Die beiden weiterführenden Schulen am Enkplatz (8.800m²) und die Turnhalle mussten renoviert werden. Es war geplant, die Ambitionen für die Sanierung zu erhöhen und die Turnhalle als "Fast-Null-Energie-Turnhalle" oder sogar als Positiv-Energie-Gebäude mit Solarenergie zu planen, was sie zu einem echten Leuchtturmgebäude für den Bezirk machen würde. Die Turnhalle wurde bewusst als Gelegenheit genutzt, um den Umfang und die Reichweite des Projekts auf weitere Zielgruppen im Stadtteil (Schüler, Lehrer, Eltern und Nachbarn) auszuweiten. Es wird ein IKT-gestütztes zentrales Überwachungs- und Energiemanagement zur Steuerung des solaren Wärmeenergieflusses in das sekundäre Fernwärmenetz eingerichtet.
1) Wiederaufbau statt Renovierung
Der Wiederaufbau der Turnhalle anstelle einer wirtschaftlich nicht machbaren Sanierung bot die Möglichkeit, auch die räumlichen Bedürfnisse der beiden Sekundarschulen zu erfüllen. Der Bau eines Anbaus an das bestehende Gebäude ermöglichte Verbesserungen:
▪ Wiedereingliederung der 4 Klassenräume, die sich derzeit in einem provisorischen Gebäude auf dem Schulgelände befinden
▪ 15 zusätzliche Klassenräume, 4 Freizeitklassen, 3 Technikräume und Nebenräume
▪ Bau von 4 teilbaren Standard-Turnhallen für die beiden Schulen und für die externe Nutzung
2) Das Energiekonzept: Null-Energie-Turnhalle
Das Ziel des Projekts war es, den Energiebedarf des Sportbereichs auf das Niveau eines "Null-Energie-Gebäudes" zu senken. Das Ziel war nicht, die Sportabteilung energieunabhängig zu betreiben, sondern ein Gleichgewicht zwischen der Gebäudehülle und erneuerbaren Energiequellen zu finden, um zumindest eine Null-Energie-Bilanz für den Sportbereich über das Jahr zu erreichen.
Für den Ersatz der Turnhalle gab die Projektleitung eine Projektstudie in Auftrag, die ein Konzept für Heizung, Klimatisierung, Belüftung und Sanitäranlagen (DE: "HKLS-Konzept") enthielt, das die Wärmeversorgung des Gebäudes in erster Linie über Wärmepumpen mit Umgebungswärme und solarthermische Anlagen vorsieht. Der Strombedarf des Gebäudes sollte hauptsächlich über eine Photovoltaikanlage erfolgen, so dass als Planungsziel eine Null-Energie-Bilanz für das neue Gebäude erreicht werden konnte.
Im Hinblick auf eine integrale Planung wurde bereits vor der Ausschreibung in Abstimmung mit Wien Energie als Partner für die solare Einspeisung ein grobes Haustechnikkonzept skizziert, wie es in den Zielen des Projektvorschlags vorgesehen war. Ziel war es, ein Konzept zu entwickeln, das den Projektzielen und den Gegebenheiten vor Ort am besten gerecht wird. Zu diesem Zweck wurde eine Grobdimensionierung der Gewerke auf der Grundlage eines abgestimmten Haustechnik- und Hydraulikkonzeptes vorgenommen.
In den ersten dialogorientierten Auswertungen erwies sich die begrenzte Dachfläche und deren anteilige Belegung mit Solarthermiekollektoren oder Photovoltaikmodulen als der kritischste Punkt für die Erreichung der Projektziele. Aus diesem Grund wurde in den Unterlagen für den Architekturwettbewerb eine Mindestfläche für die Solarwärmeanlage mit einer Größe von 680 m² festgelegt. Es gibt drei verschiedene Quellen für die Versorgung des Gebäudes mit erneuerbarer Energie:
2-1. Geothermische Energie (mit Sol)/Wasserwärmepumpe
Die Fußbodenheizung in der Turnhalle und das Heizregister der Lüftungsanlage werden durch Geothermie betrieben. Über 8 Tiefenbohrungen (Tiefe ca. 150m) wird der Erde Wärme entzogen und durch eine Wärmepumpe auf ein nutzbares Temperaturniveau gehoben. Ein Pufferspeicher und eine stufenlose Leistungsregelung des Kältekreislaufs sind installiert, um den Anlauf des Geräts zu reduzieren. Um den Untergrund, der die Pfähle umgibt, zu regenerieren und den Raum zu kühlen, wird im Sommer über einen separaten Wärmetauscher Wärme aus der Raumkühlung in den Boden eingespeist. Da hierfür die vorhandenen Heizungsanlagen genutzt werden, ist die Leistung deutlich geringer als bei einer ausgewiesenen Kälteanlage, dafür aber äußerst kostengünstig. Da die Wärmeleistung der Raumkühlung im Sommer voraussichtlich nicht ausreichen wird, um die Pfähle vollständig zu regenerieren, ist geplant, etwa ab September Wärme aus Solarthermie in den Boden einzuspeisen. Ab dem Beginn dieser Zwangsregeneration bis zum nächsten Sommer steht keine Kühlenergie mehr zur Verfügung.
2-2. Solarthermieanlage und Einspeisung in das Fernwärmenetz
Auf dem Dach des neuen Gebäudes errichtet Wien Energie eine solarthermische Anlage. Sie liefert einen Pufferspeicher für Wärme, die zum einen vor Ort in der Schule genutzt wird und zum anderen zur Einspeisung von Wärmeenergie in das Fernwärmenetz dient. Bei der Detailplanung wurde die Möglichkeit der Nutzung von Solarwärme im Gebäude im Vergleich zur Machbarkeitsstudie eingeschränkt. Ursprünglich war die Nutzung der Solarwärme zusätzlich zur Unterstützung der Raumheizung für die Regeneration der geothermischen Pfähle über die gesamte Sonnenzeit sowie für die Unterstützung der Warmwassererzeugung vorgesehen. In Abstimmung mit dem Planer für die technische Gebäudeausrüstung wurde die Solaranlage von Wien Energie an das neue Versorgungs- und Hydraulikkonzept angepasst. So wird der größte Teil der Solarwärme während des größten Teils der Sonnensaison bei etwa 70 °C in die Versorgung des Fernwärmenetzes eingespeist. Im Gebäude wird vor allem die Raumheizung auf niedrigem Temperaturniveau unterstützt. Darüber hinaus ist am Ende der Kühlsaison die Möglichkeit der Regeneration der Erdwärmesonden als Option vorgesehen. Simulationen ohne den Einsatz von Solarwärme zur Regeneration ergaben deutlich höhere Gewinne bei Verwendung von Vakuumröhrenkollektoren anstelle der meist verwendeten Flachkollektoren. Das wirtschaftliche Optimum wurde mit der maximal möglichen Ausnutzung der vorgesehenen Dachfläche erreicht, so dass insgesamt 320 m² Bruttokollektorfläche der Vakuumröhrenkollektoren in horizontaler Bauweise geplant wurden. Die Heizungsanlage der Schule ist so ausgelegt, dass sie zunächst die Wärme aus den Pufferspeichern verbraucht und erst dann das Wärmepumpensystem in Betrieb nimmt oder, falls erforderlich, Wärme aus der Fernwärme als Reserve bezieht.
2-3. Fotovoltaik-Anlage:
Zusätzlich zur Solarthermieanlage wird auf dem extensiv begrünten Flachdach des Erweiterungsbaus eine Photovoltaikanlage errichtet. Mit einer Leistung von 67 kWp über das Jahr deckt diese den Verbrauch der Schulsporthallen. Die Direktnutzungsrate wird mit ca. 75% prognostiziert; unter Berücksichtigung des gesamten Standorts ist von einer 100%igen Direktnutzung auszugehen. Strom, der nicht direkt in der Immobilie verbraucht wird (hauptsächlich in den Ferien), wird in das Stromnetz eingespeist.
3) Redundanz
Die Fernwärme ist das ganze Jahr über verfügbar. Sie versorgt den Altbau, die Warmwasserbereitung und die oberirdischen Geschosse des Neubaus, wenn nicht genügend Sonnenwärme zur Verfügung steht. Als Backup für den Fall, dass das Wärmepumpensystem ausfällt, kann auch das Niedertemperaturverteilungssystem der Turnhalle über einen Wärmetauscher mit Wärme versorgt werden.
4) Gebäudehülle
Die Transmissionswärmeverluste werden durch die unterirdische Bauweise der Turnhalle stark minimiert. Allerdings ist die unterirdische Bauweise nur in wenigen Ausnahmefällen für Wohnräume möglich. Büroräume oder Klassenzimmer wären in dieser Bauweise nur schwer zu realisieren, da die notwendige natürliche Sonneneinstrahlung nur schwer zu gewährleisten ist. Das Schulgebäude wurde so konzipiert, dass es deutlich bessere Energiekennzahlen aufweist als gesetzlich vorgeschrieben. Aufgrund des niedrigen Energieeffizienzfaktors erreicht das Gebäude den nationalen Standard "Niedrigstenergiegebäude 2020, Klasse A ++". Bei Berücksichtigung des erforderlichen Heizenergiebedarfs würde nur die Klasse B erreicht werden. Zur Erfüllung der Wärmebedarfsklasse A müssten Dämmstärken von mehr als 40 cm und hochwertige Passivhausfenster verwendet werden. Eine Erhöhung der Wärmeschutzqualitäten würde zu einer deutlichen Erhöhung der Herstellungskosten führen. Die berechneten Kennzahlen für den Heizenergiebedarf des fraglichen Projekts sorgen für eine Kostenoptimalität. Bei einem Heizbedarf der Klasse A würde die Kostenoptimalität nicht mehr erreicht werden.
5) Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
Für die Turnhalle ist eine mechanische Lüftungsanlage mit Rotationswärmetauscher mit einem Wirkungsgrad von 85-90% geplant. Diese dient nicht nur der Wärmerückgewinnung, sondern kann auch bis zu einem gewissen Grad Feuchtigkeit in die Luft zurückführen. Dies führt zu einem höheren Komfort für die Nutzer durch ein angenehmeres Raumklima, insbesondere in den Wintermonaten.