Hochschule Luzern – Neubau und Erweiterung Campus Horw

Der Campus Horw wird in den kommenden Jahren umfassend erneuert und erweitert, um den steigenden Platzbedarf der Hochschule Luzern (Departement Technik & Architektur), der Pädagogischen Hochschule Luzern (PH Luzern) und weiterer Bildungseinrichtungen zu decken. Künftig sollen dort rund 4000 Studierende und etwa 1000 Mitarbeitende lernen, lehren und forschen. Geplant ist die Erhaltung der bestehenden Gebäude des Departements Technik & Architektur, während auf den unbebauten Flächen im Norden und Süden zwei kompakte Neubauten mit Innenhöfen entstehen – für die PH Luzern und die Hochschule Luzern.

Bereits im Vorprojekt wurden umfangreiche Simulationen eingesetzt, um der Komplexität des Projekts gerecht zu werden. Ein besonderer Fokus lag dabei auf dem sommerlichen Wärmeschutz, da an der Fassade zwei unterschiedliche Sonnenschutzsysteme sowie eine fixe Verschattung in Form eines Brise-Soleil vorgesehen sind. In diesem Zusammenhang spielen die Materialisierung (thermische Masse), der Sonnenschutz und die Raumgeometrie eine entscheidende Rolle, um ein Maximum an Tageslicht zu ermöglichen und gleichzeitig eine Überhitzung der Räume zu vermeiden. Das geplante Zweileitersystem mit Kühlfunktion über den Fussboden stellte eine besondere Herausforderung dar – insbesondere aufgrund der konträren Nutzungen.

Mithilfe dynamischer Simulationen konnten verschiedene Regelstrategien sowie deren Auswirkungen auf das Raumklima detailliert untersucht werden. Dadurch liessen sich dem Nutzer die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme transparent aufzeigen und eine fundierte Entscheidungsgrundlage schaffen. Eine Gesamtarealsimulation, welche das gesamte Abgabesystem – bestehend aus Fussbodenheizung/-kühlung, Heiz- und Kühldecken sowie der zugehörigen Regelung – detailliert abbildete, ermöglichte zudem die Ermittlung der jährlichen Wärme- und Kälteleistungen. Diese Ergebnisse dienten als Grundlage für eine bedarfsgerechte Auslegung.

Mehrwert

• Sommerlicher Wärmeschutz: Optimierung von Raumgrössen, Materialisierung und Sonnenschutzsystemen
• Systemvergleich: Bewertung unterschiedlicher Systeme (Heiz-/Kühldecken, Fussbodenheizung/-kühlung) auf das Raumklima
• Regelungsstrategie: Entwicklung und Bewertung von Regelstrategien zur optimalen Steuerung des Zweileitersystems
• Gesamtarealsimulation: Ermittlung des jährlichen Wärme- und Kältebedarfs bzw. der Monatsgleichzeitigkeit

Leistungen

• Optimierte Sonnenschutzsteuerung
  Da die Eckräume über zwei Fassaden verfügen und mehr Tageslicht erhalten, wurde in einer parametrischen Studie untersucht, wie sich unterschiedliche Aktivierungs-strategien des Sonnenschutzes auf Tageslicht und Überhitzung auswirken. 
  
  
• Dynamische Gebäudesimulation
  Es wurden zwei Regelgeschosse hinsichtlich des Raumkomforts untersucht. Im Fokus standen dabei das Zweileitersystem, die Fussbodenklimatisierung sowie die konträren Nutzungen. Eine Besonderheit des Objekts bilden die unregulierten Unterrichtsräume. 
  
  
• Identifizierung kritischer Räume
  Da das Zweileitersystem pro Quadrant nur zwischen Heizen und Kühlen umschalten kann und regulierte wie unregulierte Räume aufeinandertreffen, traten bei bestimmten Belegungs-zuständen und Raumgeometrien Behaglichkeitsprobleme auf. Diese konnte mit der Simulation transparent aufgezeigt werden.
  
  
• Fokus auf das Raumklima
  Die Regelgeschosse wurden in verschiedenen Betriebsmodi und Belegungsdichten untersucht, inklusive prädiktiver Regelungs-ansätze. Dabei zeigte sich, dass die Anforderungen an das Raumklima gemäss SIA 180 gesamthaft zu über 90 % mit dem gewählten System erfüllt werden können. 
  
  
• Gesamtarealsimulation
  Die drei Hauptgebäude E, A, (D, C und B) wurden raumscharf in IDA ICE modelliert. Abgebildet wurden das Fussbodenheiz- und -kühlsystem, das Zweileitersystem, die mechanische Lüftung sowie Personenbelegung und Monatsgleichzeitigkeiten. Ziel war ein möglichst realitätsnahes, dynamisches Modell. 

• Energieeinsparung und Reduktion der Leistungspeaks
  Die Jahressimulationen zeigten einen erhöhten Energiebedarf und hohe Leistungsspitzen. Durch reduzierte Heiz- und Kühlzeiten sowie gestaffelte Einschaltzeiten konnten Energieverbrauch und Leistungspeaks deutlich gesenkt und ein optimaler Anschluss an das Fernwärme- und Kältenetz sichergestellt werden. 

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