Labore brauchen verlässliche technische Bedingungen, damit Menschen sicher arbeiten können. Dafür ist eine leistungsfähige Infrastruktur notwendig, die zu großen Teilen Energie benötigt. Steigende Kosten sowie zunehmende Nachhaltigkeitsvorgaben bewirken, dass hier verstärkt hingesehen wird. Vor allem bei Neubauten und größeren Umbauten kann frühzeitig auf einen sparsamen Energieeinsatz gesetzt werden. Wie hoch dieser Bedarf später ausfällt, wird bereits durch viele Entscheidungen während der Planung beeinflusst.

Wie relevant das Thema ist, zeigt ein Beispiel der Harvard University. Dort entfallen auf Laborflächen rund 20 Prozent der Gebäudefläche, aber fast 44 Prozent des Energieverbrauchs.[1] Diese Werte lassen sich nicht pauschal auf andere Laborgebäude übertragen, dennoch zeigen sie, dass es sich lohnt, den Energiebedarf schon bei der Planung mitzudenken. Energieeffizient zu planen, bedeutet dabei nicht, Geräte und Belüftungsanlagen möglichst weit zu reduzieren. Entscheidend ist, genau zu bestimmen, welche Ausstattungen für die geplante Nutzung erforderlich sind und darauf die Gebäudetechnik und die Einrichtung gezielt auszurichten. Ein Labor lässt sich also dann energieeffizient planen, wenn die tatsächlichen Nutzungs- und Sicherheitsanforderungen früh geklärt werden.

Eine energieeffiziente Laborplanung beginnt mit den späteren Arbeitsprozessen. Drei zentrale Fragen sollten direkt zu Beginn beantwortet werden:

• Was wird in den Räumen gemacht?
• Welche Geräte kommen zum Einsatz und mit welchen Stoffen wird gearbeitet?
• Wie könnte sich die Nutzung in Zukunft verändern?

Die Antworten bilden die Grundlage für das Raumkonzept und bestimmen, welche technische Infrastruktur erforderlich ist. Für den Ansatz, ein Labor von innen nach außen zu planen, sind die Tätigkeiten der Ausgangspunkt. Aus ihnen entwickeln sich die Anforderungen an den Raum und seine Ausstattung. Die späteren Nutzerinnen und Nutzer sollten früh in diesen Prozess eingebunden werden. Sie wissen, wie Arbeitsabläufe in der Praxis funktionieren. Dies hilft, die Planung am tatsächlichen Bedarf auszurichten.

Das ist auch für die Energieeffizienz relevant. Technische Anlagen müssen ausreichende Leistung bereitstellen, sollten aber nicht auf Basis unnötig hoher Annahmen dimensioniert werden. Je genauer die spätere Nutzung bekannt ist, desto fundierter lassen sich solche Entscheidungen treffen.

Die Lüftung verdient bei der energetischen Betrachtung besondere Aufmerksamkeit. In einem Labor erfüllt sie wichtige Aufgaben für den sicheren Betrieb und für definierte Umgebungsbedingungen. Gleichzeitig muss die Luft bewegt, häufig auch erwärmt oder gekühlt werden. Eine energieeffiziente Laborlüftung ist deshalb nicht einfach eine Lüftung mit möglichst geringer Luftmenge. Sie muss zuverlässig die Bedingungen schaffen, die im jeweiligen Bereich erforderlich sind. Welche Leistung dafür notwendig ist, hängt von der Nutzung ab. Arbeiten mit Gefahrstoffen stellen andere Herausforderungen dar als Tätigkeiten ohne entsprechende Exposition. Auch Laborabzüge und die notwendige Abluft wirken sich auf das Lüftungskonzept aus. Hinzu kommt die Wärme, die beispielsweise durch Laborgeräte in den Raum eingebracht wird. Daraus ergibt sich ein wichtiger Grundsatz für die Planung: Nicht jeder Laborbereich benötigt dieselben Bedingungen. Statt vorsorglich überall vom höchsten Bedarf auszugehen, lohnt sich eine differenzierte Auswertung. So kann die Lüftung passend zur vorgesehenen Nutzung geplant werden, ohne Abstriche bei der Sicherheit zu machen.

Laborabzüge gehören zu den zentralen Sicherheitseinrichtungen vieler Labore. Ihre wichtigste Aufgabe ist der Schutz der Menschen, die dort arbeiten. Sie verhindern, dass Gase, Dämpfe oder Stäube in gefährlicher Konzentration aus dem Abzug austreten. Diese Schutzziele sind auch in der Norm EN 14175 für Laborabzüge verankert. Um eine sichere Umgebung im Abzug zu gewährleisten, wird Luft aus dem Arbeitsraum entnommen. Diese Luft muss über die Raumlüftung ersetzt und je nach Einsatzort entsprechend konditioniert werden. Die erforderliche Abluftmenge beeinflusst damit auch den Energiebedarf des Gebäudes.

Wie hoch der benötigte Volumenstrom ist, hängt unter anderem von der Konstruktion des Laborabzugs und dem gewählten Regelungskonzept ab. Bei einer variablen Abluftregelung kann beispielsweise auf die Stellung des Frontschiebers reagiert werden. Beim Köttermann Laborabzug EcoPlus sorgt eine besondere Luftführung dafür, dass die Schutzfunktion bereits mit einem reduzierten Abluftvolumenstrom erreicht werden kann.

Eine gute Laborplanung prüft daher die Einbindung der Laborabzüge in das Lüftungskonzept und stimmt die Abluft des Laborabzugs auf die Raumlüftung ab. Die Planung eines Labors sollte dabei nicht an der Grenze des Laborraums enden. Wichtig ist, die technische Gebäudeausrüstung (TGA) früh einzubeziehen. In der Praxis bedeutet das, die beteiligten Fachdisziplinen bereits zu Beginn eines Projekts zusammenzubringen. Werden die Rahmenbedingungen erst spät konkretisiert, sind Anpassungen häufig schwieriger. Sind sie früh geklärt, kann die Gebäudetechnik von Anfang an darauf abgestimmt werden.

Die Anforderungen an ein Labor können sich während seiner Nutzungsdauer erheblich verändern. Forschungsprojekte wechseln, neue Methoden entstehen und Geräte werden ausgetauscht. Außerdem arbeiten heute viele Einrichtungen interdisziplinär; die Arbeitsplätze werden für unterschiedliche Tätigkeiten ausgerichtet. Eine Planung, die ausschließlich einen Zustand abbildet, kann schnell an Grenzen stoßen.

Flexible Raumkonzepte erleichtern es, auf solche Veränderungen zu reagieren. Auch eine modulare Laboreinrichtung kann dazu beitragen, Arbeitsbereiche einfach anzupassen, ohne sie vollständig neu aufbauen zu müssen. Köttermann steht mit seinem Baukastensystem für diese Wandlungsfähigkeit und plant daher entsprechend. Mischformen sind üblich: Wandelbare Arbeitsbereiche können mit dauerhaft benötigten Strukturen kombiniert werden.

Dieser Aspekt sollte allerdings klar von der direkten Energieeinsparung unterschieden werden. Eine flexible Einrichtung senkt nicht automatisch den Strom- oder Wärmebedarf. Sie kann jedoch eine langfristige Nutzung vorhandener Ressourcen unterstützen. Langlebige Laboreinrichtungen sind in diesem Zusammenhang ebenfalls relevant. Die Infrastruktur von Köttermann aus pulverbeschichtetem Stahl ist für eine dauerhafte Nutzung ausgelegt und dennoch modular integrierbar. Flexibilität ergänzt die energetische Betrachtung damit um einen wichtigen Aspekt der Ressourceneffizienz.

Einsparpotenzial hat auch die räumliche Organisation eines Labors. Bereits in der Planung sollte deshalb berücksichtigt werden, welche Arbeitsbereiche beispielsweise eine besondere Klimatisierung benötigen. Lassen sich Tätigkeiten mit einem vergleichbaren technischen Bedarf sinnvoll zusammenfassen, kann die Versorgung gezielter auf diese Bereiche zugeschnitten werden.

Gleichzeitig sollte sich die Anordnung der Arbeitsplätze an den späteren Abläufen orientieren. Kurze Wege erleichtern die tägliche Arbeit und sorgen dafür, dass Geräte und Materialien dort zur Verfügung stehen, wo sie benötigt werden. Ihr wesentlicher Vorteil liegt jedoch in effizienten Arbeitsabläufen und einer ergonomischen Gestaltung des Labors, nicht in einer unmittelbar messbaren Energieeinsparung.

Auch vorhandenes Tageslicht lässt sich in das Raumkonzept einbeziehen. Ein Beispiel dafür ist die Stadtentwässerung Schweinfurt. Große Fensterflächen und transparente Glaseinsätze in den Medienzellen lassen Tageslicht weit in die Laborbereiche gelangen. Das schafft eine helle Arbeitsumgebung und kann zugleich das Beleuchtungskonzept nachhaltiger gestalten.

Eine durchdachte Raumplanung bringt damit unterschiedliche Ziele zusammen. Sie berücksichtigt den Energieeinsatz ebenso wie funktionierende Arbeitsabläufe und ein Arbeitsumfeld, das auf die Menschen im Labor zugeschnitten ist.

Eine sorgfältige Planung beruht zunächst auf Annahmen über die spätere Nutzung. Erst nach der Inbetriebnahme zeigt sich, wie das Labor tatsächlich betrieben wird. Tätigkeiten können sich verändern, neue Geräte kommen hinzu oder technische Anlagen werden anders ausgelastet als ursprünglich vorgesehen. Deshalb lohnt es sich, früh festzulegen, woran ein energieeffizienter Betrieb später gemessen werden soll. Geeignete Kennzahlen helfen dabei, Planungsziele mit dem tatsächlichen Verbrauch abzugleichen und Entwicklungen über einen längeren Zeitraum sichtbar zu machen. Zusätzliche Möglichkeiten eröffnet ein vernetztes Labor. Köttermann versteht die Laboreinrichtung dabei als Plattform, in die sich Technologien unterschiedlicher Unternehmen integrieren lassen. Gemeinsam mit den Partnerunternehmen Siemens, C. Gerhardt und Liebherr Professional Appliances lässt sich anschaulich zeigen, wie ein Laborprozess von der Probenlagerung bis zur Analyse digital begleitet werden kann.

Für die Energieeffizienz ist vor allem die Transparenz interessant, die durch eine solche Vernetzung entsteht. Messsysteme können den Energieverbrauch direkt im Prozess erfassen, etwa bei einem Analysegerät im Laborabzug. So wird sichtbar, wo Energie tatsächlich eingesetzt wird. Diese Informationen können anschließend helfen, den Betrieb genauer zu beurteilen und mögliche Ansatzpunkte für eine Optimierung zu erkennen. Vernetzung schafft damit die Möglichkeit, den tatsächlichen Betrieb besser zu verstehen und Entscheidungen auf eine belastbarere Datengrundlage zu stellen.

Energieeffizienz endet nicht mit der Inbetriebnahme. Wer bereits bei der Planung berücksichtigt, welche Informationen später benötigt und wie sie erfasst werden, schafft gute Voraussetzungen, um den Betrieb langfristig weiterzuentwickeln

Nutzung genau analysieren
Die vorgesehenen Tätigkeiten bestimmen, wie Laborräume und technische Anlagen ausgelegt werden müssen.

Technische Leistung bedarfsgerecht auslegen
Die Technik sollte auf den tatsächlichen Bedarf abgestimmt sein, um eine unnötige Überdimensionierung zu vermeiden.

Laborlüftung differenziert planen
Die Lüftungsleistung muss zur jeweiligen Nutzung passen und die erforderliche Sicherheit gewährleisten.

Laborabzüge und Raumlüftung abstimmen
Die Abluft der Laborabzüge beeinflusst die Luftbilanz des Raumes. Beide Systeme müssen aufeinander abgestimmt sein.

Laborplanung und TGA früh zusammenbringen
Eine frühzeitige Abstimmung mit der Gebäudetechnik schafft Spielraum für energieeffiziente Lösungen.

Spätere Nutzerinnen und Nutzer einbeziehen
Die Menschen, die im Labor arbeiten werden, kennen ihre Abläufe aus der Praxis. Dieses Wissen hilft, Arbeitsbereiche sinnvoll anzuordnen und unnötige Wege zu vermeiden.

Veränderungen mitdenken
Flexible Raumkonzepte und anpassbare Einrichtungen ermöglichen eine langfristige Nutzung vorhandener Strukturen.

Energieeffizienz überprüfbar machen
Früh definierte Energieziele und geeignete Messmöglichkeiten helfen, den späteren Betrieb zu bewerten.

Ein energieeffizientes Labor muss zuerst sicher und funktional sein. Je besser bekannt ist, wie in einem Labor gearbeitet werden soll, desto passender kann die notwendige Technik ausgelegt werden. Eine gute Laborplanung richtet den Blick deshalb zunächst auf die spätere Nutzung. Daraus entwickelt sich ein Raumkonzept, das funktionierende Arbeitsabläufe ermöglicht und den technischen Bedarf berücksichtigt. Gleichzeitig müssen die Schnittstellen zur Gebäudetechnik früh geklärt werden. So entsteht ein Labor, bei dem Energieeffizienz nicht nachträglich ergänzt wird, sondern von Beginn an Teil des Konzepts ist. Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht erst, wo sich im laufenden Betrieb Energie einsparen lässt. Sie stellt sich schon viel früher:

Was braucht dieses Labor, damit Menschen darin sicher, effizient und langfristig gut arbeiten können?

[1] Vgl. Quentin Gilly: Validating cost and energy savings from Harvard’s shut the sash program. In: https://green.harvard.edu/sites/green.harvard.edu/files/FumeHoodWhitePaper.pdf. Upload 09/2023