Ausgangssituation der LBS Knittelfeld
Die Landesberufsschule Knittelfeld wurde zwischen 1981 und 1983 in Stahlbetonskelettbauweise errichtet. Mit fortschreitendem Gebäudealter zeigten sich zahlreiche bauphysikalische und technische Mängel, die eine umfassende energetische und funktionale Sanierung erforderlich machten. Die Gebäudehülle wies erhebliche Defizite hinsichtlich Wärmedämmung und Luftdichtheit auf. Fenster und Dämmelemente entsprachen nicht mehr dem Stand der Technik, waren teilweise beschädigt oder undicht und führten zu beträchtlichen Wärmeverlusten.
Ein zentrales Problem stellte die thermische Überlastung der Innenräume während der Sommermonate dar, insbesondere im obersten Geschoss. Diese resultierte aus einem unzureichenden Lüftungskonzept sowie hohen solaren Einträgen über die oberhalb der Aula positionierten Lichtkuppeln. Diese waren nicht verschattet und in Teilen undicht, was zusätzlich zur Überwärmung zu Feuchteeintrag bei Niederschlagsereignissen führte. Die Entwässerungssituation auf dem Dach war unzureichend, sodass Regenwasser in das Gebäude eindringen konnte. Trotz ihres Beitrags zum Tageslichteintrag erwiesen sich die Lichtkuppeln in ihrer ursprünglichen Ausführung somit als bauphysikalisch problematisch.
Auch hinsichtlich der Fenster bestand Sanierungsbedarf: Obwohl im Zuge einer früheren Maßnahme teilweise Dreifachverglasungen eingebaut worden waren, zeigten sich Mängel bei der Dichtheit und Funktionalität. Einige Fenster ließen sich nicht mehr korrekt schließen, wodurch es insbesondere in der Heizperiode zu Zuglufterscheinungen, Kondensatbildung und erheblichen Lüftungswärmeverlusten kam. Ersatzteile waren für die vorhandenen Modelle nicht mehr verfügbar. Die Einbausituation sowie der Anschluss an die umgebende Bausubstanz trugen zusätzlich zu thermischen Schwachstellen bei.
Nur einzelne Gebäudebereiche, etwa der Werkstätten Bereich im Kellergeschoss, verfügten über mechanische Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung. Eine durchgängige kontrollierte Raumlüftung war nicht vorhanden, was sich negativ auf die Raumluftqualität und das thermische Komfortniveau auswirkte.
Die Fassade bestand aus Aluminiumverkleidungen, deren Erhalt ursprünglich im Rahmen der Sanierung angestrebt wurde. Eine im Zuge der Bestandsaufnahme durchgeführte Probemontage zeigte jedoch, dass eine einfache Wiederaufbereitung mittels Sandstrahlung die Oberflächenstruktur der Paneele stark veränderte und deren Verschmutzungsanfälligkeit erhöhte. Um die ursprüngliche Qualität der Verkleidung zu gewährleisten, wäre eine zusätzliche Oberflächenbehandlung, beispielsweise durch Pulverbeschichtung, notwendig.
Die Auswahl der LBS Knittelfeld als eines von drei Demonstrationsgebäuden innerhalb des Projekts RENVELOPE erfolgte nicht nur aufgrund des hohen technischen Sanierungsbedarfs, sondern auch wegen ihrer typischen Gebäudetypologie und Nutzung. Das Objekt repräsentiert exemplarisch zahlreiche öffentliche Bildungsbauten im deutschsprachigen Raum, die vor vergleichbaren Herausforderungen stehen und daher ein hohes Transferpotenzial für die entwickelte Sanierungslösung aufweisen.
Fassadenintegrierte Gebäudetechnik – Fokus Lüftungsanlage
Die realisierte Lösung kombiniert dezentrale Lüftungsgeräte in den Klassenräumen mit einer zentral geführten Abluft über das Atrium. Die verbrauchte Raumluft strömt über Überströmelemente in die Aula und wird dort im oberen Bereich, nahe den Lichtkuppeln, abgesaugt. Ein wasserbasiertes Luft-Wärmetauscherregister entzieht der Abluft thermische Energie, die anschließend über zwei Wasser-Wasser-Wärmepumpen in einer Kaskadenschaltung zur Aufbereitung der Vorlauftemperatur genutzt wird. Für Lastspitzen sowie als Redundanz steht eine zusätzliche Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Verfügung, die auch als Notheizung fungieren kann.
Die Systemarchitektur sieht darüber hinaus einen Technikraum im 2. Obergeschoss vor, in dem ein 1000-Liter-Pufferspeicher installiert wurde. Dieser ermöglicht eine hydraulische Trennung des Systems und dient zur Pufferung überschüssiger Wärmeenergie, unter anderem auch aus der gebäudeeigenen Photovoltaikanlage. Eine elektrische Heizpatrone mit einer Leistung entsprechend einer Wärmepumpe wurde integriert, um überschüssige PV-Energie nutzen oder im Bedarfsfall als elektrische Zusatzheizung agieren zu können.
Die Zuluft wird über die Fassadenelemente angesaugt und in den Klassenräumen über ein Wasser-Luft-Register vorkonditioniert eingebracht. Die Lüftungsgeräte sind jeweils mit CO₂-Sensorik ausgestattet und passen ihre Drehzahl bedarfsgerecht an (bis zu 20 m³/h pro Person). Dadurch wird sowohl die Raumluftqualität als auch der Energieeinsatz optimiert.
Zusätzliche Funktionen und bauliche Integration
Das System verfügt über weitere betriebsunterstützende Funktionen, welche sowohl den thermischen Komfort erhöhen als auch den Energieverbrauch senken. Insbesondere in den Sommermonaten wird durch eine gesteuerte Nachtlüftung eine passive Vorkonditionierung der Raumluft ermöglicht, wodurch Temperaturspitzen am Tag reduziert werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Wärmepumpen auch zur aktiven Vorkühlung einzusetzen, sofern dies betrieblich erforderlich und energetisch sinnvoll ist.
Die bauliche Integration des Systems erfolgte konsequent im Sinne der seriellen Sanierung. Die Hauptverrohrung für Heizung und Lüftung ist vollständig in den Fassadenelementen untergebracht, was eine besonders effiziente Montage ermöglichte. Die Zuluftgeräte wurden direkt in die Fassadenstruktur integriert, allerdings vor Ort und von innen. Sie sind so konzipiert, dass Wartung und Zugriff über Revisionsöffnungen erfolgen können, die in bestehenden Fensteröffnungen oder Fensternischen platziert wurden. Die Abluftführung erfolgt über zentrale Leitungselemente, die im oberen Bereich der Aula – in unmittelbarer Nähe der Lichtkuppeln – installiert wurden. Zur Ableitung der Abluft wurden zwischen den Klassenzimmern und der Aula gezielte Kernbohrungen mit Überströmelementen eingesetzt.
Die für die Wärmeerzeugung eingesetzte Luft-Wasser-Wärmepumpe wurde auf dem Dach des Gebäudes positioniert, unmittelbar angrenzend an den Technikraum, in dem der Pufferspeicher untergebracht ist. Die übrigen hydraulischen und regelungstechnischen Komponenten könnten in einem kompakten 10-Fuß-Technikcontainer untergebracht werden; alternativ wurde hierfür der vorhandene Kopierraum im zweiten Obergeschoss in Betracht gezogen. Diese bauliche Anordnung ermöglicht eine klare Trennung der Systemkomponenten und trägt zur Wartungsfreundlichkeit und Übersichtlichkeit der Anlage bei.
Energetische und bauphysikalische Bewertung
Die neue Außenfassade mit einer Gesamtdicke von 40 cm erreicht einen U-Wert von 0,15 W/m²K. Der Vergleich mit den Altwerten (z. B. Fenster: bis zu 2,97 W/m²K) verdeutlicht die drastische Verbesserung. Durch die Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage und die Reduktion von Lüftungswärmeverlusten konnte die Energieeffizienz erheblich gesteigert werden. Die aus den Energieausweisen genommenen theoretischen Werte für die Primärenergie (vorher / nachher) weisen auf eine Reduktion der Primärenergie von 80 %. Diese theoretischen Werte sind werden durch ein detailliertes Monitoring über ein Jahr, beginnend Sommer 2025, verifiziert.
Ergänzend erzeugen 196 Photovoltaikmodule (Fassade und Dach) mit einer Gesamtleistung von 82 kWp umweltfreundlichen Strom. Die Verteilung unterschiedlicher Modul-Ausrichtungen verbessert die Energieausbeute über den Tages- und Jahresverlauf.
Vorfertigung und Umsetzung
Die serielle Sanierung der Landesberufsschule Knittelfeld basiert auf der werkseitigen Vorfertigung einer multifunktionalen Fassadenlösung durch die Firma Strobl Bau – Holzbau. Ab dem Zeitpunkt der Auftragsvergabe konnte die Produktion der Module innerhalb eines Zeitraums von drei Monaten abgeschlossen werden. Dieser Zeitraum umfasste nicht nur die Fertigung, sondern auch alle relevanten Planungsprozesse sowie die Abstimmungen zwischen Holzbauunternehmen, Bauherrschaft, Architektenteam und den beteiligten Gewerken.
Im Anschluss daran erfolgte die Montage der rund 1800 m² Fassadenelemente direkt am Bestandsgebäude. Nachdem die bauliche Hülle fertiggestellt war, wurden die technischen Systeme, insbesondere die Lüftungsanlagen und die PV, installiert, und optimiert. Die gesamte Montage der Fassade vor Ort konnte ebenfalls in einem Zeitraum von etwa drei Monaten (Oktober bis Dezember) abgeschlossen werden. Die Installation des Monitoring Systems und Inbetriebnahme der Lüftungsgeräte nahm weitere zwei Monate in Anspruch.
Insgesamt konnte die Umsetzung – von der Vergabe bis zur vollständigen Inbetriebnahme des Systems – in lediglich acht Monaten realisiert werden. Trotz des umfassenden Eingriffs blieb der laufende Schulbetrieb während der gesamten Bauzeit weitgehend unbeeinträchtigt, was den hohen Grad an Planungspräzision und die Vorteile der seriellen Vorgehensweise deutlich unterstreicht.
Forschungs- und Umsetzungspartner
