minimierung des Primärenergiebedarfs ausgelegt.

Von Experten abgenommen: Dass Technik und Automation im Campusgebäude bei optimalem Komfort nachhaltig und energieeffizient geplant sind, dokumentiert das Zertifikat eu.bac System. (Bild: Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG / Robert B. Fishman)

Offene Kommunikation dank BACnet

Die zentrale Rolle bei der Anlagen- und Raumautomation spielen BACnet/IP-Steuerungen des Wago-I/O-Systems 750. Insgesamt 21 dieser Systeme wurden im neuen Campusgebäude installiert. Sieben Steuerungen bilden dabei die klassischen Informationsschwerpunkte für die Heizungs-, Klima- und Kältetechnik, 14 Einheiten übernehmen die Automationsfunktionen in den Etagen. Alle Controller-Einheiten sind über ein Ethernet-Netzwerk miteinander vernetzt. BACnet bietet als standardisiertes, offenes Datenkommunikationsprotokoll den Vorteil, dass die Datenkommunikation zwischen Geräten verschiedener Hersteller ermöglicht wird, sofern diese den BACnet-Standard im gleichen Sinn entsprechend den detaillierten Vorgaben der Fachplanung unterstützen. Als Steuerungen für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik der technischen Anlagen sorgt die Wago-Technik dafür, dass die Zentralanlagen wie Wärmepumpen oder die geothermische Anlage einwandfrei funktionieren und im Zusammenspiel mit der Lüftung immer die gewünschte Temperatur herrscht. Die Raumautomation umfasst die Beleuchtung, die Beschattung und die Raumtemperaturregelung. In den Praktikums- und Seminarräumen wurde zusätzlich eine Kohlendioxid-geführte Luftqualitätsregelung umgesetzt. Die Rückmeldungen der Fensterkontakte werden ebenfalls erfasst und im Automationsprogramm verarbeitet. Um alle Signale der Raumebene erfassen zu können, nutzte die Firma Hermos aus Mistelgau den modularen Aufbau des Wago-I/O-Systems und die Sonderklemmen für die Subbussysteme DALI, KNX und SMI. Über KNX-Raumbediengeräte werden die verschiedenen Raumfunktionen aktiviert. Um die Gebäudeautomation jederzeit überwachen und justieren zu können, werden alle Informationen der Anlagen- und Raumautomation sowie alle zusätzlichen Überwachungsfunktionen sämtlicher Gewerke an eine BACnet-Management-Bedienebene gemäß den Vorgaben der Systemintegrationstabellen angebunden. Mit ihrer Hilfe lassen sich dann z.B. die Energiedaten des Gebäudes aufzeichnen und analysieren, Sollwertvorgaben oder Belegungszeiten zentral ändern und sogar alle Werte und Zustände wie etwa Temperaturen, Betriebsmeldungen und Störungen von allen Anlagen im Zeitraffer vor- und rückwärts visualisieren. Dass Technik und Automation im Campusgebäude bei optimalem Komfort nachhaltig und energieeffizient geplant sind, dokumentiert das Zertifikat eu.bac System. Ausgebildete Wago-Experten nahmen die Gebäudetechnik in Minden im Rahmen der Zertifizierung genau unter die Lupe. Sie haben im Zuge der Auditierung Transparenz geschaffen und die Betreiber umfassend über den Zustand der eingesetzten Gebäudetechnik informiert. Die systematische Bewertung hilft ihnen, über den gesamten Lebenszyklus gezielt Energie- und Betriebskosten einzusparen. Damit setzt die eu.bac System Zertifizierung im Bauwesen neue Standards: In bisherigen Zertifizierungsprogrammen wird der Aspekt der Gebäudetechnik kaum berücksichtigt, der eu.bac-System-Ansatz schließt seit 2013 diese Lücke. Das Verfahren basiert auf wissenschaftlich geprüften Daten der relevanten europäischen Norm DIN EN15232. Die Audits dürfen nur von ausgewiesenen Experten vorgenommen werden, die nach den Vorgaben des europäischen Herstellerverbands für Gebäudeautomation ausgebildet und zugelassen wurden. Das Mindener Projekt hat damit in vielerlei Hinsicht Leuchtturmcharakter: Es ist nicht nur ein Musterbeispiel für das gewerkeübergreifende, integrale Bauen, sondern zeigt auch, wie sich dank modernster Gebäudeautomation und Bewertungsmethoden die Energieeffizienz des Neubau Campus Minden nachhaltig verbessern lässt. Und die Pläne von Dekan Wetter reichen noch weiter: Durch gezieltes Energiemonitoring soll die Effizienz des Gebäudes weiter optimiert werden. Zudem ist eine Photovoltaikanlage in Planung, deren Strom zur zusätzlichen Gebäudekühlung eingesetzt werden soll. „Unser Ziel ist ein Nullenergiecampus. Damit würden wir uns von allen anderen differenzieren“, so Wetter.

Autor | Jörg Gruner,
Projektmanager
Gebäudetechnik im Projektvertrieb,
Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG