Das Familienzentrum Sonnenschein in Pfullendorf ist seit dem Frühjahr 2019 die neue Heimat von drei Kindergartengruppen und einer Krippe. Der Stein geriet ins Rollen, als der Kindergarten am Stadtgarten aufgrund der maroden Bausubstanz dringend neue Räumlichkeiten brauchte. Es war also eine schnelle Lösung gefragt, die trotz der hohen Ansprüche an eine kindgerechte Einrichtung innerhalb des Kostenrahmens blieb. Darum vergab der Gemeinderat das Projekt für 2.999 725 Euro an den spezialisierten Generalunternehmer Eurokindergarten aus Warthausen. Nach nur 12 Monaten wurde das neue Familienzentrum Sonnenschein schlüsselfertig übergeben – inklusive Außenanlagen, Inneneinrichtung und einem kompromisslos ökologischen Energiekonzept.

Das Eurokindergarten-Prinzip

Eurokindergarten entwickelte in Kooperation mit Architekten, Pädagogen und Energieberatern ein optimiertes Gesamtkonzept für Kitas und Kindergärten, das auf viele Bauvorhaben übertragbar ist. Vorgeplante Module minimieren den Planungsaufwand und bieten dabei noch genug Spielraum, um die spezifischen Wünsche der Gemeinde umzusetzen. Was durch diese Serienreife an Kosten eingespart wird, kann wie in Pfullendorf in ein ambitioniertes Energiekonzept fließen, das vollkommen ohne fossile Energie auskommt und die Betriebskosten senkt.

Holzrahmenbau mit Klimadecke

Das Gebäude ist in vorgefertigter Holzrahmenbauweise errichtet und mit nachwachsenden Rohstoffen gedämmt – umweltfreundlich hergestellt und recycelbar. Zum Heizen und Kühlen sind im Trockenbauverfahren vollflächig aktive Klimadecken installiert. Sie temperieren die Räume fast ausschließlich über den Austausch von Wärmestrahlung, was sich positiv auf das Raumklima auswirkt: Bei geringer Konvektion wird weniger Staub aufgewirbelt, die Luft muss im Winter nicht überheizt werden und eine Kühlung ohne kalte Zugluft ist nicht nur angenehmer, sondern auch gesünder. In Gruppen- und Schlafräumen sorgt eine akustisch wirksame Deckenbeplankung für die nötige Ruhe.

Weitgehend autarke Energieversorgung:

Klimadecken senken den Energiebedarf

Im Vergleich zu konvektiven Systemen reduzieren die Klimadecken den Heizwärmebedarf um rund 30 %. Ihre gesamte Oberfläche wird aktiv zur Wärmeübergabe genutzt und deshalb genügen bereits niedrigste Vorlauftemperaturen zum Heizen – bzw. relativ hohe zum Kühlen. Die eingesetzte Wärmepumpe muss also weniger leisten und verbessert dadurch ihren Wirkungsgrad. Mit anderen Worten: Sie macht mit dem eingesetzten Strom noch mehr kostenlose Energie aus der Umwelt nutzbar.

Doppelte Sonnenkraft

Das Gebäude nutzt Sonnenenergie gleich auf zwei Arten: Eine Photovoltaik-Anlage liefert Strom für die Wärmepumpe und andere Verbraucher. Übersteigt ihr Ertrag den aktuellen Strombedarf, füllt sie einen Batteriespeicher für den späteren Eigenverbrauch. Erst wenn auch dieser Speicher voll ist, wird die überschüssige Energie in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Zusätzlich nehmen Dachabsorber die Wärme der Sonnenstrahlen auf wie bei einer Solarthermie-Anlage. Bei Bedarf unterstützt diese Wärme direkt die Heizung und Warmwasserbereitung. Wird gerade keine Wärme gebraucht, fließt sie in den Eisspeicher und kann später wieder daraus entnommen werden.

Eisspeicher als Wärme- und Kältequelle

Der Eisspeicher ist im Prinzip ein unterirdischer Wassertank mit Wärmetauscher. In der Heizperiode kann diesem Wassertank Wärme entzogen werden, die dann zur Heizung und Warmwasserbereitung zur Verfügung steht. Sinkt die Temperatur in der Zisterne dadurch auf 0 °C, gefriert das Wasser langsam und setzt dabei eine große Menge Kristallisationswärme frei. Der Phasenwechsel von 0 °C kaltem Wasser zu 0 °C kaltem Eis liefert etwa genauso viel Energie, wie man benötigt, um 0 °C kaltes Wasser auf 80 °C zu erhitzen.

Der Clou ist, dass sich der Eisspeicher zum Teil von alleine „auflädt“: Die Betonzisterne ist nicht gedämmt und selbst im Winter noch von rund 8 °C warmem Erdreich umgeben. So regeneriert der Speicher automatisch und wird mit kostenloser Erdwärme aufgetaut. Zusätzlich lässt sich der Speicher mit überschüssiger Wärme aus den Dachabsorbern aktiv aufladen. Dafür genügen schon geringe Temperaturen, die auch im Winter erreicht werden.

Im Sommer kehrt man das Prinzip des Eisspeichers einfach um und nutzt ihn zum Kühlen: Dazu lädt man den Speicher am Ende der Heizperiode nicht mehr aktiv auf und lässt das Wasser gefrieren. Nun kann dem Speicher für lange Zeit Wärme zugeführt und Kälte entnommen werden, die dann für den Kühlbetrieb der Klimadecken zur Verfügung steht. Wenn das Eis irgendwann wieder aufgetaut ist, hält das umgebende Erdreich die Wassertemperaturen niedrig genug für die Deckenkühlung.