Holzbau-Sporthallen – Wärme und Lüftung - Die neue Quadriga

5/2013
– 43 –
Haustechnik
Holzbau-Sporthallen – Wärme und Lüftung
Teil 2: Ausführung – Betriebserfahrungen – Planungsfortschreibung
Im ersten Teil wurde die Planung der technischen Anlagen
sowie Aspekte der Heizlast, der Warmwasserbereitung und
Raumlüftung beschrieben. Konnten die Planungsvorgaben
in der Realisierung umgesetzt werden, welche Erfahrungen
gibt es aus dem Betrieb? Da dieser Sporthallentyp mehrfach
gebaut wurde, konnte die Feinabstimmung von Technik und
Ausbau sukzessive verbessert werden. Diesen Themen widmet
sich dieser 2. Teil.
Autoren:
Norbert Stärz,
inPlan Ingenieurbüro TGA GmbH,
Pfungstadt
wasserleitungen fertigten die
Haustechnikfirmen vor Ort.
In der Umsetzung zeigten
sich hier keine Probleme, das
Holzbaugewerk erreicht eine
hohe Maßgenauigkeit.
Die Heizung –
Erfahrungen …
Die Ausführung
Mehr noch als beim Massivbau
ist im Holzbau die detaillierte
Leitungsführung frühzeitig
mit der Statik und der
Architektur abzustimmen. Bei
der hier gewählten Innenbauweise
mit Massivholzwänden
und -decken mussten alle Leitungsdurchführungen
in Lage
und Größe exakt bestimmt
werden. Die notwendigen
Durchbrüche wurden mit dem
Holzbaubetrieb geplant und
und durch ihn vorgefertigt,
und dann beim technischen
Ausbau durch die TGA-Firmen
genutzt. Lediglich kleine
Bohrungen bis 6 cm Durchmesser
z.B. für Einzel-Trink-
Die Umsetzung des Wärmeeintrags
bei den Sanitär- und
Nebenräumen hat sich als
unproblematisch erwiesen und
in der Nutzung bewährt. Der
Einbau der Heizkörper in den
Umkleideräumen unter der
Sitzbank, direkt bei den
Überströmelementen der
Lüftung, ermöglicht die
Beheizung der Räume ohne
Zugluft.
Die Art und Anordnung der
Heizflächen in den Umkleiden
wurde nach den ersten beiden
Hallen geändert, da die Feinabstimmung
der Positionen
von Überströmung, Heizkörper
und Standfüße der Umkleidebänke
problematisch
war. Die Position der Überströmung
unter der Sitzbank
wurde beibehalten, anstatt des
Konvektors aber raumhohe
Röhrenheizkörper eingebaut.
Auch bei dieser Lösung traten
keine Behaglichkeitsprobleme
auf.
Die für die Grundwärmebereitstellung
der Halle gewählte
Lösung mit in die Prallwand
eingebauten Konvektoren
(s. Heft 04/2013, S. 40) erwies
sich als kritisch. Die gewünschte
Raumtemperatur
konnte nicht immer erreicht
werden. Die Ursachen:
• Die heizungsseitige Durchströmung
der einzelnen
Konvektoren war nicht
gleichmäßig, ein Nachregulieren
der hydraulischen
Einstellung hinter der
Prallwand nur mit hohem
Aufwand möglich.
• Die Zu- und Austrittsöffnungen
des Konvektorluftstroms
wurden anders
ausgeführt als zunächst
geplant.
Abb.1:
Sporthalle mit Glasfassade
Quelle: [Architektin Bärbel Hoffmann, 2010]
Abb. 2:
Auszug Durchbruchplanung Holzbau

Haustechnik – 44 –
5/2013
Statt der zunächst vorgesehenen
Gitterelemente sollte
der Luftein- und -austritt über
eine Vielzahl von Bohrungen
unter- und oberhalb der Konvektoren
erfolgen. Durchmesser
und Anzahl der Bohrungen
wurden nach dem freien
Querschnitt der ursprünglich
geplanten Zu- und Abluftgitter
dimensioniert. Allerdings
ist der Strömungswiderstand
der kleinen Bohrungen (6 mm)
bei gleicher Öffnungsfläche
deutlich höher. So reichte der
Wärmeeintrag nicht aus.
Abb. 4:
Teilgrundriss Halle mit Heizflächen
Abb. 3:
Heizelement unter
Sitzbank
… und Änderungen in der
Praxis und der nächsten
Planung
Abhilfe brachte die Optimierung
der hydraulischen
Durchströmung und der
Schachtausbildung. Wesentlich
war die deutliche Vergrößerung
der oberen Bohrungen
auf 10 mm. Für den unteren
Lufteintritt wurden Sockelgitter
eingebaut. Bei den zwei so
ausgeführten Hallen konnte
dann eine ausreichende Heizleistung
der Konvektoren erreicht
werden.
Bei später errichteten Hallen
erfolgte eine Änderung der
Position der Konvektoren:
Nicht mehr in der Prallwand
der Außenwand, sondern an
den Innenwänden den Toren
der Geräteräume (s. Abb. 4).
Möglich ist dies, da die Position
des Wärmeeintrags in
der Halle für die Behaglichkeit
keine Rolle spielt.
Durch die Anordnung in der
Innenwand konnten Konvektoren
größerer Bautiefe verwendet
werden, sodass die geringere
zur Verfügung stehende
Wandbreite kompensiert
wurde. Die leistungsstärkeren
Konvektoren erreichen einen
größeren Luftauftrieb, sodass
nun doch die unteren und
oberen 6 mm-Bohrungen für
den Luftein- und austritt ausreichen.
Die Schachtausbildung
wurde mit Leitblechen
strömungsoptimiert. Somit
funktioniert die Beheizung der
Hallen jetzt auch wunschgemäß.
Die Heizlast und das
Warmwasser
Die Ermittlung der Gebäude-Heizlast
nach PHPP wurde
in Heft 04/2013, S. 40 beschrieben.
Über mehrere Heizperioden
hat sich gezeigt, dass
bei den verschiedenen Standorten
immer eine völlig zufriedenstellende
Beheizung
erreicht wurde, d.h. die projektierte
Heizleistung von nur
ca. 8,5 kW ist tatsächlich ausreichend.
Die aus den vorherigen Bestandssporthallen
zur Verfügung
stehende Gesamtleistung
hat sich bei der gewählten
Speichergröße und der Durchflussleistung
der Frischwasserstation
auch für die Warmwasserbereitung
bewährt.
WK = Wandkonvektor
HK = Heizkörper
Aus den Verbrauchswerten
der einzelnen Hallen liegen
teilweise Werte vor – demnach
liegt der Wärmeverbrauch für
Heizung und Warmwasserbereitung
bei ca. 30 kWh/m 2 *a,
dies entspricht den Erwartungen.
Die Nutzung der Sporthallen
zeigte, dass sowohl die
Duschmöglichkeit im Behinderten-Sanitärraum
als auch
in den beiden Lehrer-Umkleiden
praktisch nicht genutzt
werden. Um das Potential
einer Legionellen-Verkeimung
zu mindern, erhielten die zuletzt
realisierten Sporthallen
für diese Bedarfsstellen einen
elektrischen Durchlauferhitzer.
Das Warmwasser-Zirkulationssystem
konnte somit mit
deutlich kürzeren Leitungslängen
realisiert werden.
Die Lüftung
Die Lüftung mit der festgelegten
Nennluftmenge von
ca. 1.400 m 3 /h erweist sich als
unproblematisch: Es gibt bei
keiner der Sporthallen Reklamationen
der Nutzer über
etwaige schlechte Raumluftqualität.
Auf die Einstellung eines
geringeren Luftaustausches
am Nachmittag wurde verzichtet,
die Lüftungsanlagen
werden bis zum Nutzzeitende
am Nachmittag mit Nennvolumenstrom
betrieben. Eine
einfache Möglichkeit durch
Nutzereingriff über ein Bedientableau
mit Bedarfstaster
den Luftaustausch durch
Öffnen der Oberlicht-Fenster-
Lüftungsflügel zu erhöhen,
hat sich bewährt. Diese Zusatz-Lüftungsfunktion
schließt
die Oberlichter automatisch
nach 15 Minuten.
Eine automatische Anpassung
des Luftaustausches an
die Luftqualität wird daher
nach wie vor als nicht erforderlich
angesehen.
Die schalltechnischen Anforderungen
wurden mit den
Planungsvorgaben und in der
Realisierung problemlos eingehalten.
In den Sanitär- und
Nebenräumen sowie in der
Halle ist die Lüftungsanlage
auch bei ruhiger Nutzung so
gut wie nicht wahrnehmbar.

5/2013
– 45 –
a b c
Haustechnik
Bester Schutz
vor Bauschäden
und Schimmel
Abb. 5:
Einbau von Brandschutzelementen in
Holzbauwänden.
a) Brandschutzklappe Wanddurchführung
b) Brandschutz-Tellerventil Wanddurchführung
c) Brandschutzklappe Deckendurchführung
12MM76
Mit der schalltechnischen
Berechnung auf Grundlage
der Daten der Lüftungsgerätehersteller
und der weiteren
Komponenten wie Luftauslässe
wurden die notwendigen
Schalldämpfer dimensioniert.
In der Praxis zeigte sich, dass
die tatsächliche Schallabgabe
der Lüftungsgeräte eher niedriger
ist. So konnten tatsächlich
sehr geringe Schallwerte
von ca. 35 dB(A) in der Halle
erreicht werden.
Ungewollte Heizung:
Elektroabwärme
Ein kleiner Raum zeigte sich
auffällig durch hohe Innentemperaturen:
der Elektro-
Verteilerraum, mit einer Innentemperatur
von 25 – 35°C
– und das nahezu ganzjährig.
Dies ist für einen zuverlässigen
Betrieb der elektrischen
Komponenten zu hoch.
Eine nennenswerte Absenkung
der Raumtemperatur
konnte mit der geplanten Entlüftung
von ca. 30 m 3 /h nicht
erreicht werden. Die nähere
Analyse hat gezeigt, dass ein
wesentlicher Wärmeeintrag
durch das Außenfenster sowie
die installierten Elektro-Elemente
erfolgt. Um hier zu
einer sommerlichen Absenkung
der Raumtemperatur zu
kommen, wird die temperaturabhängige
Öffnung des
Fensterflügels vorgesehen.
Die MSR-Anlage
Für die Heizungs- und
Lüftungsanlage ist in den
Hallen eine eigene Regelungsanlage
(Kurzform DDC-GA,
DirectDigitalControl-Gebäudeautomation;
eine Computer
ähnliche elektronische Baugruppe
für Steuerungs- und
Regelungsaufgaben in der Gebäudeautomatisierung)
realisiert.
Im Hausmeisterraum befindet
sich eine Bedienstation,
an der u.a. Warnmeldungen
angezeigt werden. Als nachteilig
hat sich gezeigt, dass die
DDC-GA nicht an die übergeordnete
Leittechnik der Stadt
Frankfurt angeschlossen wurde.
Die Kontrolle der Funktionalität
war dadurch erschwert.
Vor allem die Funktion der
natürlichen nächtlichen Lüftung
im Sommerhalbjahr, mit
der notwendigen Überwachung
durch Wind- und Regensensoren,
hat einige Nacharbeiten
an der Steuerung
erfordert, bis auch dies zufriedenstellend
funktionierte.
Die Brandschutz-
Realisierung
Wie im ersten Teil beschrieben,
gibt es für die Massivholz-Bauweise
keine allgemein
bauaufsichtlich zugelassenen
Einbausituationen
für Brandschutzklappen. In
Abstimmung mit dem Ersteller
des Brandschutzkonzeptes, der
Bauaufsicht und den Produktherstellern
wurden Lösungen
als „geringe Abweichung“ von
den Zulassungen eingeplant
und umgesetzt. Die Abbildungen
5 a/b zeigen die Einmörtelung
mit Brandschutzmörtel
von Brandschutzklappen und
ein Brandschutztellerventil in
den Massivholzwänden.
Auch für die Deckendurchführung
(Abb. 5 c) wurde die
Ausmörtelung einer Auslaibung
realisiert, vgl. Detailplanung
im 1. Teil. Bei den realisierten
Sporthallen waren
immer wieder andere Firmen
mit der Ausführung beauftrag.
Eine der Firmen meldete Bedenken
gegen die Planung der
Einmörtelung an (obwohl bereits
in mehreren Hallen ausgeführt).
Nachdem eine entsprechende
Unbedenklichkeitsbescheinigung
einer
Materialprüfungsanstalt für
die Ausführung vorliegt, wird
dieses formale Problem mit
der Beantragung einer Zulassung
im Einzelfall gelöst.
Diese wird durch das zuständige
Regierungspräsidium
nach Beantragung und einigen
Wochen Bearbeitungszeit
in aller Regel erteilt.
Wasser im Bodenaufbau!
Wasser- und Heizwärme
werden bei den Sporthallen
über erdverlegte Leitungen
durch die Bodenplatte in das
Gebäude eingeführt. Auf der
Bodenplatte baut die Holzkonstruktion
mit der Bodendämmung
von ca. 30 cm auf.
In einer Halle wurde nach ca.
¼ Jahr Betriebszeit aufsteigende
Feuchtigkeit oberhalb
des Fertigbodens festgestellt.
Die partielle Öffnung ergab,
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Haustechnik – 46 –
5/2013
bau oberhalb der auf der Betonbodenplatte
befindlichen
Bauwerksabdichtung durchfeuchtet
bis nass war. Die
Suche nach der undichten
Stelle wurde schließlich hinter
einer Verkleidung befindenden
Nahwärmeeinführung
fündig: Oberhalb des Bodenaufbaus
befinden sich die
Übergänge der Nahwärmeleitung
(PE-Rohr) auf Metallrohr.
Hier war eine Undichtigkeit
aufgetreten, die über längere
Zeit letztlich den Hallenboden
komplett durchfeuchtet hat.
Das ausgetretene Heizwasser
wurde in der Bestandsheizzentrale
über eine Nachspeisung
immer wieder automatisch
nachgefüllt, sodass der
Wasserverlust im Heizsystem
zunächst nicht aufgefallen
war.
Zur Sanierung musste die
Übergangsverschraubung erneuert
werden – dies waren
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Vielfaches davon kostete der
komplette Austausch des Fußbodenaufbaus
im Erdgeschoss.
Die Trocknung des Holzständerwerks
war möglich, es
mussten keine tragenden
Holzbauteile ausgetauscht
werden. Zwischen der Nebenraumspange
und der Halle
erfolgte bei der Sanierung
eine „wassertechnische“ Trennung
beider Bereiche durch
einen Steg auf der Abdichtung.
Diese Lösung wird auch
für die noch anstehenden
Neubauten vorgesehen.
Für die weiteren Bauvorhaben
wurde darauf geachtet,
dass die Leitungsübergange
deutlich oberhalb der Fertigfußbodenebene
liegen, sodass
eventuelle Undichtigkeiten
frühzeitiger erkannt werden
können. Zusätzlich wird der
Einbau von Feuchtesensoren
in kritischen Bereichen oberhalb
der Dichtigkeitsebene
erwogen.
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Doch ein Legionellenproblem!
Durch die Planung eines
Pufferspeichers mit Frischwasserstation,
ganzjährigem
Betrieb der Warmwasserbereitung
und Zirkulation mit 60°C
wurde ein System mit hoher
Sicherheit gegen Legionellen
gewählt. Trotzdem ist es, aus
verschiedenen Gründen, hier
zu Problemen gekommen.
Im einen Fall wurde die
Wärmeversorgung der Schule
während der Sommerferien
komplett abgeschaltet, da
auch keine Vereinsnutzung
vorlag. Dies führte dazu, dass
das Warmwassersystem der
Sporthalle während der Ferien
quasi auf Raumtemperatur abkühlte
und keine Wasserentnahme
erfolgte. Eine turnusmäßig
nach den Ferien durchgeführte
Beprobung zeigte
dann eine erhöhte Legionellenzahl,
obwohl das Warmwassersystem
zu dieser Zeit
wieder mit hoher Temperatur
betrieben wurde. Durch systematisches
Spülen, auch mit
Chemikalieneinsatz, konnte
das System wieder in einen
hygienisch einwandfreien Zustand
versetzt werden.
Um die Wiederholung eines
solches Falles zu vermeiden,
sind bei den Sporthallen mit
möglicher planmäßiger Unterbrechung
des Betriebs zusätzlich
Elektroheizstäbe in den
Pufferspeicher eingebaut worden.
Diese dienen nicht der
Warmwasserversorgung der
Duschen, gewährleisten aber
die Temperaturhaltung des
Systems. Der Energieverbrauch
für die Deckung Speicherverluste
ist durch deren
gute Wärmedämmung überschaubar.
Durch diese Lösung
wird aber erreicht, dass eine
mehrere hundert kW große
Heizkesselanlage für die gesamte
Schule zumindest während
der Ferien in der warmen
Jahreszeit abgeschaltet werden
kann und deren Bereitstellungsverluste
vermieden
werden.
In einem anderen Fall lag
ein Fehler in der Programmierung
der DDC vor, der Minimalwert
der Pufferspeichertemperatur
war zu niedrig
eingestellt. Da keine Betriebsmeldungen
wie Warmwassertemperaturen
an eine übergeordnete
Gebäude-Leit-Technik
(GLT) der Stadt Frankfurt
übermittelt werden, ist dies
längere Zeit nicht aufgefallen
– der Warmwasserbedarf wurde
trotzdem ausreichend gedeckt.
Auch hier kam es zu
einer Verkeimung, die wiederum
behoben werden musste.
Zur Vermeidung dieser oder
ähnlicher Wiederholungen
wurde vorgesehen, die Unterschreitung
der Warmwassertemperatur
unter 55°C in die
Sammelstörmeldung mit aufzunehmen,
sodass zumindest
der Hausmeister informiert
wird. Dieser kann dann im
Technikraum die Ursache der
Sammelstörmeldung erkennen
und die Behebung veranlassen.
Eine Optimierung im Sinne
der VDI-Richtlinie 6023:
2013-04 Trinkwasserhygiene,
mit temperatur- und zeitabhängiger
Spülung des Trinkwassernetzes,
ist bisher seitens
der Stadt Frankfurt nicht vorgesehen.
Fazit
Die Systemsporthallen, deren
Heiz- und Lüftungstechnik
in diesem 2-teiligen Beitrag
beschrieben wurde, haben
sich im Wesentlichen bewährt.
Betreiber und Nutzer sind zufrieden.
Für weitere Planungen
konnten aus den Betriebserfahrungen
Optimierungen
vorgenommen werden.
Besondere Vorkommnisse
wie undichte Leitungen können
auch bei Massivgebäuden
auftreten, eventuell werden
sie dort aufgrund kapillar aufsteigender
Feuchte schneller
erkannt.
Probleme im Betrieb ergaben
sich bei der Hygiene
der Warmwasserbereitung, aus
denen man lernen kann und
muss.
Auch die weiteren noch
ausstehenden Sporthallen-
Ersatzbauten werden nach den
bewährten Planungen der
ersten Hallen, mit den aufgezeigten
Optimierungen, realisiert
werden.