Energieausweis für Wolkenkratzer

Der Frankfurter Eurotower zählt zu den höchsten Gebäuden Deutschlands. In diesem Jahr erstellte ein Ingenieurbüro einen bedarfsorientierten Energieausweis für den über 30 Jahre alten und 148 Meter hohen Wolkenkratzer. Damit wurde zum ersten Mal ein Nichtwohngebäude dieser Größenordnung nach energetischen Maßstäben bewertet. Aufgrund der Anzahl und Komplexität der einzubindenden Gebäude- und Anlagendaten ist dieses Projekt zurzeit einmalig in Deutschland.

Oben: Für die energetische Bewertung des Eurotowers setzte Prof. Dr.-Ing. Rainer Hirschberg das Programm Energieberater Plus 18599 des Kölner Unternehmens Hottgenroth Software ein.

Mitte: Das Blockheizkraftwerk ist Teil der komplexen Anlagentechnik des Eurotowers.

Unten: Der Eurotower beweist, dass auch sehr große Gebäude energetisch bewertet werden können.

Der 1977 fertig gestellte Eurotower verfügt über 40 Stockwerke und eine Geschossfläche von 78.000 Quadratmetern. Eine vorgehängte Glas- und Aluminiumfassade mit einem Stahlbetonskelett kennzeichnet das Frankfurter Hochhaus des Architekten Richard Heil. Die Eigentümerin des Objekts, die RFR-Holding, Frankfurt, konnte über die letzten Jahre einen namhaften Hauptmieter für den Büroturm vorweisen: die Europäische Zentralbank (EZB). Die Währungshüter werden jedoch an einen neuen Standort umziehen, und um die entstehende Lücke zu schließen, sucht die RFR-Holding nach einem neuen Mieter. Deshalb hat sie vorab den energetischen Zustand des Gebäudes beurteilen lassen. Auf dieser Grundlage kann gemeinsam mit einem potenziellen Nachmieter über Sanierungsmaßnahmen und architektonische Veränderungen entschieden werden.

Das neue Domizil der EZB wird voraussichtlich aber erst im Jahr 2014 bezugsfertig sein. Bis dahin hat die Bank ihren Sitz weiterhin im Eurotower. Die Erkenntnisse aus der energetischen Bestandsaufnahme des Gebäudes werden deshalb zurzeit noch nicht umgesetzt. Die Eigentümerin beauftragte das Ingenieurbüro Hirschberg, Wiesbaden, mit der energetischen Bewertung der Immobilie. Prof. Dr.-Ing. Rainer Hirschberg und seine Mitarbeiter Michael Hoeft und André Redenz standen damit vor einer in Deutschland bislang einmaligen Aufgabe. Zum ersten Mal sollte ein derart großes Nichtwohngebäude nach DIN V 18599 bedarfsorientiert berechnet werden. Da ein Mieterwechsel in der nächsten Zeit noch nicht ansteht, erstellte Hirschberg zwar keine rechnerischen Vorschläge für eine Sanierung. Er sprach in einem vorläufigen Gutachten allerdings einige Empfehlungen aus.

Vorhandene Pläne verringern Rechercheaufwand

Im Archiv der Planungsstelle des Eurotowers wurden die Architekten-, Statik- und Haustechnikpläne über die Jahrzehnte gesammelt und aufbewahrt. Das Sichten, Aufbereiten und Bewerten dieser umfangreichen Datensammlung zeigte, dass sich eine darüber hinaus gehende Datenaufnahme vor Ort in Grenzen halten würde. Die Pläne wurden im Laufe der Jahre durch das Property Management der Eigentümerin zwar digital aufbereitet. Da jedoch keine verlässlichen Schnittstellen zu diesen Altdaten vorlagen, war es erforderlich, die Daten noch einmal per Hand zu erfassen. Hoeft und Redenz zufolge ist bei der Übernahme von Daten zudem eine Plausibilitätsprüfung dringend angeraten. Nur so ließe sich deren Integrität gewährleisten. Hilfreich waren zudem die digitalen Schemata der Anlagentechnik. Hirschberg und sein Team überprüften die Gebäudetechnik und glichen sie mit den bestehenden Informationen ab. Der Rechercheaufwand ließ sich durch das Archiv deutlich reduzieren.

Der Berater muss sich in das Gebäude hineindenken

Neben der Anlagentechnik bildet auch die Zonierung einen wesentlichen Punkt, der für die energetische Bewertung eines Gebäudes nach DIN V 18599 mit verantwortlich ist. Entsprechend der Nutzung und Konditionierung der Räume werden die Gebäudezonen nach normierten Kriterien ermittelt. Dabei bietet die DIN vordefinierte Nutzungsprofile an, die den einzelnen Gebäudeteilen zugewiesen werden können.

Insgesamt weist der Eurotower 14 unterschiedliche Zonen auf. Dabei überwiegt die Nutzung als Bürofläche, hinzu kommen beispielsweise Küche, Restaurant, Flure und Toilettenbereiche. Folgende Arten der Konditionierung bildeten die Grundlage für die Zonierung: Heizung, Kühlung, Lüftung mit Heiz- und Kühlregister sowie die Beleuchtung.

Die Größe des Gebäudes konfrontierte die Mitarbeiter des Ingenieurbüros mit einer großen Anzahl an unterschiedlichen Profilen, deren Verknüpfung untereinander die Bewertung zu einem sehr komplexen Projekt machte. So hatte fast jede Etage nicht nur ihren eigenen Heizkreis sondern auch weitere Besonderheiten. Die Hauptaufgabe für die Berater war es, sich in den Aufbau des Gebäudes hineinzudenken und ihn zu verstehen, ohne an der Planungs- und Bauphase selbst beteiligt gewesen zu sein. Erst nachdem die Ingenieure sich ein klares Verständnis der Bedingungen vor Ort erarbeitet hatten, konnten sie daran gehen, diese mit einer Software abzubilden.

Berater braucht viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl

Hirschberg setzte für die energetische Bewertung des Eurotowers das Programm Energieberater Plus 18599 des Kölner Unternehmens Hottgenroth Software ein. Da sein Ingenieurbüro dieses Programm in der Vergangenheit wiederholt mit guten Ergebnissen verwenden konnte, verließ er sich bei diesem Pilotprojekt auf die dabei gesammelten Erfahrungen.

Mit Hilfe der Software ließ sich nicht nur die komplexe Anlagentechnik komfortabel aufnehmen, auch die Daten der Gebäudehülle konnten direkt in die entsprechende Hüllflächentabelle eingegeben werden. Die Werte der einzelnen Außenbauteile standen dank des umfangreichen Archivs der Eigentümer ebenfalls zur Verfügung und fanden ihren Weg ins Programm.

Von der Software geleitet, übernahmen die Berater zunächst die U-Werte des Gebäudes. Daraufhin legten sie die einzelnen Zonen an, berechneten das Gesamtvolumen und legten die Details der Zonen (Volumen und Flächen) fest. Im nächsten Schritt nahmen sie innere Wärmequellen wie Computer, Beleuchtung und Personen in die Berechnung mit auf. Mit diesen Angaben standen die Eckdaten des Gebäudes softwareseitig zur Verfügung.

Aufgrund dieser Datenvorgaben ging es dann im nächsten Schritt darum, die technische Konstellation zu spezifizieren. Das Team um Prof. Hirschberg bildete mit Hilfe der Software ab, wie die einzelnen Zonen mit Energie versorgt werden und wie sie mit den Energieerzeugern verknüpft sind. Die Frage war, welche Zonen wie und woher mit Heizung, Kälte und Lüftung versorgt werden. Da die Ergebnisse zunächst nicht ganz schlüssig waren, holte man sich Hilfe beim Software-Hersteller und schickte die Datensätze zu Hottgenroth. Hier wurden Verknüpfungsfehler zwischen den Zonen und den Energieversorgern festgestellt. Die Datensätze wurden korrigiert und konnten dann in die weiteren Berechnungen einfließen.

Gebäudewerte und Anlagentechnik

Die Bestandsaufnahme ergab für die Aluminiumbereiche der Fassade einen U-Wert von 2,7 Watt pro Quadratmeter Kelvin (W/(m²K)). Die Eigentümerin ließ in den 90er Jahren allerdings die Verglasung komplett austauschen. Die verglasten Bereiche weisen nun einen U-Wert von 1,7 W/(m²K) auf und erfüllen damit die Anforderungen der aktuell gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV 2009). Die Bewertung der erdberührten Bauteile und des Dachbereichs (Dach gegen Außenluft) erfolgte entsprechend der Gebäudetypologie. Auch die technischen Anlagen des Eurotowers wurden Ende der 90er Jahre komplett saniert. Laut André Redenz ist die technische Ausstattung des Gebäudes nicht schlecht. Wie heute üblich, steuert eine Gebäudeleittechnik (GLT) sämtliche haustechnischen Geräte und Energieerzeuger entsprechend den einzelnen Zonen des Gebäudes. Eine GLT werde allerdings, so Redenz, von der EnEV nicht ausreichend berücksichtigt.

Mit Hilfe von übersichtlich gegliederten Anlagen-Schemata ließ sich die Anlagentechnik verständlich und praxisbezogen abbilden. Für die Energieversorgung des Eurotowers sind drei Blockheizkraftwerke von Jenbacher verantwortlich. Sie erzeugen jeweils eine elektrische Leistung von 450 Kilowatt (kW) und eine thermische Leistung von 530 kW. Um die erforderliche Heizleistung abzudecken sind zusätzlich zwei mit Erdgas betriebene Gebläsekessel im Einsatz, jeder mit 3500 kW. Die Kühlung übernimmt eine wassergekühlte Kompressionsanlage. Ergänzt wird die Gebäudetechnik durch zwei Absorptionskältemaschinen, die aus der Abwärme der Energieversorgung Kälte für die Kühlung des Gebäudes erzeugen, jeweils mit einer Leistung von ca. 300 kW. Auch die Beleuchtung ist je nach Nutzung in unterschiedliche Bereiche eingeteilt. Die dafür anzusetzenden Werte wurden entsprechend dem Tabellenverfahren gewählt. Heute werden aufgrund der komplexen Berechnungen generell Software-Programme eingesetzt, um Gebäude energetisch zu bewerten. Doch gerade bei so großen und alten Gebäuden wie dem Eurotower ist der richtige Umgang mit den Daten eine Kunst, die auf Seiten des Beraters viel Erfahrung erfordert. Denn nicht alle in die Berechnung einfließenden Daten stehen eingabebereit zur Verfügung. Oft müssen diese vorher abstrahiert und zusammengefasst werden. Oder es ist erforderlich, bestimmte Annahmen über den Zustand des Gebäudes oder der Gebäudetechnik zu treffen.

Nicht immer ist es möglich, aus den vorhandenen Plänen Rückschlüsse auf alle Details zu ziehen. Um solche Wissenslücken zu schließen, wäre es theoretisch erforderlich, die Substanz des Gebäudes zu beschädigen und zum Beispiel Decken aufzureißen, um die U-Werte von innenliegenden Trennflächen genau zu bestimmen. Deshalb erlaubt der Gesetzgeber es stattdessen, gewisse Annahmen in die Erstellung eines Energieausweises einfließen zu lassen. Rainer Hirschberg bewertet das positiv: Bei einem so großen Gebäude, so Hirschberg, müssten zwangsläufig Annahmen getroffen werden, freilich nur solche, die das Ergebnis minimal beeinflussen würden. Denn Kosten und Zeitaufwand, aber auch der Rahmen den eine Software vorgäbe, erlaubten es nicht, jedes einzelne Detail aufzunehmen. Oberstes Ziel sei es, das Endergebnis durch diese Annahmen nicht merklich zu verändern. Allerdings unterstützt der Energieberater Plus 18599 den Anwender dabei, verlässliche Annahmen zu treffen. Entsprechend der Bauteiltypologie gibt er chronologisch geordnete Empfehlungen aus, passend zur Entstehungszeit des Gebäudes. Für André Redenz ist das eine entscheidende Funktion, die er so ausgeprägt in noch keinem anderen Programm gefunden hat.

Der erste Energieausweis für einen Wolkenkratzer

Prof. Rainer Hirschberg und sein Team haben bewiesen, dass es möglich ist, auch sehr große Nichtwohngebäude energetisch zu bewerten. Eine gute Datenbasis, auf die man für die Aufnahme der Gebäudeeigenschaften zurückgreifen kann, ist indes unerlässlich, um das Projekt mit einem vertretbaren Aufwand durchzuführen. Für André Redenz ist der Software-Einsatz bei so großen Gebäuden wie dem Eurotower in gewisser Weise vergleichbar mit alltäglicheren Projekten. Unterschiede ergäben sich nicht so sehr in der Bedienung und Arbeitsweise sondern eher aus der höheren Komplexität und der größeren Anzahl an Zonen, die solche Großprojekte mit sich brächten. Bei großen und bei kleinen Projekten kommt es für ihn darauf an, sich möglichst genau an die Eingabereihenfolge des Programms zu halten, um alle wichtigen Arbeitsschritte zu integrieren. Zudem sei es wichtig, jedes Ergebnis nach gesundem Menschenverstand auf Plausibilität zu prüfen.

Zwar hat der Bauherr noch keine konkreten, rechnerischen Vorschläge für eine Sanierung von Hirschberg angefordert, dieser hat in einem vorläufigen Gutachten jedoch erste Empfehlungen erarbeitet. Er rät dazu, weitere BHKWs in unterschiedlichen Leistungsgrößen einzusetzen. Durch kleinere BHKWs ließe sich die Energieversorgung besser auf den tatsächlichen Bedarf einstellen. So könnte in Zeiten mit wenig Last der Einsatz der dafür überdimensionierten, bestehenden Energieversorger vermieden werden. Auch die beiden Gebläsekessel mit je 3500 kW Leistung könnten dann außer Betrieb genommen werden.