Energieeffiziente Architektur: Grundlagen für Planung und Konstruktion 9783034608633, 9783764372552

Table of contents :
VORWORT
RESSOURCEN SCHONENDES UND ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN: URSPRÜNGE
ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: GRUNDLAGEN UND STRATEGIEN
Ausgangslage
Entwicklung
Klimatische Bedingungen
Gebäudetypus und Gebäudeproportionen
Gebäudeausrichtung
Bebauungsdichte
Erschließung
Parkierung
Umfeld und Freiflächen
Planungshilfen
Energieversorgung
ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: BEISPIELE
Passivhausbau: Doppelhaussiedlung in Kriens, Lischer Partner Architekten, Luzern
Verdichteter Wohnungsbau: Reihenhaussiedlung in Affoltern, Metron Architektur, Brugg
Blockrandergänzung: Mehrfamilienhaus in München, H2R Architekten, Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig, München
Stadtreparatur: Büro- und Wohngebäude in München, Martin Pool, München
Baulückenschließung: Wohn- und Bürohaus in Wiesbaden, A-Z Architekten, Wiesbaden
Energieeffizienter Sozialwohnungsbau: Wohngebäude in Madrid, Guillermo Yañez, Madrid
Regeneration einer Industriebrache: Universitätscampus in Nottingham, Hopkins Architects, London
ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: GRUNDLAGEN UND MASSNAHMEN
Ausgangslage und Anspruch
Energieeffizienter Wohnungsbau
Der Einzelraum
Gebäudeproportionen
Gebäudeorientierung
Solarfassaden
Schwellenräume
Nutzung und Energiebilanz
Energieeffiziente Altbausanierung
Umbau statt Neubau: Vorteile
Sanierungseignung
Dämmung
Lüftung
Heizsystem
Energieeffizienter Gewerbebau
Anforderungen
Energiebilanz
Sonnenschutz
Natürliche und künstliche Belichtung
Lüftung und Kühlung
Bauteilaktivierung
Durchmischte Funktionen
Energieeffiziente Kulturbauten und öffentliche Einrichtungen: Besonderheiten
ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: BEISPIELE
Niedrigenergie- und Passivhaussanierung: Studentenwohnheim in Wuppertal, PPP, Müller, Schlüter
Flexible Nutzung: Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Christian Lenz, Hermann Kaufmann, Schwarzach
Passivhaus als Systembau: Büro- und Wohngebäude in Sursee,
Differenzierte Fassadengestaltung: Bürokomplex in Duisburg, Schuster Architekten, Düsseldorf
Natürliche Belüftung im Hochhaus: Bürogebäude in München, Henn Architekten, München
Intelligente Verschattung und Tageslichtlenkung: Bürokomplex in Wiesbaden, Thomas Herzog + Partner, München
Nachhaltiger Bürobau: Parlamentsgebäude in London, Hopkins Architects, London
Integrierte Ökologie: Büros und Werkstätten in Weidling, Georg W. Reinberg, Wien
Firmengebäude in Passivhausstandard: Gewerbebau in Steyr, Walter Unterrainer, Feldkirch
Niedrigenergieschulanlage: Schulanlage in Pichling, Loudon + Habeler, Wien
Passivhausstandard für Kinder: Montessorischule in Aufkirchen, Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn
Gebaute Partizipation: Gesamtschule in Gelsenkirchen, plus+ bauplanung, Neckartenzlingen
Antwort auf extreme Bedingungen: Schulanlage in Ladakh, Arup Associates, London
Regelbare Tageslichttechnik: Kunstmuseum in Riehen,
ENERGIEEFFIZIENTE DETAILPLANUNG UND TECHNISCHER AUSBAU
Maßnahmen und Materialien
Ausgangslage
Verglaste Flächen
Wände
Dämmmaterialien
Speicherung
Perspektiven
Lüftungskonzepte und Energiesysteme
Lüftungskonzepte
Lüftungszonierung
Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung
Lüftungsanlagen: zentral oder dezentral
Heiz- und Kühlkonzepte: Energieträger
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
Nachwachsende Brennstoffe (Biomasse)
Solarthermie und Photovoltaik
Wärmepumpe und Kältemaschine
Kühlung
Heizsysteme
ANHANG
Glossar
Literaturauswahl
Institutionen
Register
Projektbeteiligte
Sponsoren
Abbildungsnachweis, Impressum

Citation preview

ENERGIEEFFIZIENTE ARCHITEKTUR GRUNDLAGEN FÜR PLANUNG UND KONSTRUKTION

ROBERTO GONZALO KARL J. HABERMANN

BIRKHÄUSER – VERLAG FÜR ARCHITEKTUR BASEL · BOSTON · BERLIN 

INHALT VORWORT

5

RESSOURCEN SCHONENDES UND ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN: URSPRÜNGE

7

ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: GRUNDLAGEN UND STRATEGIEN

25

Ausgangslage Entwicklung Klimatische Bedingungen Gebäudetypus und Gebäudeproportionen Gebäudeausrichtung Bebauungsdichte Erschließung Parkierung Umfeld und Freiflächen Planungshilfen Energieversorgung

26 28 30 33 34 34 35 38 38 40 41

ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: BEISPIELE

43

Passivhausbau: Doppelhaussiedlung in Kriens, Lischer Partner Architekten, Luzern Verdichteter Wohnungsbau: Reihenhaussiedlung in Affoltern, Metron Architektur, Brugg Blockrandergänzung: Mehrfamilienhaus in München, H2R Architekten, Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig, München Stadtreparatur: Büro- und Wohngebäude in München, Martin Pool, München Baulückenschließung: Wohn- und Bürohaus in Wiesbaden, A-Z Architekten, Wiesbaden Energieeffizienter Sozialwohnungsbau: Wohngebäude in Madrid, Guillermo Yañez, Madrid Regeneration einer Industriebrache: Universitätscampus in Nottingham, Hopkins Architects, London

44 50 56 62 68 74 80

ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: GRUNDLAGEN UND MASSNAHMEN 87 Ausgangslage und Anspruch Energieeffizienter Wohnungsbau Der Einzelraum Gebäudeproportionen Gebäudeorientierung Solarfassaden Schwellenräume Nutzung und Energiebilanz Energieeffiziente Altbausanierung Umbau statt Neubau: Vorteile Sanierungseignung Dämmung Lüftung Heizsystem Energieeffizienter Gewerbebau Anforderungen Energiebilanz Sonnenschutz Natürliche und künstliche Belichtung Lüftung und Kühlung Bauteilaktivierung Durchmischte Funktionen Energieeffiziente Kulturbauten und öffentliche Einrichtungen: Besonderheiten



88 89 90 91 93 95 98 99 10 0 1 02 1 104 105 106 107 107 107 109 110 112 112 112 113

ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: BEISPIELE

115

Niedrigenergie- und Passivhaussanierung: Studentenwohnheim in Wuppertal, PPP, Müller, Schlüter Flexible Nutzung: Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Christian Lenz, Hermann Kaufmann, Schwarzach Passivhaus als Systembau: Büro- und Wohngebäude in Sursee, Scheitlin-Syfrig + Partner, Luzern Differenzierte Fassadengestaltung: Bürokomplex in Duisburg, Schuster Architekten, Düsseldorf Natürliche Belüftung im Hochhaus: Bürogebäude in München, Henn Architekten, München Intelligente Verschattung und Tageslichtlenkung: Bürokomplex in Wiesbaden, Thomas Herzog + Partner, München Nachhaltiger Bürobau: Parlamentsgebäude in London, Hopkins Architects, London Integrierte Ökologie: Büros und Werkstätten in Weidling, Georg W. Reinberg, Wien Firmengebäude in Passivhausstandard: Gewerbebau in Steyr, Walter Unterrainer, Feldkirch Niedrigenergieschulanlage: Schulanlage in Pichling, Loudon + Habeler, Wien Passivhausstandard für Kinder: Montessorischule in Aufkirchen, Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn Gebaute Partizipation: Gesamtschule in Gelsenkirchen, plus+ bauplanung, Neckartenzlingen Antwort auf extreme Bedingungen: Schulanlage in Ladakh, Arup Associates, London Regelbare Tageslichttechnik: Kunstmuseum in Riehen, Renzo Piano Building Workshop, Paris/Genua

116

ENERGIEEFFIZIENTE DETAILPLANUNG UND TECHNISCHER AUSBAU

201

Maßnahmen und Materialien Ausgangslage Verglaste Flächen Wände Dämmmaterialien Speicherung Perspektiven Lüftungskonzepte und Energiesysteme Lüftungskonzepte Lüftungszonierung Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung Lüftungsanlagen: zentral oder dezentral Heiz- und Kühlkonzepte: Energieträger Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Nachwachsende Brennstoffe (Biomasse) Solarthermie und Photovoltaik Wärmepumpe und Kältemaschine Kühlung Heizsysteme

20 0 2 0 2 0 2 03 2 204 205 206 206 206 206 207 207 207 208 208 208 209 210

ANHANG

211

Glossar Literaturauswahl Institutionen Register Projektbeteiligte Sponsoren Abbildungsnachweis, Impressum

212 214 215 216 218 220 223

122 128 134 140 146 152 158 164 170 176 182 188 194





VORWORT

Utopien und Experimente sind eine wichtige Triebfeder für die Weiterentwicklung unserer Technologien. Jules Vernes Visionen zur Raumfahrt wurden im Laufe der Zeit ebenso Realität wie die von Eugène Hénard zum Städtebau. Die Idee vom energieautonomen Gebäude taucht in jüngerer Zeit ebenfalls immer wieder auf. Buckminster Fuller, Norman Foster und Richard Rogers wären hier zu nennen. Nach der Phase der Experimente folgt die Übertragung der positiven Erfahrungen auf das Baugeschehen im Alltag. Das Anliegen der Autoren besteht darin, zwischen dem bereits verfügbaren Wissen und den Erkenntnissen der Fachleute auf der Seite der Bauphysik und des technischen Ausbaus einerseits und der großen Mehrheit der Bauschaffenden andererseits zu vermitteln. „Es gibt keinen Energiespar-Stil. Ein solches Bauen verlangt keine einheitliche Ästhetik und keine allgemein verbindlichen Regeln, es sei denn diejenigen eines vernünftigen, die Umwelt nicht zerstörenden (zumindest nicht verschmutzenden) Verhaltens.” So die Äußerung Robert Kaltenbrunners 1993 in der Bauwelt. Die Verwendung von Originalmaterial der Architekten bei den Projektdokumentationen wie in den Theoriekapiteln erfolgt nicht ohne Grund. Nur so bleibt auch die jeweilige gestalterische Handschrift zur Gänze erhalten. Man beherrscht die CAD-Programme heute längst gut genug, um auch in der zeichnerischen Darstellung wieder individueller aufzutreten. So erfolgt im vorliegenden Buch ganz bewusst keine optische Gleichschaltung der Detailinformationen. Zudem erscheint es wichtig, darauf hinzuweisen, dass gerade im Bereich innovativer Ideen ein allzu schnelles und unüberlegtes Übernehmen von Details nicht ohne Risiko bleibt. Nur die direkte Kontaktaufnahme mit dem jeweiligen Kollegen bringt Sicherheit beim Austausch von wertvollen Erfahrungen und bei der Einleitung des so wichtigen und wünschenswerten „Technologietransfers.“ Daher werden im Anhang auch alle wichtigen Planungspartner und einige interessante Hersteller benannt. Die Systematik nimmt bewährte Muster auf. Nach einem analytischen Rückblick in die Baugeschichte, der an

das aktuelle Baugeschehen heranführt, wird das Thema Schritt für Schritt, ausgehend vom städtebaulichen Rahmen über die energieeffiziente Planung von Gebäuden zum innovativen Detail hin entwickelt. Wichtige Abschnitte bilden die sorgfältig recherchierten Projektbeispiele aus Deutschland, Österreich, der Schweiz, Spanien und Großbritannien. Ein schönes Beispiel nachhaltiger Architektur im Rahmen der Entwicklungshilfe wird an Hand der Schule in Ladakh behandelt. Hier finden auch die Elemente aus der Pionierphase des solaren Bauens sinnvolle Anwendung. Die Rücksichtnahme auf die örtliche Bautradition, die von einem außergewöhnlichen Klima geprägt ist, wie auf die unmittelbar vor Ort verfügbaren Ressourcen ist ein wesentlicher Bestandteil energieeffizienten Bauens. Im Übrigen wurde versucht, eine möglichst breite Palette von unterschiedlichen Nutzungskategorien darzustellen. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit sollte die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten bei wechselnden Anforderungen aufgezeigt werden. Der Dank der Autoren geht primär an alle Kollegen, die vertrauensvoll ihr Material zur Verfügung gestellt haben und den Autoren geduldig Rede und Antwort standen. Auch die beteiligten Ingenieure des technischen Ausbaus und der Bauphysik haben mit ihren Angaben die angestrebte Informationsdichte erst möglich gemacht. Namentlich dürfen wir folgende Ratgeber besonders hervorheben: John Berry, Klaus Eggert, Helmut Krapmeier, Andreas Lackenbauer, Clemens Pollok, Wolf­ gang Schölkopf, Peter Schossig, Matthias Schuler, Michael Weese und Jan Wienold. Ohne unsere Frauen Susana Gonzalo und Ulla Fulde-Habermann, die uns mit Rat und Tat und Geduld zur Seite standen, wäre das Buch ebenfalls kaum zustande gekommen.

München, Januar 2006 Roberto Gonzalo Karl J. Habermann

Links: Fassadenausschnitt des Studentenwohnheimes in Wuppertal, 1. Bauabschnitt, Architekten PPP in Partnerschaft mit Christian Schlüter und Michael Müller Oben: Projekt Autonomous House, Aspen, Richard Rogers, 1978. Eine Idee autarker Bauten, die nur mit erneuerbaren Energien betrieben werden.





Ressourcen schonendes und energieeffizientes Bauen: Ursprünge

Christian Lenz, Hermann Kaufmann: Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Vorarlberg. In der Brüstung der Terrasse sind Solarkollektoren für die Warmwasseraufbereitung integriert. Siehe auch S. 122

Ressourcen schonendes und energieeffizientes Bauen: Ursprünge

„Beim Bau der Stadt(mauern) selbst aber wird es folgende Grundsätze geben: erstlich die Auswahl eines sehr gesunden Platzes. Dieser aber wird hoch liegen, frei von Nebel und Reif sein, weder nach den heißen noch nach den kalten Himmelsrichtungen orientiert, sondern den gemäßigten zugewandt ...“ (1) Vitruv setzt einen frühen Grundstein zu einer Tradition der Architektur- und Stadtbaukunde in seinen berühmten „Zehn Büchern über Architektur“. Dabei beruft er sich auf die vorangegangene Architektur und Stadtbaukunst der Griechen. Detailliert beschreibt er bereits die Einflüsse der Sonne auf unterschiedlichste Funktionen der Stadt. Denn der Einfluss der richtigen Orientierung der Gebäude auf deren Nutzbarkeit war den Römern wie den Griechen längst bekannt. In der Auswahl der geeigneten Baumaterialien kann man bei Vitruv auch frühe ökologische Aspekte ausmachen. Die örtlich unterschiedliche Verfügbarkeit von Baumaterial, sei es nun Naturstein, Holz, Kalk oder Ton, führt zu einer ganzen Bandbreite unterschiedlicher Mauerkonstruktionen bis zum Einsatz des Opus Cementitium, einer frühen Form des Betons. In der Weitergabe ihrer bautechnischen Errungenschaften waren die Römer weniger erfolgreich. Ihre aufwändigen Boden- und Wandheizungssysteme gerieten in Vergessenheit und harrten auf Wiederentdeckung durch Archäologen der Neuzeit.

(1) Vitruv: Zehn Bücher über Architektur, Fensterbusch, Darmstadt 1964, S.45 (Originaltext: „In ipsis vero moenibus ea erunt principia. Primum electio loci saluberrimi. Is autem erit excelsus et non nebulosus, non pruniosus regionesque caeli spectans neque aestuosas neque frigidas sed temperatas...”) (2) Alexander Fenton: The Island Blackhouse, Edinburgh 1978, S. 6



Bei der Spurensuche nach weiteren brauchbaren Grundlagen für ein ressourcenschonendes und damit auch in Ansätzen bereits energieeffizientes Bauen wird man fündig auf dem weiten Feld des so genannten autochthonen, traditionellen oder vernakulären Bauens. Neben den Urformen der Basiskonstruktio­­nen lassen sich hier auch die Anfänge der Haus­ technik gut studieren. Allerdings sind die Komfortbedingungen in diesen frühen Niedrigoder Nullenergiebehausungen in klare Relation zu setzen zur jeweiligen klimatischen Lage, dem erreichten Lebenskomfort und der durchschnittlichen Lebenserwartung der Menschen. Das Blackhouse, eine archaische Behausung auf den äußeren Hebriden, einer

schottischen Inselgruppe, scheint mit seinem Erscheinungsbild aus grobem Bruchsteinmauerwerk und grasbedecktem Dach in der kargen, baumlosen Landschaft aufzugehen. Es ist logisch und selbstverständlich aus den vor Ort verfügbaren Materialien zusammengefügt. In zwei parallel aneinander liegenden, schmalen Rechtecken sind Wohnhaus für Mensch und Tier sowie die Scheune organisiert. In der Mitte erschlossen, liegen Wohn- und Schlafraum dem Stall gegenüber. Neben einer offenen, mit Torf beheizten Feuerstelle dienen die Tiere während der Wintermonate als lebende Heizkörper: Eine 600 Kilogramm schwere Kuh erbringt nach heutigen Erkenntnissen eine Wärmeleistung von etwa 1200 Watt. Zu dieser Zeit werden die Häuser kaum verlassen. Einen Kamin gibt es nicht, der Rauch zieht durch schmale Luken im Dach und die luftdurchlässige Dachbedeckung ab. Der Innenraum ist rauchgeschwärzt. Das einzige haustechnische Inventar besteht in einem Feuerhaken, der an einer eisernen Kette von der Decke hängt. Alle Komponenten des Gebäudes sind wieder verwendbar oder in den Naturhaushalt rückführbar. Dennoch hat es unter den rauen klimatischen Verhältnissen im „ökologischen“ Urhaus ein gesundes Wohnen kaum je gegeben. Die durchschnittliche Lebenserwartung lag bei etwa 30 Jahren. Eine kurze Detailbeschreibung illustriert die Lebensverhältnisse und wenigen romantischen Augenblicke des Lebens im archaischen Blackhouse von Lewis: „During winter, many neighbours come in each night. We form a circle round the fire and we discuss many subjects. The fire can be built as high as you like because there is no risk of a chimney catching fire.“(2) Das Haus wurde etwa um 1875 erbaut und bis 1964 bewohnt. Seit 1988 steht es, wieder in Stand gesetzt und als Museum eingerichtet, der Öffentlichkeit zur Verfügung. Im klimatisch begünstigten Mittelmeerraum gibt es in Form von Wohnhöhlen eine weitere, zur eben dargestellten grundverschiedene Variante des Wohnens im Einklang mit der natürlichen Umgebung. Die hier als Beispiel angeführte Höhlensiedlung in Guadix ist längst vom Tourismus entdeckt. So findet man hier

1

2

3

1 Querschnitt durch das Blackhouse mit Scheune und Wohntrakt. Eine schmale Grasnarbe auf einer dünnen Erdschicht bildet den oberen Abschluss der Umfassungsmauer aus grobem Bruchsteinmauerwerk. 2 Blackhouse in Arnol auf der Insel Lewis, heute Museum 3 Historische Innenaufnahme: Familie in Ballallan 1934, von S.T. Kjellberg, mit freundlicher Genehmigung des Historischen Museums Göteborg



4

auch ein adäquates Hotel im Höhlenareal. Dennoch verdient die Siedlung genauer unter die Lupe genommen zu werden. In der Landschaft treten lediglich die weiß gestrichenen Eingangspartien sowie die hier und dort spontan aus dem Boden ragenden Kamine in Erscheinung. Das eigentliche Wohnen bleibt den Blicken verborgen. Die übers Jahr nahezu konstanten Temperaturen von rund 18 bis 20 Grad machen den natürlichen Komfort der Wohnungen aus, in die inzwischen die heute üblichen haustechnischen Errungenschaften Einzug gehalten haben. Wird das Raumklima im Winter als ausreichend warm empfunden, so begrüßt man im Sommer dieselben Temperaturen als angenehm kühl.

4 Schnitt und Grundriss eines in den Lössboden eingegrabenen Höhlenhauses in der Provinz Henan, China 5 Höhlenwohnungen in felsigem Untergrund in Guadix, Spanien 6 Lehmbausiedlung in Humahuaca, Argentinien 7 Lüftungstürme der Siedlung Baris in der Oasenstadt Al-Kharga, Ägypten, Hassan Fathy 1967

5

6

7

Die Höhlenwohnungen im Lössgürtel am Gelben Fluss in China sind samt ihren Höfen in die Lehmschicht eingegraben. Der da­rüber liegende, natürlich gewachsene Boden bleibt als Anbaufläche erhalten. Auch bei dieser, seit etwa 6000 Jahren existierenden Bauweise, ist der Ressourcen schonende Umgang mit dem Gelände bestechend. Der Temperaturausgleich erreicht in einer Zone extremer Temperaturunterschiede im Sommer wie im Winter einen Wert von bis zu 10 Grad. Die Wohnqualität lässt allerdings wegen der starken Durchfeuchtung bei heftigen Regenfällen und damit einhergehender Kondenswasserbildung aufgrund der schlechten Durchlüftbarkeit zu wünschen übrig. Auch die erreichbare Wohndichte ist begrenzt. In heißen Zonen ist bei sesshafter Lebensweise oft Lehm das Material der Wahl, wenn die oberste Erdschicht aus Ton oder dem Ton-SandGemisch Lehm besteht. Die gute Formbarkeit des Tons (verwitterter Feldspat) unter Zugabe von Wasser und die vielfältigen Variationen in der Anwendung sind der Grund für die weltweite Verbreitung der Lehmbauweise. Die einfachsten Bauweisen arbeiten mit Stampflehm und luftgetrockneten Lehmziegeln. Abhängig von der Rohdichte lässt sich mit dem Baumaterial Wärme speichern oder etwa unter Beimischung von Stroh die Dämmeigenschaft verbessern. Die feuchteausgleichende Eigenschaft des Baustoffs kann das Raumklima in positiver Weise beeinflussen.

10

Hassan Fathy, der bekannte ägyptische Archi­ tekt, hat sich bei seinen Siedlungsprojekten für überwiegend sozial benachteiligte Bevöl­ kerungsschichten wieder der traditionellen Lehmbauweise angenommen und 1946 in New Gourma und 1967 in der Oasenstadt Kharga erstaunliche Ergebnisse erzielt. Auf ein Minimum reduzierte Fensteröffnungen verhindern jegliche direkte Sonneneinstrahlung ins Gebäude. Über Lüftungskamine sorgt Fathy dafür, dass durch die natürliche Thermik die Luft durch die Gebäude zirkuliert. Die Gebäude werden nicht nur nach der Sonne, sondern auch nach der Hauptwindrichtung ausgerichtet. Der stetige Luftstrom macht trotz brütend heißer Außentemperaturen den Aufenthalt im Gebäude erträglich. Seine dabei gewonnenen Erkenntnisse hat er in seinem Buch „Natural Energy and Vernacular Architecture, Principles and Examples with Reference to Hot Arid Climates“ zusammengefasst. (3) Das traditionelle Bauen hierzulande ist ebenfalls einerseits vom jeweiligen Klima und andererseits von den Materialressourcen vor Ort geprägt. Das Fachwerkhaus ist in holzreichen Gegenden als Konstruktionsform selbstverständlich. Je nach Baugrund steht es auf Pfählen, auf dem Boden oder auf einem massiv gefügten Sockelgeschoß. Die Ausfachung erfolgt in vielfältigen Varianten mit Stroh, Lehm, Ziegeln oder Naturstein. Die Grundrissorganisation folgt den jeweiligen Bedürfnissen. Nur der massive Kern mit Feuerstelle und Kamin ist allen Typen gemeinsam. Er liegt in der Mitte des Hauses und wirkt als Speichermasse. Mit der Wahl der Dachdeckung, der Dachneigung und dem Dachüberstand reagiert man auf Niederschlagsart und -häufigkeit. Die Fenstergröße orientiert sich noch daran, die Wärmeverluste im Winter zu minimieren.

8 Windmühle aus Spiel, Kreis Düren, 1782 9 Fachwerkhaus aus Altenburg, Kreis Neuwied, um 1700 10 Fachwerkhaus aus Hanf bei Hennef, Rheinisches Freilichtmuseum Kommern, 1688, Fensterdetail: Die Öffnung ist auf das notwendigste Maß reduziert, um die Wärmeverluste während der kalten Jahreszeit zu minimieren. (3) Hassan Fathy: Natural Energy and Vernacular Architecture, Chicago 1986

8

9

10

Ein Blick auf die Nutzung natürlicher Ener­ giequellen lenkt den Blick auf die ausgefeilte Mühlentechnik, sei sie von Wasser- oder Windkraft angetrieben. Man sollte die heute oft nur noch in Freilichtmuseen nachgestellte Lebensart vergangener Jahrhunderte nicht nur mit nostalgischen Gefühlen betrachten, sondern auch auf ihre erstaunliche Nachhaltigkeit hin analysieren.

11

In der Phase der industriellen Revolution werden neue Techniken und Geräte für Haus und Hof entwickelt. Die Ablösung von der althergebrachten, nun längst nicht mehr als zeitgemäß erachteten Tradition, führt zu neuen Visionen.

11

12

Ein erstes Resümee zieht 1910 der französische Städteplaner Eugène Hénard (1849–1923) in seinem Aufsatz „Les villes de l´avenir“. Zwei Skizzen vergegenwärtigen die vorangegangene, rasante technische Entwicklung und seine in die Zukunft gerichteten Träume. (4) Die technischen und hygienischen Veränderungen während des 19. Jahrhunderts sind in der Darstellung der „rue actuelle“ festgehalten. Ist die linke Straßenseite noch mit Gaslaternen bestückt, so findet man auf der rechten Seite bereits elektrische Kandelaber. Hier nimmt der geräumige Abwasserkanal an seiner Decke bereits Versorgungsleitungen für Druckluft, Trinkwasser, Rohrpost, Telefon u. a. auf. Auf allen Etagen gibt es Bäder mit fließendem Kaltund Warmwasser, während die Gegenseite noch ihren Abfall auf die Straße kippt. Deutlich werden auf beiden Seiten die Emissionen aus den dicht an dicht stehenden Kaminköpfen dargestellt. Dieses Problem scheint im Bild der „rue future“ dank Fernwärmeversorgung gelöst. Neben einer üppig begrünten Dachterrasse und einer krönenden Antenne für „Telegraphie“ gilt es nur noch dem Individualflugverkehr mit dem Angebot ausreichender Start- und Landeplätze auf dem Dach gerecht zu werden. Ein zweites Straßengeschoss, die „rue de service“, erhöht beträchtlich den städtebaulichen Komfort, auch über unsere Zeit hinaus. Daher ist Hénards Traum, mit Einschränkungen, in vielfacher Hinsicht nach wie vor aktuell. Der „Ensanche“ (katalanisch: Eixample bedeutet Erweiterung) ist heute das zentrale Stadtquartier Barcelonas. Seine Attraktivität beruht wesentlich auf dem überwältigenden Bestand an katalanischer Jugendstilarchitektur. Antoni Gaudí krönt seine geschickt belüfteten Gebäude mit fantasievoll gestalteten Abluftkaminen. Die uniforme Blockstruktur aus dem 19. Jahrhundert entbehrt nicht einer gewissen Monotonie. Doch trotz des starken Missfallens, das dieses Projekt bei seiner Veröffentlichung im Jahre 1867 hervorrief, bleibt es trotz Abstrichen bei der bau-

12

lichen Realisierung ein wichtiges Zeugnis aus den Anfängen des modernen Städtebaus. Eingeleitet wurde die Erweiterung Barcelonas im Jahre 1854 mit dem Abbruch der gotischen Befestigungsanlagen. Der sozialpolitisch engagierte Straßenbauingenieur und Theoretiker Ildefonso Cerdà erstellte verschiedenste Studien über die Lebensbedingungen in der industrialisierten Gesellschaft. In seinem Hauptwerk, der „Allgemeinen Theorie über die Urbanisierung und Anwendung ihrer Prinzipien und Lehren bei der Erneuerung und Erweiterung von Barcelona“ (1867), zeigt er seine technischen Lösungen auf. Er kannte nicht nur die Theorien englischer und französischer Utopisten, Hygieniker und Ökonomen, sondern stand dem technischen Fortschritt aufgeschlossen gegenüber. Cerdà entwickelte technische Lösungen für politische und soziale Probleme, deren Ursache er in der städtischen Konzentration, den katastrophalen hygienischen Verhältnissen, der Bodenspekulation und dem Fehlen einer auf die Interessen der Allgemeinheit gerichteten Planung sah. Die Fixierung des Rasters orientiert sich an den axialen Vorgaben des alten Stadtgebildes und den Anforderungen Cerdàs an Raum und Licht. Ursprünglich waren nur zwei gegenüberliegende Blockränder zur Bebauung vorgesehen. Der Hofraum sollte für Grünflächen und die kühlenden Winde vom Meer freigehalten werden. Der Entwicklungsdruck ließ darauf bald keine Rücksicht mehr zu. Bis heute prägend sind die hofseitig über die gesamte Höhe der Gebäude durchgehenden Glasveranden, die als Klimapuffer immer noch in Funktion sind. Das Element der verglasten Loggia, des verglasten Erkers findet man nicht nur in Barcelona. Auch im Süden Spaniens und in La Valetta auf der Insel Malta prägen sie das Straßenbild. Während des Tages sind die Glasflächen im Sommer von Matten und Markisen verdeckt, die zurückliegenden Türen geschlossen. In der Nacht lässt man die kühlere Luft durchs Gebäude streifen. Während des Winters kann man die wärmende Sonne hereinlassen. Auch gegen den zunehmenden Straßenlärm bilden diese frühen Doppelfassaden eine wirksame Barriere.

13

14

15

11 „Rue actuelle“ aus „Les villes de l´avenir“, Eugène Hénard, 1910 12 „Rue future“ aus „Les villes de l´avenir“, Eugène Hénard, 1910 13 Palacio Güell, Antoni Gaudí, 1889, Abluftkamine 14 Großflächige Glasveranda in Barcelona 15 Straßenzug mit Balkonen und verglasten Erkern, La Valetta, Malta (4) Jean-Louis Cohen: Eugéne Hénard. Etudes sur les tranformations de Paris et autres écrits sur l´urbanisme, Paris 1982, S. 345 ff.

13

17

16

16 „Haus der amerikanischen Frau“, Catherine Beecher 1869 17 Willis H. Carrier vor der ersten Turbokältemaschine, 1922 18 Larkin Verwaltungsgebäude, Frank Lloyd Wright 1904, Außenansicht 19 Larkin Verwaltungsgebäude : Innenraum 20 Willits House, Frank Lloyd Wright,1902 (5) Reyner Banham: „Die Architektur der wohltemperierten Umwelt“, Arch+ 93/1988 (6) Catherine E. Beecher and Harriet Beecher Stowe, American Woman’s Home. Volltext im Internet durch The Projekt Gutenberg: www.pjbsware.demon. co.uk/gutenberg/ gtnlet B.htm (7) Frank Lloyd Wright: Schriften und Bauten, ausgew. von Edgar Kaufmann und Ben Roeburn, Neuausg., Berlin 1997, S. 44

14

Reyner Banham begibt sich in seiner Schrift „Well Tempered Architecture“ (5) auf die Suche nach den Wurzeln der modernen Haustechnik und wird mit Catherine Beechers Konzept für das „Haus der amerikanischen Frau“ (6)­ von 1869 fündig mit einer interessanten Weiterentwicklung traditioneller Wohnmodelle: Beecher organisiert das Leben frei um einen zentralen Servicekern. Hier wird neben anderen Funktionen über eine ausgeklügelte Warmluft­ heizung das ganze Haus mit „gesunder“, angenehm temperierter Luft versorgt. Frank Lloyd Wright kümmerte sich bei seinen Bauten stets auch um die haustechnischen­ De­­tails und den größtmöglichen Komfort für ­ Nutzer und Bewohner. Das Larkin-Verwaltungs­ gebäude lag an einer Eisenbahntrasse und musste wegen des Qualms der vorbeifahrenden Züge hermetisch abgeschlossen werden, so entstand eines der ersten klimatisierten Gebäude in den USA. Die vier Gebäudeecken werden von den Treppenhäusern mit angelehnten Zuluftkanälen markiert. Tageslicht fällt über ein Glasoberlicht in das zentrale Atrium, an dem die weiteren Büroflächen über offene Galerien angeschlossen sind, ein Bürogroßraum über mehrere Etagen. Wrights frühe Wohngebäude sind geprägt von weit ausladenden Walmdächern als wirksamem Sonnenschutz nach Süden und Westen. Die im Gegensatz zur vernakulären Architektur offen gestalteten Grundrisse erhalten ihren Wohnkomfort nicht zuletzt auch durch die gute natürliche Belüftung und ein an alle Fassadenöffnungen angepasstes zentrales Heizungssystem mit Warmwasser. Wright meint dazu selbst in einem Aufsatz in der Zeit­ schrift „Modern Architecture” 1931 unter der Über­schrift „Prärie-Architektur”: „Alle Hei­ zungs- Beleuchtungs-, Versorgungsleitungen sind so einzubeziehen, dass diese Systeme wesentliche Bestandteile des Gebäudes selbst werden.” (7) Banham stellt der engagierten, aber pragmatischen Einsatzform neuer Technologien durch Wright die „Wohnmaschinen“ Corbusiers gegenüber. Hier kann er doch einige Wider­ sprüche zwischen den großzügig geäußerten

18

19

20

21

Versprechungen und den tatsächlichen baulichen Ergebnissen ausmachen. Le Corbusier versorgt sein Idealhaus, das „Haus mit der richtigen Atemluft“, mittels einer „Fabrik für exakte Luft“ mit 18°C (!) warmer Luft. „Neutralisierende Mauern“ sollen diese Temperatur konstant halten. Sie bestehen aus zwei Schichten mit einem Zwischenraum für die Luftführung. „Durch die­­­sen Membranzwischenraum leitet man in Moskau Heißluft, in Dakar Kaltluft. Ergebnis: Auf diese Weise erreicht man, dass die Innenwand (die Innenmembrane) ständig eine Temperatur von 18°C beibehält. Bitte sehr! Das russische Haus,­ das Haus in Paris, Suez oder Buenos Aires, der Luxusdampfer, der den Äquator durchfährt: Alle werden sie hermetisch abgeschlossen sein. Im Winter wird es warm, im Sommer kühl sein – das heißt: Im Inneren wird ständig reine und gute Luft von 18° Temperatur vorhanden sein. das Haus ist hermetisch abgedichtet! Kein Staub wird künftig mehr eindringen. Keine Fliegen und Schnaken werden hereinkommen. Und kein Lärm!“(8) Die „air condition“ war zu dieser Zeit bereits erfunden, hatte sich doch zunächst in der Industrie zu bewähren. Die Idee vom hermetischen Raumabschluss gewinnt gerade heute in der Passivhaustechnologie neue Aktualität. „Sonne, Luft und Haus für alle“ lautet 1932 das Motto einer Ausstellung unter dem Funkturm in Berlin. Das Ergebnis des Wettbewerbes „das wachsende Haus“, wird in Form von Muster­ bauten 1:1 präsentiert. Elemente von geneigten Glasfassaden und Wintergärten signalisieren ers­te Ansätze passiver Sonnenenergienutzung. (9) 1930 setzt Johannes Duiker in Amsterdam, in einem Umfeld mit hoher Baudichte, mit seiner Openluchtschool ein frühes Zeugnis für ein Um­denken im Schulbau. Das Gebäude orientiert sich kompromisslos an neuen Ideen im Umgang mit Kindern. Licht, Luft und Sonne werden als gesundheits- und den Lernprozess förderndes Mittel erkannt und baulich umgesetzt. Das gemäßigte niederländische Klima verzeiht den großzügigen Umgang mit Glas. Ein erster gezielter energetischer Ansatz bei Glasfassaden im Schulbau gelingt dem britischen Architekten Emslie Morgan in Wallasay erst geraume Zeit später. (10)

22

23

24

21 Openluchtschool in Amsterdam, Johannes Duiker, 1930, Grundriss 22 „Sonne, Luft und Haus für alle“, Ausstellung Berlin, 1932 23 Wie 21: Ansicht 24 Schule in Wallasay, Emslie Morgan, 1961, Fassadenausschnitt: Das Heizungskonzept sieht vor, das Gebäude nur mit Sonnenwärme und unter Einbezug der Abwärme aus künstlicher Beleuchtung zu erwärmen (UK Patent Specification 1022411). (8) Le Corbusier: Feststellungen, 1929, S.72 (9) Thomas Katzke: „Netzwerken in Berlin”, Bauwelt 17/2004, S. 12 (10) Brian Carter, Peter Warburton: „Die Entwicklung einer Solararchitektur”, Detail 6/1993, S. 671

15

„Von innen gibt es einen nicht unterbrochenen Kontakt zur Außenwelt. Sonne und Mond werden die Landschaft bescheinen, und der Himmel wird vollkommen sichtbar sein, aber die unangenehmen Auswirkungen von Klima, Hitze, Staub, Ungeziefer, grellem Licht usw. werden von der Haut so reguliert, dass das Interieur zum Garten Eden wird.“(11)

25 Ausstellungspavillon der USA auf der Welt-ausstellung in Montreal, Buckminster Fuller, 1967 26 Projekt Besiedlung einer verlassenen Tagebaugrube, Per Krusche, 1977, Ansicht von Süden 27 Projekt Besiedlung einer verlassenen Tagebaugrube, Schnitt durch Wohn- und Wirtschaftsteil „From the inside there (11) will be uninterrupted contact with the exterior world. The sun and moon will shine in the land-scape, and the sky will be completely visible, but the unpleasant effects of climate, heat, dust, bugs, glare, etc. will be modulated by the skin to provide garden of Eden interior.” Buckminster Fuller: Your Private Sky, Baden 1999, S. 434

Seit Anfang der fünfziger Jahre beschäftigt sich Buckminster Fuller mit der Idee, ganze Städte zu überkuppeln. War es 1950 das Projekt für eine Kuppel über Manhattan, so kamen in den Sechzigern ähnliche Modelle für die Besiedelung von Arktis und Antarktis hinzu. Die rigorose Ausgrenzung aller klimatischen Einflüsse ist ein Menschheitstraum. Erfüllen konnte sich Fuller diesen 1967 in kleinem Maßstab auf der Weltausstellung in Montreal. Die Technikeuphorie scheint noch ungebrochen. Nach der Zerstörung der Kunststoffhülle bei einem Brand im Jahre 1976 steht nur noch das konstruktive Netz. Die Wirkung ist imposant, die Vorstellung, vom natürlichen Klima abgeschnitten zu sein, in gewisser Weise aber auch bedrückend.

25

(12) www.clubofrome.org

26

16

27

Bereits im Jahre 1968 konstituiert sich der Club of Rome als „Kreis engagierter Weltbürger, den die Sorge um die Zukunft der Menschheit eint und der seine Aufgabe darin sieht, als ein globaler, Interessen-ungebundener Katalysator für den Wandel zu wirken.“ Aufsehen erregt der 1972 erscheinende Bericht an das Gremi­um von Denis L. Meadows u. a. unter der Über­schrift ­ „Die Grenzen des Wachstums.“ (12) Mit der daraus resultierenden Folgerung, „möglichst schnell eine globale öko-soziale Marktwirtschaft zu entwickeln“, sind seither zahlreiche Institutio­ nen und Gremien befasst. Die 1973 eintretende Ölkrise verschärft den Ernst der Lage schneller ­ als erwartet. Der verantwortungsvollere Um-­ gang mit den vorhandenen Ressourcen ist in ­ der Folgezeit Gegenstand weiterer Untersu­ chungen. Der Sektor des Planens und Bauens ist längst als wichtiger Schlüsselbereich erkannt. Es sollte jedoch einige Zeit dauern, bis 1982 mit dem unauffällig auf Umweltschutzpapier gedruckten, vom Umweltbundesamt herausgegebenen Buch „Ökologisches Bauen“ ein ers­tes Kompendium mit einer Fülle von grund-

28

sätzlichen Informationen über neue Ansätze im Bauen vorliegen würde. (13) Das Autorenteam Althaus, Gabriel, Krusche, Weig-Krusche wagt es, mit ganzheitlicher Sicht die ganze Welt des Bauens auf mögliche Alternativen hin zu überprüfen. Vorbehaltlos werden grundlegen­ de wie detailtechnische Fragen angegangen. Klima, Natur- und Materialkreisläufe werden analysiert, Möglichkeiten passiver wie akti­ver Energiegewinnung ausgelotet. Auch die­ Bemühungen Gleichgesinnter werden re­cher­chiert und aufgenommen. Der schwedische Architekt Bengt Warne testet am eigenen Wohnhaus die Möglichkeiten, den Ener­ giebedarf zu minimieren und die durch die Baumaßnahme in der natürlichen Umgebung verursachte Störung so gering wie möglich zu halten. Es ist nur folgerichtig, wenn der Autor Per Krusche zusammen mit seinen Mitstreitern ebenfalls zum Selbstversuch schreitet. Ein Sta­ del wird in Eigenarbeit Schritt für Schritt zum Wohn- und Arbeitshaus umgeformt und zum Experimentierfeld ausgebaut. Anregungen bieten dabei auch die zu Beginn der siebziger Jah-­ re bekannt gewordenen Bauten der Hippies und Aussteiger in den USA. Steve Baer gelang es in New Mexico, ein besonders pfiffiges, energieautarkes Gehäuse zu entwickeln: Mit Was­ser gefüllte, alte Ölfässer werden als Solar­ speicher eingesetzt. Das bereits 1977 für eine aufgelassene Tagebaugrube entwickelte und nebenstehend abgebildete Siedlungsprojekt rundet das oben genannte Buch ab. „Die Belebung biologisch nahezu verarmten bzw. toten Geländes kann überall stattfinden, auch in Großstädten (New York usw.), denn auch Häuser, Plätze und Straßen sind Biotope und können belebt werden”, heißt es zur Motivation. Wenn Peter Sulzer und Peter Hübner Anfang der achtziger Jahre daran gehen, mit ihren Studenten an der Technischen Hochschule in Stuttgart in Eigenregie ein Studentenwohnheim zu errichten, so tun sie dies vor ähnlichem Hintergrund. Die Gebäude entstehen in Holz­ leichtbauweise mit der Maßgabe späterer Wiederverwendbarkeit. Solare Aspekte bleiben in diesem ersten Projekt noch außen vor, werden aber bei späteren Projekten berücksichtigt. Hinzu kommt die Idee der praxisnahen

28 Bengt Warne, Naturhuset, 1976 29 Wohnhaus in New Mexico, Steve Baer, 1972. Mit der eingespeicherten Tageswärme werden kalte Nächte überbrückt. 30 Wie 29: Detail mit geöffneter Solarwand 31 Bürobau unter Einbezug einer alten Scheune, Gruppe Arche Nova (Per Krusche, Martin Schaub, Claus Steffan, Maria Weig-Krusche), 1983, Querschnitt

29

32 Wie 31: Ansicht von außen 33 Studentenwohnheim Bauhäusle in StuttgartVaihingen, Peter Sulzer, Peter Hübner, 1983 (13) P. und M. Krusche, D. Althaus, I. Gabriel: Ökologisches Bauen, Wiesbaden/Berlin 1982

30

31

32

33

17

34

Ausbildung und der Partizipation der späteren Nutzer an allen Phasen der Realisierung.

35

36

18

37

1982 wird im Projekt Landstuhl erstmalig eine ganze Reihe von Wohnbauten mit alternativen Solartechniksystemen ausgestattet, getestet und ausgewertet. Das Gartenhofhaus von Eissler, Hoffmann und Gumpp ist so konzipiert, dass es auch in der Gruppe funktioniert. Über die weitgehend verglaste Südfassade mit verstellbaren Sonnensegeln und innen liegender beweglicher Wärmedämmung – beide Elemente manuell bedienbar – soll gezielt solare Energie eingebracht werden, die in der schweren Gebäudemasse gespeichert und nach Bedarf durch freie Konvektion und Abstrahlung wieder abgegeben wird. Eine Analyse durch R. Gonzalo ergab, dass das gewählte System der Zusatzheizung zu träge und die Abhängigkeit von einem korrekten Nutzerverhalten relativ hoch war. (14) Natürlich ist das Einfamilienhaus generell keine energieeffiziente Form des Wohnungsbaus. Dennoch wurden zahlreiche solartechnische Komponenten an Einfamilienhäusern entwickelt, erstmalig eingesetzt, ausprobiert und verfeinert. Das ausgewählte Projekt steht hierfür als Beleg stellvertretend für eine große Anzahl derartiger Pilotbauten. Horst Küsgen stellt in einem Aufsatz über „Minimalenergiehäuser“ 1983 fest: „Die meisten Bebauungspläne verhindern, meist ohne Wissen der Verfasser, eine energetisch günstige Gebäudeplanung.“ Er schließt in der Folge das Einfamilienhaus klar aus und spricht sich für den verdichteten Geschoßwohnungsbau aus. In einem Überblick fasst er die bisherigen Erfahrungen mit alternativen Energiesystemen zusammen. Dabei kommen Zwangslüftung mit Wärmerückgewinnung ebenso zur Sprache wie Luftkollektoren und Masse­speicher. Die Wirkung von Glasvorbau­ ten, ein Erkennungsmerkmal in der damaligen Solarbauszene, stellt er hinsichtlich ihrer energetischen Wirksamkeit kritisch in Frage. (15) Die Erdhügelhäuser auf dem Gelände der Uni­ versität Stuttgart-Hohenheim, ein Studen­ten­ wohnheim mit 158 Einheiten, entstehen nicht als Selbstbauprojekt. Die Planung übernehmen Fachleute. In Niedrigenergiebauweise werden Prinzipien der Aktivierung von passi­ver­ Solarenergie berücksichtigt. Ein hoher Tages­

lichtanteil ist ebenso Thema wie die intensive Dachbegrünung. Regenwasser wird gesammelt und kann versickern. Die Fassaden sind begrünt. Die Begrünung soll eine mögliche Überhitzung im Sommer verhindern. Die Einbettung in das Gelände entspricht der ökologischen Vorstellung, die durch die baulichen Maßnahmen verursachten Eingriffe in die Natur teilweise wieder auszugleichen. In Dänemark kümmert man sich neben den As­­ pekten für qualitätvolles und kostengünstiges Bauen ebenfalls um energetische Belange. Die von Bente Aude und Boje Lundgaard realisierte Wohnanlage in Greve ist das Ergebnis eines Architektenwettbewerbes. Eine klare Zonierung der Grundrisse, verbunden mit einfach hand­ habbaren, aber wirkungsvollen Trennelemen-­­ ten, ermöglicht eine effektive Energieeinspar­ ung. Im Winter wird nur die hoch wärmegedämmte Nordzone bewohnt, die Mittelzone nur bei schönem Wetter. Die Sonnenwärme wird dazu über die Glasvorbauten aufgefangen und in die Mitte des Hauses geführt. Während der Übergangszeiten stehen Nord- und Mittelzone zur Verfügung, während des Sommers der gesamte Gebäudequerschnitt. Nur der korrekte Umgang mit Fenstertüren, Jalousien und Dämmläden führt zu hohen Einsparungen im Energieverbrauch. Weitere Wohnquartiere funktionieren nach ähnlichen Prinzipien. In Österreich bildet sich, trotz oder gerade we­­ gen erschwerter klimatischer Bedingungen, vor­ allem in Vorarlberg eine engagierte­ Solar­ bau­szene heraus. Der Wunsch nach ­ zugleich­ öko­logischem wie preisgünstigem Wohn­ eigentum führt zu – oft genossenschaftlich orga­nisierten –­ Mehrfamilienhäusern. Dabei ­ wird ­großer Wert auf die Ausbildung zusätzlicher, gemeinschaftlich nutzbarer Räumlichkeiten gelegt. Diese treten entweder als großflächig vorgeschaltete Glashäuser oder als innen liegende glasüberdachte Atrien in Erscheinung. Man erhält wertvolle Pufferzonen, die während des Winters wie zu den Übergangszeiten vielfältig nutzbar sind. Die Anknüpfung an die vor Ort noch existierende Holzbautradition unterstützt die Bemühungen nach energetisch effizienteren Lösungen. Wichtig ist die aktive Weitergabe der gewonnenen Erfahrungen auf Tagungen und in zahlreichen Publikationen.

34 Wohnhaus im Rahmen des Projektes Landstuhl, Eissler, Hoffmann, Gumpp, 1982, Ansicht von Süden 35 Wie 34: Ansicht von Südwesten, Schnitt, Grundriss 36 Studentenwohnheim in Stuttgart, Kaiser, Schmidtges, Minke, 1984 37 Wohnanlage in Greve, Dänemark, Bente Aude, Boje Lundgaard, 1985 38 Wohnquartier in Kopenhagen, Faellestegnestuen, 1987 39 Mehrfamilienwohnhaus in Fußach, Mittersteiner, Larsen, 1988, Blick in den gemeinsamen Wintergarten 40 Wie 39: Ansicht Wintergarten von außen

38

Roberto Gonzalo: (14) Passive Nutzung der Sonnenenergie – Grundlagen für den Gebäudeentwurf, München 1990, S.89 (15) Horst Küsgen: Minimalenergiehäuser, arcus 3/1983, S. 137 ff., zit. S.137

39

40

19

42

41

Mit der internationalen Bauausstellung Berlin erreicht das solare, energieeffiziente Bauen die Innenstadt. Ein breit angelegter Bericht über die Zeile der fünf Energiesparhäuser am Landwehrkanal in der Bauwelt belegt das Selbstbewusstsein der staatlichen Initiatoren: „Ziel der Energiesparhäuser in Berlin ist es nicht, Experimentierhäuser für energiesparende Techniken zu errichten, sondern den heutigen Stand der Technik zu demonstrieren und unter dem Gesichtspunkt von Brauchbarkeit und Nutzen für den Mieter zu überprüfen.“ (16) Die kritische Analyse weist unumwunden auf die problematischen städtebaulichen Rahmenbedingungen hin. Ein geschlossener Blockrand hätte die erreichbare Energieeffizienz von vorneherein wesentlich erhöht. Im Zuge der Realisierung kam es zu weiteren Abstrichen in der alternativen technischen Ausrüstung. Im Jahr 1993 recherchiert Robert Kaltenbrunner nach und sieht die Bedenken der ersten Betrachtung bestätigt. Folglich kommt er zur bedauerlichen Feststellung: „Die Bewohner haben ganz offensichtlich die Intentionen der Erbauer entweder nicht verstanden oder nicht akzeptiert.“ (17)

41 Fünf Energiesparhäuser in Berlin, von Gerkan, Marg und Partner; Pysall, Jensen, Stahrenberg; Faskel, Nicolic; Schiedhelm, Axelrad; Klipper + Partner, 1985 42 Solarhaus in Berlin, Schreck, Hillmann, Nagel mit Kempchen, Güldenberg, 1988 43 Ökologische Modellsanierung in München, Per Krusche, Arche Nova, 1989 44 Wohnhaus in Stuttgart, Christian Gullichsen, 1993 45 Wohnhaus in Stuttgart, Michael Alder, 1993 Axel Jahn, Klaus (16) Sommer: „Fünf Ener­giesparhäuser am Landwehrkanal in Berlin“, Bauwelt 4/1985, ­ S. 126 ff.

43

(17) Robert Kaltenbrunner: „Die Energiesparhäuser der IBA in Berlin”, Bauwelt 38/1993, S. 2056 ff.

44

20

45

Entschiedener geriet ein weiteres IBA-Projekt, das so genannte Solarhaus in der Lützow­ straße. Hier ist der Blockrand geschlossen und­ die Südwand mit gläsernen Wintergärten, Luft­kollektoren und dahinter liegenden wär­ me­gedämmten Schiebeflächen versehen. Im pas­siven System der Wintergärten dient der Fußboden als Speichermasse. Aus den zwi­schen den Wintergärten angeordneten Luft­­­kollektoren wird die erwärmte Luft­ mit Ventilatoren in angeschlossene Hohlkör­per­ decken gedrückt. Regeleinrichtungen steuern den Betrieb währen des Winters und der Übergangszeiten und das bei ausreichend vorhandener Sonneneinstrahlung. In München blieb das Projekt der ökologischen Modellsanierung eines 1898 errichteten, denkmalgeschützten Wohnhauses leider bis heute ein Einzelfall. Mit großem Elan ging man daran, den maroden Altbau mit einer Reihe von technischen Komponenten auszustatten: teilverglaste Balkone als Klimapuffer, Solarkollektoren zur Brauchwasser-Erwärmung, ein Wärmetauscher für Abluft aus Küchen und Klimapuffer, eine

Grauwasseraufbereitungsanlage und eine Kompostieranlage für den anfallenden Bio-­ müll. Ständige Nachfragen des Autors beim Bauherrn über die Erfahrungen beim späteren Betrieb des Gebäudes blieben unbeantwortet. Dabei wäre gerade bei neuen Ansätzen im Bauen das anschließende Monitoring mindestens ­ebenso wichtig wie die Entscheidungsfreudig­ keit zu Beginn der Maßnahme. Man kann nur vermuten, dass Träger wie Nutzer am Ende überfordert waren. Auch die anlässlich der IBA 1993 in Stuttgart realisierten Wohnbauten lassen ein konsequen­ tes Verfolgen der einmal durchgeplanten Visio­ nen vermissen. Die architektonische Qualität ­ der Bauten von Gullichsen und Alder hält trotz reduzierter innovativer Technik den Anfor­der­ ungen an ein zeitgemäßes Wohnen stand. Das Gästehaus der Jugendbildungsstätte in Windberg bleibt eine Ausnahme. Die klare städtebauliche Einfügung, konsequent differenzierte Fassaden und eine sorgfältig abgestimmte Haustechnik rechtfertigen die zahlreichen Publikationen im In- und Ausland. Im Oeuvre des dänischen Architekturbüros Tegnes­tuen Vandkunsten gibt es viele Sied­ lungen mit hoher gestalterischer Wohnqualität. Aspekte der Energieeffizienz werden auch nur in besonders geförderten Projekten verfolgt, so auch bei der Siedlung in Skejby. In die Fassaden integrierte Kollektoren spielen eine ebenso große Rolle wie die Orientierung der Gebäude, die Organisation der Grundrisse und die je nach Himmelsrichtung differenzierte Ausbildung der Fassaden. Ein ähnliches Erscheinungsmerkmal weist das Wohngebäude der Architekten Fink und Jocher in Coburg auf. Während die Nordseite mit ihren schmalen Öffnungen einen geschlossenen Eindruck macht, sind die überwiegend mit Glas belegten Flächen der Südseite zur Sonne geöffnet. Geschickt integrierte TWDElemente sind Bestandteil eines Kollektors. Der Wärmeüberschuss wird durch dahinter liegende Stahlbetonfertigteile mit eingelegten Wärmetauschern einem Speicher im Keller zugeführt. Der städtebauliche Rahmen wurde von den Architekten H2R (siehe auch Projekt Seite 56) vorgegeben und war Gegenstand eines Wettbewerbes.

46 Gästehaus der Jugendbildungsstätte in Windberg, Thomas Herzog mit Peter Bonfig, 1991 47 Wie 46: Zugangsseite 48 Siedlung in Skejby, Tegnestuen Vandkunsten, 1998 49 Wohnanlage in Coburg, Fink + Jocher, 1999. Die Energiebilanz liegt 40 Prozent unter der gültigen Wärmeschutzverordnung. Der Blick auf die glasfreie Fläche zeigt die dunkelblau eingefärbte Oberfläche des Betonfertigteils, hier sind Wärmetauscher eingelegt.

46

47

48

49

21

50 Die bekannten Lüftungstürme aus Bernhard Rudofskys „Architecture without Architects“, Hyderabad, Pakistan 51 Abluftelemente der Wohnanlage in Beddington im Londoner Vorort Sutton, Bill Dunster, Architekt und Chris Twinn, Klimaingenieur, 2002 Rechte Seite: 52 Wohnhaus in Stuttgart, Christian Gullichsen, 1993, Blick auf verglaste Loggia: unbeheizt und nur als Klimapuffer eingesetzt.

Der streiflichtartige Abriss der Vorgeschichte des energieeffizienten Bauens kann nur einige wichtige Aspekte ansprechen und erhebt keinesfalls den Anspruch auf Vollständigkeit. Wichtig sind die daraus gewonnenen Erkennt­ nisse für das aktuelle Baugeschehen. Die Zusammenhänge zwischen örtlichen Ressourcen und vernakulärer Bautradition sind im Zuge des rasanten, weltweiten Ausbaus der Transportwege verloren gegangen. So kann Naturstein aus China und Südamerika in Europa preisgünstiger angeboten werden als der lokal verfügbare. Renzo Piano hat sein Museumsgebäude in Riehen in Anlehnung an den örtlichen Sandstein mit rötlichem Porphyr aus Patagonien ausgestattet, einem weitaus haltbareren Material. Die Frage der Nachhaltigkeit ist somit keinesfalls sofort eindeutig zu beantworten. Der heute verfügbare haustechnische Komfort hat sich vor allem während der letzten drei Jahrhunderte entwickelt. Die gestiegene Lebenserwartung steht hiermit in einem direkten Zusammenhang. Der mit der technischen Entwicklung einhergehende, ständig steigende Energiebedarf und der Raubbau an den verfügbaren Ressourcen blieben jedoch lange außer Acht. Erst allmählich und nur der Not gehorchend, nachvollziehbar auch an den politischen Daten einer Charta von Athen, der Ölkrise, der Havarie des Reaktors von Tschernobyl, der Konferenz von Rio bis zur Ratifizierung des Kioto-Protokolls, entwickelt sich das öffentliche Bewusstsein für ökologische Fragen. Viele der heute verfügbaren Technologien wurden von Tüftlern im Eigenversuch entwickelt ­ und getestet. Doch das Einfamilienhaus als Passiv- oder Nullenergiehaus kann nicht das er-­ strebenswerte Endergebnis sein. Der Zersiede­ lung unserer Landschaft müsste politisch weitaus energischer entgegengetreten werden. Im ver­­dichteten Bauen machen hoch wärmegedämmte Hüllen mit den dazu erforderlichen, in­telligenten Lüftungseinrichtungen erst richtig Sinn. Im vorliegenden Beispielteil soll nachge­ wiesen werden, dass nach der Phase des Entwickelns der Einzug der neuen Technik in die Architektur zur Selbstverständlichkeit werden kann. Auch die Ästhetik ist Bestandteil der Nachhaltigkeit, zeigt uns die Baugeschichte.

22

50

51

23

24

ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: GRUNDLAGEN UND STRATEGIEN

Siedlung Thalmatt 1 bei Bern, Atelier 5, 1967

ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: GRUNDLAGEN UND STRATEGIEN

Ausgangslage

BEHEIZTE FLÄCHE m2 150

100

50

0 0

10

20

30

40

50 Km/TAG

1

1 Energieverbrauch eines Autos (5 l/100 km) je nach durchschnittlicher Fahrstrecke pro Tag verglichen mit der mit dieser Energie beheizbaren Fläche einer Wohneinheit in Niedrigenergiestandard

26

Für das energieeffiziente Bauen gibt es allgemeine Grundregeln und Prinzipien. Sucht man allerdings nach einer Entsprechung im Be-­ reich der Städtebauplanung, gestaltet sich die Situation weniger überschaubar. Dies liegt zum einen an der umfangreichen Anzahl der unter­schiedlichen Faktoren, die in der Städtebaupla­ nung berücksichtigt werden müssen, zum an-­ de­ren aber auch an deren Wertung und Umsetz-­ ung, die immer wieder reichlich ­ Stoff für Diskussionen bietet. Die Palette erstreckt sich dabei von der politischen Fest­legung der Rahmenbedingungen, bei der bei­spiels­­weise­ die Flächenwidmung oder diverse Erschliessungs- und Verkehrsaspekte beachtet werden müssen, bis hin zu technischen Gesichtspunkten, wie die Art der Energieversorgung oder die Nutzung regenerativer Energien. Grundsätzlich kann Folgendes festgestellt werden: Je größer der Maßstab eines Systems ist, desto komplexer sind die Mechanismen, die das System als Ganzes regeln. So wächst auf Städtebauebene die Anzahl beeinflussender Faktoren proportional zur Anzahl der Entscheidungsträger, wodurch Kontroll- und Lenkungsmechanismen in ihrer Durchsetzungskraft geschwächt werden. Nicht selten entstehen daraus Situationen, in denen die rein planerische Tätigkeit in einem Kontext ausgeübt wird, der den Prinzipien der Energieeffizienz zuwiderläuft. Die Bemühungen um eine energiesparende, nachhaltige Planung können dann die negativen Auswirkungen, resultierend aus den im Vorfeld gestellten Anforderungen an Mobilität, Erschließung, Versorgung usw. kaum mehr ausgleichen. Die Möglichkeiten des Architekten, mit Hilfe der Planung das städtebauliche Gesamtsystem zu lenken, erweisen sich in den meisten Fällen als begrenzt und wenig wirksam. Diese Erfahrung soll jedoch auf keinen Fall eine Entschuldigung für eine monokausale Vorgehensweise sein, die der Verantwortung des Architekten nicht ausreichend gerecht wird. Ob veränderbar oder nicht, die Zusammenhänge müssen in ihrer ganzen Reichweite aufgezeigt werden. Daher muss im Interesse der weiteren Entwicklung nicht nur die dringend nötige Rückkoppelung genutzt werden, es sollten auch Fehlentscheidungen

der Vergangenheit so weit wie möglich korrigiert werden. Eine nachhaltig orientierte Städtebauplanung setzt Signale, die zum Umdenken anregen. Denn dadurch, dass die bauliche Realisierung den Rahmen für mögliche nachhaltige Entwicklungen setzt, kann sie auf Grenzen und Möglichkeiten, die sowohl in den Bauten selbst als auch in den daraus resultierenden, öffentlichen Lebensräumen liegen, hinweisen. Politische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen sind wichtige Aspekte, die – wenn auch nicht planerischer Art – doch den Rahmen für jegliche städtebauliche Entwicklung im Vorfeld wesentlich definieren. Im Folgenden werden diese nur kurz angesprochen. Für eine weiterführende Erörterung dieses Themas wird auf die umfangreiche Literatur hingewiesen. Auf praktischer Ebene sind weit reichende Entscheidungen jedoch sehr schwierig. Selbst wenn seitens der Gesellschaft ein Konsens in der allgemeinen Zielsetzung erreicht und die Wichtigkeit der konsequenten Förderung nachhaltiger Prozesse erkannt wird, verschwindet die Bereitschaft zur Unterstützung, sobald persönliche Interessen berührt werden. Die Sehnsucht nach der Natur und die damit verbundene Flucht aus der Stadt brachten in den letzten Jahrzehnten ein amorphes, unreguliertes Wachstum der Städte mit sich. Als Spätfolge der Moderne entstand mit der Entkoppelung von Funktionen ein Trend, der später auch von einer falsch verstandenen ökologischen Bewegung weitergetragen wurde. Die Städte wurden, weil angeblich ungeeignet für ein Leben im Einklang mit der Natur, verlassen. Das angestrebte Leben im Grünen sollte jedoch ohne Verzicht auf jegliche Versorgungsund Infrastrukturdienste erfolgen. Die Nähe zur Stadt als Dienstleistungszentrum sollte ferner die Deckung aller zusätzlichen Bedürfnisse und Arbeitsquellen sichern. Als Resultat einer Konsumgesellschaft, in der auch die Ökologie vermarktet wird, kann diese Einstellung langfristig nur ein Privileg für Öko-Yuppies bleiben, die es sich leisten können. Denn das Haus als Unikat kann, selbst bei hoher Energieeffizienz, keine allgemein gültige Lösung darstellen. Die Folge ist eine Zersiedlung der Landschaft, so dass das angestrebte Leben in der Natur letzt-

3

2

endlich nicht mehr stattfinden kann. Stattdessen entstehen reduzierte Grünstreifen von vorgeschriebenen Abstandsflächen, rund um wenig energieeffiziente Einfamilienhäuser. Ergänzt wird die negative Seite dieser Entwicklung, die sogar durch steuerliche Maßnahmen (z.B. undifferenzierte Wohnbauförderung, steuerliche Erleichterungen für die Fahrt zur Arbeit) begünstigt wird, durch den Energieverbrauch und die Schadstoff- und Lärmemissionen des täglichen Pendlerverkehrs. In letzter Zeit wird vermehrt nach Lösungen gesucht, um diese Tendenz umzukehren. In ­mehreren Großstädten wie beispielsweise London oder Paris werden umfangreiche Stu­dien und Projekte durchgeführt, um ökologisch sinn­volle, nachhaltige und sozial gerechte Lösungen für das Wohnen im Gefüge der Stadt zu finden. Als wichtigster Ansatz gilt dabei, die Attraktivität des Lebens in der Stadt zu erhöhen. Die politische Lenkung kann hier eindeutige Signale setzen. Um die Richtlinien einfach zu halten, finden städtebauliche Aspekte selten Berücksichtigung als

Kriterien für die Beurteilung der Förderfähigkeit von energieeffizienten Baumaßnahmen. Sie beschränken sich vielmehr auf die einzelnen Bauobjekte. Auch Bautypologien wie das Ein-­ familienhaus werden gefördert, sobald die berechnete Energiebilanz für das einzelne Gebäude den Anforderungen entspricht. Dabei wird die Tatsache außer Acht gelassen, dass ihre negativen, typologisch bedingten Fol-­ ­gen mit keinen noch so effizienten Energie­ sparmaßnahmen kompensiert werden können. Denn die wachsende Zersiedlung der Landschaft, teure Infrastruktur aufgrund aufgelockerter Bebauung und die Abhängigkeit von privaten Verkehrsmitteln sind mit einem Mehrenergieverbrauch verbunden, der in der Energiebilanz des Gebäudes gar nicht zum Ausdruck kommt. Geförderte Baumaßnahmen sind nach ihrer städtebaulichen (und nachhaltigen) Auswir-­ kung differenziert zu bewerten. Eine Ver­schie­ bung von Neubau-Förderungen in Richtung Sa­nierung, städtischer Verdichtung und Aufwer­ tung von freibleibenden Stadtarealen wür­de die Wiederbelebung von Altbauten und Stadt­

2 Städtebaulicher Kon­ zeptplan Messestadt Riem, München: Die Rahmenplanung bietet gute Möglichkeiten für die Entstehung unterschiedlicher Gebäudeformen: Passivhaus, Niedrigenergiehaus, betreutes Wohnen usw. Gute öffentliche Erschließung, soziale Einrichtungen, Einkaufsund Erholungsmöglichkeiten fördern eine energiebewusste Lebensweise. 3 Wohngebäude mit Kindertagesstätte in Passivhausstandard, Messestadt Riem, München, NEST GmbH, 2002

27

gebieten stärken. Die Reduktion des Verkehrs­ aufkommens, der Ausbau von Fuß- und Rad­ wege­netz, die Nutzung vorhandener Infrastruk­ tur (Straßen, Erschließung, Ver- und Entsor­­­gung, Anbindung an das öffentliche Verkehrsnetz) so­wie die Vermeidung der Zersiede­lung der Land­schaft, die Stärkung von Nachbar­schaf­ten und die Erreichbarkeit von Dienstleis­tungen ­ und kulturellen Einrichtungen sind weitere Vorteile dieser Entwicklung, die den Lebens­ raum bei minimiertem Energieverbrauch aufwerten.

4

5

4 Woningbouw Kiefoek in Rotterdam, JJP Oud, 1925–30. Die Siedlung ist nach einer Sanierung den neuen Wohnanforderungen angepasst worden. 5 Wohngebäude in Passivhausstandard, städtisches Entwick­lungsprojekt Am Ackermannbogen, München, A2-Architekten, NEST GmbH, 2004. Umnutzung eines ehemaligen Kasernenareals. 6 Wohnsiedlung in PassauNeustift, H. Schröder und S. Widmann, 1989. Die im Rahmen der Wohnmodelle Bayern entstandene Siedlung demonstriert Prinzipien zur Energieeinsparung und zur passiven Nutzung der Sonnenenergie. 7 Büro und Wohngebäude in Wiesbaden, A-Z Architekten, 2002. Schließung einer Baulücke in Passivhausstandard (s. auch S. 68).

28

6

7

In den meisten Mittel- und Großstädten werden die vorhandenen Freiflächen, die für Neubauten ausgewiesen werden können, immer knapper, so dass neue Baumaßnahmen in Zukunft nur über eine zusätzliche Ausweitung der Stadtgrenzen oder über die Erneuerung der Baubestände erfolgen können. Das Wachstum in der Peripherie ist aufgrund der bereits genannten Folgen eher nicht wünschenswert. Die Erneuerung alter Bausubstanz durch Abbruch und neuer Bebauung, kann eine hö­here Dichte und eine bessere Ausnutzung der bebauten Flächen ermöglichen. Auch ohne Abbruch ist eine Nachverdichtung bestehender Strukturen eine Maßnahme, die aus energetischer Sicht große Relevanz besitzt. So führt eine Nachverdichtung in der Regel auch zur energetischen Sanierung des Gebäudebestands. Bedeutsam ist vor allem die Umnutzung von frei gewordenen Bauten und Flächen wie ehemaligen Industriearealen oder Kasernen. Diese zumeist zentral gelegenen Flächen bieten durch die bereits vorhandene Infrastruktur und Anbindungsmöglichkeiten eine ökologisch ­optimale Ausgangssituation. Hier wird ver-­ mehrt die Entstehung neuer Siedlungsstruk­ turen ermöglicht, bei denen nachhaltige Ziele im Vordergrund der Baurealisierung stehen. Entwicklung In der jüngeren Baugeschichte lassen sich zahlreiche Vorreiter für die Annäherung an einen ökologisch orientierten Siedlungsbau finden, so beispielsweise die Gartenstädte oder die Siedlerbewegungen aus den Zeiten der industriellen Revolution. Eine energetische Betrachtung hinsichtlich der baulichen Realisierung war

jedoch bei diesen historischen Referenzen nur von untergeordneter Bedeutung. Viel mehr als Reaktionen auf die tief greifenden Wirkungen der Industrialisierung standen dort gesellschaftliche Aspekte im Mittelpunkt. Die Einstellung zur Energieverwendung war zu dieser Zeit eher von einer optimistischen Entwicklung geprägt, befreiend von Verzicht und Einschränkungen. Eine energiebewusste Haltung und die Nutzung der Sonneneinstrahlung zur Reduktion des Heizenergiebedarfs im Wohnungsbau finden ihren Ausdruck in der so genannten „Solararchitektur“. Der Durchbruch von rein experimentellen isolierten Objekten zu einer­ breiteren Berücksichtigung der Zusam­ menhänge zwischen Architektur und Energie fand jedoch erst in den siebziger Jahren statt. Am Anfang wurden Maßnahmen zur passiven Nutzung der Sonnenenergie in Wohngebäuden fast ausschließlich an frei stehenden Häusern eingesetzt. Diese Tatsache erklärt sich zum Teil aus dem experimentellen Charakter dieser Maßnahmen, die für einen größeren Maßstab noch ein zu hohes Risiko bedeutet hätten. Zudem waren die Überprüfung und die nachträgliche Optimierung der Solarsysteme durch die Beseitigung von negativ wirkenden Rahmenbedingungen (Verschattung, ungünstige Orientierung usw.) bei frei stehenden Häusern leichter möglich. Aus den Erfahrungen und der intensiven Forschung in den darauf folgenden Jahren sind Erkenntnisse entstanden, die den Architekten zu einer breiteren Anwendung erprobter Prinzipien veranlasst haben. Auch die technische Ausrüstung (Sonnenkollek­to­ ren, Lüftungsanlagen usw.), ist nunmehr ausgereifter und führt durch den Einsatz im größeren Maßstab zu erhöhter Wirtschaftlichkeit. Schließlich konnte sich die energieeffiziente Bauweise in der Architektur etablieren und ihren „alternativen“ Charakter hinter sich lassen. Die Vorurteile aus der Entwicklungs- und Experimentierzeit, dass sich eine sinnvolle Anwendung dieser Prinzipien auf isolierte Objekte und Kleinsiedlungen mit geringerer Dichte beschränken würde, konnten überwunden werden. In der folgenden Zeit entstanden mehrere Reihenhaussiedlungen in verdichteter

8

9

Bauweise. Dabei hat das Reihenhaus ein weitaus besseres Verhältnis von Außenfläche zum Volumen (A/V-Verhältnis) als das frei stehende Haus. Frühe Beispiele hierfür sind die von Ate­lier 5 realisierten Siedlungen in Halen und Thalmatt aus den sechziger Jahren. Sie zeigen in meisterlicher Form die Bestrebung, in verdichteter Bauweise die Vorteile des frei stehenden Hauses für einen breiteren Nutzerkreis zugänglich zu machen, und erreichen durch ihre kompakte Planung und optimale Ausrichtung einen herausragenden Energiestandard. Die ersten Siedlungsprojekte haben mit den ersten Versuchsobjekten gemeinsam, dass von der Lage bedingte Einschränkungen für die Sonneneinstrahlung ausgeräumt werden konnten: Ländliche oder vorstädtische Gegenden, in denen Orientierung und Verschattung durch Baumbestand kein Problem darstellen, wurden in der Regel bevorzugt. Bei den internationalen Ausstellungen, wie der Internationalen Bauausstellung in Berlin

8 Siedlung Halen bei Bern, Atelier 5, 1955 9 Wie 8: Luftbild

29

10

11

1989, der Internationalen Gartenausstellung in Stuttgart 1993 und zuletzt der Weltausstellung in Hannover 2000, gehörten die innovativen Tendenzen im ökologischen Bauen zum inhaltlichen Programm. Im Bereich des verdichteten, innerstädtischen Wohnungsbaus sollten Möglichkeiten für einen verantwortungsbewussten Umgang mit Energie aufgezeigt werden. Obwohl hier sicherlich oft formal geprägte Bauten entstanden sind, haben diese dennoch die Problematik des innerstädtischen Wohnens und des nachhaltigen Städtebaus thematisiert.

13

Der solare Städtebau ist ein ziemlich teures Experimentierfeld für Demonstrations- oder Versuchsprojekte. Die wenigen Beispiele dieser Art zeigen zum einen, welcher Aufwand dafür notwendig ist, zum anderen aber auch, dass die Ergebnisse selten den Erwartungen entsprechen. Es wird zu großer Wert auf den Gebäudeentwurf gelegt, wohingegen die übergeordneten städtebaulichen Prinzipien vernachlässigt werden. Die Definition der Rahmenbedingungen, angefangen vom kommunalen Energiemanagement über örtliche und regionale Energieversorgungskonzepte bis hin zu den für eine Solararchitektur wegbereitenden Festlegungen im Bebauungsplan, bildet die Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Entwicklung einer energieeffizienten Architektur im städtischen Rahmen. Klimatische Bedingungen

12

10 Passivhaussiedlung Lummerlund in Hannover-Kronsberg, Rasch & Partner, 1998 11 Ökologische Siedlung im Rahmen der Weltausstellung Hannover, 2000 12 Wohngebäude in Stuttgart, Tegnestuen Vandkunsten, 1993. Teil der Ausstellung „Werk-Stadt-Wohnen” im Rahmen der IGA Stuttgart, 1993. 13 Wie 12: Südansicht

30

Ein nachhaltiger Städtebau kann nur durch eine klimagerechte Planung gelingen, die, wie der Name schon sagt, den örtlichen mikroklimatischen Verhältnissen angepasst werden muss. Die etymologische Bedeutung des Wortes „Klima“ ist „Abhang“, „Neigung“, mit Bezug auf den Höhenwinkel der Sonnenstrahlung. Diese „Neigung“ variiert sowohl während des Tages als auch im Laufe des Jahres und bedingt das gesamte Spektrum klimatischer Parameter. Von den Witterungseinflüssen sind für den Architekten aber nur diejenigen Faktoren relevant, die einen direkten Einfluss auf den Menschen oder auf die Nutzbarkeit des Gebäudes haben. Zu diesen Faktoren gehören im Wesentlichen die Temperatur, der Wind und die Sonnenstrahlung.

Die Wärmeverluste eines Gebäudes werden maßgeblich von den Außentemperaturen bestimmt. Die Transmissionswärmeverluste sind dabei von drei gleichwertigen Faktoren abhängig: der Wärme abgebenden Fläche, ihrer Dämmeigenschaften und vom Unterschied zwischen Innen- und Außentemperatur. Während die ersten zwei Faktoren planerische (Kompaktheit) und konstruktive (Dämmqualität) Maßnahmen hervorrufen, ist der dritte Faktor eine unabänderliche Eigenschaft des örtlichen Klimas. Je extremer die Außentemperaturen, desto wichtiger wird die Optimierung der ersten beiden Aspekte. Glashäuser, das so genannte Haus-im-HausPrin­zip oder geschlossene Atrien und Höfe lassen eine Pufferzone zwischen Außen- und Innenraum entstehen. Bei der Entwicklung von Büro- und Gewerbebauten, für große, meist mehrgeschossige Erschließungsräume neu entdeckt, findet das Konzept seine Vorbilder in den Lichthöfen und verglasten, öffentlichen Passagen des 19. Jahrhunderts. Erwärmt durch die Sonneneinstrahlung, erreich-­ en diese Räume im Durchschnitt eine höhere Temperatur als die der Außenluft. Dadurch tra-­­ gen sie zur Energieeinsparung bei und bieten einen temperierten Bereich für die Entfaltung unterschiedlicher Aktivitäten. Obgleich das Kon­ zept eine reizvolle architektonische Perspektive eröffnet, steht der konstruktive Aufwand der meisten realisierten Beispiele in keinem Verhält­ nis zu den erzielten Energieeinsparungen. Auch die sommerliche Überhitzung lässt sich schwer ohne zusätzlichen Energieeinsatz vermeiden. Die täglichen Schwankungen der Außenlufttemperaturen können auch im Sommer von Bedeutung sein. Durch gezielte Lüftung in der Nacht kann die Gebäudemasse gekühlt werden, damit sie tagsüber Temperaturspitzen und die interne Wärmelast auffangen kann.

14

15

16

14 Galérie Vivienne in Paris

Der Wind hat auf die Energiebilanz eines Gebäudes zwei Auswirkungen: erstens die Erhöhung der Transmissionswärmeverluste durch die konvektive Auskühlung der Gebäudehülle und zweitens die Erhöhung der Lüftungswärmeverluste durch undichte Stellen in der Gebäudehülle. Eine energieeffiziente Bauweise setzt deswegen eine dichte Ausführung der Gebäudehülle voraus.

15 Siedlung Nachtgärtle in Fußach, Vorarlberg, W. Juen, 1993, verglaste Erschließungshalle 16 Verwaltungsgebäude der DVG in Hannover, Hascher + Jehle mit Heinle, Wischer und Partner, 1999. Die Glashalle bietet Schutz für die Bürobauten sowie für die Erschließungs- und Freibereiche.

31

17 17 Weltausstellung 1992 in Sevilla. Verschattung der Wege durch Pflanzen und evaporative Kühlung mit Wasser 18 Wie 17: verschatteter Platz 19 Verschattung des Straßenraums mit Toldos in Sevilla

18

19

Der Einfluss des Windes erhält eine grundle-­ gende Bedeutung in der Gestaltung von Frei­ räumen. Die örtlichen Verhältnisse, insbesondere Topografie und Vegetation, Ausrichtung und Form des Baukörpers oder die Stellung der Gebäude untereinander, bestimmen die Windverhältnisse in den Zwischenräumen und somit ihre Aufenthaltsqualität. Enge Baugruppen und in ihrer Richtung gebrochene Frei- und Straßenräume verhindern eine Windkanalwirkung. Zudem können auch Nebengebäude (Lager, Schuppen, Garagen usw.) sowie Erdwälle oder Windschutzpflan­ zungen (Bäume, Hecken usw.) eine Schutz­ funktion für die Bebauung erfüllen.

sogar auf einer Nordfassade mit einem gewissen Sonnenbeitrag zu rechnen. Dieser fällt allerdings wesentlich niedriger aus als in den anderen Himmelsrichtungen. Maßnahmen zur passiven Nutzung der Sonnenenergie basieren hauptsächlich auf der direkten Sonnenstrah­ lung. Diese beeinflusst Ausrichtung und Abstand der Gebäude untereinander sowie die Besonnungsbedingungen von Straßenräumen und freien Flächen. Im warmen Klima ist der Schutz vor der Sonne die wichtigere städtebauliche Aufgabe. Die typisch enge Anordnung der Häuser im Mittelmeerraum verhindert durch die gegenseitige Verschattung die Erwärmung der Gebäudemasse. Auch die engen Gassen und Höfe sind dadurch vor der direkten Sonnenstrahlung geschützt. Neben den bereits behandelten klimatischen Faktoren sind auch Lage, Orientierung, Topografie und Vegetation für die Bestimmung der lokalen Bedingungen von Bedeutung. Die Eigenschaften des Standortes sind für die Auswahl der ökologischen Maßnahmen von entscheidender Tragweite. In einer städtischen Situation sind Grundstücke räumlich begrenzter und durch die Umgebung stärker beeinflusst als in ländlichen Situationen. Die Topografie beeinflusst die Orientierung der Gebäude zur Sonne (Hangausrichtung) oder den Einfluss des Windes (exponierte oder geschützte Lage). Eine Gipfellage bietet beispielsweise optima-

Die Sonnenstrahlung ist für eine energieeffi-­ ziente Architektur der wichtigste klimatische Faktor. Deswegen wird diese Planungskon­ zeption vereinfachend „Solararchitektur“ ge­nannt. Es ist notwendig, die Solargeometrie zu verstehen, sowohl in kalten Klimazonen, wo ihre Nutzung einen bedeutenden Wärmebeitrag liefern kann, als auch in warmen Zonen, wo die Sonneneinstrahlung vor allem im Sommer vermieden werden muss. Methoden zur Unter­ suchung der Besonnung in der städtebaulichen Planung werden ab Seite 40 besprochen. Die Globalstrahlung weist, abhängig von der Bewölkung, einen direkten und einen diffusen Anteil auf. Der diffuse Anteil der Sonnenstrahlung ist ungerichtet. Daher ist

32

le Einstrahlungsverhältnisse für die Nutzung der Sonnenenergie, bedingt aber gleichzeitig höhere Wärmeverluste aufgrund der dem Wind ausgesetzten Lage. Eine Südhanglage ermöglicht demgegenüber sowohl die Reduktion des Abstands zwischen hintereinander angeordneten Gebäuden als auch die damit verbundene Erhöhung der Bebauungsdichte. Durch die Bepflanzung um das Gebäude herum können die klimatischen Bedingungen (Sonneneinstrahlung, Windverhältnisse) für die Gebäudehülle und für die angrenzenden Freiflächen verbessert werden. Laubabwerfen­ de Bäume bieten im Sommer Sonnenschutz, während sie im Winter Sonneneinstrahlung zulassen. Außerdem können Baumreihen Windschutzbarrieren bilden oder als Wind­ kanäle die natürliche Lüftung an den geeigneten Ort lenken. Aufgrund von Verdunstung, durch die der Umgebung Wärme entzogen wird, haben Begrünungsmaßnahmen im Sommer auch eine Kühlung der Außenluft zur Folge, wodurch die Wirkung einer natürlichen Belüftung verstärkt werden kann.

20

Gebäudetypus und Gebäudeproportionen Während es für das Entwerfen von Passivhäusern definierte bauliche und planerische Parameter in Richtung Energieeinsparung und Energiegewinn gibt, sind diese im Bereich des Städtebaus nur fragmentarisch vorhanden. Hier fehlen konkrete Anforderungen für die energetische Optimierung der Energiebilanz von städtebaulichen Strukturen. Dabei bestimmen die Festlegungen im Städtebau (Abstände, Orientierung, Erschließung, Gebäudeform usw.) die Ausgangssituation für die energieoptimierte Planung der Gebäude und somit auch für die baulichen Erfordernisse für eine energieeffiziente Architektur. Die Transmissionswärmeverluste eines Gebäudes sind proportional sowohl zur Dämm­ qualität als auch zur Wärme abgebenden Außenfläche. Städtebaulich betrachtet sind hierbei zwei Aspekte relevant: - Gebäudetypus - Gebäudeproportionen Der Gebäudetypus definiert den Grad an Kompaktheit, den man erreichen kann. Bei

21

22

20 Sonnenschutz mit Strohmatten. Durch Befeuchtung der Matten wird zusätzlich eine adiabate Kühlung erzielt. 21 Siedlung Hanweiler in Stuttgart, Knut Lohrer, 1982. Verglaste Räume gliedern die Häuserreihen am Hang. 22 Umbau der alten Bahnhofshalle von Atocha in Madrid, Rafael Moneo, 1992. Mikrosprinkleranlagen zwischen den Pflanzen befeuchten und kühlen die Luft.

33

26

gleicher Form hat ein kleines Volumen eine verhältnismäßig größere Außenfläche als ein großes Volumen. Daher sind frei stehende Einfamilienhäuser, auch wenn sie kompakt sind, energetisch ungünstiger als Reihen- oder Mehrfamilienhäuser. Während für frei stehende Häuser die kompakteste Form ein Würfel ist, entwickeln sich, was die Kompaktheit betrifft, die optimalen Proportionen für eine Reihenbebauung zu einem tiefen Prisma. In diesem Fall muss das Verhältnis von Tiefe zur Breite der einzelnen Wohnungen unter Berücksichtigung der Kompaktheit, der Belichtung und des solaren Wärmegewinns gegeneinander abgewogen werden.

23

24

34

25

Der Kontext, in dem sich ein Gebäude befindet, bestimmt den Grad seiner möglichen Beson­nung und damit auch die möglichen Ener­ giegewinne. Hierzu sind hauptsächlich zwei städtebauliche Faktoren wichtig: - Gebäudeausrichtung - Abstände zwischen den Gebäuden (Dichte) Im Zusammenhang mit diesen zwei Aspekten sind weitere Faktoren der städtebaulichen Planung für eine energieeffiziente Architektur von Bedeutung: - Erschließung (externe und interne) - Parkierung - Freiraum

realisierbar ist. Einerseits ist eine optimale Ausrichtung der Gebäude zur Sonne sicherlich nicht immer möglich, und eine eingeschränkte Besonnung im Winter muss in den meisten Fällen akzeptiert werden. Andererseits sind städtische Situationen durch höhere Dichte und damit kompaktere Bauformen gekennzeichnet, wodurch in erster Linie die Energieverluste reduziert werden. Die Maßnahmen zur passiven Nutzung der Sonnenenergie müssen dann entsprechend den örtlichen Standortbedingungen entwickelt und dimensioniert werden. Neben den baulichen­ passiven Maßnahmen bieten aktive Systeme eine sinnvolle Ergänzung (Warmwasserbereitung, Heizungsunterstützung). Diese sind am wirkungsvollsten, wenn sie nicht für die einzelnen Gebäude selbst, sondern für die komplette Siedlung angelegt werden. Ihre Anbringung erfolgt meistens auf dem Dach, da Dächer auch bei dichter Bebauung in der Regel unverschattet sind. Auch die optimale Ausrichtung der Solarsysteme, unabhängig von der Orien­ tierung des Gebäudes, wird in dieser Situation erleichtert. Die Auswahl des geeigneten Sys­ tems sowie seine Dimensionierung sind allerdings vom gesamten Versorgungskonzept abhängig. Auch regionale Energiekonzepte und Versorgungsstrukturen sollten mit berücksichtigt werden.

Gebäudeausrichtung

Bebauungsdichte

In Siedlungen mit niedriger Dichte, welche der Situation ländlichen Bauens oder der Stadtperipherie entsprechen, lassen sich Anforderungen wie gute Orientierung oder ausreichende Abstände zwischen den Gebäuden besser erfüllen. Im städtischen Kontext dagegen haben energetische Überlegungen eine andere Dimension. Komplexe Zusammenhänge, wie Erschließung und Verkehr, Lärm, städtebauliche Anbindungen, Dichte, benachbarte Bebauung oder Wärmeversorgung müssen in die Überlegungen mit einbezogen werden. Diese unterschiedlichen Faktoren sollten im Gesamtzusammenhang behandelt und nicht monokausal einzeln optimiert werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Nutzung der Sonnenenergie bei den komplexen Bedingungen städtischer Situationen nicht

Die erreichbare Dichte ist im Wesentlichen von den notwendigen Abständen zwischen den Gebäuden abhängig. In einer südorientierten Zeilenbebauung können alle Wohnungen gleiche Einstrahlungsbedingungen haben, vorausgesetzt, dass der für den Winter nötige Abstand zwischen den Zeilen eingehalten wird. Für den Breitengrad 48° (München, Freiburg) beträgt dieser Abstand die dreifache Gebäudehöhe. Im Geschosswohnungsbau kann unter dieser Voraussetzung eine maximale Schnittdichte von etwa 1,0 erreicht werden. Wird allerdings eine höhere Dichte angestrebt, können diese Abstände nicht mehr eingehalten werden. Der Dachzuschnitt trägt ebenfalls wesentlich zur Bestimmung der Abstände bei. Auch wenn eine vollständige Besonnung der Fassade anzustreben ist, erlauben beispiels-

27

weise Maisonettewohnungen bei verkürztem Abstand, dass mindestens ein Teil der Wohnungen in den Wintermonaten ungehindert besonnt wird. Durch diese und ähnliche planerische Maßnahmen kann die Schnittdichte einer südorientierten Zeilenbebauung auf etwa 1,3 erhöht werden. Der für den Wohnungsbau typische Abstand von 1 H wird dabei knapp eingehalten. Eine größere Dichte kann dann nur durch die Mischung von verschieden orientierten Gebäuden entstehen (Hof-, Blockstruktur). Die gegenseitige Verschattung und die verschiedenen Lagequalitäten müssen von Fall zu Fall untersucht werden. Für weitere Nutzungen neben dem Wohnen spielt der Sonnengewinn meistens eine untergeordnete Rolle. Eine gewerbliche Nutzung im unteren, nicht besonnten Bereich eines Gebäudes ermöglicht es, die nötigen Abstände zu verkürzen. Bei Ansiedlungen in der Stadtperipherie sollte ebenfalls eine hohe Verdichtung an öffentlich gut erschlossenen Orten angestrebt werden. Einsparungen im Bereich Verkehr und Infrastruktur sind meistens weitaus größer als die Energieeinsparung durch die Bauten selbst.

23 Wohngebäude in München, Raupach und Schurk, 1996. Die verglasten Balkone dienen der passiven Nutzung der Sonnenenergie und dem Lärmschutz.

28

24 Wohngebäude in Madrid, Mario Muelas, 2003. Aktive Nutzung der Sonnenenergie in innenstädtischer Situation: Sonnenkollektoren auf dem Dach zur Warmwassererwärmung.

Erschließung Neben der Dichte sind das Erschließungssystem und die Differenzierung in der Nutzung der Freiräume – sowohl der öffentlichen als auch der privaten Bereiche – wichtige Aspekte für die Untersuchung der Abstände zwischen Gebäuden. Die unterschiedlichen Haltungen dazu haben in der Entwicklung des Städtebaus die Planenden der Moderne in O-W- und N-SBefürworter gespaltet. Bereits 1918 schrieb Muthesius zu diesem Thema: „Von der Art der Straßenführung hängt aber auch bis zu einem gewissen Grade die gute Bewohnbarkeit der sie umgrenzenden Häuser ab, vor allem, was die Besonnung und den Windschutz der Wohnungen anbetrifft. Eine von Osten nach Westen verlaufende Straße hat auf der einen Seite sonnenlose, auf der anderen Seite stark besonnte Häuserfronten. Nun könnte die Bebauung einer solchen Straße derart erfolgen, dass an der sonnen-

29

30

25 Wie 24: Luftkollektoren an der Fassade als Solarkamin für die sommerliche Lüftung 26 Wohnanlage in Kriens, Schweiz, Lischer, 2001. Die Hangsituation und die versetzte Anordnung der Baukörper erlauben die Verkürzung der Abstände zwischen den Häusern (s. auch S. 44). 27 Siedlung Berteldorfer Höhe in Coburg, H2R, Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig, 1992, südorientierte Zeilenbebauung mit optimierten Abständen für die Besonnung von Gebäuden und Freiflächen 28 Wie 27: Lageplan 29 Siedlung Ried in Niederwangen bei Bern, Atelier 5, 1983/1990. Verdichtete Bauweise als Block. 30 Wie 29: differenzierte Ausrichtung der Wohnungen je nach Lage

35

31

33

32

34

losen Seite immer diejenigen Räume, welche die Besonnung entbehren können, wie Flure, Treppenhäuser, Spülküchen, Aborte usw. ange­ legt würden, während an der besonnten Seite die Wohnräume lägen, gleichgültig ob es sich um die Vorder- oder die Rückfronten der Häuser handelte. Allein das Kleinhaus bietet für diese Vornahme, die sich beim größeren Hause meist ohne Schwierigkeit erreichen lässt, zu wenig Spielraum. Sowohl nach der Vorder- als nach der Rückfront liegen Wohnräume. Wenn es sich um Häuser mit einer Wohnküche handelt, so muss diese ebenso gut oder noch besser be-­ sonnt sein als irgendein anderer Raum. Beim Schlafzimmergeschoß kann vollends ein Unter-­ schied zwischen Vorder- und Rückfront nicht gemacht werden. Es geht daraus hervor, dass Straßen, die von Osten nach Westen verlau­fen, für Kleinsiedlungen wenig geeignet sind. Viel günstiger liegen die Verhältnisse bei Straßen, die sich von Norden nach Süden rich­ten, denn sie lassen einer Häuserreihe die Ostsonne und der anderen die Westsonne, also jeder Straßen­hälfte die gleiche Besonnung zukommen. “(1)

Eine symmetrische Komposition der Reihen würde gegen die erforderliche Südorientierung der Aufenthaltsräume verstoßen.

31 Solarsiedlung in Münster-Coerde, Pollok + Gonzalo, 2000. Einseitige Zeilenerschließung. 32 Wie 31: Die kurzen Zeilen sind von einem gemeinsamen Wohnhof aus erschlossen. 33 Siedlung Röthenbach a. d. Pegnitz, Metron Architektur, 1990. Zeilenerschließung aus einem Wohnund Spielanger mit Gemeinschaftshaus. 34 Wie 33: Erschließung und privater Garten sind durch eine Schuppenreihe getrennt. (1) Hinweise für die Siedlungsplanung von Hermann Muthesius, aus: Kleinhaus und Kleinsiedlung, München 1918

Stellungnahmen wie diese bildeten die Grund­lage für die bekannten Ost-West- Zeilenbebauungen der fünfziger und sechziger Jahre. Bei südorientierten Gebäudezeilen wird die offene Solarfassade der einen Reihe der geschlossenen Nordfassadeder davor liegenden Reihe gegenüber stehen.

36

Für eine bessere Ausnutzung der Südlage ist es günstig, dass die Erschließung von Norden erfolgt. Dabei sind allerdings einseitig erschlossene Gebäudezeilen mit einer unwirtschaftlichen Erhöhung der Anzahl von Erschließungs­ wegen verbunden. Zudem ergeben sich undiffe­ renzierte Zwischenräume, und die Unterschei­ dung zwischen Erschließungs- und Freiräumen wird zusätzlich erschwert. Auch sozialräumlich stellt dies eine schlechte Lösung dar, denn durch die Verdoppelung der Erschließungswege verringern sich die Kontaktmöglichkeiten und dadurch auch die sozialen Beziehungen. Die einseitige Erschließungsform erfordert viel Feingefühl in der Behandlung der Zwischenräume und ist eigentlich nur bei kürzeren Zeilen, die an einen gemeinsamen, übergeordneten Erschließungsraum angebunden sind (Wohnwege), sinnvoll. Eine Erschließung je Doppelzeile ist wirtschaftlicher, vor allem wenn sie auch dem Autoverkehr dienen soll. Bei einer südorientierten Zeilenbebauung hat man allerdings wegen der bevorzugten Südanordnung der Aufenthaltsräume unterschiedliche Erschließungsbedingungen für die jeweiligen Reihen, denen in der Gebäudeplanung Rechnung getragen werden muss. Außerdem

verlangt die Behandlung der Freifläche der von Süden erschlossenen Zeilen besondere Berücksichtigung, wie später aufgezeigt wird. Diese Erschließungsform ist ein typisches Merkmal Ost-West-orientierter Zeilen, wobei auch hier eine qualitative Differenzierung der Ost- und Westlage notwendig wäre, häufig aber vernachlässigt wird. Für die interne Erschließung im Gebäude ergeben sich unterschiedliche Bedingungen, je nach Orientierung der Erschließungsseite. Bei einem von Norden erschlossenen Gebäude gibt es folgende Möglichkeiten: - Direkte Erschließung (Reihenhaus, direkter Zugang über Außentreppe) - Laubengang - Spännererschließung In einem von Süden erschlossenen Gebäude sind hierzu einige Einschränkungen zu berücksichtigen: - Direkte Erschließung: Die Erschließung erfolgt von der Sonnenseite, wo auch ein privater Freibereich wünschenswert wäre. Dieser Konflikt muss durch geeignete Maßnahmen vermieden werden. - Laubengang: Auf der Südseite stört der Laubengang die Besonnung der hinter oder darunter liegenden Räume. Eine Einsicht vom Laubengang aus in den privaten Bereich soll vermieden werden. Liegt der Laubengang im Norden, ist die Besonnung zwar nicht mehr verhindert, aber die Erschließungsseite wird gewechselt. Man geht durch das Gebäude auf die hintere Seite, wodurch die klare Trennung zwischen Erschließungs- und privater Seite aufgehoben wird. Auch hier wirken Einblicke in die privaten Freibereiche störend. - Spännererschließung: Durch diese Erschließung ergeben sich bezüglich der Besonnung wenig Probleme. Damit den Wohnungen im Erdgeschoss ein südorientierter Freibereich zugeordnet werden kann, sollte der Abstand zwischen den Treppenhäusern jedoch nicht zu klein sein. Liegen die Treppenhäuser aber weit entfernt voneinander, bekommt man nur große Wohnungen. Eine Mischung zwischen einer Spännererschließung und kurzen StichLaubengängen bietet hier eine vorteilhafte Alternative.

35 35 Wohnsiedlung in Passau-Neustift, H. Schröder und S. Widmann, 1989. Zweiseitige Erschließung. 36 Wie 35: Die differenzierten Vorbereiche der von Süden und Norden erschlossenen Reihen unterscheiden sich durch Lage und Ausformung. 37 Solarsiedlung in Osuna, Spanien, SAMA arq., 1990. In den engen Höfen sind Nord- und Südfassade deutlich differenziert. 38 Siedlung Siveliuspark in Rødovre, Dänemark, Fællestegnestuen Aps. Zweizeilige Erschließung aus einem Wohnweg. 36

37

38

37

39 Erschließung, Parkierung und Abstandsflächen zwischen zwei Bauzeilen 40 Siedlung in Affoltern am Albis, Metron Architektur, 1998. Durch die Hangsituation ist die Parkierung unter dem Freibereich der angrenzenden Hausreihe untergebracht. Dadurch entsteht eine Abkürzung der Abstände und eine Trennung von öffentlichen und privaten Bereichen (s. auch S. 50).

38

Parkierung In einer ökologischen Städtebauplanung ist zwar eine hohe Dichte anzustreben, eine unnötige Versiegelung der Bodenfläche ist jedoch zu vermeiden. Durch Erschließungsstraßen und Parkplätze können größere Grundstücksflächen versiegelt werden als durch die Bebauung selbst. Zur Vermeidung unnötiger Wege (z.B. mehrseitige Erschließung) sollte die Erschließungsorganisation daher knapp und einfach konzipiert werden. Die Art der Erschließung ist unmittelbar mit dem Thema Parkierung verbunden. Will man auf eine teure Tiefgarage oder auf eine Sammelparkierung verzichten, ist dies fast die wichtigste städtebauliche Einschränkung. Bei geringerer Gebäudehöhe sind die nötigen Abstände zwischen den Gebäudezeilen relativ klein. Die Dimensionen reichen gerade für eine Erschließung als Wohnweg (befahrbar nur für Einsatzverkehr) sowie für einen angemessen großen Garten. Vor allem bei der Erschließung von kürzeren Häuserzeilen bietet sich deshalb an, die Parkierung an der Haupterschließung zu konzentrieren, von der aus die Häuser über autofreie Wege zugänglich gemacht werden. Sollen die Autos in der Abstandsfläche geparkt werden, so vergrößert sich der Platzbedarf zwangsläufig. Die dazu benötigten Abstände entsprechen dann Verschattungslängen von 3- bis 4-geschossigen Bauten. In diesen Situa­ tionen kann eine gezielte Anordnung der Parkie­ rung zur Zonierung der Zwischenräume beitragen, etwa als Schutz der privaten Gartenfläche. Eine Hangsituation erlaubt durch Modulierung des Geländes die Parkfläche im Hang selbst zu integrieren. Will man das Leben in der Stadt attraktiver machen, so ist es vonnöten, den öffentlichen Raum für die Menschen zurückzuerobern. Dabei können auch alternative Konzepte für die Unterbringung des ruhenden Verkehrs einen positiven Beitrag für den öffentlichen Raum leisten. Diese Flächen sollen nunmehr als vielfach nutzbare Verfügungsräume gestaltet werden. Geschützter Spielbereich für Kinder, Lager, Hobbyraum oder Werkstatt sind nur einige der Funktionen, die hier alternativ beherbergt werden könnten. Dadurch wird die Flexibilität in der Siedlungsentwicklung gestärkt und die Ge­bäude können durch das zusätzliche Angebot

39

40

von alternativen Nutzungserweiterungen kleiner bemessen werden. Umfeld und Freiflächen Die Bestimmung der nötigen Abstände zwischen den Gebäuden muss immer auch im Zusammenhang mit der Gestaltung und Nutzung dieser Zwischenräume gesehen werden. Als Ort für die verschiedensten Aktivitäten – vom Werken oder Gärtnern bis hin zu gemeinsamen Feiern – ist hier neben der Erschließung auch die Freiflächengestaltung zu definieren. Eine Differenzierung zwischen öffentlichen und privaten Bereichen ist unabdingbar, um eine ungestörte Nutzbarkeit der privaten Zonen zu gewährleisten. Eine einseitige Erschließung von Gebäudezeilen

41

42

43

ergibt Zwischenräume mit angrenzenden Erschließungs- und Freiflächen. Vor allem bei geringeren Abständen zwischen den Zeilen ist auf eine deutliche Trennung dieser Bereiche zu achten. Eine Erschließung für zwei Zeilen führt zur Bildung von Gruppen und zur Abwechslung von Erschließung und Freiflächen in den Zwischenräumen. Unterschiedliche Gebäudehöhen benötigen verschiedene Abstände für die Sonneneinstrahlung und tragen so weiter zur Differenzierung von Zwischenräumen bei. Die Monotonie der Wiederholung bei Zeilenbebauungen, typisches Merkmal der Siedlungen aus den fünfziger- und sechziger Jahren, kann dadurch aufgehoben werden. Auch die Mischung von Gebäudetypen (Reihenhäuser, Geschosswohnungsbau) wird so ermöglicht. Wegen der bevorzugten Südan­

ordnung der Aufenthaltsräume erhält man unterschiedliche Erschließungsbedingungen für die jeweiligen Reihen, denen in der Gebäudeplanung Rechnung getragen werden muss. Die Nutzbarkeit der privaten Freiflächen sowie der Schutz der Privatsphäre in den Wohnräumen von Süden erschlossener Gebäudezeilen sind davon besonders betroffen. Wenn dieser Schutz nicht gegeben ist, wird die Glasfläche gegen Einblicke geschlossen (Gardinen usw.), und es werden damit die erwünschten Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung verhindert. „Auch wenn das Guckloch längst zum weiten Fenster geworden ist, fühlt er (der Mensch) das Verlangen, aus seinem Raum der Zurückgezogenheit zugleich die Außenwelt im Auge zu behalten. Er sieht aus dem Fenster in die Welt, die in ihrer Helligkeit vor ihm ausgebreitet daliegt, aber die Welt sieht nicht ihn, der in der Dunkelheit des Zimmers verborgen ist. Durch Vorhänge und Gardinen haben die Menschen vielfach die Nichteinsehbarkeit des Fensters noch zu steigern versucht, während für den modernen Wohnstil bezeichnend ist, dass er viel stärker durch große Glasflächen das Haus in die Außenwelt hinein öffnet. “(2) Städtebauliche Entscheidungen bedingen somit sogar das Verhalten des Bewohners bezüglich der passiven Nutzung der Sonnenenergie. Besonders zu beachten ist diese Situation vor allem bei steigender Dichte. Je enger die Gebäude aneinander rücken, desto wichtiger ist der Schutz vor Einsehbarkeit der privaten Freiräume. Die Wirkung der Sonne sollte nicht ausschließlich von der energetischen Seite her betrachtet werden. Architektur entsteht durch die Definition von Raum im Raum, das heißt durch den Dialog zwischen innen und außen. In der Beziehung von Innen- und Außenraum gibt es Zwischenstufen, Transitionselemente, die wir als Schwelle bezeichnen. „Das Draußen und das Drinnen sind zwei Innerlichkeiten; sie sind immer bereit umzukippen, ihre Feindlichkeit auszutauschen. Wenn es eine Grenzfläche zwischen einem solchen Drinnen und einem solchen Draußen gibt, so ist diese Grenzfläche auf beiden Seiten schmerzhaft. “(3) Die Sonne lässt das Außen und Innen in einen spannenden Dialog miteinander treten und ini­

41 Optimierung der Abstandsflächen zwischen Bauzeilen und Differenzierung von Zwischenstufen zwischen öffentlichem und privatem Raum, Studentenarbeit an der TU München, 1991 42 Passivhaussiedlung Am Leimbacher Berg in Leverkusen– Schlehbusch, tr.architekten, Rössing und Tilicke 2003. Zeilenbebauung am Hang, von Norden erschlossen. Parkierung stirnseitig an der Erschließungsstraße angeordnet. 43 Wohnsiedlung in Altötting. Demmel + Mühlbauer 1994. Stellplätze unter Schuppenbauten als vielfach nutzbare Verfügungsräume. (2) Otto F. Bollnow: Mensch und Raum, Stuttgart 1989 (3) Gaston Bachelard: Poethik des Raumes, Frankfurt am Main 1987

39

45

44 Plaza Real in Bilbao, Spanien 45 Champs-Élysées, Paris 46 Siedlung Tinggården 2 in Herfølge, Dänemark, Tegnestuen Vandkunsten, 1978. Platz vor dem Gemeinschaftshaus.

44

tiiert so andere Wahrnehmungsmöglichkeiten, die uns diese Beziehung vermitteln. Daher sollte die Nutzung des Freiraumes und seine Be­sonnung mit gleicher Intensität wie die ge­schlos­ senen Wohnräume behandelt werden. Die Dimension der vorher genannten Probleme ist letztendlich ein Problem des Maßstabs des Städtebaues. Die Prioritäten unterscheiden sich durch den Kontext des Projektes, je nachdem, ob es sich um ein neues Stadtgefüge, eine isolierte Siedlung, eine Bebauung am Stadtrand oder eine innenstädtische Situation handelt. Bei Siedlungsstrukturen mit geringerer Dichte kann die Sonne eine bestimmende Rolle spielen. In innenstädtischer Lage werden andere Faktoren wie Standortbedingungen, Grundstücks­ kosten, die mit dieser Lage verbundene wirtschaftliche Dichte und Bevölkerungsstrukturen, die Gebäudestruktur und Anordnung weitestgehend bestimmen. Eine Verbesserung der Besonnung kann zwar angestrebt werden, aber die Ergebnisse werden selten optimal aus­ fallen. Trotzdem ist Verdichtung in der Stadt der sinnvollere Weg, um Energieeinsparungen zu erreichen, da diese, global gesehen, bessere Ergebnisse als solar optimierte Stadt­ randsiedlungen erzielt. Eine besonnte Umgebung bietet den geeigneten Rahmen für die Entfaltung sowohl individueller als auch gemeinschaftlicher Aktivitäten. Dort spielt sich das Leben einer Stadt ab und ihr Aufenthaltscharakter ist mit dem der Wohnung, als Erweiterung des Wohnbereiches im Freien, direkt gekoppelt. Der Drang, vom Wohnort in die „Natur“ zu flüchten, wird so gebremst, wobei wiederum Energie gespart wird. Wohnen in der Stadt soll den Charme vergangener Zeiten zurückgewinnen, der öffentliche Raum soll eine vielfältige soziale Dimension besitzen, und der Stadtraum soll als Raum für öffentliches Leben verstanden werden. Planungshilfen Ausrichtung und Anordnung der Gebäude zu­einander stellen die wichtigste Grundlage für die passive Nutzung der Sonnenenergie dar. Diese sind nach dem Sonnenstand und der Intensität der Sonnenstrahlung im Jahresgang und im Tagesverlauf zu planen. Alternative städtebauliche Planungen können erhebliche Un-

40

46

terschiede in Bezug auf die mögliche Beson­ nung der einzelnen Gebäude aufweisen. Eine Beurteilung dieser Unterschiede ist auf den ersten Blick nicht immer offensichtlich und häufig nur für den Experten erkennbar. Die Verschattung durch umgebende Bebauung oder Bepflanzung muss ebenfalls berücksichtigt werden. Dabei ist die gegenseitige Verschat­tung der Gebäude untereinander verhältnismäßig einfacher einzuschätzen, als es bei irregu­lären Formen (Bäume, topografische Erhe­ bungen) der Fall ist. Auch die Verschattung durch eigene Bauteile (Vorsprünge, Gebäude­ kanten, Anbauten) sollte nicht unbeachtet bleiben. Faustregeln bezüglich der passiven Nutzung der Sonnenenergie sind bei wachsender Dichte und innerstädtischer Planung kaum brauchbar. Für die Untersuchung komplexerer Situationen sind eine gute Kenntnis der Solargeometrie und die Arbeit am Modell oder mit dreidimensionalen Computersimulationen unerlässlich. Das Verschattungsdiagramm (für den Breiten­ grad berechnete, horizontale Sonnenuhr) er­laubt es, die Besonnungsbedingungen anhand eines Arbeitsmodells auf sehr einfache Weise für die verschiedenen Tages- und Jahreszeiten zu untersuchen. Für die Untersuchung verschiedener grundlegender Alternativen sind einfache Kontrollen am Modell geeignet. Außerdem entspricht die Arbeit am Modell der üblichen Vorgehensweise des Architekten bei der Konzeptfindung in der Städtebauplanung.

47

48

49

Um die Ergebnisse weiter zu optimieren, ist eine Untersuchung am Computer in den folgenden Planungsschritten unerlässlich. Die meisten CAD-Programme bieten auch die Möglichkeit, ­das Schattenbild für eine bestimmte Zeit zu berechnen. Damit ist ein erster Vergleich verschiedener Alternativen möglich, wobei die Ergebnisse von eingeschränkter Bedeutung sind. Sie zeigen nur eine bestimmte Situation und nicht die Änderungen im Tages- und Jahresverlauf. Um diese Bandbreite abzudecken, wäre eine sehr zeitintensive Beschäfti­ gung am Rechner notwendig. Doch auch hier liefern die Ergebnisse weder eine absolute noch eine relative Bewertung der Alternativen.

gende Änderungen in der Städtebauplanung vorzunehmen, ist jedoch gering. Die unterschiedlichen Methoden schließen sich nicht aus, sondern sind für verschiedene Plan­ungsphasen geeignet. Mit den diversen Kon­ trollmöglichkeiten wird der Entwurfsprozess be­gleitend korrigiert, und die Grundlagen für die je­weils nächste Planungsstufe werden optimiert.

Da genauere Angaben zur Gebäudeplanung fehlen, ist die Erstellung einer Energiebilanz auf der Grundlage einer städtebaulichen Planung ein meistens aussichtsloses oder zumindest unpräzises Unterfangen. Beurteilungswerte können daher nur in der Gegenüberstellung verschiedener Alternativen einer gleichen Situation, wie zum Beispiel beim Wettbewerb, Anwendung finden. Dazu sind einige Programme entwickelt worden, welche den Verschattungsanteil der Fassaden zumeist prozentual ermitteln. Absolute Werte können nur bei fortgeschrittener Planung mit konkreterer Gebäudedefinition erzeugt werden. Die Bereitschaft oder die Möglichkeit, in dieser Planungsphase grundle-

Energieversorgung Immer häufiger werden städtische Wohnsiedlungen mit alternativen Konzepten für die Energieversorgung wie etwa Blockheiz­ kraftwerke, solarunterstützte zentrale Heizungs­anlagen oder Langzeitspeicherung der Sonnenwärme versehen. Für die Städtebauplanung gilt allerdings das gleiche Prinzip wie bei der Ge-­ bäudeplanung: Was bei der Planung versäumt wird, kann nur mit großem Aufwand durch die Technik nachträglich kompensiert werden. Bei der Umwandlung der Primärenergie zur Endenergie treten Verluste auf, die je nach Ener­ gieträger unterschiedlich hoch sind. Durch erneuerbare Energien (Sonne, Biogas, Wärme aus der Umwelt) kann man, auch unter Berück­ sichtigung der Potenzialbeschränkungen, einen bedeutenden Anteil des Bedarfs decken. Das Optimierungsziel bei der Auswahl des Ener­ gieversorgungssystems ist ein minimaler Energieeinsatz mit möglichst optimaler Nutz­ ung der Energiewertigkeit.

47 Untersuchung der Besonnung am Modell mit dem Sonnenbahndiagramm 48 Wie 47: Untersuchung der Verschattung 49 Sonnenbahndiagramm (horizontale Sonnenuhr für 48° Breite) für die Simulation der Schattenlänge

41

51 50 Tiefbohrung für Erdwärmegewinnung in Pullach bei München 51 Windräder in Südspanien 52 Wohnanlage Salzburg Gneis Moos, Georg Reinberg, 2000. Solare Nahwärmespeicherung mit 410 m² Kollektoren und 100 m³ Speicher.

52

50

42

Gewerbebauten verbrauchen für ihren Betrieb von Licht, Kraft und Kühlung vor allem Elektrizität in großen Mengen, wobei dieser Energieträger ein sehr schlechtes Verhältnis von eingesetzter Primärenergie zu erhaltener Nutzenergie aufweist. Der Energieverbrauch konzentriert sich außerdem auf bestimmte Tageszeiten. Dies verursacht zusätzlich eine ungleichmäßige Belastung des öffentlichen Versorgungsnetzes. Mit zentralen Heizanlagen, Großwärmepumpen oder Blockheizkraftwerken können ganze Gewerbegebiete versorgt und die Herstellungs- und Transportverluste dabei minimiert werden. Blockheizkraftwerke produzieren Strom und nutzen die dabei anfallende Abwärme zur Wärmeversorgung, eventuell auch für benachbarte Bebauungen. Durch de-­ zentrale Versorgungsanlagen wird außerdem eine wirtschaftlichere Ankopplung von Sys­temen zur Nutzung alternativer Energie­ quellen (Wind, Sonne) sowie die Nutzung von Wärmequellen innerhalb des Bebauungs­ gebietes (Grundwasser, Luft, Abwärme aus den Betrieben) ermöglicht. Zu den Möglichkeiten der lokalen Energieversorgung mit Nutzung regenerativer Energien zählt ferner die solar unterstützte Nahwärme mit saisonaler Speicherung. Große Solaranlagen zeichnen sich gegenüber kleinen Anlagen durch höhere spezifische Erträge und geringere Kosten aus. Diese Art der Wärmeversorgung wird vorrangig bei der Planung neuerer Sied­

lungsgebiete angewandt. Für bestehende Ansiedlungen oder bei der Nachverdichtung kann auch die Wärme der Erde genutzt werden. Geothermische Anlagen können, je nach geologischen Eigenschaften, komplette Stadtteile mit modernster Nahwärmetechnik versorgen. Die üblichen Bohrtiefen zwischen 3 000 und 4 000 Metern erfordern zwar eine erhebliche Investition, sind aber danach in der Lage, mit hoher Effizienz und Zuverlässigkeit kontinuierlich Energie zu liefern, und zwar ohne saisonale oder witterungsbedingte Schwankungen. Eine weitere Alternative für die Energieversorgung im städtischen Bereich ist die Bildung virtueller Wärme-Kraft-Werke. Photovoltaikanlagen speisen den Stromertrag ins Netz und erhalten dafür eine Vergütung. In ähnlicher Weise könnten auch privat betriebene Blockheizkraftwerke oder Brennstoffzellen im Netz verbunden werden. Über ein Netzmanagement gesteuert, würden sie sich wie gut prognostizierbare Netzbezirke verhalten. In Zeiten, in denen sich die Netzlast zuspitzt, können die lokalen Erzeuger auf Volllast geschaltet werden und stellen ihre nicht genutzte, aber lokal installierte Leistung zur Verfügung. Diese würde somit die Bereitstellung für die Spitzenzeiten übernehmen, wodurch die Versorgungswerke wirtschaftlicher arbeiten könnten. Diese „Nebentätigkeit“ als Kleinenergieerzeuger könnte außerdem einen Anreiz für private Investitionen in Zukunftstechnologien bieten.

ENERGIEEFFIZIENTER STÄDTEBAU: BEISPIELE

Passivhausbau

Doppelhaussiedlung in Kriens

Lischer Partner Architekten, Luzern

Verdichteter Wohnungsbau

Reihenhaussiedlung in Affoltern

Metron Architektur, Brugg

Blockrandergänzung

Mehrfamilienhaus in München

H2R Architekten, München

Stadtreparatur

Büro- und Wohngebäude in München

Martin Pool, München

Baulückenerschließung

Wohn- und Bürohaus in Wiesbaden

A-Z Architekten, Wiesbaden

Energieeffizienter Sozialwohnungsbau

Wohngebäude in Madrid

Guillermo Yañez, Madrid

Regeneration einer Industriebrache

Universitätscampus in Nottingham

Hopkins Architects, London

43

Passivhausbau: Doppelhaussiedlung in Kriens Architekt: Lischer Partner Architekten, Luzern

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2001 NGF: 340 m² BGF: 423 m² BRI: 1 780 m3 pro Doppelhaus Heizenergieverbrauch: 23,6 kWh/m²a U-Wert Dach: 0,10 W/m²K U-Wert Außenwand: 0,105 W/m²K U-Wert Fußboden Erdgeschoß gegen Untergeschoß: 0,10 W/m²K U-Wert Fenster: 0,94 W/m²K

1 Luftbild der Siedlungsstruktur 2 Blick auf ein Doppelhaus mit Gestaltung der Höhendifferenzen 3 Öffentlicher Freiraum mit Edelkastanien 4 Grundrisse UG, EG, OG, DG, ohne Maßstab

44

Kriens ist eine Nachbargemeinde der Stadt Luzern und geprägt von einer heterogenen Siedlungsstruktur mit ländlichem Charakter. Am Rande des Ortes und doch in unmit­ telbarer Nähe zum Zentrum bilden neun Doppelwohnhäuser eine eigenständige und dennoch räumlich integrierte Überbauung. Sie stehen quer zum Hang, sind nach Süden ausge­ richtet und bieten dank ihrer erhöhten Lage und der versetzten Anordnung freie Sicht auf Kriens und das Panorama der Zentralschweizer Alpen. Eine eigene Stichstraße erschließt das Quartier mit seinen bewusst gestalteten Außenräumen. Da gibt es Gassen im Wechselspiel mit kleinen Plätzen und begrünten Flächen, beschattet von Edelkastanien. Der Investor war von Beginn an aktiv an der Umsetzung einer nachhaltigen und energieeffizienten Architektur interessiert. Der Entwurf sollte auf der Grundlage der so genannten Passivhaustechnologie erfolgen. Die entstandene Baugruppe wird geprägt von ihren einfachen kubischen Formen. Diese garantieren die effektive Reduzierung mögli­ cher Wärmeverluste. Ein weiterer Aspekt im Entwurf besteht in der sinnvollen Zonierung der Wohnfunktionen im Grundriss. Alle Wohnräu­ me sind konsequent nach Süden orientiert. Die Sanitärräume, die Treppe sowie die erforderli­ che Haustechnik sind kompakt an der Nordseite

untergebracht. Diese Grundrissorganisation gewährt zudem jedem einzelnen Hausbesitzer einen hohen Grad an Flexibilität bei der indi­ viduell anzupassenden Einteilung der Wohn­ räume. Durch die jeweils unterschiedliche­ Höhenlage entstehen differenzierte Außen­ räume. Jedes Haus verfügt über einen abge­ schlossenen, privaten Freibereich. Für die energieeffiziente Gesamtkonzeption eines Passivhauses spielen die folgenden Komponenten eine wesentliche Rolle: Neben dem kompakten Volumen und der günstigen Grundrisszonierung sind es eine hoch wärme­ gedämmt und luftdicht ausgeführte Außenhülle sowie eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung. Im vorliegenden Fall wird die Außenluft über ein Erdregister vor­ temperiert, über die Wärmerückgewinnungs anlage erwärmt, bei Bedarf elektrisch nachge­ heizt und in die Zimmer eingebracht. Die Realisierung des Konzeptes in einer aus­ gereiften Holzsystembauweise ist nur folge­ richtig. Der Baustoff Holz ist hier besonders gut geeignet. Die Wahl der Edelkastanie für die Holzschalung der Fassaden verleiht der Gebäudegruppe eine besondere Note, kom­ men doch ebensolche lebende Bäume in den Freibereichen zum Einsatz.

2 3

4

45

8.3 22.2

OK F Dach +8.74

46

OK F Dach +8.74

8.3

-Lattung 27mm -Gipskartonplatte 12.5mm

Querlatte e=80cm

36 1.5 202.2

Abschlussbrett Kastanie dito Fassadenverkleidung)

OK F Dach +8.74

37.5 4

UK R DE +8.06 OK F DE +8.02

UK R DE +8.06

47

47

2.8 12 1.5262.7 2

240

312

Zimmer

38.8

4

Stahlprofil IPE 240

OK F BO +5.62 OK R BO +5.576

UK R DE +5.272 OK F DE +5.232

UK R DE +5.272 OK F DE +5.232

RHS100x5mm

4

Abschottung Wärmedämmung Mineralfaser Flumroc Typ 1, total 30cm

4 2.2262.2

Latte Auflager OK F BO +5.62 OK R BO +5.576

2.8

4.4

BMF Winkelverbinder 90265 -2x6 RNä 4.0x40 a=1.2m im EG

Kontrollierte Lüftung 100/140 mm Überschwelle 80/195 mm

17.8

11.4

4.4

4.5

2.9 15.6 8

2.5 12

2 13.2 1.523.9

UK R DE +5.272 OK F DE +5.232

349.5

30.4

4

66.4

UK R DE +5.272 OK F DE +5.232 Fenstersturz klein: Querträger 100/260(220)mm

1.5 37.1

18 3

OK R BO +5.576 66.4

OK R BO +5.576

10 16

Gefälle

4 2.2262.2 7

4

OK F BO +5.896

18 3 10 2.5 12 4

4 2.2262.2 7

Dreischichtplatte 27mm Fasern Decklage vertikal

OK F DE +8.02

Deckenaufbau: -Parkett 10mm -Anydritestrich 30mm -Matte Gummigranulat 4mm -Grobspanplatte OSB 22mm geleimt -Balken gehobelt 80/260, a=480mm geleimt -Grobspanplatte OSB 22mm geleimt -Lattung 27mm -Gipskartonplatte 12.5mm

3.627.9

100

Flachdachaufbau begehbar: -Holzrost auf Querlatten (Lattung 30-90mm) -Schutzschicht -Flachdacholie -PU Hartschaum 180mm -Gefällsdämmung 10-70mm -Dampfsperre -OSB 22mm geleimt -Balkenlage 100/260mm, a=480mm geleimt dazwischen Dämmung Mineralfaser Flumroc, 100mm -OSB 22mm -Lattung 27mm -Gipskartonplatte 12.5mm Wärmedämmung EPS zw. Lattung OK F SCHW +5.91 OK F BO +5.896

19.5 4

10

UK F ST +5.115

4

Dreischichtplatte 40mm Wandaufbau: -Kastanienschalung 20mm 90 -Lattung 27mm -Windpapier -Vertikalständer 40/260mm -Faserdämmung 260mm -OSB 15mm -Dampfbremse UK F ST +7.905 -Vertikalständer 100/120mm -OSB 12mm -Gipskartonplatte 12.5mm

OK R Dach +8.435

72

OK R Dach +8.435

Dreischichtplatte 40mm Deckfasern liegend

37.1

1.5

UK F ST +4.875

23.9 1.5 13.2 2 529.2

10

214.3

47

272

47

47

4 12

4.4

OK F BO +2.90 OK R BO +2.856 34.8

Latte Auflager

6

RHS100x5mm

Stahlprofil IPE 200

UK R DE +2.592 OK F DE +2.552

1.5 37.1

2 13.2 1.5 23.9 Sturzbrett Fichte -aus Massivholz verleimt -deckend gestrichen 22

Wandaufbau: -Kastanienschalung 20mm -Lattung 27mm -Windpapier -Vertikalständer 40/260mm -Faserdämmung 260mm -OSB 15mm -Dampfbremse -Vertikalständer 100/120mm -OSB 12mm -Gipskartonplatte 12.5mm

2.8 12 1.5262.7 2

BMF Winkelverbinder 90265 -2x6 RNä 4.0x40 a=1.2m im EG

4 2.2222.2

OK F BO +2.90 OK R BO +2.856

Deckenaufbau: -Parkett 10mm -Anydritestrich 30mm -Matte Gummigranulat 4mm -Grobspanplatte OSB 22mm geleimt -Balken gehobelt 80/220, a=480mm geleimt -Grobspanplatte OSB 22mm geleimt -Lattung 27mm -Gipskartonplatte 12.5mm

4.4

HVV-Nagelplatte -320x80x2.5 -je 2x8 RNä 4.0x40

26.4

2.8

6.5 1.526

UK R DE +2.592 OK F DE +2.552 RHS100x5mm

Dreischichtplatte 40mm Deckfasern liegend

4.7

OK R Beton +2.40

Dreischichtplatte 40mm Deckfasern liegend

20

UK F ST +2.435

2.5 12 4

Wandaufbau: 2 2.7261.5 11.5 -Kastanienschalung 20mm 47 -Lattung 27mm -Windpapier -Vertikalständer 40/260mm -Faserdämmung 260mm -OSB 15mm -Dampfbremse -Vertikalständer 100/120mm -OSB 12mm -Gipskartonplatte 12.5mm

RHS 100

OK F FB +3.605

OK F FB +4.02

233.2

205.7

Alubank

Fenstersturz gross: Winkel abgebogen 80/240/10mm

UK F ST +2.20 4.7

529.2

10

214.3

UK R Beton +2.20

47

130.3

Bodenplatte 20-22 cm OK F SCHW. +0.05

25

542.5

225

3 10 15

25

227.5

20

22 3-Schichtplatte 27mm zw. Rippen !

60

OK R Beton -0.47

LNP 130x65x8 L=220mm -2 HILTI HSA M12x115 -12 RNä 4.0x60 3 Stk. pro GW 6 Stk. pro LW 18

60

2.9

Grundplatte 280/160/15mm

OK Terrain -0.05

gepresste Mineralfaserplatte 30mm

Wechselholz 60/160mm auf Elementbreite durchlaufend

145

36.5

33

UK R DE -0.441

Holz 160/160mm Glattstrich durch Baumeister

Betonsturz 18/36.5 cm

60

Querriegel d=20 cm

25 115

20 256

121 20

284

5

3

UK R BO -3.12

5 Gebäudeschnitt ohne Maßstab aus der Werk­ und Detailplanung: Auf einem massiven Kellergeschoss aus Stahlbeton und Mauerwerk wird ein Gebäudekubus in Holzsystembauweise errichtet. 6 Blick über die Siedlung hinweg auf das großar­ tige Bergpanorama im Süden

46

25

OK R BO -2.87

25

OK F BO -2.84

5

147

203.5

239.9

Garten -1.50

Lichtschacht 80/60

240

60

OK R BR -1.40

Spirorohr d=200mm Dämmung 50mm

UK R DE -0.441

LNP 130x65x8 L=220mm -2 HILTI HSA M12x115 -12 RNä 4.0x60 3 Stk. pro GW 6 Stk. pro LW

UK R ST -0.80 5

OK R Beton -0.47

im Gefälle

OK R Beton -0.03

4.4 47

47

50

1.5 15 10

100 OK R Beton +0.15

OK F BO +-0.00 OK R BO -0.044

39.7

4.4 36 2.2

44.1

12

10

mm zw. Rippen !

OK Stützmauer Beton +0.95

Dampfbremse sauber unter Rahmen geklebt

Bodenplatte 240/160/15mm

aserplatte 30mm

60mm durchlaufend

Windfang siehe Pl.Nr. DA-03.62

47 RHS100x5mm

2.9 1.5 36 2.2

22 12

OK R Beton +0.15 OK F FB +0.11 UK Schalung +0.05

4.4

47

Dreischichtplatte 40mm

+0.07

RHS 100

Dampfbremse sauber unter Rahmen geklebt Deckenaufbau: Luftkanal L=1.65cm -Parkett 10mm 2 Balken ausgewechselt -Anydritestrich 30mm Kanal u. Zuleitung -Matte Gummigranulat 4mm luftdicht abgeklebt -Spanplatte 22mm Querträger Bereich Luftkanal -Dampfbremse Balkenschuh 80/210 -Balkenlage 80/360mm, a=625mm -Faserdämmung 360mm OK F BO +-0.00 OK R BO -0.044 -OSB 15mm

Ansicht Betonwand

255.2

290

47

6

Die Lage am Hang macht eine konstruktive Differenzierung in einen massiven Unterbau aus Stahlbeton und einen aufgesetzten Holz­ montagebau sinnvoll. Die Gestaltung der Hö­hendifferenzen im Gelände erfolgt mit Stütz­mauern aus Beton. Der Montagebau in Holz nützt die Möglichkeiten der präzisen Vorfer­ tigung im Werk. Die Außenwände bestehen aus einer 380 mm starken Holzrahmen­konstruk­tion aus lamellenverleimten Brett­schichtholz­ profilen. Die Dämmung gleicher Dicke ist Stein­wolle mit einem Flächengewicht von 32 kg/m3. Eine sorgfältig angebrachte Dampf- und Luftdichtigkeitsfolie muss in der Fläche wie an den Anschlüssen dem später vorzunehmen­ den Blower-Door-Test standhalten. Die mit Gips­ faserplatten doppelt beplankte Innenschale er­hält einen dünnen Gipsputz. Die außen vorge­ sehene Schalung aus 21mm dicken Brettern aus Kastanienholz wird bereits im Werk aufge­ bracht. Nur so lässt sich die gewünschte Prä­zision in der Verarbeitung erreichen. Vor den Terrassen laufen die Bretter als Sichtschutz ­ durch und verstärken die optische Einheitlich­ keit im Erscheinungsbild. Von innen lassen die schmalen Abstände der Bretter die Umgebung bis zum Boden durchschimmern und vermei­ den den Eindruck einer massiven Brüstung. Die Konstruktion der Flachdächer startet von außen mit einer extensiv begrünten Schutz­ schicht. Die Abdichtung liegt auf einer Holz­spanplatte und ist hinterlüftet. Eine Unter­ dachplatte aus Holzweichfaser schließt die darunter liegende Balkenlage mit Wärme­ dämmung. Auf der innen folgenden OSBPlatte liegt die Dampfsperre und Luftdichtung. Ein Lattenrost hält noch den erforderlichen Installationsraum für die Beleuchtung frei. Den unteren Abschluss bildet eine vollflächig gespachtelte Gipsdecke. Auch die Treppen wurden vorgefertigt und im Zuge einer rasch voranschreitenden Montage eingebaut. Der nebenstehende Detailschnitt belegt die penible Klärung zahlreicher wichtiger An­schlüsse und Übergänge im Maßstab 1:20. Die umseitigen Fassadendetails lassen keine Frage offen. Der Versuch, Ökologie, Wirtschaftlichkeit und Komfort unter einen Hut zu bringen, scheint geglückt.

7

8

9

10

7 Holzbauelemente bei der Vorfertigung im Werk 8 Foto von der Montage: hier die Einbringung der vorgefertigten Treppenläufe 9 Nach der Montage der Tafelbauelemente wird an Ort und Stelle die Schalung aus Kastanienholz aufgebracht 10 Blick auf das Kellergeschoss in Massivbauweise

47

†ċ¹ŕØ£ŕ 20 mm

Wandaufbau: 1 Kastanienschalung 2 Lattung Douglasie 3 Unterdachspannbahn 4 Vertikalständer 5 Faserdämmung 6 OSB3 7 Dampfbremse 8 Gipsfaserplatte 9 Vertikalständer

Ęņ œņ ōņ àņ Üņ ńņ Łņ Ìņ čņ

30 mm

40/260 mm ĽʼnċñÇċĽ­ìüŕċãņœťĂĂ 260 mm 15 mm !ʼnʼnŕċãņ đŕãüĽñÇņōťĂĂ 15 mm €ċʼnÇĹ¹­ìĽĢċċ£ìċ 100/120 mm …ÇĹʼnñúüĽʼn‘ċ¹ÇĹņàťŅœńťĂĂ ĽÇĹ¹‘ĂĂŕċãņœńťĂĂ '5 ōņĘÜĂĂ ĂĢØ£ĹÇĂĽÇ ñĢĽØĽÇĹĢüʼnʼnÇņĘÜĂĂ …ÇĹʼnñúüĽʼn‘ċ¹ÇĹņĘťťŅĘœťĂĂ 13

11

48

đ¹ÇċŕØ£ŕ

Bodenaufbau: 10 Bodenbelag 11 Anhydridestrich 12 Trenn- und Gleitlage 13 Holzspannplatte OSB 3 14 Balkenlage 15 Querträger 16 Hohlraumdämmung 17 Holzspannplatte OSB3 18 Lattung 19 Gipsfaserplatten

30 mm Ęťņ đ¹Çċ£Çüã 22 mm ĘĘņ
ċìş¹Ĺñ¹ÇĽʼnĹñ­ìņōťĂĂ 18/220 mm 160/220 mm Ęœņ|ĹÇċċðņŕċ¹ņüÇñʼnüãÇ 22 mm ĘōņđüţĽĢċĢüʼnʼnÇņ'5 ōņœœĂĂ 27 mm Ęàņ üúÇċüãÇņĘÌŅœœťĂĂ ĘÜņ3ŕÇĹʼnőãÇĹņĘńťŅœœťĂĂ ĘńņđìüōŕĂ¹‘ĂĂŕċã ĘŁņđüţĽĢċĢüʼnʼnÇņ'5 ōņœœĂĂ ĘÌņ!ʼnʼnŕċãņœŁĂĂ ĘčņñĢĽØĽÇĹĢüʼnʼnÇċ 14

15

12

11 Horizontalschnitt Fenster mit Gebäudeecke, ohne Maßstab 12 Bodenaufbau 13 Detailansicht Fenster 14 Detailansicht Balkonumwehrung 15 Detailansicht Gebäudeecke

49

Verdichteter Wohnungsbau: Reihenhaussiedlung in Affoltern Architekt: Metron Architektur, Brugg

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 1998 Energiebezugsfläche EBF: 6 137 m² Gebäudevolumen nach SIA116: 29 019 m³ Heizenergieverbrauch: 51 KWh/m²a U-Wert Dach: 0,22 W/m²K U-Wert Fassade: 0,28 W/m²K U-Wert Fußboden: 0,38 W/m²K U-Wert Fenster (inkl. Rahmen): 1,40 W/m²K

Umweltgerechtes Bauen muss heute nicht nur ökologischen, sondern auch ökonomischen und architektonischen Ansprüchen gerecht werden, um erfolgreich zu sein. Gefordert wird gute Architektur mit hoher Wohnqualität und individuellen Gestaltungsmöglichkeiten im Zusammenhang mit einer ökologisch und energetisch optimierten Bauweise – und das zu finanziell günstigen Konditionen. Ein Beispiel für diesen Ansatz ist die Siedlung Looren, eine der größeren Holzbausiedlungen in der Schweiz. Sie wurde im Auftrag einer priva­ ten Bauträgerschaft realisiert und umfasst 40 Wohneinheiten. Die Reihenhaussiedlung liegt am südlichen Dorfrand von Affoltern, in einer sonnigen, ruhi­ gen Westhanglage. Die Nähe zum Bahnhof und den übrigen wichtigen Infrastruktureinrichtungen sowie die Lage des Grundstücks garantie­ ren eine hohe Standortqualität. Diese Situation wird durch eine verdichtete Bauweise sowohl

50

in wirtschaftlicher als auch in ökologischer Hinsicht sinnvoll genutzt. Das Grundstück wird von Süden über zwei von Nord nach Süd verlaufende Stichstraßen erschlossen. Die Parkierung ist, jeweils an der Ostseite dieser Wohn- und Spielstraßen, im Hang in Form offener Autounterstände einge­ graben. Das Dach der Parkierung bildet den privat zugeordneten Garten der angrenzenden Häuser, wodurch der Terrainaushub und die Bodenversiegelung minimiert wurden. Damit konnten Kosten gespart und gleichzeitig grö­ ßere Nutzungsmöglichkeiten für die Zukunft geschaffen werden. Die offen gestaltete Parkierung kann auch andere Funktionen über­ nehmen. So ist es denkbar, diese beispielsweise als Werkraum, Hobbybereich oder überdachten Spielbereich für Kinder zu nutzen. Das Baufeld wird durch die Erschließung in drei Bereiche geteilt, die mit drei unterschied­

2

3

5 1 Siedlungsmitte, Platz vor dem Gemeinschaftshaus 2 Modell 3 Schnitt durch Hang, ohne Maßstab 4 Lageplan, ohne Maßstab

4

5 Haustyp A (südorientiert) Schnitt und Grundrisse UG, EG, OG, ohne Maßstab

51

6 7

lichen Haustypen bebaut wurden (4,5 bis 6 Zimmer). Die Häuser werden in zehn kleine Reihenhausgruppen von je vier Einheiten auf­ geteilt. In den oberen Baufeldern sind jeweils drei Hausgruppen parallel zu den Stichstraßen und zum Hang gebaut. Diese sind mit ihrer Wohn- und Gartenseite nach Westen orien­ tiert. Im unteren Bauabschnitt, im flache­ ren Teil des Grundstücks, sind die restlichen vier Hausgruppen nach Süden gerichtet. Die Erschließung erfolgt hier von der Stichstraße aus über kurze Wohnwege, jeweils an der Nordseite der Hausreihen. Die versetzte Anordnung der Hausgruppen am Hang ermöglicht abwechslungsreiche Sicht­ bezüge durch die gesamte Siedlung. Zwischen den Hausgruppen verbindet ein Wegenetz von Durchgängen und Treppen die Baufelder unter­ einander. In den Wohn- und Gartenbereichen ist zudem ein hoher Schutz der Privatsphäre gewährleistet. In den nach Westen orientierten Häusern ent­ steht durch die Hangsituation ein Höhenversatz zwischen öffentlichem und privatem Bereich. Im unteren Bereich fungieren Abstellräume in

52

8

Form von Gartenschuppen und Pergolen zur Abgrenzung zwischen dem Erschließungsraum und den benachbarten Gärten. Ergänzt werden die 40 Reihenhäuser durch ein zentral platziertes Gemeinschaftshaus, das als Basis für eine baulich-soziale Infrastruktur die­ nen soll. Alle drei Haustypen sind, mit 6 Metern Breite und 9 Metern Tiefe, auf dem gleichen Grundriss­ schema aufgebaut. Die unterschiedlichen Haus­ größen ergeben sich durch die Entwicklung in der Höhe, und je nach Lage sind die Häuser zwei, zweieinhalb oder drei Geschosse hoch. Dabei erlaubt die einfache Grundrissstruktur indivi­ duelle Innenraumaufteilungen und Nutzungsmöglichkeiten – ganz nach den Wünschen und Bedürfnissen der Nutzer. Sowohl die Statik und die Fassaden als auch die Haustechnikinstallationen sind verein­ heitlicht. Auf den Hauptwohnseiten sind allen Häusern durchgehende Balkonschichten in allen Geschossen gemeinsam. Sie erweitern die Wohnfläche und schützen die dahinter lie­ genden Fensterfronten vor der sommerlichen Sonne.

Durch die Anpassung an die Hangsituation wird die Versetzung von Garten und Eingangsbe­reich um ein halbes Geschoss begünstigt. Die interne Grundrissorganisation hat eine Split-Level-Lösung im Erschließungs- und Sanitärbereich zur Folge. Außerdem entste­ hen dadurch unterschiedliche Raumhöhen, Durchblicke und Lichtführungen. Die Siedlung wird mit Sole/Wasser-Wärmepumpen beheizt. Dadurch werden einerseits die Investitionskosten gegenüber einer kon­ ventionellen Heizung erhöht. Andererseits wird aber kein Kohlendioxid ausgestoßen, und die Brennstofftransporte entfallen. Je ViererEinheit wird eine Erdsonden-Wärmepumpe installiert, die 20 Grad warme Sole aus 180 Meter tiefen­ Bohrlöchern pumpt. Die Wärme­ verteilung erfolgt konventionell, über thermostatisch geregelte Heizkörper. Die Ver­ brauchsabrechnung wird individuell geregelt. Für die Warmwasserbereitung ist die Unter­ stützung durch eine thermische Solaranlage dezentral, für jedes Haus, vorgesehen. Einige Einheiten wurden schon beim Bau mit Sonnen­

6 Ansicht Wohnzimmer 7 Begrünte Dächer 8 Wohn- und Spielstraße mit offenen Autounterständen

53

FLACHDACHAUFBAU: Flachdachaufbau: SUBSTRATSCHICHT CA. 60mm Substratschicht ca. 60 mm DRAINAGEBAHN 35mm Drainagebahn 35 mm SARNAFIL TG 66 Dichtungsband MINERALWOLLE PRIMA 120kg/m³ 2x 80mm Mineralwolle 120 kg/m³ 2 x 80 mm DAMPFSPERRE S4 SICHTTÄFER 20mm Dampfsperre S4 BALKENLAGE (e= 595) 20 80/220mm Wandverkleidung mm Balkenlage (e=595) 80/220 mm

INNENWANDAUFBAU OG: Innenwandaufbau OG:

AUSSENWANDAUFBAU: Aussenwandaufbau:

FERMACELL 12.5mm Gipsfaserplatte 12,5 mm KONSTRUKTIONSHOLZ 80mm Konstruktionsholz 80 mm MINERALWOLLE 60mm Mineralwolle 60 mm FERMACELL 12.5mm Gipsfaserplatte 12,5 mm

Douglasschalung 20 mm VERTIKALLATTUNG 30mm Vertikallattung mm WINDDICHTUNG (GUTEX)3018mm Winddichtung mm ZELLULOSEDÄMMUNG 18 140mm KONSTRUKTIONSHOLZ 140mm Zellulosedämmung 140 mm GIPSFASERPLATTE 15mm Konstruktionsholz 140 mm (FUGEN GEKLEBT!) Gipsfaserplatte 15 mm (Fugen geklebt!)

BODENAUFBAU EG: Bodenaufbau EG: BODENBELAG (BAUSEITS) CA.10mm Bodenbelag (Bauseits) ca. 10 mm ZEMENTUNTERLAGSBODEN (BS) 70mm Zementunterlagsboden (BS) 70 mm TRITTSCHALLDÄMMUNG (BS) 20mm Trittschalldämmung (BS) 20 mm DÄMMUNG (BS) 60mm Dämmung 60 mm SICHTTÄFER(BS) 20mm Wandverkleidung BALKENLAGE (e= 595) 80/240mm 20 mm Balkenlage (e = 595) 80/240 mm

9 Detail, ohne Maßstab 10 Südfassade: Die durchge­ henden Balkone sorgen im Sommer für den Sonnenschutz. 11 Eingangsseite: Die Öffnungen sind auf die­ ser Seite minimiert.

54

9

DOUGLASSCHALUNG

20mm

kollektoren ausgestattet. Für alle anderen ist die Möglichkeit zum Einbau zu einem späteren Zeitpunkt gegeben. Gesunde, nachhaltige Materialien fördern das gute Wohnklima und steigern zusätzlich den Wohnwert der Holzhäuser. Die vorfabrizier­ te Holzkonstruktion mit Großtafelelementen ermöglichte kurze Bauzeiten und eine weitgehende Trockenbauweise. Auf dem Stahlbetonsockel für Keller und Parkierung konnten inner­ halb einer Woche jeweils vier Reihenhäuser errichtet werden. Mit dem Entschluss, die Häuser als vorfabrizierte Holzbauten zu konzi­ pieren, waren wichtige Maßnahmen für den nachhaltigen Umgang mir Baumaterialien verbunden: rohes Holz als Tragkonstruktion, sichtbare Balkenlage und Deckenschalung, Balkonkonstruktion und Fassadenschalung. Die klare Architektur mit kompaktem, einfa­ chem Bauvolumen, ohne jegliche Vor- oder Rücksprünge in der Fassade, ergibt ein opti­ males Verhältnis von Außenfläche zum Volumen. Die kompakte Bauweise, kombi­ niert mit einer guten Wärmedämmung von Dach und Fassade, führt zu einem entspre­ chend niedrigen Heizenergiebedarf. Durch die Verwendung von Holz und Holzwerkstoffen waren gleichzeitig die Voraussetzungen für gute Wärmedämmeigenschaften bei geringen Konstruktionsstärken gegeben.

10

11

Im Dach sind unter der Begrünung 160 Millimeter Steinwolle, an den Wänden 140 Millimeter Zellulosefasern und 20 Millimeter Weichfaserplatten vorgesehen. Zudem garantiert die dampfdiffusionsoffene Gebäudehülle aus Holz und Zellulosefasern ein gesundes Wohnklima. Die extensive Begrünung der Flachdächer wirkt staub- und feuchtigkeitsregulierend. Sie verzö­ gert den Wasserabfluss bei Regen und erhöht außerdem den Wärmeschutz der Wohnräume im Sommer. Das gesamte Regenwasser fließt über offene Rinnensysteme in humusier­ te Retentionsmulden zur Versickerung in der naturnah gestalteten Umgebung.

55

Blockrandergänzung: Mehrfamilienhaus in München Architekten: H2R Architekten, Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig, München

1

Ausgewählte Projektdaten: Wettbewerb: Ende 1996 Fertigstellung: 2001 HNF: 2 780 m² BGF: 3 356 m² BRI: 13 860 m³ berechneter Heizwärmebedarf Turm und Südbau: 46,5 KWh/m²a Westbau: 49,9 KWh/m²a U-Wert Dach: 0,19 W/m²K U-Wert Außenwand: Leicht: 0,24 W/m²K Massiv: 0,25 W/m²K U-Wert Boden gegen TG: 0,20 W/m²K U-Wert Fenster: 1,10 W/m²K

Eine Reduktion des Energieverbrauchs im Wohnungsbau ist nicht nur durch Maßnahmen zur Energieeinsparung oder durch passive Nutzung der Sonnenenergie möglich. Ein wert­ voller – wenn auch nicht quantitativ messbarer – Beitrag zu einer rationellen Energieverwendung entsteht durch die Nutzung und den Umgang mit dem Gebäude selbst. Dazu zählen etwa eine Mischung der Wohnungsgrößen, die eine permanente, hohe Belegung der Wohnungen gewährleistet, oder flexibel teilbare Grundrisse, die eine Anpassung durch Änderungen in den Nutzungsstrukturen zulassen. Dadurch wird eine kontinuierliche Nutzung der Bausubstanz über einen längeren Zeitrahmen gewährleistet. Zudem können kosten- und energieintensive Sanierungen vermieden werden. Die innerstädtische Blockrandschließung in Schwabing ist als genossenschaftliches Gemeinschaftsprojekt mit Beteiligung der späte­ ren Wohnungsnutzer im Planungsprozess ent­ standen. Das Einbeziehen der Bewohner, von der Auswahl der Architekten über die Planung

56

bis zur partiellen Selbstverwaltung des Hauses, war im Projekt entscheidend für die Umsetzung von Einsparpotenzialen. Mit dem Neubau eines barrierefreien Mehrfamilienhauses sollte ein positiver Beitrag für ein sozial verträgliches, innerstädtisches Wohnen verwirklicht wer­ den. Dabei wurde ein Konzept entwickelt, bei dem nicht nur die Verbindung von Wohnen und Arbeit im Vordergrund stand. Es sollte auch eine soziale Mischung unterschiedlicher Einkommensgruppen und Haushaltsformen innerhalb des Hauses erreicht werden. Die umfangreiche Nutzerbeteiligung hatte, im Hinblick auf Wohnungsgröße, Förderfähigkeit und persönliche Vorstellungen, eine Vielzahl sehr unterschiedlicher Wohnungen zur Folge. Es entstanden 28 Wohnungen mit ein bis vier Zimmern(30–120m2),sechsdavoninrollstuhlge­ rechter Bauweise, verteilt auf allen Geschossen. Außerdem befinden sich im Gebäude zwei behindertengerechte Büros, ein Pflege- und ein Gästeappartement. Die Parkierung ist in einer Tiefgarage untergebracht, die bisher zu

5

2

6 3

1 Ansicht von Nordwest 2 Grundriss Erdgeschoss, ohne Maßstab, mit Eingangshalle, Therapieräumen sowie Gästeund Pflegeappartement 3 Grundriss 3. Obergeschoss, ohne Maßstab, mit individuell gestalte­ ten Wohnungen 4 Grundriss 4. Obergeschoss, ohne Maßstab, mit Gemeinschaftsraum und Dachterrasse 5 Nordansicht, ohne Maßstab 4

6 Lageplan, ohne Maßstab

57

9

7

8

75% ausgebaut wurde. Die restlichen 25% sind nachrüstbar. Gemeinschaftsräume im Dach und eine gemeinschaftliche, circa 200 m2 große Dachterrasse sowie der begrünte Innenhof mit barrierefreien befestigten Flächen bie­ ten eine hohe Aufenthaltsqualität und ergän­ zen das Angebot für soziale Aktivitäten der Hausgemeinschaft. Die Anlage ist durch eine turmartige, sieben­ geschossige Eckbebauung, an der sich seitlich Flügelbauten anlagern, gekennzeichnet. Im Erdgeschoss des Turmes befindet sich eine geräu­ mige Eingangshalle, die auch für soziale Zwecke nutzbar ist, und von der das Treppenhaus und zwei behindertengerechte Aufzüge erreicht werden. Vom Turm aus ist es möglich, alle Wohnungen durch kurze Laubengänge barrie­ refrei zu erreichen oder untereinander zu ver­ binden. Die Laubengänge des viergeschossi­ gen, von Ost nach West gerichteten Teils liegen im Westen, zum Hof hin orientiert. Sie die­ nen, wegen ihrer adäquaten Dimensionierung und der Erweiterung am Ende, auch als Ter rasse für die angrenzenden Wohnungen. Eine Fluchtwendeltreppe bietet einen direkten Zu gang zum Hof. Der nach Süden orientierte Riegel mit sechs Geschossen wird vom Norden aus erschlos­ sen. An die Laubengänge sind hier boxarti­ ge Balkone angehängt, die das Aussehen der Straßenfassade maßgeblich prägen. Diese

58

10

Elemente sind in einfacher Form als Stahl­ balkone gebaut und dienen als Verfügungs­ räume für die Wohnungen. Sie können als ­offener oder abschließbarer Abstellraum, Sitzund Spielbereich genutzt werden. Über Rohrbündelwärmetauscher in der Fernwärmeübergabestation gelangt die Wärme aus dem Fernwärmenetz der Stadtwerke München ins Haus. Die Wärmeverteilung erfolgt durch ein Warmwasserheizungsnetz mit 70 Grad Vorund 50 Grad Rücklauftemperatur. Für die Wärmeabgabe in den Räumen sind türhohe Röhrenradiatoren installiert, die eine erhöh­ te Wärmestrahlung und dadurch eine bessere Behaglichkeitsempfindung zur Folge haben. Der energetisch als wirtschaftlich zu erach­ tende Anschluss an das Fernwärmesystem wird auf Wunsch des Bauherrn durch eine Solaranlage für die Warmwasserbereitung ergänzt. Das 52 Quadratmeter große Feld von thermischen Sonnenkollektoren ist über die Stahlkonstruktion der Balkone vor der Südfassade installiert worden. Damit erfüllen die Kollektoren für die Balkone in den obersten Wohnungen weitere wichtige Funktionen als Verschattungseinrichtung und Witterungs schutz. Die Energieeinsparungen aus dem ers­ ten Betriebsjahr lassen eine Amortisationszeit von nur fünf Jahren erwarten.

11

12

7 Gemeinschaftlicher Innenhof 8 Ansicht Laubengang 9 Skizze Laubengang mit Boxen 10 Nutzungsschema der Boxen 11 Südfassade mit Kollektorfläche über den Balkonen 12 Wie 11

59

13

Aufbau Flachdach Aufbau Flachdach Dachneigung ca. 1%

Dachneigung ca. 1 %

10 cm

Extensive Dachbegrünung mit Filterschicht extensive Dachbegrünung wurzelfeste Abdichtungsbahn mit Filterschicht 20...30 cm Wärmedämmung WD wurzelfeste Abdichtungsbahn Mineralwolle - 20...30cm Dampfsperre Wärmedämmung WD Deckenplatte Stahlbeton 20 cm Mineralwolle Dampfsperre

- 10cm

- 20cm

Deckenplatte Stahlbeton

Kiesrandstreifen Kiesrandstreifen Vlies Vlies

IPE160 160 IPE

22Profile C80 Profile C80

Sonnenkollektor Sonnenkollektor 3090/1209/101 Eco Sun Gobi 410 Achsabstand 1330 3090/1209/101 15 Stück Achsabstand 1330 wirken aussteifend

15 stück wirken aussteifend

Randblech Randblech Edelstahl Edelstahl AnschraubAnschraub platten platten

22 Profile ProfileC80 C80

IPE 160 IPE 160 Stütze Stütze Heb 100 100 Heb mit Kopfplatte mit Kopfplatte

14

60

Neben dem Wärmestandard eines Niedrig­ energiehauses und der aktiven Nutzung der Sonnenenergie mit einer thermischen Solaran­ lage war die Umsetzung eines hohen ökolo­ gischen Standards geplant. Dazu gehört eine Anlage für Regenwassersammlung, aus der die Toilettenspülungen und die Gartenbewässer­ ung gespeist werden. Die Flachdächer sind als Foliendach mit extensiver Begrünung ausge­ führt. Für die Tiefgaragenlüftung wurde ein kos­ tengünstiges Lüftungskonzept mit integrierten Boden­Lüftungskanälen entwickelt. Das vom Bauherrn und den zukünftigen Bewohnern ge­ wünschte Ziegelhaus entwickelte sich schließ­ lich in Richtung eines Stahlbetonskelettbaus. Die Baukosten sollten im äußerst wirtschaft­ lichen Bereich liegen. Trotzdem wurde von Anfang an der Wärmedämmstandard eines Niedrigenergiehauses angestrebt. Die hohe Kompaktheit des Baukörpers und der homo­ gene, außen liegende Wärmeschutz der Um­ hüllungsflächen begünstigen dies. Dadurch war eine Unterschreitung der Mindestanfor­ derungen nach der zur Planungszeit gültigen Wärmeschutzverordnung um 30% möglich. Die Außenwände zum Hof sind als Holzrahmen­ Paneel­Konstruktion mit Verkleidungen aus Faserzementplatten ausgeführt. Die Turm­ wände und die zur Straße gewandten Fassa­ den bestehen aus Ziegelmauerwerk oder Beton, verputzt mit 16 cm Vollwärmeschutz. Diese sind Bestandteil eines weitgehenden Energieeinsparungskonzepts und dienen, ebenso wie die Wohnungstrennwände und die Stahlbetondecken, als Speichermasse.

13 Gebäudequerschnitt durch den südorientierten Riegel mit Sonnenkollektoren über den Balkonen und abgehängte Boxen am Laubengang 14 Detail, ohne Maßstab

15

15 Teilansicht Nordfassade mit abgehängten Boxen am Laubengang

61

Stadtreparatur: Büro- und Wohngebäude in München Architekt: Martin Pool, München

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2004 NGF: 2 410 m² BGF: 2 940 m² BRI: 8 860 m³ Heizenergieverbrauch: 20 kWh/m²a U-Wert Dach: 0,13 W/m²K U-Wert Außenwand: 0,13 W/m²K U-Wert Fußboden Erdgeschoß gegen Kellergeschoß: 0,19 W/m²K U-Wert Verglasung: 0,7 W/m²K

62

Die Bebauung eines seit Jahrzehnten brach­ liegenden Trümmergrundstücks erweitert mit seiner Nutzungsmischung und seiner urbanen Bauweise den lebendigen Innenstadtbereich des Stadtteils Lehel nach Norden. Außerdem eröffnet sie dem Freistaat Bayern als nördli­ chem Grundstücksnachbarn die Chance zu einer „Stadtreparatur”, indem sie durch einen Anbau den historischen Baublock wieder schließt. Auch nach Süden stellt das Gebäude die Vorkriegssituation so weit wie möglich wie­ der her. Es hält einen entsprechenden Abstand zum dortigen Altbau ein und übernimmt des­ sen Höhenentwicklung. Die gewählte architek­ tonische Gestaltung und die Ausführung der

oberen Etagen als Terrassengeschosse ent­ sprechen den Neubauten in der Umgebung. Die Trauflinie des südlichen Nachbargebäudes wird aufgenommen, die Kontinuität des Straßenbildes bewahrt und verstärkt. Durch den Abstand nach Süden bot sich an den Gebäudeecken die Möglichkeit, trotz der nah angrenzenden südlichen Bebauung weite Blicke und gute Besonnungsverhältnisse zu erzielen. Auch im Erdgeschoss sowie während des Winters sind die Gebäudeecken für eini­ ge Stunden besonnt. Diese Möglichkeit wurde aufgegriffen und zum Ausgangspunkt des Entwurfskonzeptes gemacht. Zum einen werden

2

3

4

die Ecken, wie eine erste Skizze zeigt, mit gro­ ßen Öffnungen betont, zum anderen folgt der Grundriss einer diagonalen Erschließung. Eine Sichtachse verläuft von der Eingangstüre im Kern des Gebäudes, über Diele, Wohnzimmer und Eckfenster bis in den Straßen­ und Hofraum. Hier sind die Aufenthaltsräume und die Küche. Die privateren Bereiche Schlafen und Bad liegen dahinter. Die Fassaden zur Hofbebauung sind eher geschlossen ausgebildet. Schlafraum und Bad liegen rückseitig nach Osten und Westen. In Erwartung eines künftigen Anbaus des Nachbarn ist die gesamte Nordfassade als geschlossene Brandwand ausgebildet. Dennoch sind die Haupträume gut belichtet,

da der Gebäudekern von einem innen lie­ genden Treppenhaus sowie von den üblichen Nebenräumen belegt ist. Der nach Süden ange­ legte Wohnbereich ist gut belichtet, da in den großen offenen Raum Licht von zwei Seiten einfallen kann. Die Bürogeschosse sind als offene Räume mit wenigen Stützen angelegt, die flexibel aufge­ teilt werden können. Der Gesamtraum wird durch den unterschiedlichen Charakter der Bereiche und Servicezonen gegliedert. Diese nehmen Server, Teeküche, Archiv, Technik und Tragwerk auf und trennen die Eingangsbereiche von den Arbeitsflächen.

1 Ansicht von Süden: Die über Eck geführten Fenster fangen Licht und Sonne ein. 2 Frühe Entwurfsskizze 3 Lageplan, ohne Maßstab 4 Lage im Kontext des Straßenraumes

63

5

guzfuA ZFK

6

7

Direkt südlich des Treppenhauses können die Abstellräume zu einem Gang zwischen Ost­ und Westeinheit verbunden werden. An dieser Stelle lassen sich die Geschosse bei Bedarf mit einer einläufigen Treppe untereinander verbin­ den. Eine Deckenaussparung ist vorgehalten. Diese Verbindungsmöglichkeit zieht sich durch alle Etagen. Die Obergeschosse des Gebäudes sind zurück­ gestaffelt. Dort sind den Wohnungen großzügig geschnittene Terrassen vorgelagert.

5 Grundriss Wohnge­ schoss, ohne Maßstab 6 Grundriss Bürogeschoss, ohne Maßstab 7 Schnitt, ohne Maßstab

64

Trotz der Verschattung durch die benachbar­ ten Gebäude wird der Neubau einen Energie­ verbrauchswert von nur etwa 20 kWh pro m2 Nutzfläche und Jahr erreichen. Damit wird er den Standard eines Niedrigenergiehauses (mit 30 bis 70 kWh/m2a) deutlich und denjenigen durchschnittlicher Wohn­ und Geschäftshäu­ ser in München (mit 200 kWh/m2a) bei weitem übertreffen. Mit nur noch einem Zehntel des sonst anfallenden Wärmebedarfs für Heizung und Warmwasser werden die Betriebskosten des Gebäudes nachhaltig gesenkt. Dies wird im Wesentlichen durch folgende Merkmale und Maßnahmen erreicht:

Das Gebäude ist in seiner Würfelform sehr kompakt. Da die Transmissionswärmeverluste eines Gebäudes im direkten Verhältnis zur Größe seiner Oberfläche stehen, wird bereits durch diese Kompaktheit ein Großteil der Wär­ meverluste reduziert. Auf Balkone und Erker, die wie Kühlrippen wirken würden, sowie auf Vor­ und Rücksprünge in der Fassade wurde weitgehend verzichtet. Durch die Punktform des Gebäudes und die offene Grundrissgestaltung erhalten viele Räume Licht von zwei Seiten. An der Ecke entsteht ein natürlicher Erker, ohne die Kompaktheit des Gebäudes aufzugeben. An den Außenwänden werden – so weit bekannt – erstmals bei einem größeren Gebäu­ de zur Wärmedämmung Vakuumisolations­ Paneele (VIP) verwendet. Diese haben eine etwa 8­ bis 10­fach höhere Isolierwirkung als vergleichbare konventionelle Dämmstoffe. Die hier ausgewählten Elemente sind nach einem patentierten Verfahren so geformt, dass Wärmeverluste über die Plattenränder weitest­ gehend vermieden werden. Durch den Einsatz dieser Paneele mit einer Dämmstärke von nur 2 cm und einer zu deren Schutz verstärk­

8

9

11 10

ten Putzträgerplatte von 8 cm ist es möglich, ohne Verlust wertvoller Nutzfläche durch dick gedämmte Außenwände und ohne Einbuße an Besonnung durch tiefe Laibungen dennoch Passivhaus-Dämmwerte zu erreichen. Die Paneele sind an der Fassade in einem speziel­ len Verfahren angebracht, welches von einem renommierten Wärmedämmsystem-Hersteller zusammen mit dem Architekten und einem Energieberater entwickelt wurde. Die für die bauliche Umsetzung dieser Innovation erforderliche Zustimmung im Einzelfall wurde erteilt. Die großen Glasflächen an den gerundeten Gebäudeecken, im Bereich der geringsten Verschattung, lassen eine ungehinderte Sonneneinstrahlung zu. Im Sommer und in den Übergangszeiten können diese vollflächig geöffnet werden und funktionieren dann als Loggien; während des Winters sind die Loggienbereiche uneingeschränkt als Wohnflächen nutzbar. Alle Fenster sind dreifach isolierverglast, haben Jalousien im Scheibenzwischenraum und eine hoch wärmegedämmte Rahmenkonstruktion. Eine besondere Ausbildung des Rahmenprofils erlaubt es, den Fensterrahmen vollständig

8 Ausschnitt aus der Technikzentrale mit Blockheizkraftwerk 9 Typische Schachtbelegung im Normalgeschoss 10 Montage desWärmedämmverbund­ systems 11 Räumliches Strangschema der Belüftung

65

14 15

12 Vertikalschnitt durch die Fassade, Aufbau von innen nach außen: Putz, Stahlbeton 24 cm, mit eingebauten Keilen aus recyceltem PU­ Material 100/35 mm. Vakuumisolierpaneel 20mm zwischen Leisten aus recyceltem PU­ Material 30/50 mm, Leisten an Keilen ver­ klebt und verdübelt, PU­Dämmung 80 mm, an Leisten verklebt und verdübelt, minerali­ scher Putz, bewehrt, 7 mm. Holz­Passivhausfenster mit Dreifachverglasung und integriertem Sonnenschutz und Zusatzprofil für Einbau. Absturzsicherung aus VSG­Glas in Edelstahlhalterungen, Fensterbank außen Aluminium mit Antidröhnbeschichtung. 13 Horizontalschnitt Fensteranschluss, Aufbauten wie oben, Detailschnitte, ohne Maßstab.

66

12

13

zu überdämmen und somit den üblicherwei­ se thermisch geschwächten Anschluss an der Laibung weiter zu verbessern. Um Wärmeverluste durch eine unkontrollierte Lüftung zu vermeiden und die Luftqualität zu verbessern, ist ein Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung vorgesehen. Frische Luft wird über das begrünte Dach angesaugt und den einzelnen Büros und Wohnungen zugeführt. Verbrauchte, warme Luft wird abgesaugt und wärmt die zugeführte, kalte Luft über einen Wärmetauscher vor. Der noch verbleibende Wärmebedarf ist für eine Fernwärmeversorgung zu gering und wird deshalb durch ein kleines, erdgasbetrie­ benes Blockheizkraftwerk und einen ergän­ zenden Brennwertkessel abgedeckt. Durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme zum Eigenverbrauch wird die wert­ volle Primärenergie bestmöglich ausgenutzt. Außerdem dient das Klein-Blockheizkraftwerk als Baustein für ein künftiges, virtuell vernetztes Kraftwerk in München. Es ist zudem vorgesehen, auf dem Flachdach auch eine Photovoltaik-Anlage zur Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht zu installieren.

Mit Hilfe von angesaugtem Grundwasser (circa 8 Grad) können mit geringstem Energieaufwand Büroräume und Wohnungen im Sommer auf natürliche Weise gekühlt, also energieaufwändige Klimaanlagen vermieden werden. An fest installierten Leitungen können gegebenenfalls Kühlsegel oder ein Induktionssystem angeschlos­ sen und mit der Lüftung kombiniert werden. Schließlich trägt die verdichtete innerstäd­ tische Bauweise auch erheblich zur hohen Energieeffizienz des Gebäudes bei. Kurze Wege und eine gute Anbindung an das öffentliche Verkehrsnetz, geringer Erschließungsaufwand und das Angebot von Arbeitsplätzen in unmit­ telbarer Nähe zu Wohnungen ziehen eine weitere Energieeinsparung nach sich, die mit den bereits erzielten Einsparungen bei der Gebäudeheizung vergleichbar ist. Dieses Bauvorhaben könnte auf längere Sicht, auch unter den Rahmenbedingungen des ver­ dichteten Stadtraums und den dadurch etwas eingeschränkten Möglichkeiten der optimalen Besonnung, eine Vorreiterrolle im energieeffi­ zienten Geschosswohnungs- und -gewerbebau spielen.

14 Ausschnitt der Fassade mit gerundetem Eckfenster 15 Büroraum mit Blick aus dem Eckfenster in den sich öffnenden Straßenraum

67

Baulückenerschließung: Wohn- und Bürohaus in Wiesbaden Architekt: A-Z Architekten, Wiesbaden

Das kleine Grundstück mit nur 9 m Breite und 20 m Tiefe befindet sich in einem Sanierungsgebiet im Zentrum von Wiesbaden. Nach Süden und Norden ist die schmale Baulücke durch hohe Brandwände begrenzt. Fenster sind folg­ lich nur nach Osten und Westen möglich. Diese Gegebenheiten und die Verschattung durch die bauliche Dichte des Umfeldes lassen die Ausgangssituation für die passive Nutzung der Sonnenenergie keineswegs optimal erschei­ nen. Von Vorteil ist jedoch der aus der engen Situation entstandene, tiefe und kompakte Baukörper. Dieser ermöglicht ein Konzept mit einem hohen Fensteröffnungsanteil von ca. 42% und damit einer maximalen Tageslichtausbeute bei gleichzeitig minimierten Energieverlusten. Das Gebäude sollte Wohnen und Arbeiten unter einem Dach ermöglichen. Im Unter-, Erd- und ersten Obergeschoss befindet sich das Büro der planenden Architekten, die auch Bauherren des Gebäudes waren. Der Büroloft im zwei­ ten Obergeschoss ist an eine Medienagentur vermietet. Darüber, im dritten und vierten Geschoß liegen zwei geförderte 4-Zimmer-Wohnungen. Den oberen Abschluss bildet ein schmales, mit großen Dachterrassen versehenes 1Raum-Penthouse. Entsprechend den Stellplatzbestimmungen, besitzt das Haus zudem eine Dreifachgarage mit beweglichen Parkebenen. Alle Wohn- und Arbeitsräume sind an der Fassade angeordnet, wohingegen Sanitär­ räume und Küche in der Mitte der Wohnungen zusammengefasst sind.

1 Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2002 HNF: 400 m² BRI: 2 334 m² Heizenergieverbrauch Büro: 17,8 KWh/m²a, berechnet nach PHPP U-Wert Außenwand: 0,21 W/m²K U-Wert Kellerwände: 0,12 W/m²K U-Wert Boden: 0,39 W/m²K U-Wert Fenster und Pfosten Riegelfassade: 0,8 W/m²K

68

Die Büros sowie die zentralen Wohn- und Esszimmer erstrecken sich über die ganze Tiefe des Hauses. In den Wohnungen ermöglichen leichte Trennwände flexible Grundrisse. Die Individualzimmer werden mit Schiebetüren entlang der Fassade erschlossen. Geöffnet sor­ gen sie für einen großzügigen Raumeindruck. Im Büro befindet sich ein Luftraum entlang der Westfassade. Er versorgt die unteren Büroräume mit Tageslicht. Dem gleichen Zweck dient ein rundes Oberlicht im Untergeschoss, das, abgedeckt mit einer Glasplatte, im Sommer als Konferenztisch auf der Terrasse fungiert.

Im Besonderen galt es folgende Wünsche zu realisieren: - ein Haus mit viel Tageslicht und Blick über die Stadt von den oberen Wohnungen aus; - ein ruhiges Büro, geschützt vom Straßenlärm, zugleich aber gut belüftet; - Fenster, die bis zum Boden reichen und nicht von Heizkörpern verstellt sind; - Bausubstanz zu schaffen, die eine lange Lebenserwartung ohne energetisch aufwändi­ ge Sanierungen aufweist; - die Nebenkosten, auch langfristig, auf ein Minimum zu reduzieren. Alle Maßnahmen sollten zugleich kostengüns­ tig sein. Die Frischluft für die Büroräume wird über einen Erdwärmekollektor um 2–3 Grad vorgewärmt oder gekühlt. Ein 20 m langes Kunststoffrohr wurde dazu im Arbeitsraum der Baugrube ver­ legt. Die Länge des Rohrs wurde durch das geringe, auf dem Grundstück verbliebene Erdreich beschränkt. Die Luft wird im Gartenhof angesaugt und abgeführt. Um unabhängig voneinander funktionieren zu können, sind die Wohn- und Büroeinheiten mit dezentralen Lüftungsgeräten ausgestattet. Für die Pflege der Geräte sind die jeweiligen Nutzer verantwortlich. Jede Wohnung hat einen eige­ nen Wärmetauscher in der Größe eines Besenschranks. Sie erhält ihre Frischluft aus dem Dachbereich. Über die in den Stahlbetondecken eingelegten Kunststoffkanäle gelangt die Zuluft zu den Deckenauslässen in den Wohn- und Schlafräumen. Die verbrauchte Luft wird in Küche, Bad und WC abgesaugt und über das Dach ausgeblasen, wobei die Wärme zu 90% im Wärmetauscher des Lüftungsgerätes an die frische Zuluft abgegeben wird. Dass punktuelle Energiegewinne, wie solare Einstrahlung im Dachgeschoss oder interne Wärmebeiträge der Büroräume, nicht im gan­ zen Haus genutzt werden können, stellt jedoch einen Nachteil der dezentralen Anordnung dar. Im Büro sind die Lüftungsleitungen hinter den Einbauregalen verborgen. Unsichtbar, hinter im Regal integrierten Lampen, befindet sich an der einen Seite des Raumes die Einblasöffnung, an der gegenüberliegenden Seite die Absaugung.

2

3

1 Westfassade zur Straße. Sie besteht aus geschosshohen, vorgefertigten Elementen über die gesamte Gebäudebreite. 2 Schnitt durch Treppenhaus und dreifache Garage 3 Grundriss Erdgeschoss mit Büronutzung 4 Grundriss drittes Obergeschoss mit Wohnnutzung 4

Schnitt und Grundrisse ohne Maßstab

69

5

In einer Gegend mit traufenständigen Häusern der Jahrhundertwende sollte eigentlich ein dementsprechendes Dach gemäß Bebauungsplan realisiert werden. Dennoch akzeptierte die Denkmalpflege letztlich – in Anbetracht des innovativen Hauskonzepts – als Lösung ein hin­ ter der Trauflinie zurückliegendes Penthouse mit Flachdach. Eine 21 m2 große Solaranlage, die drei Kessel mit 800 Liter Wasser erhitzt, wurde auf dem Dach montiert. Die Kessel befinden sich im Technikraum über dem Treppenhaus. Sie ver­ sorgen das Haus mit Warmwasser und stehen als Notheizung zur Verfügung. Zur Sicherheit wurde das Warmwassersystem mit Elektroheizstäben versehen. Die Wohnungen sind mit Heizkörpern im Bad und Wohnraum, das Büro mit zwei Heizkörpern im Untergeschoss ausgestattet. Nach fünf Jahren hat sich dies allerdings als überflüssige Maßnahme herausgestellt, da bei großer Kälte lediglich das Penthouse ergänzend geheizt

70

werden muss. Eine zusätzliche Wärmequelle für das Architektenbüro bildet die Abwärme der in der Garage montierten Sendeanlage. Das erste Betriebsjahr zeigt, dass die noch benö­ tigte Energie zum Heizen fast vernachlässigbar ist: Die Berechnungen nach PHPP ergeben 17,8 kWh/(m2a). Dieser Wert wurde nach dem ersten Betriebsjahr unterschritten. Die Grundrissorganisation ermöglicht die Kühlung der Unterseiten der flachen Filigrandecken durch nächtliches Querlüften. Im Büro dagegen wurde die Fassade eher im Hinblick auf Kälteperioden und Lärmbelastung optimiert. Hier ist kein Öffnungsflügel in der Straßenseite vorgesehen. Die Lüftungsanlage alleine kann die nächtliche Querlüftung im Sommer jedoch nicht ausreichend ersetzen. Mit diesem Projekt konnten die Architekten beweisen, dass der Bau eines Passivhauses auch in einer ost-west-orientierten, kaum besonnten Baulücke möglich ist.

 

3TAHLSTRU KTURMIT 3ONNENSCHUTZ

  



 

(4!NACH3TATIK

6+ 2 OHBAU

 

 'EFËLLE

3ITZSTUFE SH$ 

 

$ACHGESCHOSS  

(ALFENSCHIENEN(ËNGEBALKON(4!NACH3TATIK

 

(ALFENSCHIENEN(ËNGEBALKON(4!NACH3TATIK



 

(4!NACH3TATIK

/'7OHNEN (4!NACH3TATIK

 



(4!NACH3TATIK



/'7OHNEN (4!NACH3TATIK



 



(4!NACH3TATIK

/'"àRO (4!NACH3TATIK

 



(4!NACH3TATIK

 



%RDGESCHOSS'ALERIE

 

 



%RDGESCHOSS

"ESPRECHUNG

 

 







+ELLERGESCHOSS

0ERIMET ER DËMMUNG   C M

 

 

 

 

 

 

0ERIMET ER DËMMUNG   C M

 

6

Der Rohbau aus Beton und Mauerwerk fun­ giert als Tragwerk, Raumtrennung und Speichermasse und bleibt im Inneren des Gebäudes spürbar und raumbestimmend. Bevor hochwertige Materialien, wie die Fassade oder die Außenhaut, montiert werden, wird der Rohbau mit allen Putzarbeiten fertig gestellt. Das teuerste Bauteil an einem Passivhaus ist immer noch das dreifach verglaste Fenster. Da aber gerade die maximale Tageslichtausnutzung im Vordergrund stand, war eine großflächige Verglasung gewünscht. Durch die komplette Vorfertigung von großen Fassadenelementen, in Geschosshöhe von 2,80 m und über die gesamten 9 m Breite des Gebäudes, sollte neben niedrigeren Kosten auch eine höhere Qualität und Dichtigkeit der Außenhaut erreicht werden. Für die Pfosten­ Riegelkonstruktion der Fassade wurde Holz als natürliches Material gewählt. Die Fassade wird von einer Firma vorproduziert, die dafür verantwortlich ist, dass diese auch in

hoher Qualität, ohne Wärmebrücken oder Un­ dichtigkeiten, hergestellt wird. Dabei hat die Vor­ fabrikation den Vorteil, dass die Fassade bei ge­ eignetem Wetter schnell montiert werden kann. Die kompletten Ost­ und Westfassaden konn­ ten jeweils auf einem Sattelschlepper angelie­ fert werden. Sie sind an den Decken und den Giebelwänden mit Konsolwinkeln verschraubt. Nach zwei Tagen war die ganze Fassade ange­ bracht. Nach zwei weiteren Tagen war sie voll­ ständig abgedichtet, wodurch die Arbeiten auf der Baustelle erheblich verkürzt werden konn­ ten. Bei großen Glasflächen ist insbesondere auf den sommerlichen Wärmeschutz zu achten. In den Wohngeschossen ist die Fassade des­ halb mit außen liegenden Sonnen­ und Sicht­ schutzjalousien ausgestattet. Die Büroräume im ersten Obergeschoss und im Erdgeschoss werden durch Bäume und die gegenüberlie­ genden bepflanzten Böschungen ausreichend verschattet.

Essbereich. Der durch­ gesteckte Raum wird von zwei Seiten licht­ und sonnendurchflutet. 6 Schnitt mit schemati­ scher Darstellung der kontrollierten Lüftung mit Wärmerückge­ winnung.Wohnungen und Büro erhalten eigene Systeme. Die Zuluft im Büro wird durch einen Erdwärmetauscher vor­ temperiert.

71

7

2EGELDETAIL !NSCHLU” $ACHTERRASSE $ACHTERRASSENAUFBAU (OLZROST CA  CM !BDICHTUNG 7ËRMEDËMMUNG  CM &OLIE  $AMPFSPERRE $ECKENPLATTE 34"  MM GESPACHTELT GESTRICHEN

Dachterrassenaufbau: $ACHTERRRASSENAUFBAU Holzrost (OLZROSTCACM ca. 6 cm Abdichtung 2EGELDETAIL !NSCHLU” $ACHTERRASSE !BDICHTUNG Wärmedämmung 20 cm 7ËRMEDËMMUNGCM / Dampfsperre Folie Deckenplatte STB 220 mm &OLIE$AMPFSPERRE gespachtelt, gestrichen $ECKENPLATTE34"MM

GESPACHTELT GESTRICHEN

Fußbodenaufbau: &U”BODENAUFBAU Industrieparkett 22 mm )NDUSTRIEPARKETTMM Ausgleich 3 mm !USGLEICHMM Estrich 55 mm %STRICHMM Folie / Dampfsperre TSD &OLIE$AMPFSPERRE 40 mm Deckenplatte 220 mm 43$MMSTB gespachtelt, gestrichen

$ECKENPLATTE34"MM GESPACHTELT GESTRICHEN

8

72

Sowohl die Stahlbalkone an der Ost­ und Gartenhofseite als auch die Servicestege an der Westfassade sind vom Dach abgehängt. Die wenigen, noch notwendigen Konsolen sind als Wärmebrücken vernachlässigbar. Die Geländer fungieren als Fachwerkträger. Sie sind als Absturzsicherung und zum Sichtschutz mit Markisenstoff bespannt. Die Brandwände entlang der Nachbarhäuser sind, mit Ausnahme des Penthouses, betoniert und, wo notwendig, innen isoliert. Auf diese Weise wurden Wärmeverluste an beiden Seiten ausgeschlossen. Im Keller, am Penthouse und auf dem Dach ist eine 30 cm dicke Außen­ dämmung angebracht. Das Flachdach besteht aus einer Betondecke mit 32 cm Dämmung aus Hartschaum. Durch die darauf montierte Solaranlage wird das Dach mit Auflast verse­ hen. Die 55 cm dicke Bodenplatte unter dem Haupthaus ist aus Gründen der Belastung auch von innen isoliert (24 cm), während die 20 cm dicke Bodenplatte des Untergeschossteils unter der Terrasse auf eine 20 cm dicke Dämmung betoniert wurde. Im Innenausbau wurden viele der eingesetz­ ten Baustoffe entweder weitestgehend roh belassen, wie die Betonwände und ­decken und die Treppenfertigelemente, oder nur sehr einfach behandelt, wie das lackierte industrielle Holzparkett und die Schichtholzeinbauregale in den Büroräumen.

7 Innenansicht Büroraum 8 Detail, ohne Maßstab

9

9 Ostfassade zum Hof. Die Stahlbalkone sind vom Dach abgehängt. Lichtschacht als Tisch.

73

Energieeffizienter Sozialwohnungsbau: Wohngebäude in Madrid Architekt: Guillermo Yañez, Madrid

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2004 HNF: 3 939 m² Wohnungen 251 m² Läden BGF: 6 420 m² BRI: 15 740 m² Heizwärmebedarf: 62,52 KWh/m²a U-Wert Flachdach: 0,32 W/m²K U-Wert Wand: 0,43/0,58/0,77 W/m²K je nach Himmelsrichtung, ohne Pufferwirkung der Vorbauten U-Wert Fenster: 2,18 W/m²K U-Wert Boden: 0,45 W/m²K

Das Projekt für Sozialwohnungen in San Fermin, einem Entwicklungsbereich in der Peripherie Madrids, gewann den von der Empresa Municipal de la Vivienda (EMV Kommunale Wohnungsbaugesellschaft) im Jahre 1999 ausgelobten Wettbewerb, für eines von drei Gebäuden mit dem Schwerpunkt „Sozialwohnungsbau mit hoher energetischer Effizienz”. Gefordert wurden dabei Konzepte für eine bioklimatische Planung im Geschosswohnungsbau mit integrierter, aktiver und pas­ siver Nutzung der Sonnenenergie. Trotz Zuschüssen der EU für die aus den ökologischen und energetischen Maßnahmen entstandenen Zusatzkosten sollten Kostenbegrenzungen und ein Wirtschaftlichkeitsnachweis der Solarmaßnahmen den musterhaften Charakter des Projektes unterstreichen. Das Gebäude übernimmt die im sehr dichten Bebauungsplan vorgegebene U-Form mit zwei parallelen, nord-süd-orientierten Riegeln und einer ost-west-gerichteten Seite. Die blockartige Bebauung wird nach Westen

74

durch eine höhere, benachbarte Zeile ergänzt, welche die Anlage und vor allem den Innenhof vor dem Lärm der sechsspurigen Hauptstraße schützt. Die gesamte Parkierung ist in einer nur um ein halbes Geschoss abgesenkten Tiefgarage untergebracht. Diese wird ferner durch eine Oberlichtöffnung im Hof natürlich belichtet. Aufgrund des natürlichen Geländegefälles konnten auf der Ostseite des Geschosses Ladenflächen auf Straßenniveau angeord­ net werden. Über diesem Sockel beherbergt der vierstöckige Bau mit zurückgesetztem Dachgeschoss insgesamt 54 Wohnungen. Neben Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie im Winter war für den heißen Sommer Madrids der Sonnenschutz sowie eine natürli­ che Belüftung für die planerische und bauliche Entwicklung des Projektes maßgebend. Diese zwei Ziele werden sowohl mit konstruktiven Maßnahmen als auch mit der Organisation der Wohnungen im Grundriss verfolgt.

2

2

4

1 Ansicht aus der Vogelperspektive. Die hohe Bebauungsdichte des Gebietes hat innerstäd­ tischen Charakter. 2 Schnitt: Ansicht von Süden (Hof) 3 Grundriss Obergeschoss, ohne Maßstab 3

4 Lageplan mit Umgebung, ohne Maßstab

75

5

7 6

Die Wohnungen sind zweiseitig orientiert, um eine Querlüftung zu gewährleisten. Die drei Seiten der U-Bebauung zeigen eine nach jeder Himmelsrichtung differenzierte Anordnung der Wohnungen: Wohnräume sind auf der jeweili­ gen Süd- oder Westseite angeordnet, während Schlafzimmer nach Norden oder Osten orien­ tiert sind. Die Installationen bilden Kernbereiche in der Mitte der Wohnungen, womit eine optimale Bautiefe erreicht werden kann. Die zentrale Lage der Installationen erlaubt eine Verteilung der Ver- und Entsorgung auf kürzestem Wege. Durch die geeignete Dimensionierung der Öffnungen und durch die Systeme für Sonnengewinn und Sonnenschutz erhalten die Fassaden unterschiedliche Gestaltungsmerkmale – jeweils entsprechend ihrer Orientierung und Lage sowie der Besonnungs- und Verschat­ tungsbedingungen. Diese Variationen verlei­ hen der sonst eher strengen Blockplanung ein lebendiges Gesicht und bringen die bioklima­ tischen Maßnahmen in angenehmer Weise optisch zur Geltung. Der Innenhof wird mit regionalen Pflanzarten bedeckt, die die mikroklimatischen Bedingungen, vor allem im Sommer, verbessern sol­ len. Durch die Bewässerung der Pflanzen am Nachmittag wird eine zusätzliche Abkühlung der Außenluft durch Verdunstung gewähr­ leistet. Diese Maßnahme spielt eine wesentli­ che Rolle für die natürliche Klimatisierung im Sommer. Sie verstärkt die Wirkung der geplan­ ten Querlüftung aller Wohnungen und der kon­ vektiven Lüftung durch die Solarkamine.

76

%

KWh 10000

100

9000

90

8000

80

7000

70

6000

60

5000

50

4000

40

3000

30

2000

20

1000

10

0 J

8

9

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

0 D

5 Funktionsschema der Querlüftung 6 Ansicht von Süden (Hof) mit vorgelagerten verglasten Balkonen und vorstehen­ dem horizontalen Sonnenschutz (nicht beweglich) 7–8 Studien zur Besonnung und Verschattung 9 Energieertrag der Kollektoren (KWh, rot), Warmwasserbedarf (KWh, blau) und durchschnittlicher Deckungsanteil (in Prozent, grün) 10 Dachansicht mit südausge­ richteten Sonnenkollektoren; Sonnenschutz der Westfassade (Innenhof) durch Klappladen mit ver­ stellbaren Lamellen 10

Für die ost-west-gerichteten Wohnungen sind im zentralen Kern Lüftungsschächte angeord­ net. Durch den Venturieffekt wird über das Dach Luft aus den Wohnräumen angesaugt. Im Gegenzug strömt frischere Luft aus dem Innenhof durch die Fenster nach. Die Summierung aller Maßnahmen ergab in der Berechnung gegenüber konventionell nach den gültigen Normen erstellten Gebäuden eine Energieeinsparung von über 40% und eine Halbierung der Kohlendioxid-Emissionen. Die Heizung wird durch einen modular betrie­ benen, zentralen Gaskessel gewährleistet. Die Wärmeabgabe ist wohnungsweise thermosta­ tisch geregelt und erfolgt konventionell über Heizkörper. Die Heizungsanlage wird fernge­ steuert überwacht und reguliert. Übergabestationen mit Zählern sind in dafür geschaffenen Schränken neben den Wohnungseingängen untergebracht. Sie sind von außen für die Ablesung und Abrechnung des individuellen Verbrauchs zugänglich. Ein zweiter, ebenfalls gasbetriebener Kessel dient der Warmwasservorbereitung, die zusätzlich durch eine Solaranlage mit 24, je 2,5 m² großen Kollektoren unterstützt wird. Die Kollektoren sind auf dem Flachdach, mit einer Neigung von 40 Grad aufgestellt und nach Süden gerichtet. Die Anlage deckt ca. 70% des Bedarfs an Warmwasser und hat eine errech­ nete Amortisationszeit zwischen 12,4 und 9,5 Jahren – je nach Preisentwicklung der konven­ tionellen Energieträger. Ihr Energiebeitrag hat eine jährliche Emissionsminderung von fast 13 Tonnen Kohlendioxid zur Folge.

77

Sonnenschutzmarkise: Aluminiumlamellen in Stahlrahmen verzinkt und emailliert 80/40 mm Rolladen: Aluminium weiß lackiert Fenster: Isolierglas 4 mm + SZR 6 mm + 4 mm Aluminiumrahmen lackiert

Wandaufbau: Außenputz 20 mm Porosiertes, leichtes Ziegelmauerwerk ( 0,203 W/°Km) 290 mm Gipsputz 15 mm

11

14

11 Detailschnitt Ostfassade 12 Detailschnitt Westfassade 13 Detailschnitt Südfassade 14 Funktionsschema der Lüftung mit Solarkamin

78

Bewegliche Lamellen: Aluminium lackiert

Rolladen: Aluminium weiß lackiert

Kippfenster: transluzentes Glas

Mittelfeld als Klappläden zum Öffnen

Fenster: Isolierglas 4 mm + SZR 12 mm + 4 mm Aluminiumrahmen lackiert

Sonnenschutzmarkisen: Aluminiumlamellen in Stahlkonsolen verzinkt und emailliert Fenster: einfach verglast 6 mm Aluminiumrahmen lackiert

Wandaufbau: WDVS 40 mm Ziegelmauerwerk Gipsputz 15 mm

12

Die Außenwände sind, wie die Öffnungen, je nach Orientierung anders ausgeführt. An der Ost- und Westseite sind sie als einschalige Wand aus dämmenden, porosierten leichten Ziegeln gebaut. An der Süd- und an der eher geschlossenen Nordseite erhalten die Wände eine äußere Dämmschicht. Für die energeti­ schen Berechnungen wurde der Puffereffekt der verglasten Balkone zuerst außer Acht gelassen. Im Inneren unterstützt die massive Bauweise die nötige Speicherkapazität, um sommerliche Temperaturspitzen ausgleichen zu können. Alle Öffnungen sind mit Sonnenschutzmaßnahmen ausgestattet, die je nach Himmelsrichtung spezifisch entworfen und dimensioniert sind. Diese erlauben die Sonneneinstrahlung nach Bedarf hineinzulassen oder vollständig zu blo­ ckieren – unabdingbar für die extremen som­ merlichen Bedingungen. Dabei ist allerdings zu beachten, dass der Sonnenschutz die natürliche Lüftung nicht beeinträchtigt.

Festverglasung: ESG transluzent Aluminiumrahmen lackiert

13

Die nach Süden orientierten Balkone sind mit transluzenten Glasplatten im Brüstungsbereich als Sonnenfalle konzipiert. Horizontale Lamellen sorgen in dieser Himmelsrichtung für den sommerlichen Sonnenschutz. Zu den Zeiten, da höhere Temperaturen zu erwarten sind, schützen vor den westorien­ tierten Balkonen Klappläden mit horizontalen, beweglichen Lamellen vor der flach stehenden Abendsonne. Nach Norden und Osten erhalten die dort angeordneten Schlafräume kleinere Öffnungen, wobei die östlich gelegenen mit einer Kombination von horizontalen und verti­ kalen festen Sonnenschutzvorrichtungen aus­ gestattet sind. Alle geplanten Maßnahmen erfordern einen sehr geringen Wartungsaufwand und sind für die Bewohner leicht zu bedienen. Da ihre Funktionsweise klar ersichtlich ist, kann eine Fehlbenutzung ausgeschlossen werden. .

15

16

17

15 Ansicht Westfassade (Innenhof) mit Sonnenschutz durch Klappladen mit verstellbaren Lamellen 16 Ansicht Ostfassade (Straße). Kleinere Öffnungen mit kombi­ niertem horizontalen und vertikalen Sonnenschutz. 17 Funktionsschema der Sonnenschutz­ maß­nahmen vor den Bal­konen an der Westfassade (Innenhof)

79

Regeneration einer Industriebrache: Universitätscampus in Nottingham Architekten: Hopkins Architects, London

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 1999 NGF: 37 050 m² Energieverbrauch: 85 kWh/m²a U-Wert Dach: 0,22 W/m²K U-Wert Außenwand: 0,287 W/m²K U-Wert Fußboden Erdgeschoss gegen Erde: 0,393 W/m²K U-Wert Fenster: 2,4 W/m²K

1 Blick auf das Zentrum des Campus mit Studien- und Medienzentrum sowie Hörsaalgebäude 2 Lageplan, ohne Maßstab 3 Isometrie Studien- und Medienzentrum und Hörsaalgebäude

80

1996 schrieb die Universität von Nottingham einen Architektenwettbewerb für den neuen Campus auf dem Gelände einer ehemali­ gen Fahrradfabrik aus. Das Raumprogramm, ausgelegt für 2 500 Studenten, wies neben einem Studien- und Medienzentrum, einem Hörsaalgebäude, drei Fakultäten und einer Mensa auch die erforderlichen Unterkunftsmöglichkeiten auf. Das Projekt sollte Modellfunktion haben für eine nachhaltige städtebauliche Entwicklung in der Region und eine beispiel­ hafte Regeneration einer Industriebrache. Auch die möglichst gute räumliche Verknüpfung mit einem vorstädtischen Wohnquartier war dabei zu berücksichtigen. Die prägende Idee des erfolgreichen Entwurfes von Hopkins Architects, den Ingenieuren von Arup (Planung der technischen Gebäudeausrüstung und Tragwerksplanung) und den Landschafts-architekten von Battle McCarthy besteht in der Ausbildung eines 13 000 m2 großen, lang gestreckten Sees, der zugleich trennt und vermittelt zwischen der neuen uni­

versitären Einrichtung und dem angrenzenden Wohngebiet. Durch den neu entstandenen Grüngürtel werden klare Prioritäten für eine fußläufige Erschließung und Orientierung auf dem Gelände gesetzt. Im Vordergrund stehen dabei der Erholungswert und die Verbesserung des Außenklimas für den neu zu schaffenden Gebäudekomplex. Optischer Mittelpunkt der Anlage ist das Studien- und Medienzentrum. Die prägnante, polygonale, kegelförmige Ausbildung verleiht dem neuen Campus ganz selbstverständlich die erforderliche Identität. Zum Raumprogramm des Gebäudes gehören die Bibliothek und ein zentrales Computerlabor, welches den Studenten rund um die Uhr zur Verfügung steht. Die Nutzungsebenen entwickeln sich in Form einer Rampe spiralenförmig nach oben. Den Kern bilden Aufzug und Treppenhaus. Die Trennwand zwischen Bibliothek und Computerraum lässt sich jederzeit möglichen Veränderungen im Bedarf anpassen. Gleich gegenüber liegt das zentrale Hörsaalgebäude.

Ro ad

Triu

hR

oa

d

W

ol lat on

mp

N

2

3

81

N

5m

BUSINESS SCHOOL/F

4

82

4 Blick in das Atrium der Fakultät für Erziehungswissenschaften 5 Erd- und Obergeschoss des Fakultätsgebäudes, ohne Maßstab

5

FIRST FLOOR

83

Kohlendioxid2 produktion und Energieverbrauch pro Jahr

6

6 Vergleich der Verbrauchs­ daten zu konventionell geplanten Institutsge­ bäuden in GB 7 Lüftungsschema Fakul­ tätsgebäude: Ansaugung der Frisch­ luft aus dem Park, Ab­ führung über Lüftungs­ türme mit drehbaren Kopfteilen. 8 (Nächste Seite) Fassa­ denausschnitt Fakul­ tätsgebäude mit Lüf­ tungsturm: Schalungspaneele mit kanadischer Zeder, feu­ erverzinkter Stahl und Sichtbeton bilden den bewusst reduzierten Materialkanon, verleihen dem Gebäude aber auch eine unprätentiöse und freundliche Note. 9 (Seite 86) Nachtansicht auf das Zentrum des Campus mit Hörsaal­ gebäude

84

7

Die drei Fakultätsgebäude sind jeweils ähnlich nach dem Niedrigenergiesystem belüftet. Die Kombination von Zellenbüros und Lehrsälen mit großzügig geschnittenen Atrien kommt dem gewählten Lüftungsprinzip entgegen. Zwei Komponenten stehen zur Verfügung die ausschließlich natürliche Belüftung und ein mechanisches Lüftungssystem auf Niedrig­ druckbasis mit Wärmerückgewinnung. Die Feineinstellung erfolgt im ersten Jahr des Betriebes. Um die Energie für den Lufttransport zu reduzieren, werden Flure und Treppen­ häuser als Querschnitte herangezogen. Je größer die verfügbaren Querschnitte sind, desto niedriger ist die erforderliche Energie für die Ventilatoren. Der Strom für die Venti­ latoren wird ausschließlich aus Photozellen auf den Atriumdächern gewonnen. Dabei reichen 450 m2 installierte Fläche aus, um 51 240 kWh pro Jahr zu erzeugen. Die Solar­ zellen sind in die Verglasung der Dächer integriert. Im Sommer ist der dabei erzielte Verschattungseffekt nicht unerwünscht. Selbst an trüben Tagen ist die erforderliche Beleuchtung in den Atrien und den ange­

schlossenen Unterrichtsbereichen fast schon ausreichend. Ein geringes Maß an künstlicher Beleuchtung lässt sich über ein intelligen­ tes System, welches von Infrarotdetektoren gesteuert wird, zuschalten. Die Anwesenheit von Personen und die aktuelle Tageslichtstärke geben den Ausschlag. Wie bei einigen passiv kontrollierten Gebäuden hängt auch im vorliegenden Fall das erziel­ te Verbrauchsergebnis wesentlich von den Nutzern ab. Lehrpersonal und Studenten erhal­ ten hierzu entsprechende Anweisungen zum Umgang mit dem Belüftungssystem. Umwelt relevante Aspekte bestimmen auch noch weitere Bereiche des Campus. So hat man die 22 000 m3 an Aushubmaterial zur Land­ schaftsgestaltung verwendet. Die Auswahl der Bepflanzung orientiert sich an der vorhande­ nen Bodenbeschaffenheit. Flachdachbereiche sind extensiv begrünt. Das anfallende Oberflä­ chenwasser wird gesammelt und dem See zugeführt. Nachweislich konnte man durch die sorgfältige Planung den Anfall von Kohlen­ dioxid um 2 556 Tonnen pro Jahr verringern.

85

86

ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: GRUNDLAGEN UND MASSNAHMEN

ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: GRUNDLAGEN UND MASSNAHMEN

1 Commerzbank Frankfurt, Sir Norman Foster, 1997. Hochhaus mit energiesparenden Maßnahmen

1

88

Ausgangslage und Anspruch Es versteht sich von selbst, dass die Konzeption für eine klimagerechte Architektur mit der Architektur selbst geboren wurde. Einer der Gründe für die Entstehung der menschlichen Behausung war, die extremen klimatischen Bedingungen zu mildern, um das Leben außerhalb tropischer Regionen überhaupt erst zu ermöglichen. Beinahe bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts wurden die klimagerechten und energiebewussten Prinzipien gemeinsam mit den konstruktiven und gestalterischen Aspekten der Architektur ganz selbstverständlich angewendet. Die beschleunigte Entwicklung der Klimatechnik „befreite“ den Architekten von diesen Beschränkungen und ermöglichte es ihm, seine Aufmerksamkeit auf die strukturellen oder formalen Themen zu fokussieren. So hat sich die Architektur allmählich von der Natur entfremdet. Diese Einstellung führte zu einer unverantwortlichen Nutzung von Energieressourcen, die so nicht weiter betrieben werden kann, ohne gravierende ökologischen Folgen nach sich zu ziehen. Die Gebäude, die jetzt realisiert werden, sollen auch in 30 oder 40 Jahren, wenn die Energielage noch viel kritischer sein wird, weiter benutzt werden. Um die engen Beziehungen zwischen Mensch, Klima und Architektur zu klären, wurden immer wieder verschiedene, so genannte „Solargebäude“ erstellt, wobei das energetische Verhalten der Gebäude und die Einwirkung der Maßnahmen zur Nutzung der Sonnenenergie die wesentlichen untersuchten Faktoren in diesen Demonstrationsprojekten darstellten. Vereinfachte Rechnungsverfahren, die für die Anwendung am PC entwickelt wurden, ermöglichen hierbei eine quantitative Beurteilung. Das wesentliche Ziel dieser Arbeiten soll dabei jedoch nicht in der energetischen Optimierung dieser Systeme liegen, sondern darin, die Maßnahmen zur Energieeinsparung und Energiegewinnung als konkrete Entwurfselemente architektonisch anzuwenden. Besondere Aufmerksamkeit verdient dabei der Einfluss dieser Maßnahmen auf die Raumund Fassadengestaltung sowie auf die Nutzung des Gebäudes selbst, und die Wechselwirkung zwischen solarem Energiekonzept und den

Ge“wohn“heiten der Nutzer. Schließlich geht es nicht nur darum, Energie zu sparen, sondern durch den Einbezug der Sonne in den Entwurf auch darum, die Wohnqualität der Gebäude zu steigern. Im Laufe der Jahre sind immer präzisere Planungsgrundlagen für den Gebäudeentwurf entstanden, die eine passive Nutzung der Sonnenenergie berücksichtigen und die Planungssicherheit erhöhen. Gleichzeitig wurde durch diese Entwicklung nicht nur mit Einwänden und Vorurteilen gegenüber Energie sparenden Maßnahmen aufgeräumt, es wurde auch offensichtlich, welche Verantwortung in den Händen des Planers liegt. Eine energieeffiziente Architektur ist, bei einer bewussten Betrachtung der ökologischen Situation und der baulichen und technischen Möglichkeiten, zur ethischen Verpflichtung geworden. Entscheidend für diese Entwicklung war auch die höhere Sensibilisierung seitens der Auftraggeber für die Notwendigkeit, Energie zu sparen. Energiebewusstes Bauen konnte sich so auf hohem Niveau in der Weltarchitektur etablieren. Namhafte Architekten machten es zum Leitmotiv ihrer Werke – mit dem entsprechenden multiplikatorischen Effekt. So avancierte das Niedrigenergiegebäude zu einem allgemeinen, auch aus wirtschaftlicher Sicht akzeptierten Standard. Die Gesetzgebung (z. B. die Energiesparverordnung) hat diesen Standard jetzt verpflichtend eingeführt. Als neues Ziel gilt nun das Passivhaus. Förderungsund Subventionsprogramme für das energiesparende Bauen werden in letzter Zeit entsprechend angepasst. So hat beispielsweise die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ihr Förderprogramm für Niedrigenergiehäuser auf das Niveau von Passivhäusern angehoben. Ähnlich wie ein Jahrzehnt zuvor beim Niedrigenergiehaus wird jetzt eifrig um Definitionen, Bautechnik, Baumaterialien sowie Grenzen und Möglichkeiten dieses neuen Standards diskutiert. Klarer definierte Zusammenhänge und einfachere Beurteilungsmethoden erlauben jedoch jetzt dem Architekten einen besseren Einstieg in die Problematik. Die Grundregeln der Planung, die zum Passivhausstandard führen, sind eindeutig. Anders als beim Niedrigenergiehaus, bei welchem

Abweichungen von einer energiebewussten Planung durch technische Mittel oder verstärkte Dämmung kompensiert werden konnten, ist auf diesem Niveau eine kompakte Gebäudehülle von elementarer Bedeutung. Die Architektur ist in der Formfindung somit zu einer strengeren Disziplin aufgefordert. Es stellt sich deshalb die Frage, ob dies als Einschränkung der Kreativität oder als planerische und formale Tugend zu sehen ist. Energieeinsparung bei Bauaufgaben beginnt mit der Entscheidung bauen oder nicht bauen, setzt sich fort mit der Entscheidung womit gebaut werden soll, und kommt erst dann zur Frage, wie gebaut wird. Zu diesem dritten Punkt sind immer bereits einschlägige Literatur, Planungsmethoden und Faustregeln sowie neu entwickelte technische Mittel vorhanden, mit denen sich (fast) jede Aufgabe meistern lässt. Die ersten zwei Schritte beinhalten jedoch das größte Einsparpotenzial. Was in diesen Entscheidungsstufen nicht berücksichtigt wurde, kann danach nur mit hohem ökonomischem und energetischem Aufwand kompensiert werden. „Das Schwierige ist nicht, Dinge zu machen, sondern die Bedingungen zu schaffen, unter denen man auf die Dinge verzichten kann. “(1) Die Sachen die man (ver-)baut, sollten eigentlich nach ihrem Verbrauchswert bewertet werden und nur dadurch ihre Daseinsberechtigung erfahren. Nachhaltigkeit in einer Bauaufgabe setzt Notwendigkeit voraus. Notwendig wird dabei auch als Gegensatz von willkürlich und beliebig verstanden. So gesehen kann eine energieeffiziente Planung nicht nur auf einer formalen Entscheidung zugunsten kompakter Bauformen oder auf der Anwendung bestimmter Materialien und Technologien beruhen. Im Gegenteil, sie schließt alle Stufen und Bereiche des Planungsprozesses mit ein. Da auf allen Ebenen Prioritäten gesetzt werden müssen, ist es unbedingt notwendig, im Vorfeld das Ziel klar zu definieren. Energieeffizienter Wohnungsbau Der Wohnungsbau ist ein beliebtes Betätigungsfeld für die Entwicklung nachhaltiger Bauformen. Zweck eines Wohngebäudes ist die Beherbergung des Menschen. Geschützt von

KWh/m2a 200

150

100

50

0 BESTAND WschVO'84 WschVO'95 NEH Passivhaus 2

3

2 Jahresheizwärmebedarf im Bestand nach den jeweils gültigen Anforderungen 3 Wohnanlage Kriens, Schweiz, Lischer, 2001 (s. auch S. 44). Kompakte Bauformen zur Minimierung der Transmissionswärmeverluste. (1) Constantin Brancusi (1876–1957)

89

4

den Unannehmlichkeiten und Schwankungen des Außenklimas, soll eine Behausung die Entfaltung des Lebens ermöglichen. Der Wohnungsmangel und die damit verbundenen spekulativen Interessen führen jedoch oft zu Kürzungen der qualitativen Aspekte zugunsten einer quantitativen Steigerung. Dabei sind die bauphysikalischen Eigenschaften des Wohnungsbaus wichtige Aspekte zur klimatischen Anpassung, die von dieser Entwicklung meistens betroffen sind. Eine energieeffiziente Architektur verlangt ein wohl überlegtes Gleichgewicht von Maßnahmen zur Energieeinsparung und zur Energiegewinnung. Erstere betreffen hauptsächlich die Kompaktheit und eine homogene Dämmung der Gebäudehülle, wohingegen bei den zweitgenannten Maßnahmen vor allem die passive Nutzung der Sonnenenergie zu beachten ist. Aus planerischer Sicht sind hier hauptsächlich die Proportionen eines Gebäudes und seine Ausrichtung betroffen.

4 Siedlung Halen bei Bern, Atelier 5, 1955/1961. Schmale und tiefe Reihenhäuser mit einem oder zwei schmalen Räumen in der Breite. 5 Wohnsiedlung in PassauNeustift, H. Schröder und S. Widmann, 1989. Schmale und tiefe Reihenhäuser mit einem Raum in der Breite. 6 Grundrissentwicklung auf Basis der Raumproportionen

5

6

90

Der Einzelraum Die Entwicklung dieser Faktoren ist von der Gebäudetypologie abhängig. Bei der Analyse von Gebäudetypologien wird zuerst die Grundeinheit eines Gebäudes untersucht: bei Bürobauten das Einzelbüro, bei Schulen das Klassenzimmer usw. Auf dieser Basis werden dann Organisationsprinzipien eingeleitet. Im Wohnungsbau bildet der Einzelraum diese Einheit. Energetisch betrachtet sind die Proportionen eines Einzelraumes und das Verhältnis der Raumtiefe zur Fassade von Bedeutung. Für die Energiebilanz eines Gebäudes sind schmale, tiefe Räume günstiger. Dadurch wird, bei hohem Verglasungsanteil der Fassade, ein guter Ausnutzungsgrad der Sonnenwärme ermöglicht. Bei gleicher Gebäudebreite erlauben schmale Raumproportionen außerdem die Anordnung von mehreren Zimmern nach Süden, wodurch eine bessere Belegung der Südlage eines Gebäudes gewährleistet wird. Die Raumproportionen sollten aber aufgrund der Nutzung und der Möblierungsmöglichkeiten entwickelt werden. In dieser Hinsicht sind breitere Räume vorteilhafter, da sie unterschiedliche Nutzungen und Möblierungsalternativen zulassen. Langfristig gesehen erlauben nut-

7

zungsneutrale Räume eine größere Anpassung des Gebäudes an wechselnde Anforderungen der Familien- und Lebensstruktur. Letztendlich ist diese Flexibilität auch von energetischer Bedeutung. Die Lebensdauer des Gebäudes verlängert sich bei voller Ausnutzung der Wohnnutzfläche. Umbau und Sanierungsmaßnahmen können vermieden oder, wenn nötig, in einfacher Form und mit entsprechend geringem Energieaufwand ausgeführt werden. Gebäudeproportionen Untersucht man die Gebäudeproportionen am Beispiel einer südorientierten Reihenhaustypologie, sind hier nicht nur Breite und Tiefe der Wohneinheiten für die Kompaktheit des Gebäudes bestimmend, sondern auch seine Höhenentwicklung. Die Breite eines Reihenhauses ist hauptsächlich von der Anzahl der Individual- oder Aufenthaltsräume sowie von der Anordnung der Nebenräume und vom inneren Erschließungskonzept abhängig. Mit normalerweise ein bis drei Räumen nebeneinander ergibt sich eine mögliche Hausbreite zwischen 4,0 und 9,0 Metern. Die Tiefe des Gebäudes wird von der 1- bzw. 2-seitigen Anordnung der Aufenthaltsräume bestimmt. Daraus ergeben sich folgende Möglichkeiten: - Aufenthaltsräume im Süden – Nebenräume und Erschließung im Norden: Dies entspricht der typischen Anordnung für Solarbauten. Damit wird jedoch eine geringe Tiefe erreicht. - Aufenthaltsräume im Süden – Erschließung in der Mitte – Nebenräume und Aufenthaltsräume im Norden: Damit vergrößert sich die Gebäudetiefe. Um die Südorientierung auszunutzen, sollte die Raumzone im Süden tiefer als die im Norden geplant werden. - Aufenthaltsräume im Süden – Erschließung und Nebenräume in der Mitte – Aufenthaltsräume im Norden: Dadurch sind sehr tiefe Grundrisse möglich. Es entsteht jedoch eine gleiche Anzahl von Räumen, die nach Norden wie nach Süden orientiert sind. Die 1-seitige Anordnung der Aufenthaltsräume eignet sich für kleinere Reihenhäuser mit drei bis vier Zimmern. Bei größeren Wohnungen

7 Siedlung Röthenbach a. d. Pegnitz-Steinberg, Metron Architektur, 1990. Breite und wenig tiefe Reihenhäuser mit zwei Räumen in der Breite.

1 Person

Eltern

8 Nutzungsneutrale Räume. Alternative Möblierungen (aus: Peter Faller: "Der Wohngrundriss 1920–1990", Stuttgart 2002) 9 Gebäudetiefe – Raumzonierung

2 Personen (Kinder)

2 Kinder, Raumteilung

Eßküche

Wohnraum

8

9

91

Haustiefe Haustiefem m

20

15

10 2 Ges. 2,5 Ges. 3 Ges.

5 4

5

6

7

8

9 Hausbreitemm Hausbreite

11

Durch ein Pultdach wird nicht nur die Südseite vergrößert, sondern auch die Verschattungslänge auf der Nordseite und damit auch der Abstand zwischen den Bauzeilen reduziert. Die formalen Konsequenzen aus der Reihung von Pultdächern hintereinander sowie die Eigenschaften der Zwischenräume mit ungleich hohen Begrenzungen erfordern besondere Sorgfalt bei der Planung.

10 Entwicklung der Gebäudehöhe 11 Einfluss von Hausbreite und Geschosszahl eines Reihenhauses (Reihenhausmitte bei gleich bleibender Bruttofläche von 150 m²) auf die Gebäudetiefe

Wenn, idealerweise bei gleich bleibender Fläche, die Höhe, Breite und Tiefe einer Reihenhausmitte variiert wird, kann man die Zusammenhänge zwischen diesen Parametern verdeutlichen (s. Abb. 11/12). Bei ständig wachsender Breite des Hauses hat die Höhenentwicklung eine entscheidende Bedeutung für die daraus resultierende Tiefe. Bei sehr schmalen Häusern ergibt eine niedrige Geschosszahl eine fast nicht realisierbare Gebäudetiefe. Bei sehr breiten Häusern verhält es sich umgekehrt.

10

wird das Haus entweder zu breit und damit wenig kompakt, oder es ist eine Höhenentwicklung mit mehr als zwei Geschossen notwendig. Umgekehrt entstehen bei der 2-seitigen Raumanordnung bereits bei zwei Geschossen große Wohnungen mit vier bis sechs Zimmern. Ein weiteres Geschoß führt entweder zu sehr großen Einheiten (evtl. mit einer Einliegerwohnung) oder die Hausbreite muss stark reduziert werden (Ein-Raum-Breite), wodurch die Häuser nur schmale Gartenanteile erhalten. Durch versetzte Ebenen (Splitlevel) oder durch die Dachform ist es möglich, dem Lageunterschied Rechnung zu tragen und eine größere Anzahl von Räumen nach Süden zu orientieren. Gerade bei 2 1/2 oder 3-geschossigen Einheiten erlaubt die Organisation der Wohnungen als Splitlevel eine bessere räumliche Verknüpfung der Bereiche untereinander. Auch tiefe Grundrisse werden dadurch besser gegliedert.

92

Berechnet man bei ständig wachsender Breite die daraus resultierenden A/V-Verhältnisse, spielt hier die Anzahl der Geschosse eine wesentlich geringere Rolle. Die entscheidende Wirkung liegt in der Hausbreite. Breite Grundrisse ergeben ein A/V-Verhältnis, das um die Hälfte größer ist als bei schmalen Häusern. Dies bedeutet auch 50% mehr Transmissionswärmeverluste bei gleicher Konstruktion oder, anders ausgedrückt, die Notwendigkeit von größeren Dämmstärken, um das gleiche Niveau bei den Transmissionswärmeverlusten zu erreichen. Ferner bedeuten 50% mehr Gebäudehülle auch mehr Kosten und zudem einen erhöhten Primärenergieverbrauch in der Herstellung. Kleinere Hausbreiten bewirken eine bessere Kompaktheit und ermöglichen außerdem einem, wenn auch schmalen, direkt zugeordneten Freiraum, mehr Einheiten zur Verfügung zu stellen. Auch die externen Erschließungs- und Ver- und Entsorgungswege werden dadurch reduziert. Ähnlich wie hier exemplarisch aufgezeigt, kann die Entwicklung der Gebäudeproportionen für andere Wohnbautypologien untersucht werden.

A/V 0,60

0,50

0,40

0,30

4

5

6

7

8

9 Hausbreite m

12

Gebäudeorientierung Interessant ist die Untersuchung der Gebäudeproportionen im Hinblick auf die Orientierung zu den Himmelsrichtungen. Die klassische Lehre des solaren Bauens besagt, dass bei nordsüd-orientierten Bauten Aufenthaltsräume nach Süden und Nebenräume nach Norden anzuordnen sind. Dies hat zwar eine geringe Gebäudetiefe und dadurch eine niedrige Kompaktheit zur Folge, ermöglicht aber eine bessere Nutzung der Sonnenenergie. Dagegen sollten bei Ost-West-Orientierung tiefe Gebäudezuschnitte angestrebt werden, weil der mögliche Solargewinn geringer ist als bei einer Südorientierung. Die geringere Sonneneinstrahlung wird dann durch eine größere Kompaktheit und die Minimierung der Transmissionswärmeverluste kompensiert. Grundsätzlich kann in diesem Fall mit einer Besonnung auf beiden Seiten gerechnet werden. Die Aufenthaltsräume können dann in beide Richtungen orientiert werden, während Nebenräume im mittleren Bereich angeordnet sind. Dadurch erreicht man eine große Gebäudetiefe, also eine hohe Kompaktheit. Für die Anordnung der Aufenthaltsräume sollte jedoch der qualitative Unterschied zwischen Abend- und Morgensonne berücksichtigt werden. Durch die genaue Untersuchung von Wohnungsgrundrissen stellt man allerdings fest, dass auch bei Nord-Süd-Orientierung eine dritte Raumzone nach Norden durchaus möglich ist. Hier werden Räume angeordnet, die nicht unbedingt besonnt werden müssen (z.B. Elternschlafzimmer, Arbeitsraum), oder solche, die mit der Südzone räumlich verbunden sind (z.B. durchgestecktes Ess- und Wohnzimmer). Was die südorientierten Räume betrifft, sind tiefe, schmale Raumzuschnitte vorzuziehen. Damit kann die Fassade großzügig verglast werden, ohne dass Überhitzungsgefahr besteht.

12 Wie 11: Einfluss auf die Kompaktheit (A/V-Verhältnis) 13 Prinzipien der Raumzonierung je nach Gebäudeorientierung

Abendsonne Wohnraum Kinder

Bad Treppe

14 Siedlung Looren in Affoltern am Albis, Metron Architektur, 1998 (s. auch S. 50). Durchgesteckter KochEss-Wohnbereich.

Morgensonne Küche Eltern

Aufenthaltsräume

Nebenräume

Aufenthaltsräume Wohnraum Treppe Kinder

Bad Eltern

Küche Arbeitsraum

13

14

Diese Art von Planung bedeutet eine größere Offenheit in der Grundrissgestaltung. Damit ist auch eine zweiseitige Belichtung und Außenraumbeziehung möglich, wodurch die

93

Raumqualität einer Wohnung entscheidend gesteigert wird.

15 Wettbewerb Wohnen 2000, Essen, Stender, Söldner, Gonzalo. Tiefe Grundrisse mit durchgestecktem Koch-EssWohnbereich.

Die Südorientierung des Gebäudes ist also kein Hindernis bei der Planung tiefer, kompakter Bauten. Außerdem ziehen kleine Abweichungen von der Südausrichtung interessante planerische Folgen nach sich, ohne den solaren Gewinn spürbar zu schwächen. Bei einer Drehung der Hauptrichtung nach Südwesten kann die Sonne im Sommer auf dieser Seite bis in die Abendstunden empfangen werden. Dies beeinflusst nicht nur die innere Raumqualität, sondern auch die Qualität der vorgelagerten Freifläche. Entsprechend wird dann die Nordfassade nach Nordosten gedreht, wodurch die hier angeordneten Räume (z.B. Küche, Elternzimmer) die Morgensonne im Sommer und in den Übergangszeiten genießen können.

16 Büro- und Wohnhaus in Wiesbaden, A-Z Architekten, 2002 (s. auch S. 68). Durch die große Gebäudetiefe wird den Nachteil einer Ost-West-Orientierung kompensiert. Die Wohnbereiche sind von zwei Seiten belichtet.

15

16

Beim Umgang mit der Orientierung kommt es sehr häufig zu einer Verwechslung unterschiedlicher Konzepte. Wichtig ist, eine Unterscheidung zwischen der Belichtung, der Sonnenenergienutzung für die Raumerwärmung und der Besonnung als räumlicher Qualität zu treffen. Die Belichtung ist von allen Himmelsrichtungen aus möglich. In manchen Fällen (Arbeitsräume, Künstleratelier) wird sogar die Nordausrichtung bevorzugt, da dort eine gleichmäßige Lichtverteilung ohne Überhitzungsgefahr oder Blendung durch direkte Sonneneinstrahlung gewährleistet ist. Für die Sonnenenergienutzung unterscheidet man zwischen der diffusen und der direkten Sonneneinstrahlung. Die diffuse Komponente ist in allen Himmelsrichtungen gleichmäßig verteilt, wodurch selbst auf der Nordseite mit einem geringen solaren Beitrag zu rechnen ist. Für die passive Nutzung der Sonnenenergie als Energiebeitrag in der Raumbeheizung ist allerdings, wegen ihrer Intensität, die direkte Sonneneinstrahlung von Bedeutung, wobei diese den höchsten Wert auf der Südseite erreicht. Dieser Wert reduziert sich dann schnell durch die Abweichung in Ost- oder Westrichtung. Das Sonnenangebot bei Ost-West-Ausrichtung soll außerdem im Zusammenhang mit dem Verlauf der Temperaturen betrachtet werden. Beiden Seiten kommt ungefähr die gleiche Strah-

94

lungsintensität zu. Vormittags sind aber die Außenlufttemperaturen niedriger als nachmittags. Dementsprechend steigen in einem Raum vormittags der Energiebedarf und damit auch der Ausnutzungsfaktor des Sonnenenergiepotenzials. Wegen Lagequalität und Anwesenheitszeiten der Bewohner (meistens nachmittags) wird allerdings für die Aufenthaltsräume die Westausrichtung bevorzugt. Für die Untersuchung der Besonnung als Beitrag zur Erhöhung der räumlichen Qualität ist ein weiterer Faktor zu berücksichtigen: der Sonnenstand im Laufe des Tages. Im Winter geht die Sonne im Südosten auf, erreicht den höchsten Stand (und auch die höchste Strahlungsintensität) in der Mittagszeit im Süden und geht dann im Südwesten unter. Das heißt, dass die Sonneneinstrahlung eine Ost- oder Westfassade mit einem Winkel trifft, der zur Mittagszeit hin immer flacher wird und der somit die Sonne weniger tief in den Raum eindringen lässt. Wenn dieser Winkel weniger als 15 Grad beträgt, wird der größte Teil der Sonnenstrahlung von der Glasscheibe zurückreflektiert. Je mehr sich der betrachtete Zeitpunkt von der Mittagszeit entfernt, desto größer wird der Einfallwinkel, desto tiefer aber auch die Sonnenhöhe. Die gegenseitige Verschattung durch parallele Gebäudezeilen wird dann größer.

17

18

19

17 Siedlung Dianas Have, Dänemark, Tegnestuen Vandkunsten, 1992. Räumlicher Akzent eines nordorientierten Oberlichtes. 18 Wohnanlage in Eching bei München, R. Tobey 1988. Wohnzimmer mit voll verglaster Süd fassade 19 Passivhaussiedlung Höcklistein in Jona bei Rapperswil, Schweiz, Roos Architekten, 2002. Bei einem Passivhausstandard reduziert sich der optimale Verglasungsanteil der Südfassade.

Solarfassaden Die frühen Niedrigenergiehäuser zeichneten sich gegenüber konventionellen Bauten durch eine möglichst weite Öffnung der zur Sonne gerichteten Fassade aus. Der noch relativ hohe Energiebedarf erlaubte es, den solaren Energieertrag mit hohem Wirkungsgrad aus großen Fensterflächen zu nutzen. Durch die allmähliche Verbesserung der konstruktiven und lüftungstechnischen Eigenschaften des Gebäudes vermindern sich jedoch der Energiebedarf und die erforderliche wirksame Fensterfläche. Energetisch gesehen sind voll verglaste Fassaden selten optimal. Außerdem nimmt mit einer Vollverglasung die Gefahr der sommerlichen Überhitzung zu. Faustregeln in der Literatur schlagen deshalb eine maximale Verglasung der Südfassade von circa 50% ihrer Fläche vor.

95

20

21

20 Haus in Amaicha, Argentinien. Die strahlende Sonne macht die Kühle des Schattens sichtbar. 21 Maschrabiya in Kairo, Ägypten. Das Fenster als Filter zur Außenwelt. 22 Fenster in Prag. Die komplexen Anforderungen an das Fenster machen sich in seiner Ausformung bemerkbar. 23 Siedlung Wohntraube in Veitshöchheim, Tegnestuen Vandkunsten, 1989. Räumliche Wirkung der Sonneneinstrahlung. (2) Otto F. Bollnow: Mensch und Raum, Stuttgart 1989

96

22

23

Von entscheidender Bedeutung für den Erfolg der Maßnahmen zur passiven Nutzung der Sonnenenergie ist weniger die Größe, als vielmehr ihre Stimmigkeit in Gestalt und Funktion mit der architektonischen Konzeption des Gebäudes. Sämtliche Maßnahmen sollten nicht die Nutzung der Aufenthaltsräume einschränken, sondern vornehmlich durch ihre sichtbare Wirkung klare Impulse auf der Wahrnehmungsebene liefern. Damit kann die Akzeptanz der Bewohner gesteigert sowie ein energiebewusstes Verhalten gefördert werden.

Durch die Einstrahlung der Sonne in einen Raum ist es möglich, den Energiezufluss bewusster zu erkennen. Diese Energie ist mehr als nur Wärme und kann auf unterschiedliche Weise wahrgenommen werden. Schon durch die Betrachtung einer besonnten Fläche wird dieser Energiefluss offenbar. Als gegenteiliges Bild wird die sommerliche Kühle eines Schattens erst aus dem Erleben der heißen Sonne zum Genuss. Das einfallende Sonnenlicht durchdringt einen Raum und verbindet ihn mit der Außenwelt. Die Sonneneinstrahlung bewirkt so eine Erweiterung unserer Wahrnehmungsmöglichkeiten, weil sie zwischen innen und außen vermittelt.

Im Energieaustausch eines Gebäudes mit der Umgebung lässt sich ein kontinuierliches Überschreiten der thermischen Grenzen zwischen innen und außen feststellen. Diese besondere Art von Innen-Außen-Beziehung erfolgt auf unterschiedlichen Wegen, wobei sich die meisten dieser Vorgänge kaum bemerkbar machen. Der kalte Luftzug aus einer geöffneten Lüftungsklappe macht den Wärmeaustausch durch Lüftung zwar spürbar, ihrer energetischen Gesamtwirkung wird man sich dadurch aber nicht bewusst. An einer kalten Glasscheibe beispielsweise lässt sich die Energiewanderung durch die Gebäudehülle erahnen. Das sinnliche Erfassen der Gesamtheit dieses Prozesses, wie es durch eine Infrarotfotografie ermöglicht wird, ist allerdings ausgeschlossen.

„Durch das Fenster ist der kleine Wohnraum hineingestellt in die große Welt, und das Fenster ermöglicht es, sich in dieser Welt zu orientieren. Durch das Fenster sieht man ins Freie, sieht den Himmel und den Horizont (oder doch irgendein Stück der Außenwelt, in dem dieser, wenn er auch selbst nicht sichtbar ist, doch unsichtbar mitgegeben ist). Durch das Fenster ist also der menschliche Innenraum übersichtlich und klar.”(2) Verschiedene Elemente, nicht nur in der Gebäudehülle, sondern auch vor und hinter der Trennlinie, die wir Fassade nennen, artikulieren den Bezug von innen und außen. Betrachtet man die Prinzipien der passiven Sonnenenergienutzung aus dieser Sicht, ist es

24

25

26

überraschend, welche Komplexität ein Fenster hat, obwohl es als das einfachste System zum Sonnenenergiegewinn gilt. Die verschiedenen Anforderungen, die ein Fenster erfüllen soll (Licht, Luft, Sonne, Ein-, Aus- oder Durchsichten sowie die Fähigkeit, räumliche Akzente zu setzen), verleihen diesem Element eine unerschöpfliche Vielfalt.

Haus in die Außenwelt hinein öffnet. Aber umgekehrt: Wenn der Mensch des Nachts im hell erleuchteten Zimmer dem Blick des Fremden ausgesetzt ist, der vielleicht unbemerkt aus dem Dunkel hineinschaut, dann fühlt er sich unsicher und schließt gern Vorhänge und Läden.”(3)

Ein Fenster kann eine oder mehrere dieser Anforderungen erfüllen. Es kann ein einfaches, bescheidenes Element oder ein komplexes Gefüge von Teilen sein, das in seiner Gesamtheit unterschiedlichen Ansprüchen entspricht. Das Fenster bleibt nicht nur Fläche. In Form von mehrschichtigen Fassaden oder durch die Zuschaltung von regulativen Maßnahmen (Sonnenschutz, Lichtlenkung usw.) kann es sich nach innen oder außen ausdehnen. So passt sich das Fenster räumlichen Gegebenheiten an und reagiert auf die wechselnden Zustände im Innenraum oder in der Außenwelt. Eine differenzierte Behandlung der Fensterflächen ist möglich und nötig, wenn man den Bewohnern ihre Funktionen (auch in energetischer Hinsicht) ersichtlich machen will. „Durch Vorhänge und Gardinen haben die Menschen vielfach die Nichteinsehbarkeit des Fensters noch zu steigern versucht, während es für den modernen Wohnstil bezeichnend ist, dass er viel stärker durch große Glasflächen das

An einer Sonnenwand ist die Wahrnehmung des Übergangs von außen nach innen schwieriger. Die Sonnenwärme geht durch die transparente oder transluzente Außenfläche und wird an der dahinter liegenden Wand gefangen. Dieser Vorgang ist weder von innen feststellbar noch an eine bestimmte Raumwirkung gekoppelt. Durch die Verglasung an der Außenseite sind Sonnenwände in ihrer äußeren Erscheinung den Fenstern ähnlich. Dieser Erscheinung wird innen allerdings widersprochen, da sich die Wand in die anderen geschlossenen Flächen einfügt. Letztendlich bleibt ihre Funktion als Solarelement ausschließlich dem Diktat thermodynamischer Prinzipien überlassen. Dazu sagt Bruno Schindler: „Solare Architektur ist ein Hemd und kein Schmuck. Sie ist kein Accessoire; sie ist beides, Haut und Kleid. Sie ist etwas völlig Einhüllendes, etwas Flüchtiges, leicht veränderlich; weit entfernt von einem thermo-dynamischem Gleichgewicht, bildet sie eine Übergangsphase zu selbstorganisierenden Formen. Solare Architektur funktioniert durch den tiefen Glanz ihrer Oberfläche.”(4)

27

24 Siedlung Tinggården in Herfølge, Dänemark, Tegnestuen Vandkunsten. Das Fenster als Loch in der Wand. 25 Wie 24: das Fenster als differenziertes Element 26 Haus in Planegg, Demmel + Mühlbauer. Die Solarwand ist äußerlich der Fensterfläche ähnlich, innen jedoch nicht wahrnehmbar. 27 wie 26: Innenseite (3) Otto F. Bollnow: Mensch und Raum, Stuttgart 1989 (4) „Solar architecture is a shirt, not a medal. It is not an accessory; it is both skin and dress. It is something totally enveloping, something ephemeral, easily changeable, far from thermo-dynamic equilibrium, it is a stage for self-organizing shapes. Solar architecture works through the deep lustre of its surface.“ Bruno Schindler: „From Solar Accessories to Solar Architecture”, in: Solar Energy in Architecture and Urban Planning, ed. by Sir N. Foster & H. Scheer, Florenz 1993

97

Durch eine gezielte Abstimmung von Dimension, energetischer Wirkungsweise sowie konstruktiver und gestalterischer Ausführung können sich diese beiden Systeme sehr gut ergänzen. Schwellenräume Mit einem Glashaus dringt der Innenraum in den Außenraum ein. Die architektonische Wirkung eines Glashauses liegt in erster Linie in der Vielschichtigkeit der Beziehungen zwischen innen und außen, die sich in einem solchen Raum entfalten kann.

28

28 Wohnsiedlung in PassauNeustift, H. Schröder und S. Widmann, 1989. Glashäuser als Windfang mit Warmluftschacht in den oberen Geschossen. 29 JugendbildungsstätteGästehaus in Windberg, Thomas Herzog, 1992. Ergänzung in Funktion und Gestaltung von Sonnenwänden und ver-glasten Flächen. 30 „Wohnen 2000”‚ IGA Stuttgart 1993, E. Muszynska u. a., Glashaus als temperierter Übergangsraum in einfachster Bauweise. 31 Siedlung Nachtgärtle in Fussach, Vorarlberg, Juen, 1984. Glashaus als gemeinsamer Erschließungsraum. (5) T. Oreszczyn: „The energy duality of conservatories: a survey of conservatory use”, in: Solar Energy in Architecture and Urban Planning, a. a. O.

98

Die Nutzung von verglasten Räumen mit niedrigen Temperaturanforderungen als Pufferräume hat sich in Bezug auf den Wärmeschutz in der Praxis als wenig wirksam erwiesen, vor allem weil ihre Wirkung stark vom Nutzer abhängig ist. Eine Fehlnutzung kann dieses Element sehr leicht vom Energiegewinner in eine Energieschleuder verwandeln. Ein Glashaus kann als Pufferraum und Sonnenfalle nur eine positive Energiebilanz aufweisen, wenn es als unbeheizter Raum benutzt wird. Dafür ist allerdings in den meisten Fällen der Kostenaufwand zu groß. Eine Umfrage über die Nutzung von angebauten Glashäusern in Großbritannien ergab, dass 91% direkt oder indirekt (offen zum beheizten Raum) beheizt wurden. Hauptsächlich um die Bepflanzung vor Frost zu schützen, wurde ein Drittel davon unter 10 Grad beheizt. Die restlichen zwei Drittel wurden über 16 Grad erwärmt, um sie als Aufenthaltsräume nutzen zu können. Besser gebaute Glashäuser, mit einer doppelten Verglasung, werden doppelt so lange beheizt wie diejenigen mit einfacher Verglasung. (5) Mit dem Entwicklungsniveau des Passivhauses kam es zu einem harten Bruch in der Beziehung zwischen innen und außen. Folge war eine so genannte „Box-Architektur”. Der Grund für diese Entwicklung ist die Suche nach einer sauberen Definition der thermischen Trennung zwischen beheiztem und unbeheiztem Raum. Mit einem einfachen Volumen wird sowohl eine höhere Kompaktheit als auch eine Vereinfachung in der Umsetzung dieser thermischen Trennung erreicht. Dadurch sind die benötigten hohen Dämmstandards in wirtschaftlicherer Form

29

30

31

zu bewerkstelligen. Eine Vergrößerung der Wärme abgebenden Fläche erzwingt eine entsprechende Verbesserung der Dämmqualität, um die Energiebilanz konstant zu halten. Auch viele Maßnahmen, die üblicherweise zur Bildung von Übergängen beitragen, wie beispielsweise Vordächer, Balkone, überdachte Terrassen, Seitenschutzwände, sind durch ihre verschattende Wirkung im Winter für die Energiebilanz nicht förderlich und werden daher vermieden. Dass damit eine gewisse Ruhe in der formalen Sprache der gebauten Umwelt einkehrt, hat sicher Vorteile. Die traditionelle Architektur hat aus der Not heraus einen ähnlichen Weg in der Formgebung eingeschlagen. Dabei soll die Gebäudehülle aber nicht auf die bloße thermische Abgrenzung zwischen Innen- und Außenraum reduziert werden. Die Gestaltung von Schwellenbereichen bedarf einer sorgfältigen Planung. Dabei müssen ihre energetischen Auswirkungen überprüft und optimiert werden.

32

33

34

Die in letzter Zeit neu entwickelten Materialien und Technologien (hoch dämmende Gläser, Vakuumdämmung), können neue Impulse in der Ausbildung der Gebäudehülle setzen. Sie sollten jedoch nicht dazu verleiten, sich aus dem kompakten formalen Kanon einer energiesparenden Architektur zu lösen, sondern vielmehr dazu dienen, den Wortschatz und die Vielfalt im Dialog mit der Umgebung effizient zu erweitern. Ziel dieser Entwicklung soll eine Erhöhung der Wohnqualität sein, wobei der Bezug zum Freiraum und seine Nutzungsmöglichkeiten nicht gering zu schätzen sind. Nutzung und Energiebilanz Die anfängliche Entwicklung im energieeffizienten Bauen ging vom Einzelhaus aus. Selbst die gesetzlichen Vorschriften scheinen heute noch dieses Bild als Leitmotiv für Begriffe und Anforderungen zu haben. In einer sich wandelnden Gesellschaft muss der Begriff „Haus“ jedoch nicht nur aus energetischen Gründen neu überdacht werden: Er soll zum Gebäude, zur Siedlung, zur Stadt erweitert werden, um die Anstrengungen und Möglichkeiten einer energiebewussten Architektur in den richtigen

32 Glashaus in Madrid 33 Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Lenz + Kaufmann, 1999 (s. auch S. 122). Kompakte Bauform mit zugeordneten Freibereichen als Dachterrassen. 34 Wohnsiedlung Looren in Affoltern am Albis, Metron Architektur, 1998 (s. auch S. 50). Trotz verschattender Wirkung tragen die Balkone entscheidend zur Bildung der Außenfläche bei.

99

37 35 Wohnbebauung Hellmutstraße in Zürich, ADP, Ramseier, Jordi, Angst, Hofmann, 1991 36 Wie 35: Die Grundrissstruktur erlaubt auch noch nachträglich eine flexible Aufteilung der Wohnungen. 37 Wohnanlage in München, H2R, Hüther, Hebensperger-HütherRöttig, 2001 (s. auch Seite 56) 38 Wie 37: Unterschiedliche Wohnungsgrößen und gemeinschaftliche Einrichtungen (6) Friedrich Achleitner

36

38

Rahmen zu stellen. Die Optimierung einzelner Komponenten oder Gebäude kann nicht das oberste Ziel sein. Der Wohnungsbau sollte dem Wandel und der Vielfalt städtischer Lebensformen Rechnung tragen. Die unterschiedlichen Lebensstufen, Lebenssituationen und Lebensgewohnheiten sowie die besonderen Bedürfnisse einzelner Gruppen sollten beachtet werden. Für die Aneignung durch unterschiedliche und immer wechselnde Nutzer erscheint eine bauliche Struktur, die offen und anpassungsfähig ist, wünschenswert.

35

100

„Du sollst Dir die Erde untertan machen, sagte der liebe Gott mit einem Augenzwinkern zum Architekten. Es ist verdammt unwohnlich hier! Am Mittelmeer wohnt man vor dem Haus, in der Gasse oder auf der Piazza. In den ärmeren Häusern findet man keinen Wohnraum, in den reicheren sind sie kalt vor Repräsentation oder vor Mangel an Einrichtung. Wo es viel regnet und kalt ist, wohnt man gerne. Wo die Häuser weit auseinander entfernt sind, trifft man sich in den Wohnungen. Der Wiener wohnt im Café-Haus. Aha – Sie wohnen in Neukölln Was machen Sie mit Ihrem Wohnraum? AUFRÄUMEN, AUFRÄUMEN.“ (6)

Eigentlich müsste die Wohnkultur neu definiert werden. Die gesellschaftliche Individualisierung hatte in den Städten die Ausbreitung von Einund Zwei-Personen-Wohnungen zur Folge. Kleine Wohnungen könnten jedoch das Potenzial beinhalten, durch Addition zu größeren Einheiten zu wachsen. Um die Lebensqualität in der Stadt zu verbessern, sollte die Vielfalt und damit auch der Wohnraum für Familien gefördert werden. In späteren Familienphasen wäre eine Teilbarkeit der Wohnung wünschenswert, damit diese nicht unterbelegt bleibt. Die Energiebilanz eines Gebäudes basiert auf dem Energieverbrauch pro Quadratmeter. Dabei wäre es viel interessanter, diesen Bezug von der Fläche auf die Personen zu verlagern. Ein ProKopf-Energieverbrauch würde die Nutzung des Gebäudes mit einbeziehen und eine Flächen sparende Planung honorieren. In weniger als einem halben Jahrhundert hat sich die beanspruchte Wohnfläche pro Person in Deutschland mehr als verdoppelt. Fläche zu sparen ist der erste Schritt nicht nur zur Kosten-, sondern auch zur Energieeinsparung. Ein nicht gebauter Quadratmeter verbraucht keine Energie. Gut strukturierte, sparsame Grundrisse bergen in sich ein ungeheures Energieeinsparpotenzial. Die Offenheit im Grundriss trägt dazu bei, Raum mit angemessenen Mitteln entstehen zu lassen. Ferner ist ein offener Grundriss für die Wärmeverteilung, etwa durch Sonneneinstrahlung, von Vorteil.

40 39 Siedlung in Puchheim, München, M. Kovatsch, 1989. Gemeinschaftshaus. 40 Dachausbau in München mit Glashaus über dem Treppenhaus, F. Dirtheuer 41 Ökologische Modellsanierung Pariser Straße in München, Per Krusche, Arche Nova, 1989 (7) Günther Moewes: Weder Hütten noch Paläste, Basel 1995, S. 28

39

41

Unbeheizte oder nur temporär nutzbare Räume (Gästezimmer, sporadisch nutzbare Hobbyräume, Werkstatt usw.), sind aus dem beheizten Hauskern auszulagern. Die Bildung von gemeinschaftlich nutzbaren Verfügungsräumen bietet für diese Bereiche eine sinnvolle Alternative. Aufwand und Nutzen können dadurch in ein ausgewogenes Verhältnis gebracht werden.

Durch die energetische Sanierung eines Gebäudes wird nicht nur der Energiebedarf gesenkt, sondern auch dessen Nutzungszeit verlängert. Der Energieaufwand für Herstellung und spätere Beseitigung kann auf eine längere Nutzungsdauer verteilt werden. Nicht zuletzt bewirkt eine energetische Sanierung eine deutliche Steigerung des Wohnkomforts.

Dichte Siedlungsstrukturen oder städtische Situationen bieten den geeigneten Rahmen für die Entstehung solcher Nutzungsstrukturen. Das Wohnen gewinnt damit einen höheren Grad an Öffentlichkeit. Das Individuelle verwebt sich im sozialen Gefüge, wodurch kollektive Verantwortung und Sinn für das Gemeinwohl gestärkt werden. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass gerade dort die Grundmotivation für eine energiebewusste Wohnhaltung zu suchen ist.

Städtischer Baugrund wird immer knapper, und die Ausweitung der Stadtgrenzen ist aufgrund der allgemein bekannten negativen Folgen (Pendelverkehr, Flächenversiegelung, Infrastruktur usw.) unerwünscht, so dass in Zukunft die Erneuerung des Baubestandes immer mehr an Bedeutung gewinnen wird.

Energieeffiziente Altbausanierung Umbau statt Neubau: Vorteile Die energetische Optimierung von Neubauten ist für die Zukunft extrem wichtig, da diese über mehrere Jahrzehnte benutzt werden. Betrachtet man jedoch die derzeitige Lage, so liegen die wirklich großen Einsparpotenziale in der Sanierung des Altbaus. Nachkriegsbauten, also Bauten, die ihre erwartete Nutzungsdauer noch nicht erfüllt haben, weisen, verglichen mit den neuen Standards, einen vielfach höheren Energiebedarf auf.

„Alle Neubauten erhöhen das Bauvolumen und damit den Energiebedarf (...). Gesenkt werden kann der Energiebedarf grundsätzlich nur durch Vermeidung von Neubauten und durch Maßnahmen bei Altbauten oder reinen Ersatzbauten.”(7) Die Erneuerung durch Abbruch alter Bausubstanz und der Ersatz durch Neubauten können wirtschaftlich nur begründet werden, wenn dadurch eine effektivere Nutzung der bebauten Fläche und eine höhere Dichte erzielt werden kann. Auch ohne Abbruch ist die Aufstockung oder die Nachverdichtung bestehender Strukturen eine Maßnahme, die neben Energieeinsparungen eine bessere Grundstücksausnutzung erlaubt. Die energetische Sanierung von Gebäuden ist

101

die beste Recyclingmöglichkeit im Bauwesen, da in diesem Fall als Endprodukt das ganze Gebäude zur Wiederverwendung zur Verfügung steht. Primärenergiekosten für den Abbruch und den Neubau können damit vermieden werden. Aus energetischer und ökologischer Sicht werden mit dem Bauen im Bestand folgende Ziele angestrebt: - Umbau statt Neubau - Verlängerung von Stoffkreisläufen durch Nutzung vorhandener Bausubstanz - Materialeinsparung sowie weitgehende Vermeidung von Überbauung und Versiegelung weiterer Bodenflächen - Energetische Verbesserung des Baubestandes und damit Verringerung der Schadstoffemissionen 42

43

42 Umwandlung von Industriebauten in einem Sportzentrum in Madrid, Oscar Tusquets Blanca, 2004, Innenansicht 43 Wie 42: Außenansicht 44 Umfunktionalisierung der ehemaligen Zeisehallen in Hamburg in ein Kultur- und Unterhaltungszentrum, Medium, Jentz, Popp, Wiesner, 1996

102

44

Sanierungseignung Die wesentlichen Kriterien für das Bauen im Bestand sind die Sanierungsfähigkeit und die Sanierungswürdigkeit. Die Sanierungsfähigkeit bezieht sich auf die Substanz des Gebäudes selbst. Bei der Planung im Bestand ist bei jedem einzelnen Bauvorhaben eine eigene Kriterienliste aufzustellen und zu bewerten. Einzelkriterien könnten die städtebauliche Situation, die vorhandene statische Struktur, die Eignung der Bausubstanz usw. darstellen. Neben dem Zustand der Bausubstanz gibt es weitere Aspekte, die bei einer Umbaumaßnahme zu berücksichtigen sind. Diese definieren ihre Sanierungswürdigkeit: - Wirtschaftlichkeitsnachweis gegenüber einer Neubaumaßnahme - Funktionale Eignung - Aspekte des Denkmalschutzes - Ökologische und energetische Gesichtspunkte Unter ökologischen und energetischen Gesichtspunkten wird die Sanierungswürdigkeit in erster Linie durch die Potenziale der Energie- und Ressourceneinsparung festgelegt. Hierbei sollte der Vergleich zu den Alternativen – Umbau, Ersatzbau an gleicher Stelle (Abriss und Neubau) oder Neubau an einer anderen Stelle – gezogen werden. Die Sanierung eines Gebäudes sollte jedoch auch im Sinne einer Umstrukturierung ihrer Nutzung gesehen werden. Eine Reorganisation

45

der Funktion innerhalb der alten Bausubstanz, nach Möglichkeit begleitet von einer Verdichtung, führt zur besseren Ausnutzung bereits erschlossener städtischer Bereiche und dadurch zu der ökologisch sinnvollsten Baumaßnahme, nämlich dem Verzicht auf Neubauten. Es gibt zwar für verschiedene Bauperioden bestimmte bauliche Merkmale, für die auch erprobte Lösungen entwickelt wurden, allgemeine Regeln sind jedoch nicht vorhanden. Die Dämmung der Gebäudehülle, die Erneuerung der Fensterflächen und die Umstellung der Heizung auf den neuesten Stand der Technik, sind oft die ersten Schritte. Die Entscheidung darüber, welche Maßnahmen vorrangig sind, kann nur aus einer energetischen Bestandsaufnahme hervorgehen. Bedenkt man die rege Bautätigkeit der Nachkriegszeit bis in die siebziger Jahre, ist es klar, welch ungeheures Potenzial die Gebäudesanierung bietet. Diese Gebäude haben kaum die Hälfte ihrer Lebenserwartung hinter sich, verbrauchen jedoch fünfmal mehr Energie als ein nach den heute gültigen Normen gebauter Neubau und mehr als das Zehnfache eines Passivhauses. Aus energetischer Sicht sind in der Bundesrepublik Deutschland schätzungsweise über 24 Millionen Wohnungen sanierungsbedürftig, dies betrifft Gebäude, die mehr als 150–200 kW h/m²a verbrauchen. Drei Viertel der Bauten sind vor der ersten Wärmeschutzverordnung (1977) erstellt worden. Je nach Gebäudezustand sind bei diesen Bauten Einsparungen von 30 bis 70% technisch und wirtschaftlich realisierbar. Doch gerade aufgrund energetischer Mängel werden viele dieser Gebäude abgerissen und durch neue ersetzt, was zur Folge hat, dass sich der Primärenergieverbrauch aus ihrer Herstellung nie richtig amortisiert hat. Der Anlass für die Sanierung eines Gebäudes ist selten allein die Nachbesserung der Energieeigenschaften. Neben einer Senkung der Energiekosten, werden auch andere Ziele verfolgt, wie z. B. die Behebung baulicher Schäden (vor allem Feuchtigkeit aufgrund von Wärmebrücken und Undichtigkeiten), der Ersatz gesundheitsschädlicher Materialien (Anstriche, Asbest) oder

46

47

48 45 Studentenwohnheim in Wuppertal, Müller, Schlüter, 2000/2003. Bei der Sanierung zum Passivhausstandard wurden die Zimmer erweitert. 46 Wie 45 47 Prozentuale Verteilung der Wohnungen im Bestand nach Baualter. Drei Viertel davon wurden vor der ersten Wärmeschutzverordnung gebaut. Quelle: Statistische Jahrbücher. 48 Überdachung im Innenhof des Museums für hamburgische Geschichte in Hamburg, von Gerkan, Marg und Partner, 1989. Als unbeheizter Pufferbereich erweitert diese die Nutzungen des Museums und reduziert die Wärmeverluste.

103

49 49 Kastenfenster. Vorreiter der doppelten Fassade. Mit einem U-Wert von ca. 2,0 W/m²K besser als die nachfolgende Isolierverglasung (2,8). 50 Pollok+Gonzalo: Sanierung und Umgestaltung des Pfarrzentrums in Gilching. Der Verbrauch wurde auf NEH-Niveau reduziert. 51 Wie 50: Natürliche Belichtung und Sonnenschutz wurden optimiert.

52

50

51

die Anhebung der technischen Ausstattung auf die neuen Standards. Die Anpassung der Nutzung an die neuen Anforderungen und die Steigerung des Aufenthalts- oder Wohnkomforts, sind die wichtigsten sichtbaren Folgen einer Generalsanierung.

dünner wurden, die Wärmedämmfähigkeit der Materialien dabei jedoch nicht in gleichem Maße verbessert wurde. Sogar die neue ZweischeibenIsolierverglasung weist einen schlechteren UWert als die alten Kastenfenster auf.

Umfang und Reichweite einer Sanierung können nicht pauschal definiert werden. Die Maßnahmen und ihre Energiesparpotentiale müssen vielmehr auf der Basis einer Baubestandsanalyse festgelegt werden. Unterschiedliche bauliche und technische Lösungen können nach den Bestandteilen der Energiebilanz angewandt werden. Dämmung In der Nachkriegszeit sind die thermischen Eigenschaften der Konstruktionen der Gebäudehülle teilweise schlechter als in den früheren Bauten. Eine einseitige, um nicht zu sagen etwas oberflächliche Optimierung der Wirtschaftlichkeit und die Ausbreitung der Skelettbauweise führten dazu, dass die Wände immer

104

Für die Verbesserung des Wärmeschutzes sind die Bauelemente differenziert zu behandeln. Dächer werden in der Regel neu gedeckt oder sogar aufgestockt, wobei der Aufwand für eine bessere Dämmung, spezifisch betrachtet, eher gering ist. Eine zusätzliche Dämmschicht an der Deckenunterseite zum Keller, erweist sich in der Regel als kostengünstig, effizient und einfach – außer wenn sie wegen zu niedriger Raumhöhe die Nutzbarkeit der Kellerräume einschränkt. Bei nicht unterkellerten Gebäuden ist selbst bei einer Sanierung der Bodenbeläge die Anbringung einer nachträglichen Dämmung schon mit Komplikationen verbunden. Die vorhandene lichte Raumhöhe, die Durchgangshöhe bei den Türen sowie die schwellenlose, barrierefreie Anbindung zu anderen Bereichen sind hier zu berücksichtigen.

52

Für die Außenwände gibt es hauptsächlich zwei Möglichkeiten, die Dämmung nachträglich einzubringen: Die gebräuchlichste Ausführung ist eine Außendämmung als Wärmedämmverbundsystem oder hinter vorgehängten, hinterlüfteten Fassadenverkleidungen. Hier ist die Dämmschicht sowohl bauphysikalisch, als auch konstruktiv am günstigsten angeordnet. Dem Raum steht bei einer Außendämmung die Speichermasse der Wand zur Verfügung. Dadurch werden Temperaturschwankungen im Raum ausgeglichen. Eine innenseitige Dämmung hat dagegen einen negativen Einfluss auf Speichermasse und Raumklima. Auch wegen der konstruktiven Probleme (Feuchtigkeitsregulierung, Taupunkt) kommt sie nur in Frage, wenn das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes eine Außendämmung nicht erlaubt (z. B. bei Sichtmauerwerk, strukturierter Fassade oder aus Gründen des Denkmalschutzes). Um Wärmebrücken zu vermeiden, müssen die Anschlüsse an Innenwänden und Decken sorgfältig geplant werden. Dabei ist auf eine lückenlose Anbringung notwendiger Dampfsperren zu achten. Ansonsten sollten Dämmsysteme ausgewählt werden, die das Eindringen von Wasserdampf verhindern. Im Zuge einer Sanierung müssen die Fenster in der Regel ersetzt werden. Wird an der Außenwand nachträglich auch eine Dämmschicht angebracht, ist dann auf die Vermeidung von Wärmebrücken in den Anschlüssen zu achten. Es empfiehlt sich, die Fenster in die Ebene der Wärmedämmung zu setzen oder den Fensterstock mit der Dämmung zu überdecken. Besondere Betrachtung verlangen die Wärmebrücken an den Betonteilen bei Stahlbetonskelettkonstruktionen mit dazwischen liegenden Fensterbändern. Die Nachbesserung der Dämmeigenschaften der Gebäudehülle hat eine Erhöhung der Oberflächentemperaturen im Innenraum zur Folge. Damit erzielt man sowohl bauphysikalische Vorteile (Vermeidung von Tauwasserbildung) als auch eine höhere Behaglichkeit.

52 Energetische Sanierung und Umgestaltung eines Kindergartens aus den siebziger Jahren in Lochham, Pollok + Gonzalo, 2003. Die Betonschotten erforderten eine innen liegende Dämmung der Wärmebrücken. 53 Wie 52: Außenansicht 54 Umbau einer Halle der Weltausstellung in Sevilla für die Universität, SAMA, J. López de Asiaín, 1996. Durch natürliche Belichtung und Sonnenschutz konnte auf die Klimaanlage weitgehend verzichtet werden. 55 Wie 54: Lichtumlenkungsmaßnahmen vor den Fenstern

53

54

56

55

Lüftung Die freie Lüftung über die Fenster führt zu einem ungleichmäßigen, unkontrollierten Luftaustausch, verbunden mit entsprechend

105

Die Auswahl des neuen Heizsystems sollte, wie auch bei Neubauten, unter Berücksichtigung aller Faktoren der Energiebilanz erfolgen (Solarbeitrag, Temperaturbedarf, kontrollierte Lüftung, interner Wärmegewinn). Darüber hinaus liegen große Einsparpotenziale in der genauen Erfassung des Wärmeverbrauchs und in der Regelung der Einzelraumtemperaturen. Moderne Regelungssysteme ermöglichen außer einem effizienten, komfortgerechten Energieeinsatz auch eine nachträgliche Kontrolle und eventuelle Korrektur der angenommenen Installationskriterien. Ferner erlauben diese Systeme eine bedarfsorientierte Abrechnung der Heizkosten für einzelne Nutzer, sofortige Fehlermeldung und automatische Selbstüberwachung. 56

hohen Wärmeverlusten. Bei energetisch sanierten Gebäudehüllen werden die Transmissionswärmeverluste verringert. Damit gewinnt die Behandlung der Lüftungswärmeverluste große Bedeutung.

57

56 Altbausanierung Sonnenäckerweg in Freiburg, Rolf Disch, 1989. Transluzente Dämmung auf den alten massiven Wänden macht ihre Energiebilanz positiv und prägt das Erscheinungsbild der sanierten Siedlung. 57 Wie 56

106

Der effiziente und wirtschaftliche Betrieb einer kontrollierten Lüftung, z. B. über Lüftungskanäle, setzt eine ausreichende Dichtigkeit der Gebäudehülle voraus. Beim Einbau von neuen Fenstern ist auf hohe Fugendichtigkeit zu achten. Auch die Abdichtungen von Konstruktionsfugen, vor allem an den Anschlüssen verschiedener Bauteile und den Durchbrüchen (z. B. Kamine), verdienen besondere Aufmerksamkeit. Niedrige Raumhöhen oder Besonderheiten der Gebäudezuschnitte können bei der Verlegung der Lüftungskanäle Probleme bereiten. So kann eine zentrale Lüftungsanlage meistens nur unter großen Schwierigkeiten realisiert werden. Die Aufteilung der Lüftungsanlage in dezentrale Einheiten ermöglicht eine einfachere Trassierung mit kurzen Wegen und kleineren Kanalquerschnitten. Heizsystem Eine der wichtigsten Maßnahmen zur Senkung der Heizenergie bei der Sanierung eines Gebäudes ist in der Regel die Erneuerung des Heizsystems. Je nach Altersstufe des Gebäudes muss sogar die gesamte Heizungsinstallation neu geplant werden.

Bei einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung kann man die Sanierungsmaßnahmen zur Energieeinsparung und -gewinnung in zwei Gruppen aufteilen: Zur ersten Gruppe gehören Maßnahmen, die technisch notwendig sind und/oder aufgrund gesetzlicher Vorschriften gefordert werden, etwa: - Dämmung von konstruktiv ohnehin zu erneuernden Bauteilen - Erneuerung der Fenster - Erneuerung des Heizungssystems Aus verschiedenen Alternativen muss die günstigste Ausführung gefunden werden. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung zu diesen Maßnahmen ist dann nicht erforderlich, wenn die Neuerungen aufgrund von Vorschriften wie beispielsweise der Energieeinsparverordnung zwingend vorgegeben sind. In der zweiten Gruppe sind Maßnahmen, die technisch möglich sind und dem neuesten Stand der Technik entsprechen und deren Berechtigung mit Betriebskosteneinsparungen begründet werden kann: - Maßnahmen zur Nutzung regenerativer Energien (z.B. Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung, Photovoltaikanlagen) - Kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung - Temperaturregelung Einzelraum mit Verbrauchserfassung Zur Rechtfertigung des Einsatzes wird für diese Maßnahmen eine Wirtschaftlichkeitsuntersuch-

58

ung mit der Gegenüberstellung von Investition und Amortisation gefordert. Niedrige Energiepreise führen aber manchmal zu sehr langen Amortisationszeiten. Daher ist für die Entscheidung neben der objektiven Kosten-NutzenBeurteilung auch die Berücksichtigung anderer Aspekte notwendig, wie etwa die Absicherung gegen steigende Energiekosten, die Wertsteigerung eines energieeffizienten Gebäudes und vor allem die verantwortungsvolle Rücksichtnahme auf die Belange des Umweltschutzes. Energieeffizienter Gewerbebau Anforderungen Das energieeffiziente Bauen ist bei gewerblichen Bauten, bedingt durch ihre Funktion, viel komplexer als bei Wohnbauten. Der Begriff Gewerbebau umfasst eine Vielfalt von Gebäudetypen mit unterschiedlichen Funktionen und entsprechend unterschiedlichen Anforderungen bezüglich des Energiehaushaltes. Die Teilaspekte, die die Energiebilanz bestimmen, sind mit dem Gesamtergebnis zu verknüpfen. Die optimale Ausnutzung der hohen internen Wärmelast, die Vermeidung von Überhitzung, Sonnen- und Blendschutz sowie eine natürliche Belichtung sind nur einige der zusätzlich relevanten Faktoren für die Energiebilanz. Dabei können diese Faktoren, je nach Funktion des Gebäudes oder Gebäudeteils, einen unterschiedlichen Stellenwert haben. Durch diese Situation ist die Anwendung von Faustregeln und Pauschallösungen nicht möglich. Gleichzeitig öffnet sich ein anspruchsvolles Arbeitsfeld für die kreative Auseinandersetzung mit energiesparenden Maßnahmen. Veränderbare Organisationsprinzipien und Strukturen sowie nutzungsneutrale Raumzuschnitte sind hier noch wichtiger als bei Wohnbauten. Dadurch kann eine Anpassung an wechselnde Anforderungen ohne großen Energieaufwand bewerkstelligt und die Lebensdauer des Gebäudes verlängert werden. Gerasterte Grundrisse, modulierte Fassadenstrukturen und leichte Raumtei-lungssysteme werden zu diesem Zweck bevorzugt. Auch bei der Altbausanierung sind diese Prämissen zu beachten. Die Mehrzahl der bestehenden Bürobauten ist nicht älter als 30 Jahre. Sie bieten meistens un-

59

60

genügende Komfortbedingungen trotz sehr hohen Energieverbrauchs. Vor allem im Sommer sind diese Bauten auf verbrauchsintensive Klimaanlagen angewiesen. Energiebilanz Ziel einer energieeffizienten Planung ist es, ein Gleichgewicht zwischen Energiegewinnen und -verlusten zu erreichen. Ungleichgewichte bedeuten, dass ein thermisch behagliches Innenklima nicht mehr gewährleistet ist und zusätzliche regulierende Maßnahmen nötig werden (z. B. Sonnenschutz, wirksamere Wärmedämmung). Reichen diese nicht aus, muss der Ausgleich unter Einsatz zusätzlicher Energie (Heizung oder Kühlung) bewerkstelligt werden. Die Energiebilanz kann durch Maßnahmen planerischer, konstruktiver und technischer Art beeinflusst werden. Diese Reihenfolge bestimmt in der Regel auch die Komplexität und den Aufwand der Lösung. Für die gleiche Wirkung können planerische Lösungen die einfachsten, technische die aufwändigsten sein. Die Gebäudehülle bestimmt durch ihre Kompaktheit und Dämmqualität die Höhe der Transmissionswärmeverluste. Gewerbebauten sind in der Regel aus wirtschaftlichen Gründen kompakt. Die Möglichkeit einer gleichmäßigen Verteilung der natürlichen Belichtung im Sommer

58 Bürogebäude in Sursee, Schweiz, Scheitlin Syfrig + Partner, 2002. Kompakte Gebäudehülle als Grundlage einer energieeffizienten Planung (s. auch S. 128) 59 Bürokomplex Duisburg, Schuster Architekten, 2002. Kompakter Bau. Auf der Südfassade ergänzen sich verglaste Flächen mit solaren Fassadenpaneelen. (s. auch S. 134). 60 Wie 59: Fassadendetail

107

62

61

61 Commerzbank Frankfurt, Sir Norman Foster, 1997. Doppelte Fassade. 62 Kunstakademie, Amsterdam, Gerrit Rietveld, 1959. Vorläufer der doppelten Glasfassade. 63 Wie 62: Fassadendetail 64 Bürogebäude in München, Henn Architekten, 2003. Hochhaus mit doppelter Glasfassade (s. auch S. 140).

108

63

64

und die natürliche Belüftung müssen jedoch berücksichtigt werden. Die differenzierte Zonierung der Räume nach ihrem Belichtungsbedarf ermöglicht trotzdem tiefe, kompakte Baukörper. Im Vergleich zu Wohnbauten erfordern die Arbeitsbedingungen bei Gewerbebauten oder die Konzentration von Personen meistens eine viel höhere Luftwechselrate und damit höhere Lüftungswärmeverluste. Bei kompakter, gut gedämmter Bauweise werden dann die Wärmeverluste durch Lüftung größer als die durch Transmission.

ten ferner folgende bauliche und planerische Aspekte beachtet werden: - Probleme wegen Luftverbund über mehrere Geschosse - Zonierung von Räumen, die auch im Sommer mechanisch belüftet werden müssen - Funktionsergänzung mit der Heizung - Möglichkeit einer natürlichen Lüftung oder sommerlichen Lüftung

Eine natürliche Lüftung kann zu extrem großen Wärmeverlusten führen und birgt zudem die Gefahr einer Fehlnutzung wie offen gelassene Fenster oder zu geringe Lüftung und dadurch eine ungesunde Konzentration von Schadstoffen sowie von Wasserdampf (Kondenswasserschäden). Ein kontrollierter Luftwechsel bietet eine effiziente Lösung und ermöglicht es zudem, die Wärme aus der Abluft für die Vorerwärmung der Zuluft nutzbar zu machen. Überhitzungen durch innere Wärmelasten (z.B. Personen, Geräte) oder äußere Einwirkungen (z.B. anfallende Sonnenwärme) werden so vermieden, weil sich die Wärme im ganzen Gebäude besser verteilen kann. Voraussetzung für eine Lüftungsanlage ist eine gute Dichtigkeit der Gebäudehülle. Für die optimale Auslegung von Lüftungsanlagen soll-

Der durch den Verkehr produzierte Lärm sowie die Emissionsgase beeinträchtigen die Qualität von Arbeitsplätzen. Um diese Probleme zu vermeiden, werden Fenster ständig geschlossen gehalten, wodurch eine natürliche Lüftung vor allem im Sommer erschwert wird. Als konstruktive Antwort wurden doppelte Glasfassaden entwickelt. Durch versetzte Platzierung der Öffnungen in den zwei Ebenen wird die Schalleinwirkung gedämpft und trotzdem eine natürliche Lüftung ermöglicht. Trotz stärkerem Windeinfluss soll dadurch auch bei Hochhäusern das Öffnen des Fensters bewerkstelligt werden. Der Zwischenraum in der doppelten Fassade kann als Wartungsbereich dienen sowie mögliche regulierende Maßnahmen, wie Sonnen- und Blendschutz oder Lichtumlenkung witterungsgeschützt aufnehmen. Ähnlich wie bei Glashäusern, hat die doppelte Fassade als temperierter Zwischenbereich eine Pufferwirkung und erzeugt zudem einen Wärmetausch bei der Lüftung.

65

66

Tatsächlich ist dieser Ansatz schon lange bekannt. Sein Vorgänger ist das Kastenfenster, durch welches die schlechten thermischen Eigenschaften der einfachen Verglasung und die Undichtigkeiten des Fensters verbessert werden sollten. Als vorgehängte Fassade hat Gerrit Rietveld dieses System in der Kunstakademie in Rotterdam verwendet. Und auch Peter Behrens hat für die Fenster seiner Tabakfabrik in Linz eine doppelte Verglasung vorgesehen, um das durch die hohe Feuchtigkeit im Raum entstandene Kondenswasser zu vermeiden. Der konstruktive Aufwand einer doppelten Glasfassade ist jedoch zu kostenintensiv, um die Maßnahme allein durch ihre energetische Wirkung – ohne die Einwirkung anderer Faktoren wie Lärm oder Winddruck – zu begründen. Ähnlich wie bei verglasten Pufferräumen verlangen die thermischen Prozesse in diesem System eine sensible Steuerung. Vermehrt nur aus gestalterischen Gründen eingesetzt, haben diese Systeme die vorgesehene Wirkung nicht erreicht. Im Gegenteil, Überhitzung, teure Instandhaltung und ein erhöhter Energiebedarf sind häufig die Konsequenz.

können die Wärmelast durch einfallende Sonnenstrahlung erhöhen. Die Gebäude werden außerdem zu den Tageszeiten genutzt, in denen die Außentemperaturen höher sind. Vor allem im Sommer können all diese Faktoren zu schlechten Komfortbedingungen führen, wodurch schließlich energetisch aufwändige Klimatisierungsmaßnahmen erforderlich werden. Die negativen Einflüsse lassen sich jedoch durch planerische Maßnahmen steuern. Diese können in zwei Kategorien angeordnet werden: - Maßnahmen zur Vermeidung der Überhitzungsgefahr wie sommerlicher (und häufig auch winterlicher) Sonnenschutz und Optimierung der natürlichen und künstlichen Belichtung - Maßnahmen zur Abfuhr der überschüssigen Wärme, hauptsächlich durch diverse Formen der natürlichen Lüftung, aber auch durch eine temperaturausgleichende Gebäudemasse

Gewerbebauten haben eine sehr hohe interne Wärmelast. Sie sind dichter belegt und haben, hauptsächlich durch die künstliche Beleuchtung, aber auch durch Maschinen und Geräte, beträchtliche interne Gewinne. Die für die natürliche Belichtung erforderlichen Fensterflächen

Sonnenschutz Die Sonneneinstrahlung im Sommer ist eine der wichtigsten Ursachen für Überhitzung. Durch Sonnenschutzmaßnahmen soll diese verhindert werden. Die Art der Sonnenschutzvorrichtungen ist vor allem von der Himmelsrichtung der Öffnungen abhängig. Südorientierte Fenster sind am einfachsten vor der hoch stehenden Sonne im Sommer zu schützen. Oberlichter sowie Glasflächen auf horizontalen und geneigten Dachflächen verdienen wegen des hohen Sonnenstands im Sommer

67

65 Schule Atenea in Mairena del Aljarafe, Sevilla, SAMA, J. Lopez de Asiaín, 1991. Starre Sonnenschutzvorrichtungen aus Betonfertigteilen. 66 Architekturschule in Lyon, Frankreich, F-H. Jourda, 1987 67 Wie 66: gespannte Textilien als Sonnenschutz

109

68

besondere Aufmerksamkeit. Auch die OstWest-Ausrichtung stellt durch die senkrecht zum Fenster stehende Sonne in den Früh- und Abendstunden ein Problem dar. Je nach Ausrichtung des Fensters müssen Lichteinfall und Sonnenschutz aufeinander abgestimmt werden. Sonnenschutzsysteme dürfen die natürliche Belichtung nicht vermindern. Vielmehr können Sonnenschutzmaßnahmen die direkte Sonneneinstrahlung blockieren, einen effizienten Blendschutz bieten und gleichzeitig durch eine Umlenkung des Tageslichts eine bessere Belichtung in der Raumtiefe bewirken. Die Position der Sonne ändert sich im Jahresund Tagesverlauf. Auch fällt der Einfluss der Sonne je nach Witterung unterschiedlich aus. Um diesen Bedingungen Rechnung zu tragen, sind Sonnenschutzvorrichtungen nötig, die sich den jeweiligen Anforderungen anpassen können. Bewegliche Systeme sind nicht nur aufwändiger, sondern ziehen Fragen der Steuerung (automatisch oder manuell) nach sich. Im Gegensatz dazu verlangen starre Einrichtungen die präzise Definition der Zeiten, zu welchen der Sonnenschutz wirksam sein soll. Sie müssen dann entsprechend ausgeformt werden. Die Nutzung natürlicher Schutzmaßnahmen wie Spaliere, Pergolen oder Bäume ist normalerweise nicht ausreichend. Außerdem lassen sich diese Systeme nicht beliebig regeln.

69

70

68 Bürogebäude in Wiesbaden, Herzog + Partner, 2003. Beweglicher Sonnenschutz auch als Element für Lichtumlenkung (s. auch S. 146). 69 Wie 68: Büroraum 70 Schulanlage in Pichling, Österreich, Loudon + Habeler, 2003. Zweiseitige Belichtung der Klassenräume durch Oberlichter im Mittelflur (s. auch S. 170). 71 Wie 70: Klassenraum

110

71

Natürliche und künstliche Belichtung Die Tageslichtnutzung ist mehr eine architektonische als eine haustechnische Herausforderung. Eine Optimierung der Tageslichtverteilung spart Energie und reduziert die durch künstliche Beleuchtung produzierte Wärme. In erster Linie ist das Tageslicht aber ein entscheidender Faktor in der architektonischen Raumgestaltung und fördert die visuelle Behaglichkeit des Nutzers. Obwohl das Tageslicht ausreichend ist, entstehen in vielen Gebäuden, bedingt durch die verbreitete Arbeit am Computer, an hellen Tagen Blendungsprobleme. Es ist dann notwendig, das Licht zu streuen oder die Sonneneinstrahlung abzulenken, womit auch die Lichtverteilung im Raum verbessert werden kann. Die dazu benutzten Elemente sollten aber die Lichtqualität (vor allem die Farbe) nicht beeinflussen. Die Tageslichtintensität nimmt mit der Entfernung vom Fenster schnell ab. Bei üblicher Raumhöhe

und Befensterung kann eine Raumtiefe von maximal 6 Metern von der natürlichen Belichtung profitieren. Mit Lichtumlenkungsmaßnahmen kann die Lichtverteilung im Raum verbessert werden, die effektiv belichtete Raumtiefe wird dabei jedoch nicht signifikant erweitert. Größere Raumtiefen, die bei einer kompakten Bauweise entstehen, müssen dann zusätzlich künstlich beleuchtet werden. Es gibt jedoch auch planerische Maßnahmen, die eine natürliche Belichtung von tiefen Räumen ermöglichen, wie Oberlichter, Lichtkuppeln, Lichthöfe oder Atrien. Bei diesen Elementen ist besonders auf den sommerlichen Sonnenschutz zu achten. Das Optimierungsziel bei der Auswahl des Energieversorgungssystems ist ein verringerter Energieeinsatz mit möglichst optimaler Nutzung der Energiewertigkeit, d.h., die Umwandlungsund Transportverluste sollen also minimiert werden. Vor allem beim Einsatz elektrischer Energie ist eine kritische Prüfung der Bedarfsfrage notwendig. Neben der Auswahl von Elektrogeräten und Beleuchtungsanlagen mit geringem Energieverbrauch sollten bauliche Alternativen hinsichtlich des Stromverbrauchs in Erwägung gezogen werden (Tageslichtnutzung, natürliche sommerliche Belüftung, Verkürzung mechanischer Transportwege). Der Stromverbrauch für die Beleuchtung besitzt in gewerblichen Gebäuden einen hohen Stellenwert. Hier sind große Einsparungen möglich. Leuchten und Lampen mit hoher Lichtausbeute und hohem visuellem Nutzeffekt bei niedrigem Verbrauch sollten bevorzugt werden. Eine individuelle Arbeitsplatzbeleuchtung ermöglicht eine niedrigere allgemeine Beleuchtungsstärke und eine bedarfsorientierte, vom Nutzer individuell regelbare Beleuchtung. Die künstliche Beleuchtung sollte als eine Ergänzung zur natürlichen Belichtung konzipiert werden. Lichtsteuerungsgeräte erlauben eine Anpassung der künstlichen Beleuchtung an die Tageslichtbedingungen, damit ein bestimmtes Beleuchtungsniveau eingehalten werden kann. Außerdem kann die Regelung Zonen mit unterschiedlicher, natürlicher Belichtungsstärke getrennt steuern. Abgesehen von den technologischen Fortschritten bei Lampen, Leuchten und Betriebsgeräten,

72

73

74

72 Bürogebäude in München. Henn Architekten, 2003. Zweiseitige Belichtung der Büroräume über einem verglasten Innenhof (s. auch S. 140). 73 Schulanlage in Ladakh, Ove Arup, 2001. Tiefe Räume werden durch Oberlichtbänder belichtet (s. auch S. 188). 74 Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Vorarlberg, H. Kaufmann, Ch. Lenz, 1999. Die natürliche Belichtung wird durch individuelle Beleuchtung der Arbeitsplätze ergänzt (s. auch S. 122).

111

77

kann bei der Beleuchtung durch richtige Planung und eine tageslichtabhängige Lichtsteuerung, ein Einsparpotenzial von 30 bis 50% erzielt werden.

75 Schulanlage in Gelsenkirchen, plus+ Bauplanung, Hübner, 2004. Konvektive Lüftung der Halle durch einen Lüftungskamin (s. auch S. 182). 76 Wie 75: Pausenhalle 77 Büro- und Wohnhaus in Wiesbaden, A-Z Architekten, 2002. Die roh belassene Baumasse bewirkt den Ausgleich von Spitzentemperaturen (s. auch S. 68).

75

76

Lüftung und Kühlung Wenn die Temperatur im Raum höher als die Außenlufttemperatur ist, kann die überflüssige Wärme durch Lüftung abgeführt werden. Die Lüftung kann mechanisch oder auf natürliche Weise erfolgen. Durch Querlüftung wird die natürliche Wärmeabfuhr optimiert. Dafür sollten Öffnungen an zwei Seiten des Raumes angebracht werden. Für diese Art der Lüftung ist bei tiefen, kompakten Gebäuden eine Verbindung der Raumzonen (z. B. über Oberlichter) erforderlich. Die Lüftungsöffnungen sind so zu platzieren, dass der Luftstrom besonders auf die Bereiche mit hoher Wärmeproduktion (z. B. Geräte) oder auf bestimmte Wärme aufnehmende Gebäudeteile gerichtet wird. Auf Arbeitshöhe sollte ein störender Luftzug vermieden werden. Eine weitere Möglichkeit bietet die konvektive Lüftung. Durch Warmluftauftrieb wird warme Luft entfernt und durch frische Luft ersetzt. Dieses System ist besonders für hohe Räume geeignet. Je größer der Höhenunterschied zwischen Abund Zuluft, desto größer der Luftwechsel. Die täglichen Temperaturschwankungen können auch genutzt werden, um durch nächtliche Lüftung die Baumasse des Gebäudes abzukühlen. Diese ist dann tagsüber in der Lage, überschüssige Wärme aufzunehmen. Damit frische Außenluft auf die massiven Gebäudeteile geführt werden kann, sind Lage und Form der Fenster von großer Relevanz. Die Aufnahme der internen Wärmelast und die Temperaturschwankungen im Raum sind zum großen Teil von der thermischen Kapazität der Gebäudeteile abhängig. Diese wird von schweren, massiven Elementen gewährleistet. Je größer die Temperaturschwankungen, desto größer ist die Bedeutung der Speichermasse. Eine massive Bauweise kann Spitzenlasten aufnehmen und dadurch den Heizungs- oder Kühlungsbedarf verringern. Bauteilaktivierung Massive Bauteile können außerdem gezielt erwärmt oder gekühlt werden, damit sie einen

112

thermischen Ausgleich im Raum bewirken. Dieser Ansatz wird „Bauteilaktivierung“ genannt und kann durch passive (z. B. Lüftung) oder aktive Maßnahmen erfolgen. Auch für die aktive Bauteilaktivierung können natürliche Energien (Sonnenenergie, Erdwärme) eingesetzt werden. Bei Bürobauten ist jedoch zu bedenken, dass diese, aufgrund ihrer Flexibilität, in der Regel leichte Konstruktionen für die Raumteilung erfordern. Die massiven, tragenden Bauteile (Boden, Decke) sind häufig durch Ausbauelemente (abgehängte Decken, Technikböden) verdeckt. Bei der Bauteilaktivierung dürfen diese Flächen allerdings nicht verstellt werden. Bei unverkleideten, massiven Bauteilen müssen die akustischen Eigenschaften der harten Flächen dann durch andere schallabsorbierende Maßnahmen kompensiert werden. Die Problemstellung bei gewerblichen Bauten darf jedoch nicht allein auf die Gebäude reduziert werden. Im Gegenteil, die einzelnen Bauten müssen immer auch im städtebaulichen Kontext betrachtet werden. Frei stehende, gewerbliche Bauten sind typologisch mit dem Einfamilienhaus vergleichbar. Bedingt durch das größere Volumen, erreichen sie sicherlich ein besseres Verhältnis von Außenfläche zum Volumen und damit eine gute Ausgangssituation für eine energieeffiziente Bauweise. Die Kategorien Erschließung, Versiegelung und Versorgung bleiben jedoch auch hier als negative Aspekte erhalten. Durchmischte Funktionen Entgegen der früheren Tendenz zur Trennung der Funktionen sowie der Verbannung von Gewerbebauten aus der Stadt in gesichtslose Gewerbegebiete wird jetzt vermehrt eine Durchmischung der Funktionen angestrebt. Dadurch wird eine sinnvolle Nutzung und Auslastung von Stadtflächen und Infrastruktur erzielt, was wiederum eine außerordentliche energetische Einsparung bewirkt. Ein weiterer Vorteil der Durchmischung der Funktionen ist der Synergieeffekt, der durch die unterschiedlichen energetischen Bedürfnisse entsteht. Gewerbebauten verbrauchen viel Energie. Der Verbrauch konzentriert sich jedoch auf begrenzte Zeiträume, wodurch eine ungleichmä-

ßige Belastung des Versorgungsnetzes stattfindet. Gewerbliche Bauten haben einen hohen Strombedarf für Beleuchtung und Prozesse, wohingegen der Heizwärmebedarf normalerweise durch die eigene interne Wärmeproduktion abgedeckt ist. Bei Wohnbauten ist das Gegenteil der Fall. Diese Situation begünstigt den Einsatz von Blockheizkraftwerken, welche Strom für die gewerbliche Nutzung produzieren, während die dabei anfallende Abwärme zur Wärmeversorgung von benachbarten Wohngebäuden benutzt werden kann. Zusätzlich zum Synergieeffekt werden dabei Transportverluste minimiert. Auch hinsichtlich der Besonnung bringt eine städtebauliche Verwebung der Funktionen eine sinnvolle Ergänzung. Verschattete Flächen können für gewerbliche Zwecke ausgewiesen werden. Dadurch ist es möglich, die Bebauungsdichte in vertretbarer Form zu erhöhen.

78 Wohn- und Bürogebäude in München, Martin Pool, 2004. Die Wohnungen belegen die oberen Geschosse und erhalten damit eine bessere Besonnung (s. auch S. 62). 79 Energetische Sanierung und Umgestaltung eines Kindergartens aus den siebziger Jahren in Lochham, Pollok + Gonzalo, 2003. Neben der Senkung des Energieverbrauchs wurde die natürliche Belichtung optimiert. 80 Altersheim an Lautertal in Titting, Hans Nickl, 1993. Räumliche Wirkung der natürlichen Belichtung.

Energieeffiziente Kulturbauten und öffentliche Einrichtungen: Besonderheiten

78

79

Bei öffentlichen Einrichtungen ist deren Vorbildfunktion im rationellen Umgang mit der Energie höher zu bewerten als die realisierbaren Energieeinsparungen. Die Besonderheiten der Nutzung sind hier ein entscheidendes Kriterium für die Entwicklung des Energiekonzepts. Bei Schulbauten etwa haben Studien über die Luftqualität gezeigt, dass eine natürliche Bedarfslüftung nutzungsbedingt einen ausreichenden Luftaustausch nicht garantieren kann (SIA, 1992). Die Folge sind Konzentrationsstörungen und Leistungsabfall. Eine kontrollierte Lüftung hat dann in diesem Fall nicht nur energetische Vorteile.

80

Häufig werden in diesem Bereich vor allem Neubauten hervorgehoben. Dabei nimmt der Baubestand eine viel bedeutsamere Stellung ein. Der größte Teil dieser Bauten ist älter als 30 Jahre und damit sanierungsbedürftig. Vor allem Schulen und Kindergärten aus den sechziger und siebziger Jahren zeichnen sich durch einen hohen Instandsetzungsbedarf aus. Häufige Eigenschaften der Bauten aus dieser Zeitperiode sind planerische strenge Linien, nutzungsneutrale Raumzuschnitte und eine elementierte Bauweise. Damit sind, sowohl in

113

konstruktiver als auch in funktionaler Hinsicht, optimale Bedingungen für eine energetische Sanierung vorhanden.

81

81 Kunstmuseum in Riehen, Renzo Piano Building Workshop, 1997/2000 82 Wie 81: verglaste Dachfläche für natürliche Belichtung mit Sonnenschutz (s. auch S. 194). 83 Museo Romano in Merida, Spanien, Rafael Moneo, 1984. Tiefe Betonlamellen über den Oberlichtern reflektieren und verteilen das Licht und sorgen für Sonnenschutz.

114

82

83

Kulturelle Einrichtungen und Museen werden trotz ihrer Bedeutung selten unter dem Aspekt ihrer Energieeffizienz entworfen. Diese Bauten haben komplexe energetische Anforderungen zu erfüllen. Sie müssen ein angepasstes Raumklima sowohl für Besucher und Personal als auch für die Exponate garantieren. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Belichtung, Sonnenschutz und optische Sichtqualität sind aufeinander abzustimmen. Eine energieeffiziente Planung ist dabei unentbehrlich, damit der Aufwand bei der technischen Gebäudeausrüstung und die damit verbunden Betriebskosten verringert werden. Museen sind auch häufig in historisch relevanten Gebäuden untergebracht. Die energetische Sanierung ist mindestens genauso wichtig wie Maßnahmen beim Neubau. Die Sanierungsmaßnahmen haben in der Regel die Belange des Denkmalschutzes zu respektieren. Die neuen Materialien und die Fortschritte in der technischen Ausrüstung liefern dazu eine wertvolle Hilfe. Die Vakuumdämmung beispielsweise erlaubt einen guten Wärmeschutz bereits mit wenigen Millimetern und eignet sich für Bereiche, in denen die üblichen konstruktiven Stärken nicht möglich sind. Dicke, massive Mauern können jedoch einen positiven Klimaausgleich mit sich bringen, indem ihre thermische Masse die Temperaturspitzen dämpft und damit die Heizungs- und Klimatechnik entlastet. Neben den Ausstellungsräumen beherbergen Museen und Kulturbauten eine Vielzahl von Aktivitäten wie Läden, Gastronomie, Forschungseinrichtungen, Verwaltung, Versammlungsräume, soziale Einrichtungen usw. Diese verlangen in energetischer Hinsicht eine differenzierte Betrachtung der Anforderungen. Für viele dieser Bereiche sind die vorher genannten Kriterien für Bürobauten anzuwenden. Die energieeffiziente Planung eines Gebäudes erfordert, unterschiedliche Faktoren als vernetztes System in ihrer teilweise komplexen Wirkungsweise zu beachten. Wie eine Vielzahl von Beispielen zeigt, öffnen sich damit für den Planer unerschöpfliche Möglichkeiten für die kreative Gestaltung der gebauten Umwelt.

ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDEPLANUNG: BEISPIELE

Niedrigenergie- und Passivhaussanierung

Studentenwohnheim in Wuppertal

PPP Müller Schlüter

Flexible Nutzung

Büro- und Wohngebäude in Schwarzach

Lenz Kaufmann, Schwarzach

Passivhaus als Systembau

Büro- und Wohngebäude in Sursee

Scheitlin-Syfrig + Partner, Luzern

Differenzierte Fassadengestaltung

Bürokomplex in Duisburg

Schuster Architekten, Düsseldorf

Natürliche Belüftung im Hochhaus

Bürogebäude in München

Henn Architekten, München

Intelligente Verschattung und Tageslichtlenkung

Bürokomplex in Wiesbaden

Thomas Herzog + Partner, München

Nachhaltiger Bürobau

Parlamentsgebäude in London

Hopkins Architects, London

Integrierte Ökologie

Büros und Werkstätten in Weidling

Georg W. Reinberg, Wien

Firmengebäude in Passivhausstandard

Gewerbegebäude in Steyr

Walter Unterrainer, Feldkirch

NiedrigenergieSchulanlage

Schulanlage in Pichling

Loudon + Habeler, Wien

Passivhausstandard für Kinder

Montessorischule in Aufkirchen

Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn

Gebaute Partizipation

Gesamtschule in Gelsenkirchen

plus + bauplanung, Hübner, Neckartenzlingen

Antwort auf extreme Bedingungen

Schulanlage in Ladakh

Arup Associates, London

Regelbare Tageslichttechnik

Kunstmuseum in Riehen

Renzo Piano Building Workshop, Paris/Genua

115

Niedrigenergie- und Passivhaussanierung: Studentenwohnheim in Wuppertal Architekten: 1. Bauabschnitt: PPP in Partnerschaft mit Michael Müller und Christian Schlüter, Düsseldorf 2. Bauabschnitt: Architektur Contor Müller Schlüter, Wuppertal

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 1.BA: 2000 2.BA: 2003 NGF:17 200 m2 BGF: 20 000 m2 BRI: 56 500 m3 Heizenergieverbrauch 1.BA: 68,1 kWh/m2a 2.BA: 15,0 kWh/m2a U-Wert Fenster 1.BA: 1,56 W/m2K (Rahmen: 1,6, Verglasung: 1,1) g-Wert: 62 % 2.BA: 0,82 W/m2K (Rahmen: 0,75, Verglasung: 0,7) g-Wert: 53 % Dämmstärke Traufe 1.BA: 18 cm 2.BA: 28 cm Dämmstärke Giebel 1.BA: 14–19 cm 2.BA: 25–30 cm Dämmstärken Dach und unteres Wohngeschoss gegen Sockelgeschoss: 1.BA: 18 cm 2.BA: 28 cm

Mit 600 Wohnplätzen ist das Studentenwohnheim Burse in Wuppertal eines der größten in Deutschland. Es wurde 1977 erbaut, kam in die Jahre und wies schließlich neben funktionalen Missständen auch erhebliche bauliche Mängel auf. Letztere bestanden in einer völlig veralteten Haustechnik sowie einer unzureichend gedämmten und mittlerweile auch undichten Fassade. Die funktionalen Nachteile bestanden darin, dass die große Anlage zentral über einen einzigen Aufzug und ein kaum belichtetes Treppenhaus erschlossen war. Jeweils 32 Bewohner hatten sich völlig unzureichende Sanitäranlagen zu teilen. Aufgrund mangelnder Attraktivität kam es in der Folgezeit zu Leerständen. Die wenig einladende Eingangspartie mit riesiger Briefkastenanlage lud zum Vandalismus ein. Nun galt es Abhilfe zu schaffen, um einer Weiterentwicklung zu einem sozialen Brennpunkt entgegenzuwirken. In einer von den beauftragten Architekten erstellten Studie ging es darum, einen Vergleich herzustellen zwischen einem kompletten Neubau und einer Lösung unter Verwendung der vorhandenen Rohbaustruktur, gegebenenfalls mit Teilabbruch. Das Ergebnis war über-

116

raschend. Die mit 25 % ermittelten Einsparpotenziale sprachen eindeutig für das entwickelte Sanierungsmodell. Die wesentliche Entscheidung beim Entwurf bestand nun darin, den desolaten Kernbereich abzubrechen und durch zwei neue Erschließungszonen zu ersetzen. Die Sanierung der Anlage und der Wohnbereiche erfolgte in zwei Bauabschnitten mit jeweils unterschiedlich gewählten bauphysikalischen Standards. Wurde im ersten Bauabschnitt die Qualität eines „Niedrigenergiehauses“ angesteuert, so konnte man nach erfolgreicher Umsetzung dieser Vorgaben im zweiten Abschnitt auch den Schritt zur Realisierung eines „Passivhauses“ wagen. Hierzu waren die Investitionskosten einer Lüftungsanlage sorgfältig zu ermitteln und den zu erwartenden Betriebskosten gegenüberzustellen. Zu Beginn der Baumaßnahmen wurden die maroden Fertigteilfassaden abgenommen, und das Gebäude wurde völlig ausgeräumt. In der vorgegebenen, tragenden Schottenstruktur wurden die Funktionen neu organisiert. Anstelle der 32 Personen umfassenden Wohngruppen wurden nun größtenteils Einzelapartments mit Duschzelle und Küchenzeile eingerichtet.

Abriss Kernbereich

2

3

4

5

6

Zur neuen, zeitgemäßen Infrastruktur gehört auch ein Anschluss an das Hochschulrechenzentrum. Den zusätzlich erforderlichen Raum gewann man durch die Erweiterung des Rohbaus um etwa 2 Meter. Der vor das Gebäude gestellte Rahmen konnte und musste nun auch zur Aussteifung herangezogen werden, da der vormals stabilisierende Abschnitt mit Aufzug und Treppenhaus entfernt werden sollte. Die bislang im Zentrum der Anlage vorgehaltenen Gemein schaftseinrichtungen waren überflüssig geworden. Im neu entstandenen Freiraum zwischen den Gebäudehälften wurden zwei vollständig verglaste, neue Treppenhäuser eingestellt. Der voll transparente Witterungsschutz bietet einen optisch kontrollierten Raum mit hohen kommunikativen Qualitäten. Klimatisch wird er als reiner Außenraum behandelt. Aus einem großen, vor allem im Inneren unübersichtlichen und wenig einladenden Gebäudekomplex ist eine neue, durchlässige Konfiguration mit zwei überschaubaren und attraktiv erschlossenen Wohntrakten entstanden.

Erweiterung

1 Ansicht mit Einbindung in den Park

Erweiterung

2 Grundriss Bestand 3 Fassade Bestand 4 Aufzug und Treppenhaus Bestand 5 Zimmer Bestand 6 Zimmer Bestand, Fensterseite 7

8

7 Grundriss Sanierungskonzept, ohne Maßstab: Trotz verschiedener Himmelsrichtungen mit unterschiedlichen Strahlungsbedingungen gelingt es, Niedrigenergie- und Passivhausstandard zu erreichen. 8 Grundriss eines neuen Einzelapartments mit Nasszelle und Kochzeile, ohne Maßstab

117

9

10

9 Fenster des ersten Sanierungsabschnitts mit Niedrigenergiequalität, typisch: der schmale liegende Lüftungsflügel 10 Baustellenfoto: Erweiterung der Schottenstruktur 11 Isometrie: Erweiterung der Schottenstruktur und Darstellung der 12 m breiten, vorgefertigten Fassadenelemente

118

11

Aus den kalten Treppenhäusern gelangt man in die „warmen“ Wohnbereiche des Gebäudes. Bezüglich der Wärmedämmstandards und der eingebauten Heizungs- und Lüftungsanlagen wurden die zwei Bauabschnitte unterschiedlich behandelt. Der erste Bauabschnitt wurde als Niedrigenergiehaus realisiert, der zweite in Passivhausqualität. Diese unterschiedlichen Varianten an einem Gebäudekomplex mit gleicher Nutzung machen das Projekt für die wissenschaftliche Beobachtung und Auswertung besonders interessant. Nach Inbetriebnahme werden durch Mitarbeiter der Universität Wuppertal in einem Monitoring zahlreiche Einzelmessdaten ermittelt, um zum einen das Verhalten der Nutzer zu eruieren und zum anderen Anhaltspunkte zum eventuellen Nachjustieren der technischen Anlagen zu gewinnen. Die Messungen sind über einen Zeitraum von drei Jahren angesetzt. Im Detail wurde das kompakte Gebäudevolumen komplett mit einer vorgehängten

Holztafelkonstruktion ummantelt. In 12 Meter langen Elementen wurde die Fassade im Werk vorgefertigt. Die hoch wärmegedämmten Teile umfassten neben der inneren und äußeren Beplankung auch die Fensterelemente mit Absturzsicherung. Diese Vorfertigung führte nicht nur zu erheblichen Verkürzungen in der Bauzeit sondern auch zu wieder verwendbaren, da zerstörungsfrei demontierbaren Bauteilen. Auf die wesentliche Verbesserung der Ausführungsqualität kann besonders hingewiesen werden, zumal der Fugendichtigkeit bei der angestrebten Energieeffizienz eine große Bedeutung zufällt. So konnten die auf der Baustelle zu schließenden Fugen minimiert werden. Der erwünschte niedrige Transmissionswärmeverlust wurde problemlos eingehalten. Schon nach der ersten Heizperiode konnte der Betreiber am fertig gestellten ersten Bauabschnitt den signifikant reduzierten Heizmengenbedarf registrieren.

Hochwärmegedämmte Fassade

Erweiterung

Bestand

Nebenzone mit erhöhtem Wärmebedarf

Flurzone

Der zusätzliche Raum für die Sanitäreinheiten der Appartements wurde über die Erweiterung des Rohbaus um ca. 2 Meter vor den Bestand geschaffen.

13

Abluft

Zuluft

Jedes Appartement erhält ein eigenes Duschbad und eine Kochzeile.

14

Zuluft 12 Ausschnitt aus aufbereitetem Werkplan, ohne Maßstab, mit Eintragung der Funktionen einer kontrollierten Lüftung

Abluft

13 Ansicht der neuen Erschließungszone mit Aufzug und Treppenhaus als „Kalthaus“, gegen Witterungseinflüsse großflächig verglast

Zuluft

Abluft

12

An den Giebelseiten werden zwei Einheiten zu einem Doppelappartement zusammengeschlossen. Die Küche kann über die Giebelseite natürlich belichtet werden.

14 Wie 13: Ansicht mit Beleuchtung bei Dämmerung. Eine offene, kommunikationsfördernde Gestaltung sollte gegen möglichen Vandalismus weitgehend resistent sein.

119

15

16

15 Vertikalschnitt durch die Fassade im Bereich der Geschossdecke, 2. Bauabschnitt mit 28 cm starker Dämmung für Passivhausstandard, ohne Maßstab. Aufbau von außen nach innen: Faserzementplatte, hinterlüftet auf Lattenrost, DWD-Platte 16 mm, Wanddichtungsbahn, Wärmedämmung 280 mm, OSB-Platte 18 mm, Gipsfaserplatte 12,5 mm. 16 Horizontalschnitt Fassade mit Integration eines zertifizierten Fenstermoduls in Passivhausqualität, ohne Maßstab 17 Ansicht Fassadenausschnitt 2. Bauabschnitt, nun ohne Lüftungsflügel

120

Allerdings kam es auch infolge der dichten Fassade und dem mitunter unzureichenden Lüftungsverhalten einzelner Bewohner zu bauhygienisch nicht ganz unerwarteten Schwierigkeiten. Bei unkontrolliertem individuellem Lüften kann es zu unnötigen Wärmeverlusten kommen. Diese Erfahrung führte folgerichtig zur Entscheidung, im zweiten Bauabschnitt eine Lüftungsanlage vorzusehen, die über einen zentral gesteuerten Luftaustausch unabhängig vom Wohnverhalten der Studenten eine exakt definierte Lufthygiene sicherstellt. Abgesichert wurde die Entscheidung zusätzlich über eine Machbarkeitsstudie. Bei Berücksichtigung eines Wirkungsgrades von 80% von einer ebenfalls vorzuhaltenden Wärmerückgewinnung konnte nachgewiesen werden, dass sich die Zusatzinvestitionen mit den geringeren Kosten auf der Heizungsseite die Waage halten. Die Erhöhung des Dämmstandards zum Passivhaus war in diesem Zusammenhang nur folgerichtig. Die Zusatz kosten in einer Höhe von circa 10% flossen wiederum in sorgfältig erstellte Wirtschaftlichkeitsberechnungen ein, die die Maßnahmen bei einer längerfristigen Betrachtung sinnvoll erscheinen lassen. Die Gestaltung der Fassade knüpft am Bestand an. Das Gebäuderaster des Schottenbaus bleibt spürbar. An den Gebäudeenden sind filigran in Stahl konstruierte Fluchtbalkone vor die großflächig mit Faserzementplatten verkleideten Stirnflächen gesetzt. Die Flurenden bleiben offen und erhalten Tageslicht, ein wichtiges Orientierungsmittel bei der Gebäudeerschließung. Im nebenstehenden Vertikalschnitt sieht man den sorgfältig geplanten Übergang von Element zu Element. Im Bereich der Stahlbetondecken wurde der verbleibende Zwischenraum mit hydrophobierter Mineralwolle dicht ausgestopft und so die hoch wärmegedämmte Fassade unterbrechungsfrei weitergeführt. Eine Verkleidung mit gekanteten Leichtmetallblechen bietet die Möglichkeit, die Oberfläche horizontal zu strukturieren. Der Horizontalschnitt zeigt die Integration der im Handel bereits verfügbaren zertifizierten Passivhausfenster in die Elementfassade. Auch hier wurde auf eine für die Gestaltung wesentliche, differenzierte Profilierung in der Tiefe nicht verzichtet.

17

121

Flexible Nutzung: Büro- und Wohngebäude in Schwarzach Architekten: Christian Lenz, Hermann Kaufmann, Schwarzach

planung DI HERMANN KAUFMANN

1

publikationsplan

anschrift 6858 SCHWARZACH SPORTPLATZWEG 5 T +43(0)5572/58174 F +43(0)5572/58013 E-MAIL [email protected] Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 1999 NGF: 1 390 m2 BGF: 1 670 m2 BRI: 4 220 m3 Heizenergieverbrauch Büro: 23 KWh/m2a Wohnungen: 10 kWh/m2a U-Wert Dach: 0,11 W/m2K U-Wert Außenwand: Leichtbau 0,12 W/m2K U-Wert Fußboden Erdgeschoß gegen Erde: 0,19 W/m2K U-Wert Verglasung: 0,6 W/m2K

plannummer cad 2_veröffentlichungenhk II / 240

planinhalt LAGE M 2000

projektnummer archiv 246

projekt ARCHITEKTURBÜRO, SCHWARZACH

Am Rande von Schwarzach, einer für Vorarlberg typischen Streusiedlung, markiert ein 58 Meter langer, zweigeschossiger Bau den Versuch, der Zersiedelung durch frei stehende Einfamilienhäuser entgegen zu wirken. Zudem weist der nord-süd-orientierte Kubus mit einem Bürogeschoß und einem darüber ausladenden und schwebenden Wohngeschoss eine Mischung von Funktionen auf, die im ländlich geprägten Umfeld ebenfalls neue städtebauliche Akzente setzt. Ein Areal mit Sportanlagen erhält nach Süden einen räumlichen Abschluss. Die sperrholzverkleidete Kubatur des Obergeschosses schwebt über dem zurückgesetzten Erdgeschoss. Außen liegende, offene Treppenhäuser gliedern die Nordfassade und unterbrechen den zu beheizenden Baukörper in seiner kompakten Form an keiner Stelle. Die Fassadenöffnungen tragen in Form und Abmessungen in besondere Weise der jeweiligen Orientierung und Raumnutzung Rechnung. Die Wohnungsgrundrisse sind klar zoniert: mit Nebenräumen wie Bad, Küche und WC nach Norden sowie Ess-, Wohn- und Schlafräumen nach Süden. Eine großzügig bemessene Terrasse erweitert den verfügbaren Wohnraum. Dies wird durch die Verschiebung der

122

Geschosse erreicht. So wird zwar die optimale Kompaktheit unterbrochen, aber dies wird mit weiteren Vorteilen bei der Optimierung der winterlichen Besonnung sowie der sommerlichen Verschattung im Erdgeschoss ausgeglichen. Individuellen Wünschen bei der Grundrissgestaltung kann aufgrund der gewählten Konstruktion problemlos entsprochen werden. Nachträgliche Änderungen in der Einteilung der Räume bleiben möglich. Diese Flexibilität betrifft auch das gesamte darunter liegende Bürogeschoss. Ein System leichter Trennwände erlaubt auch hier mittel- wie langfristig die Anpassung an veränderte Bedürfnisse, ein nicht unwesentlicher Aspekt nachhaltigen Bauens. Büro sowie Wohnungen sind mit kontrollierter Lüftung ausgestattet, die Zusatzheizung erfolgt über einen Gaskessel. Wohnungslüftung und Heizung funktionieren wie folgt: Die Frischluft wird über einen Ansaugschacht mit Vorfilter angesaugt, über ein wasserdichtes Kunststoffrohrsystem in etwa 1 m Tiefe unter der Erdgeschoss-Bodenplatte geführt – hier wird im Winter dem Erdreich Wärme entzogen – und im zentralen Frischluftkanal zu jeder Wohnung geführt. Die dem Raum zugeführte Frischluft wird in Abhängigkeit der Luftqualität mittels natürlicher Luftionisation aufgebessert.

2

3

4

1 Lageplan mit Umgebung, ohne Maßstab 2 Ansicht von Süden 3 Grundriss Obergeschoss mit drei individuell gestalteten Wohnungen 4 Grundriss Erdgeschoss mit Büronutzung 5 GrundrissKellergeschoss mit Haustechnik und Erdspeicher unter dem nicht unterkellerten Gebäudeabschnitt

5

Grundrisse ohne Maßstab

123

Wandstrahlungsheizung

ZUL ABL AUL FOL VOR RL SO

Geregelte Luftionisation Wohnungslüftungsgerät

Strahlungsheizung Fensterbrüstung

Bad Fußbodenheizung

Zuluft Abluft Außenluft Fortluft Vorlauf Rücklauf Solar

Raum-Abluft

Zuluft Quelluftauslässe

Strahlungsheizung Fensterbrüstung

Luftbrunnen mit Vorfilter

Büro WW WW

Frischluftansaugung über Lichtschacht Geregelte Luftionisation Lüftungsgerät – Büro

Solarspeicher KW

Keller

Gasbrennwertgerät

6

7

8

6 Querschnitt mit Darstellung der Komponenten des technischen Ausbaus, schematische Darstellung des Erdspeichers: Lage unter dem nicht unterkellerten Bereich des Gebäudes, ohne Maßstab 7 Ansicht von Südosten 8 Ansicht von Westen mit Zuluftstele

124

Erdwärmespeicher lehmig, tonig-feucht

Erdwärmetauscher für Vorwärmung Frischluft im Winter und Kühlung im Sommer

Pro Wohnung gibt es ein eigenes, individuell steuerbares Kleinlüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung, Ventilatoren, Filter, Lufterhitzer, Mikroprozessorsteuerung und Fernbedienung. Das Lüftungsgerät tauscht das Raumluftvolumen etwa 0,7-mal pro Stunde aus. Die in das Lüftungsgerät eintretende Frischluft wird nochmals feingefiltert und je nach Wärmebedarf über den eingebauten Lufterhitzer nacherwärmt. Die Luft tritt über einen in der Decke oder in der Wand eingebauten „Auslass“ in den Raum ein. Die Luftgeschwindigkeiten sind sehr klein und liegen im Aufenthaltsbereich unter 0,15 m/s. Die verbrauchte Raumluft wird im Bad, dem WC und in der Küche über Tellerventile wieder abgesaugt. Die Zimmertüren dürfen nicht luftdicht sein, damit die eingebrachte Luft über Gänge und Flure in Richtung der Absaugstellen abfließen kann. In der Küche der Kleinwohnungen befindet sich das Absaugventil in der Nähe des Dunstabzuges. Der Dunstabzug selbst ist als Umluftabzug ausgeführt. In den großen Wohnungen funktioniert der Dunstabzug als „Abluftventil“ im Wohnbereich.

der Außenwand eingebaut. Dieser erlaubt eine kontinuierliche Frischlufteinströmung, welche über ein Tellerventil regulierbar ist. Somit kann die Fensterkippung entfallen. Die Auskühlung des Raumes wird vermieden. Der Zuluftautomat funktioniert im Bereich von circa 0 bis +16 Grad Außenlufttemperatur. Darüber kann Fensterlüftung erfolgen, und darunter wird das Ventil geschlossen, die Zuluftklappe muss wieder geöffnet werden. Die verbrauchte Raumluft wird vom Lüftungsgerät durch einen Wärmetauscher und dann über das Dach abgeführt. Im Bad ist eine Fußbodenheizung installiert. In den Wohnzimmern dient eine Wandstrahlungsheizung an den kritischen Außen­ wandbereichen (große Verglasungen) als Unterstützung während der kalten Tage. Die erforderliche Restenergie für die Raumheizung wird derzeit über ein Gas-Brennwertgerät erzeugt. Hier ist auch jeder andere Energieträger denkbar. Jede Wohnung hat einen eigenen Wärmezähler und kann individuell abgerechnet werden. Auch Kalt- und Warmwasserverbräuche werden getrennt erfasst.

Da die meisten Menschen im Schlafzimmer eine Raumtemperatur zwischen 17 und 19°Grad wünschen, ist die warme Zuluft abschaltbar. Als Ersatz für die Frischluftzufuhr ist dafür ein Zuluftautomat („Klimaluke“) in

Die Wohnungslüftung lässt sich individuell steuern. Es gibt eine Grundbeheizung der Wohnung, die im Winter eingehalten werden muss. Während der Nacht kann man eine kleine und am Tag eine erhöhte Luftmenge einstellen.

9 10

11

9 Montage der vorgefertigten Holzbauelemente 10 Blick in den Rohbau Erdgeschoss während des Ausbaus. Zu sehen sind der Doppelboden mit Installation, die Quellluftauslässe in der Raummitte, die massive Betondecke als spätere Speichermasse und der modulare Ausbau mit leichten Trennwänden. 11 Blick in den Zuluftschacht mit den anschließenden Rohren des Erdspeichers

125

300 mm 20 mm 360 mm 30 mm 20 mm

15 mm 60 mm 20 mm 40 mm 290 mm

Sonnenkollektor

27 mm 50 mm 30 mm 30 mm 80 mm 260 mm

Riemenboden Estrich 3-Schicht-Platte Ausgleich Stahlbeton mit Sichtqualität

Terrasse

65 mm 15 mm 200 mm 200 mm 40 mm

Holzrost Lärche Abdichtungsbahn 3-Schicht-Platte Isolation Leichtbitumenpappe Stahlbeton mit Sichtqualität Akustikplatte abgehängt

2 x 16 mm Spannplatte verleimt grau lackiert 210 mm Schalungsträger 20 mm OSB-Platte 260 mm Balkenlage dazw. Wärmedämmung 20 mm OSB-Platte Keller

126

Riemenboden Holzwolleleichtbauplatte mit dazw. Polsterholz Kokostrittschalldämmplatte Ausgleich Splitt-Ausgleich Stahlbeton mit Sichtqualität Wohnen

Büro

12

Kies Dachabdichtung Trennlage Wärmedämmung Holzschalung Balkenlage BSH 60/360 Lattung Vlies schwarz offene Lattung

27 mm 50 mm 30 mm 30 mm 240 mm 20 mm

Riemenboden Holzwolleleichtbauplatte mit dazwischen liegendem Polsterholz Kokostrittschalldämmplatte Leichtbitumenpappe 3-Schicht-Platte Konstruktion dazw. Wärmedämmung Sperrholz

20 mm 30 mm

OSB-Platte gestrichen Hinterlüftung

22 mm 350 mm 22 mm 12,5 mm

OSB-Platte Wärmedämmung OSB-Platte Dampfbremse Gipskartonplatte beheizt

13

Die Raumtemperatur wird über das Fernbediengerät mit Raumfühler gesteuert. Da das Kleinluftsystem keine Leistungsreserven hat, sollte das Lüftungssystem im Winter bei Heizbedarf nicht abgeschaltet werden. Die Warmwasserbereitung für Wohnungen und Büro erfolgt über eine Solaranlage, die in der Brüstung der Terrasse integriert ist. Im Winter wird der Restenergiebedarf mit Erdgas erzeugt. Der Bürobereich wird wie folgt beheizt und belüftet: Die Frischluft wird über den gemeinsamen Luftansaugbrunnen mit Vorfilter angesaugt. Die, dem Raum zugeführte Frischluft wird mittels natürlicher Luftionisation aufgebessert. Das Lüftungsgerät funktioniert als Zu-, Ab- und Umluft-Gerät mit Wärmerückgewinnung, Ventilatoren, Filter und Lufterhitzer. Die in das Lüftungsgerät eintretende Frischluft wird nochmals feingefiltert und je nach Bedarf über den eingebauten Lufterhitzer nacherwärmt und über die in dem Hohlraumboden verlegten Rohre und angeschlossene Quellluftauslässe in die Büroräume gebracht. Der zentrale Erd-Lufttauscher dient im Winter zur Luftvorwärmung und im Sommer zur Luftkühlung. Über die Quellluftanlage ist eine Beheizung lediglich in begrenztem Umfang und kurzzeitig möglich. Im Deckenbereich wird die verbrauchte Abluft abgesaugt. Die abgesaugte Raumluft wird wieder­ in das Lüftungsgerät, über einen Rotations­ wärmetauscher und ins Freie geführt. Im Winter wird nur der hygienisch erforder­liche Grundluftanteil an Frischluftmenge ausgetauscht, der Rest wird als Umluft über die Ionisation aufbereitet und wieder in den Raum zurückgeführt. Im Sommer wird

zu Kühlzwecken die gesamte Luftmenge über den Erdtauscher geführt. Sämtliche Büroräume sind mit einer NiedertemperaturFensterbrüstungs-Strahlungsheizung ausgestattet. Diese bietet angenehme Strahlungswärme an den Arbeitsplätzen und unterstützt die Raumluftdurchströmung über die Quellluftanlage. Die Bürolüftung lässt sich individuell in Stufen steuern. Voraussetzung für den beschriebenen energieoptimierten Betrieb des Gebäudes ist die hochwertige Dämmung und Detailgestaltung der Gebäudehülle. Der Sockel ist mit farbbeschichteten OSB-Platten belegt. Die offenen Treppenhäuser sind mit Textilgewebe umhüllt und wirken von außen mit ihrem gesamten Raumvolumen. Von innen bleibt der Ausblick, nur leicht gefiltert, in vollem Umfang erhalten. Ein Haus, an dem bewusst mit Materialien experimentiert wird. In den nebenstehenden Schnittzeichnungen sind die wesentlichen Detailpunkte ersichtlich. Besonders hervorzuheben ist die aus Holz konstruierte, hoch wärmegedämmte Kellerdecke, ausgerüstet mit Ständerboden für die wartungs- und nachrüstungsfreundliche Installationsführung. Die Erdgeschossdecke ist hingegen bewusst in Beton ausgeführt, um eine ausgleichende Speichermasse zur Verfügung zu haben und die Ebenen akustisch optimal zu trennen. Das Obergeschoss ist, 35 cm stark gedämmt, in binnen weniger Tage montierbarer Holz­tafelbauweise ausgeführt. Das Dach bilden schmale Douglasie-BSH-Träger. Es ist als Warmdach mit 30 cm Wärmedämmung ausgeführt.

14

15

12 Querschnitt mit allen Dach-, Decken- und Wandaufbauten: Wichtig ist die kompakte und unterbrechungsfreie hoch wärmegedämmte Hülle des Gebäudes. In der Brüstung der Terrasse sind Solarkollektoren für die Brauchwarmwasserversorgung integriert. 13 Ansicht von Norden mit vorgelegten Treppenhäusern, reduzierten Öffnungen im Obergeschoss und abgesetztem Erdgeschoss. Die großzügige Ver-glasung sorgt für ausreichend Tageslicht im Bürobereich. 14 Blick in den Bürobereich: Naturbelassene magnesitgebundene Holzwolleleichtbauplatten an der Decke verbessern die Akustik ohne die Speicherwirkung der Betondecke wesentlich zu beeinflussen. 15 Abluftführung

127

Passivhaus als Systembau: Büro- und Wohngebäude in Sursee Architekten: Scheitlin – Syfrig + Partner, Luzern

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2002 NGF: 5 700 m2 BGF: 5 920 m2 BRI: 20 940 m3 Heizenergieverbrauch: 24,4 kWh/m2a U-Wert Flachdach: 0,19 W/m2K U-Wert Außenwand: 0,18 W/m2K U-Wert Boden Erdgeschoss über Kellergeschoss: 0,20 W/m2K U-Wert Boden über Außenluft: 0,13 W/m2K U-Wert Fenster: 1,25 W/m2K

128

Das ungewöhnliche Büro- und Wohngebäude blickt auf eine über elf Jahre laufende Planungsgeschichte zurück. Damals gewannen die Architekten einen Projektwettbewerb an schwieriger städtebaulicher Nahtstelle zwischen Neu- und Altstadt von Sursee. Eine alteingesessene Möbelschreinerei räumte das Feld für neue Nutzungen. Die wesentliche Entwurfsidee konnte über alle folgenden Überarbeitungsphasen beibehalten werden. Das Gegenüber wird dominiert von Luigi Snozzis neuem Stadthof und dem denkmalgeschützten Gebäude der St. Georgsschule. Der Neubau gibt sich betont zurückhaltend und zieht gerade dadurch die Blicke aufmerksamer Besucher auf sich. Dabei schließt er ganz selbstverständlich die nach dem Abbruch entstandene Lücke in der Gebäudeabfolge. Die bewusste Reduzierung der Höhenentwicklung zur Straße auf drei Geschosse ist dabei ebenso wichtig wie die unprätentiöse Fassadengestaltung mit dezent farbig lasierter Holzschalung. Die eigentlich spannenden Abschnitte des Gebäudes erschließen sich von der Rückseite. Hier erlaubt ein öffentlicher Weg den Durchgang entlang des wieder freigelegten, zweigeteilten

Flusslaufs der Suhre. Zum einen wird Einblick gewährt in den klar strukturierten Innenhof, der als Pausenzone für die Angestellten einen breiten Panoramablick in die flussbegleitende Grünzone und durchschimmernde Teile der Altstadt bietet. Auf der Insel stehen zwei zweigeschossige Atelierwohnungen, die eine weitere, zweigeschossige Wohnspange tragen. Diese schließt den etwa quadratischen Baublock. Der geschlossenen Straßenfront steht die offene Seite zu Flussläufen und Altstadt gegenüber. Ein vielfältiger Dialog mit der Umgebung prägt im Wesentlichen das Erscheinungsbild des Gebäudes. Da der Besitzer und Nutzer des Gebäudes, eine renommierte schweizerische Holzbaufirma, die Feinabstimmung des Bauprogramms mitbestimmte, lag es nahe, das Gebäude so weit möglich als Holzsystembau zu errichten. Auf dem im Grundwasserbereich liegenden und demnach wasserdicht in Beton ausgeführten Untergeschoss wurden nur die Erschließungsbereiche aus brandschutztechnischen Gründen in Massivbauweise hochgezogen.

2

3

1 Hauptfront in Richtung Vorstadt 2 Lageplan mit Ortskern von Sursee 3 Blick aus dem Innenhof auf den Grünzug entlang der Suhre und auf die rückwärtige, zweigeschossige Wohnspange mit großzügig bemessener Balkonzone

129

5

211 611

Duschwanne 90/90 mit Vorhangstange

Ein wesentlicher Augenmerk bei der ganzheitlichen, das heißt alle Einzelaspekte aus Funktion, Konstruktion, Ökologie, Ökonomie und Ästhetik einbeziehenden Planung galt dem Energieverbrauch des Gebäudes. Hier wollte man nicht nur energiegesetzlichen Mindestanforderungen Genüge leisten, sondern darüber hinaus weitere Optimierungsmöglichkeiten ausloten. Die Gebäudehülle wurde so gestaltet, dass der Transmissionswärmeverlust kompromisslos reduziert und die passivsolaren Energiegewinne angehoben wurden. Eine große Rolle spielten dabei gute Wärmeschutzwerte bei den Einzelbauteilen sowie die konstruktive Optimierung der Bauteilübergänge. Der gewählte Holzsystembau erlaubte eine gleichsam wärmebrückenfreie Gestaltung der Verbindungsdetails. Lediglich beim Einbau der gewählten Holz-Aluminiumfenster in den Holzrahmenbau war ein WärmebrückenVerlustkoeffizient von Y Einbau von 0,14 W/mK zu berücksichtigen.

bis 3. Obergeschoss. Im Erdgeschoss ist die Brückensituation mit dem zweigeteilten Flusslauf sowie den zwei Atelierwohnungen auf der Insel deutlich ablesbar. Vorteilhaft für die Orientierung der Wohnungen ist die Drehung nach NordostSüdwest. 5 Querschnitt mit Darstellung der Höhenstaffelung des Gebäudes und der Hofsituation mit dem zweigeteilten Flusslauf der Suhre

321 001

6 Ausschnitt aus dem Werkplan im Bereich des Durchgangs mit Darstellung der Erschließung der Wohnetagen und der zweigeschossigen Ateliers 7 Blick aus dem Durchgang in Richtung Osten

321 001

HFL

8 Teilansicht mit Durchgang 9 Präsentationsraum 10 Cafeteria 11 Blick von der Altstadtseite in den Innenhof

130

4

Noch während der Gründungsarbeiten und der Erstellung des Kellers aus wasserdichtem Beton erfolgte die Produktion der Holzbauelemente im Werk. Die Montage der vier Hauptgeschosse begann im Juli 2002 und dauerte effektiv vier Wochen. Die anschließenden Ausbauarbeiten konnten im Dezember 2002, nach einer Gesamtbauzeit von acht Monaten, termingerecht abgeschlossen werden.

Um den Lüftungswärmeverlust gegenüber einer konventionellen Lösung mit Fensterlüftung zu reduzieren, kam eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung zum Einsatz– eine weitere Möglichkeit, den Heizbedarf erheblich zu verringern. Der verbleibende Energiebedarf für Heizung und Warmwasser ist Aufgabe einer effizienten Wärmepumpentechnik. Zwei Grundwasser-Wärmepumpen warten mit einer Jahresarbeitszahl von 4 auf. Eine Wärmepumpe kann den Heizenergiebedarf bis zu einer Außentemperatur von -3 Grad abdecken. Die Aufgabe der zweiten Wärmepumpe besteht in der Warmwasseraufbereitung und der Abdeckung der Spitzen bei tieferen Temperaturen. Die Wärmeabgabe erfolgt generell über eine Bodenheizung.

ca. +13.50

+12.53

ca. +13.50

+13.268

12

12

22 8

14.09 Dachwassereinlauf

+12.83 = 510.83 m.ü.M

+13.115

Schachtkopfentlüftung 0.2m2

Oblicht

+ 12.065

+ 12.065

5 14 13

+ 9.565

20

+ 9.565

1.80

2.50

OG 3

5 32

4.18

2.05

16

20

5 9.07

+ 9.565

-0.025

97 5 2.71 4 2.91 5 2 20

+0.36

-0.52

-1.095

Fliegengitter

+0.33

25 Wände Liftschachtunterfahrt wasserdichter Beton 25 cm Foamglas T4 30-40 mm vollflächig geklebt, Fugen gefüllt Dünnbettmörtel (W) resp. Zementüberzug öldichter Anstrich

4 3.32

5 12 92

30

18

11

UG 5 3.73

5.68 - 0.44

30

30

4

1.80

3.36

8 8

Fliegengitter

73

-0.845

Treppe 2-läufig S = 17*19.23 cm A =17 x 27 cm

20

9.04

- 1.563

Bodenau Hartbeto Unterlag Trenn- u Trittscha WD PUR Feuchte Stahlbet

- 1.82

20

20

-3.295

20

-3.465

- 1.65

30 5 3

30

Foamglas T4, ca. 50cm

±0.00 = OK fertig Bodenbelag Erdgeschoss = 498.00 m ü. M. Beton

-4.95

41.06

6

Holzwerkstoffplatten

Leichtbeton

Holz massiv

Kunststein Backstein

Alle Masse sind Rohmasse. Fensterhöhen sind ab OK F.BR bis UK R.ST. vermasst.

Kalksandstein

7

8

Türhöhen sind ab OK F.B. bis UK R.ST. vermasst. Kursiv = Aufnahmen am Bau.

Wärmedämmung Gipskartonplatten

R.B. F.B. R.D. F.D. R.ST. F.ST. R.BR. F.BR. R.SW. F.SW. F 1.1 T 1.1

Nr. Revisionen

ca. +13.50

14.09 12

8

Dachaufbau nicht begehbar: Pflanzenerde, 3.0cm Pflanzensubstrat 5.0cm 800 g/m2 Notüberlauf Schutzvlies, Polyester Gefällsplatte Ø 4.0 cm Polymerbitumen-Dichtungsbahnen 1. EGV3 / 2. EP5 WF 0.8 cm WD, PUR Alu-kaschiert (FCKW frei) 8.0cm Trittschalldämmung begehbarer Teil 1.0cm Dampfsperre VA4, vollflächig geklebt 0.3cm Dreischichtplatte 2.7cm Balkenlage (Hohlraum evtl. evtl. WD) 8/22cm Dreischichtplatte 2.7cm Akustikdecke

4 21 25 22

12

+12.83 = 510.83 m.ü.M +12.53

Notüberlauf

+12.095

5 32

5 4.84

16

5 1.21

16

Geschossdecke Wohnung: Bodenbelag Anhydrit-Fliessestrich Trenn- und Gleitlager Trittschalldämmung Polystyrolhartschaumplatte F20 3-Schichtplatte Balkenlage evtl. Mineralwollplatte in Hohlraum 3-Schichtplatte Akustikdecke

+ 9.565

21

6.44

Rev.

5 32

4.18

5 45

2.88

2.50

+ 12.065

Dat./Vis.

OK Roh Boden OK Fertig Boden UK Roh Decke UK Fertig Decke UK Roh Sturz UK Fertig Sturz OK Roh Brüstung OK Fertig Brüstung OK Roh Schwelle OK Fertig Schwelle Typenbezeichnung Fenster Typenbezeichnung Türe

Ergänzungen u. Änderungen

11.04.02 mm 22.04.02 mm 24.04.02 mm

Schwelle Türen Einstellhalle + Archiv; Koten UG Treppenhaus + Keller, Treppenlauf UG-EG Flachdach über Einstellhalle Treppe Beto, Liftschacht

26.05.02 06.06.02 02.07.02 04.07.02

Abschluss öffentl. Weg in Beton, Gefälle Koten UG Kellerabteile Wohnungen und Korridor / Dachwassereinlauf zwischen Ateliers / B Deckenkoten Wohnungen Bodenaufbau Innenhof und zwischen Ateliers

mm mm mm mm

A

B

2.50

+ 8.90

1.5cm 5.5cm 0.2cm 2.0cm 5.0cm 2.7cm 12/26cm 6cm 2.7cm

5 30

1.80

5 67

-4.47

5 1.17

4

46

30

5 30 16

Wände Liftschachtunterfahrt: wasserdichter Beton 30 cm Foamglas T4 30-40 mm, vollflächig geklebt, Fugen gefüllt Dünnbettmörtel (W) resp. Zementüberzug öldichter Anstrich

5 1.17

5 30

5 30

5 30

20

3

-3.495

Boden Liftschachtunterfahrt: wasserdichter Beton 30 cm Foamglas T4 40 / 30 mm, vollflächig geklebt, Fugen gefüllt Dünnbettmörtel (W) resp. Zementüberzug 14 cm öldichter Anstrich

15.06

+ 1.476

5 20 23

-3.295 / - 3.395 Rampe

Thermofuss -3.295 bei Wand

Bodenau Bodenbe Anhydrit Trenn- u Trittscha Stahlbeto

+ 1.701

9.04

Aufbordung im Treppenauge Winkelprofil 35 x35 x3 mm

-0.49

40.99

+12.275

5 2 20

20

Fliegengitter

5 3 3 17

Treppe 2-läufig S = 19*17.26 cm A = 19*27.50 cm

5 92

5 2 27

5 2 27

3.04

+0.33

3.68 5 ca.16

2.10 1.80

5 6 3 17

3.17 2.10 5 87

+2.95

+0.36

Sohle "alti Suhre" 495.68

30

1.76

5.36

5 20 23

17

2.05 20

20

+ 4.615

5 1.47

WSp "alti Suhre" 496.05

2.65

UK. St. -1.275

-0.655

Fliegengitter

25

-0.52

+3.255

Bodenau Bodenbe Anhydrit Trenn- u Trittscha Stahlbeto

+ 4.84

9.04

Aufbordung im Treppenauge Winkelprofil 35 x35 x3 mm

10

5 16

3.21

5 23

5 32

3.73

19

5 1.17

73 25

2.76

16

5 92

5 2 27

+ 0.24

-0.49

15 -1.245

5 30

-3.27

+ 0.345 -0.845

2.10 25 -3.29

20

EG 1.02

max. -0.03

-0.44

5 20 2

5.85 -3.32

5 32

+0.33

-0.82

-1.195

25

1.80

5 2.12

Fliegengitter

Fenster WC Atelier

4 3.32

6 1.82

+0.36

2.37

-0.025

5 17

97

20 6

5 89

2.87

25

1.55

+ 2.555

20

3.28

5 6.10 5 2.97 25

5 16

5

+1.21

+ 1.105

3.68 5 2 27

16

5 1.84

2.90

+ 3.195

+ 2.95

Terrazzo 15 mm 55 mm Unterlagsboden Trittschalldämmung 20 mm

0

5 32

3.73

5 23

16

22

1.02 16

+ 7.685

+ 3.255

OG1

2.52

97 5 32

+4.195

+6.095

5 3

5.15

20

Treppe 2-läufig S = 18*17.61 cm A = 18*27.50 cm

5 22 8

5 23

5.36

3.27

20

12.86

2.67

43

20

5 89

5

21

2.84 5 3.64

2.90

5 8

0

+ 7.66

9.04

5 ca.16

+ 5.26 Fenster Treppenhaus

+6.425

27

+ 4.955

Winkelprofil 35 x 35 x3 mm

20

+ 5.715

+ 8.445

KNAGGENKONSTRUKTION

68 3.14

1.80

5 3

20

5 29

+ 6.095

Glas s

2.10

5 32 + 6.40

5 3

22

5 5.80

29

+ 8.42

+ 7.555

38

5 4.46

6

+ 8.255 Bodenaufbau Treppe Holzauftritte Eiche 3.0 cm Kleber- und Ausgleichsschicht ca. 0.5 cm Sichtbeton, lasiert 22.0 cm

22 11

20 + 6.425

+ 9.205

74

2.67

5 47

20

OG2

21

5

SA Holztreppe == 17*18.62 16*26.7 cm cm

1.14

5 3.64

2.90

+ 8.90

2.50

2.10

Trittschallschutz-Auflager

Liftschacht Smart-Lift

+ 9.205

11

0

9

21

68 22

22

5 45

+9.677

1.10

4.21

3.79

14

5 32

11.88

Dachwassereinlauf

2.50

mind. +10.677

2.50

3.55

+12.095

21

+12.275

45

21

5 25

Notüberlauf

+12.83

18

41.06

2 15.06

5 32

2.88

6.22

16

5 32

4.18

D

+ 6.40 Decke über Aussenklima: Bodenbelag Anhydrit-Fliessestrich Trenn- und Gleitlager Trittschalldämmung Polystyrolhartschaumplatte F20 3-Schichtplatte Balkenlage Mineralwollplatte in Hohlraum 3-Schichtplatte Unterzug Deckenbekleidung

1.14

+ 6.375

1.11

KNAGGENKONSTRUKTION

+ 5.26

+ 5.26

D

1.5cm 5.5cm 0.2cm 2.0cm 5.0cm 2.7cm 12/28cm 28cm 2.7cm

C

C

A

B

Bauherr

5.56

2.86

29.15

ST. GEORG · IMMOBILIEN AG · SURSEE Architekten

5 6.10

5.31

SCHEITLIN · SYFRIG AG · CYSATSTR. 23A · 6004 LUZERN · T 041 / 410 72 62 · F 041 / 410 92 40 ·

Decke über Untergeschoss Aussenbereich (Hof): Mergel mit Gartenkies 8/11 5.0 cm Kofferung (Splittmörtel) ca. 6.0 - 9.0 cm Gefällsüberzug Gefälle ca. 1.2% 3.0 cm - ... cm Schutzvlies Abdichtung Polymerbitumenbahnen 2-Lagig ca. 1.0 cm vollflächig geklebt Stahlbetondecke 25.0cm

3.06

+ 2.40

6 1.82

29.15

498.00 = ± 0.00

5 -0.82 17

-0.845

F.B. -0.845

5 Aussparung für Wasserdurchlass

5 2.65

2.22

5 6.73

25

2.87

18

1.67

30

WSp "alti Suhre" 496.05

-0.66

WSp "neui Suhre" 495.68

Dachwassereinlauf

2.48 4 3.32

30

4.96

SUB-PLANER

MEDIUM

Bauingenieur Tiefbau

Bucher + Dillier AG Ingenieur-Unternehmung P. Bucher T 041-368 07 77, F 041-368 07 78 Makiol + Wiederkehr Holzbau-Ingenieure R. Wiederkehr T 062-765 15 35, F 062-765 15 30

Fassadenplanung

Peter Lucas Dipl. Elektro Inginieure B. Bühler T 041-972 70 30, F 041-972 70 31 Stalder & Felber Planungs AG Heizung/Lüftung B. Felber T 062-758 38 38, F 062-758 38 50 Stalder & Felber Planungs AG Heizung/Lüftung B. Felber T 062-758 38 38, F 062-758 38 50 Stalder & Felber Planungs AG Heizung/Lüftung B. Felber

Bauphysik/Akustik

Fachkoordination

Heizung (Wärmeerzeugung)

-1.245

Sohle "alti Suhre" 495.68

MEDIUM

Elektro

-0.845

-0.995

2.22

7.03 -1.245

20

-0.992 G.-Überzug -0.995

RENGGLI AG · M. WAPF · GLENG · 6247 SCHÖTZ / LU · T 062 / 748 22 57 · F 062 / 748 22 25 · ma

Bauinegnieur Holzbau

5.56

15

25 3.71

-0.44

20 6

4 3.32

F.B. -0.02

16

-0.19 Stahlbetondecke -0.145 G.-Überzug

5 25 15 1 17

Gefälle ca. 0.65%

-0.05

5 1.17

Dachwassereinlauf -0.065

25

Gefälle ca.1.2%

-0.145 Überzug

2.93

-0.02

Projekt- und Bauleitung

Aufbau noch nicht definitiv

Heizung / Kälte (Wärmeverteilung) Lüftung / Klima

30

Sohle "neui Suhre" 495.00

SUB-PLANER

Lichtplanung

Audio, Video & Com

131

Geometer

Landschaftsarchitekt

Ragonesi Strobel & Partn

M. Ragonesi T 041-420 60 68, F 041 Kost + Partner AG Ingenieurbüro

T 041-926 06 06, F 041

Flachdach von außen: extensive Begrünung 80 mm oder begehbar (Holzrost 70 mm) Schutzvlies Abdichtung (Folie) Gefälleplatten PUR Alu-kaschiert 20–60 mm Polyurethanhartschaumplatte PUR Alu-kaschiert 80 mm (120 mm) Trittschalldämmung wo begehbar 10 mm Dampfbremse OSB-3 25 mm Balkenlage 80 x 220/ Mineralwollplatte 60 mm OSB-3 25 mm abgehängte Decke/ Gipskartonplatten 2 x 12,5 mm, teilweise zusätzliche Akustikdecke Außenwand von innen Gipskartonpl. 12,5 mm tapeziert Dampfbremse / Luftdichtung OSB-3 15 mm Holzrahmen 80 x 240 mm / Mineralwolle Gipsfaserplatte 15 mm Wasserdichtigkeitsschicht Lattung 27 mm stehend / Hinterlüftung Holzverkleidung 27 mm liegend

Decke von oben: Parkett 15 mm Anhydrit-Fließestrich 55 mm Trenn- und Gleitlage Trittschalldämmung Mineralwollpl. 20 mm Polystyrolhartschaumplatte (F 20) 20 mm OSB-3 25 mm Balkenlage 120 x 280 / Mineralwollplatte 60 mm Dreischichtpl. 27 mm abgehängte Decke/ Gipskartonplatten 2 x 12,5 mm, teilweise zusätzliche Akustikdecke

Decke von oben: Parkett 15 mm Anhydrit-Fließestrich 55 mm Trenn- und Gleitlage Trittschalldämmung Mineralwollpl. 20 mm Polyurethanhartschaumplatte Alu-kaschiert 100 mm Stahlbetondecke 250–400 mm

12 Fassadenschnitt mit allen Dach-, Deckenund Wandaufbauten, von oben nach unten: Aufbau Flachdach, Aufbau Außenwand, Aufbau einer regulären Geschossdecke, Aufbau der Decke gegen Untergeschoss 13 Teilansicht von Norden: Fensterrahmen Aluminium eloxiert, Holzverkleidung aus schmalen, lasierten Fichtenbrettern

132

12

Die vorhandene Energie aus Sonneneinstrahlung, Personen- und Computerabwärme wird mittels Raumthermostat automatisch erfasst und die Bodenheizung entsprechend dosiert. Nur durch diese Bündelung von sorgfältig aufeinander abgestimmten Maßnahmen lässt sich der Energieaufwand in der beschriebenen Form minimieren. Eine externe Erfolgskontrolle durch unabhängige Institutionen sorgt schließlich durch verschiedene Tests (Blower-Door, Thermografie, Messung der Raumluftqualität, stetige Messung der Verbrauchsdaten) dafür, dass die planerischen Vorgaben verifiziert werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden bei der weiteren Entwicklung des Bausystems berücksichtigt. Im nebenstehenden Fassadenschnitt sind die detailtechnischen Lösungen der Fügung der vorgefertigten Bauteile gut nachvollziehbar. Neben den getroffenen wärmetechnischen Maßnahmen wurden in der Planungsphase auch in schallschutztechnischer Hinsicht systematisch alle Möglichkeiten der Optimierung untersucht. Im Bereich der Geschossdecken wurde schließlich einer Lösung mit einer biegeweich abgehängten Vorsatzschale aus zwei Gipskartonplatten bewusst der Vorzug gegeben. Durch eine adäquate Sicherheit bei Trittschallschutz wie Luftschallschutz lässt sich der Komfort bei der Nutzung des Gebäudes wesentlich erhöhen, insbesondere vor dem Hintergrund möglicher späterer Veränderungen in den verschiedenen Ebenen. Bei der Gestaltung der Gebäudehülle ist auf das Bemühen um eine nach Wartungsaufwand und Lebensdauer differenzierte Materialwahl hinzuweisen. Metall erscheint nur am Übergang von Fenster zu Fassade. Der breite Rahmen wird zur Maske und bestimmt das ästhetische Erscheinungsbild der Fensteröffnungen. Die Verkleidung der verbleibenden Flächen mit schmalen Fichtenbrettern ist unaufwändig und erhöht dadurch die Wirkung der Fensterrahmen. Die Kubatur wird in ihrem optischen Zusammenhalt gestärkt und gerät trotz ihrer Durchbrüche und Staffelung in der Höhe nie in Gefahr, auseinander zu brechen.

13

133

Differenzierte Fassadengestaltung: Bürokomplex in Duisburg Architekten: Schuster Architekten, Düsseldorf

1

Auch in Duisburg ist die Umstrukturierung des Ruhrgebietes deutlich spürbar. Der Innenhafen wandelt sich von einer industriell geprägten Hafenzone zu einem modernen Dienstleistungsund Freizeitstandort. Qualität und Identität des Ortes werden auch heute noch durch die historischen Speichergebäude geprägt. Sie bestimmen als markante Bausteine den Charakter des Hafens.

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2002 HNF: 12 100 m2 BGF: 26 500 m2 BRI: 106 000 m3 Berechneter Jahresheizwärmebedarf: 9 KWh/m2a U-Wert Flachdach: 0,12 W/m2K U-Wert Fassade Süd: 0,33 W/m2K (ohne Sonneneinstrahlung) U-Wert Fassade Süd effektiv: 0,05 W/m2K (mit Sonneneinstrahlung) U-Wert Fassade Nord: 0,24 W/m2K U-Wert Fenster einschl. Rahmen: 1,4 W/m2K, dabei U-Wert Verglasung: 1,1 W/m2K

Der Neubau der zentralen polizeilichen Dienste Duisburg (ZPD) interpretiert auf zeitgemäße Art und Weise diesen Gebäudetypus. Es entstand ein großes funktionales Haus, das kompakt und energetisch hoch effizient ist. Die Reaktion auf die Besonderheiten des Ortes bestimmt die Gliederung des Gebäudes, schließlich auch sein Erscheinungsbild im Ganzen. Nach Süden, zur Stadt und zum Wasser, öffnen sich die Büros. Nebenräume und Lagerflächen werden hingegen zur lauten, im Norden liegenden Autobahn hin orientiert. Diese eigentlich selbstverständlichen Zonierungen unterstreichen nicht nur die Übersichtlichkeit und Klarheit der Gesamtstruk-

2

134

tur, sondern führen auch zu einer festen Einbindung des Gebäudes in den städtebaulichen Kontext. Das direkte Zusammenspiel von Ökologie und Baugestalt war die Grundlage der gesamten Gebäudeplanung. Das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes wird auf seiner Südseite von der neu entwickelten Solarfassade bestimmt. Man reagiert beim Entwurf auf die im Inneren des Hauses liegenden Nutzungen und erhält ein sehr differenziertes Fassadenspiel nach außen. Die Nordfassade bleibt hingegen geschlossen und ruhig. Die wenigen signifikanten Öffnungen werden als „grüne Fenster“ mit unterschiedlichen Themen entwickelt. Dadurch erhält die Fassade Orientierungspunkte und Maßstab. Die große, mehrgeschossige Eingangshalle löst sich in ihrer Gestaltung auf beiden Seiten des Gebäudekomplexes von der übrigen Oberfläche und signalisiert den Zugang von weitem. Hier lässt sich das Zusammenspiel der unterschiedlichen Fassaden in besonderer Weise ablesen. Die Halle gliedert das Bauwerk und ist zentrale Anlaufstelle des Hauses.

3

4

5

1 Ansicht von Norden 2 Lageplan 3 Ansicht von Norden 4 Grundriss Obergeschoss 5 Ansicht von Süden 6

6 Grundriss Erdgeschoss Pläne ohne Maßstab

135

7

8

9

7 Querschnitt, ohne Maßstab 8 Ansicht von Süden: Hafenfront 9 Ansicht von Südosten mit Hafenbecken

136

In einem integralen Planungsprozess wurde versucht, das Gebäude ganzheitlich ökologisch zu optimieren. Dazu gehört auch die sinnvolle Zonierung von Haupt- und Nebennutzflächen im Gebäude. Erstere sind nach Süden orientiert, Letztere nach Norden. Das macht nicht nur städtebaulich nach außen, sondern auch im Inneren funktionsbezogenen Sinn. Alle ausgewählten Systeme sollten der Maßgabe nach Einfachheit und Effizienz folgen. Die Nutzung passiver Sonnenenergie erfolgt über Solarfassaden an der Südseite. Diese Fassaden bilden Paneele mit Glas und Wabendämmung. Bei der Auswahl der Baumaterialien wurde darauf geachtet, den Kunststoffanteil so gering wie möglich zu halten. Im Innenausbau kamen Naturmaterialien zum Einsatz. Das innovative Lüftungssystem arbeitet in den Büroräumen mit Quelllüftung und Bauteilkühlung bei der Möglichkeit individuell

öffenbarer Fenster. Die verfügbaren Speichermassen werden aktiviert und erhöhen den Lüftungskomfort. Die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung wurde ebenso wahrgenommen wie die natürliche Kühlung mittels Nachtlüftung. Bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und optimierter Luftführung benötigt das Lüftungssystem nur 11% des elektrischen Energiebedarfs eines vergleichbaren konven­ tionellen Systems. Die Kühlung erfolgt umweltverträglich über drei Wege: durch Hafenwasser, Nachtdurchlüftung und den Einsatz von Adsorptionskältemaschinen. Der Heizwärmebedarf liegt mit 9 kWh/m²a 89% unter den Anforderungen der Wärmeschutzverordnung. Auch der so genannte Passivhausstandard wird noch unterschritten. Das Konzept der regenerativen Energieversorgung verzeichnet folgende Gewinne: Die Nutzung der Sonneneinstrahlung auf das gesamte Gebäude erbringt 111 MWh/Jahr an Wärme.

Stahlbet Mineralw Solarfassadenelem OSB-Platte Kartonwabe Luftschicht ESG-Glas

10

11

12

Stahlbet Mineralw

solare Einstrahlung +60 º

Solarfassadenelem OSB-Platte Kartonwabe

Solare Einstrahlung

Luftschicht VSG-Glas

+50 º

10 Teil-Längsschnitt, ohne Maßstab

+40 º

11 Detailaufnahme Solarfassadenpaneel +30 º

12 Schema Energieeintrag über Solarfassade

+20 º

13 +10 º

0º

-10 º

Temperatur

14

13 Fassadenschnitt Südseite vertikal, von innen nach außen: Stahlbetonbrüstung, 90 mm Mineralwolle, Solarfassadenelement mit 14 mm OSB-Platte, 60 mm Kartonwabe, 22 mm Luftschicht, 10 mm ESG-Glas im OG, 13 mm VSG-Glas im EG, ohne Maßstab 14 Fassadenschnitt Südseite horizontal, mit Anschluss an Fensteröffnung, ohne Maßstab

137

15 Blick auf die freistehende Treppenanlage in der zentralen Eingangshalle. Energieeffizientes und ökologisches Bauen steht keinesfalls im Widerspruch zu ambitionierter Gestaltung.

138

15

Stahlbetonwand Mineralwolle 200 mm Luftschicht 65 mm Faserzementplatte 12 mm auf Unterkonstruktion

16

8000 7000

Primärenergie Primärenergie � [MWh/a] [MWh/a] CO CO2-Emissionen 2-Emissionen � [t/a] [t/a]

7320

6000 5000 4000 3000 2000

2832

1610

1000 0

623

ZPD

konventionell� nach WSchVo

17

Die Photovoltaikanlage liefert 32 MWh/Jahr Elektrizität. Der Einsatz von Rapsöl für Blockheizkraftwerk und Spitzenlastkessel schlägt mit 232 MWh/Jahr Wärme und 193 MWh/Jahr Elektrizität zu Buche. Zusammen decken die eingesetzten regenerativen Energiequellen 43% des Endenergiebedarfs des Gebäudes ab. Dachflächenwasser wird in einer Regenwasserzisterne gesammelt und zur Toilettenspülung verwendet. Dabei werden 1 200 m3 Trinkwasser pro Jahr eingespart. Die am Ende erzielte Umweltentlastung im Vergleich zu einem konventionell nach Wärmeschutzverordnung errichteten Gebäude entspricht einer Kohlendioxid-Entlastung der Umwelt von 987 t/Jahr.

16 Ausschnitt Nordfassade mit „grünen Fenstern“ 17 Vergleich Primärenergieverbrauch und CO2-Emissionen ZPD zu konventionellen Bürogebäuden 18

19

18 Fassadenschnitt Nordseite vertikal von innen nach außen: Stahlbetonwand, 200 mm Mineralwolle, 65 mm Luftschicht, 12 mm Faserzementplatte auf Unterkonstruktion, ohne Maßstab. 19 Fassadenschnitt Nordseite horizontal mit Fensteranschluss, ohne Maßstab

M 1:10

139

Natürliche Belüftung im Hochhaus: Bürogebäude in München Architekten: Henn Architekten, München

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2003 HNF: 9 686 m2 BGF: 30 280 m2 BRI: 109 500 m3 Berechneter Jahresheizwärmebedarf: 12,10 kWh/m2a U-Wert Flachdach begrünt: 0,28 W/m2K U-Wert Pfosten-RiegelFassade Längstrakt einschl. Rahmen: 1,3 W/m2K U-Wert Fenster Hochhaus innen einschl. Rahmen: 1,3 W/m2K, dabei U-Wert Verglasung: 1,2 W/m2K

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt anwendungsorientierte Forschung. Die Entscheidung, die zentralen Dienste in einem eigenen Gebäude zu konzentrieren, führte zur Ausschreibung eines Architektenwettbewerbes, den das Büro Henn gewann. Die verkehrsgünstige Lage des neuen Bürokomplexes bietet den Beschäftigten direkten Anschluss an das U- und S-Bahnnetz der Stadt. Zusammen mit dem bereits bestehenden, 1992 fertig gestellten Institutsgebäude entsteht ein urbaner Baublock mit begrüntem Innenhof als Pausenzone für die Mitarbeiter. Der Neubau selbst besteht aus drei in der Höhe gestaffelten Bauteilen, einem zweigeschossigen Flachbau, einem 5-geschossigen Längstrakt mit Atrium und dem 17-geschossigen Hochhaus als städtebaulichem Zeichen in einem heterogenen Umfeld mit intensiver Gewerbe- und Kernnutzung. Ein wesentlicher Aspekt bei der Grundriss- und Detailgestaltung besteht in der Gewährleistung natürlicher Belichtung und Belüftung für alle Arbeitsplätze, eine Forderung der Bauherren. Im Längsbau übernimmt das begrünte Atrium die Funktion eines Klimapuffers. Verglaste Wände unterstützen die Kommunikation im Kombibüro und erzeugen eine überraschende und angenehme räumliche Weite. Im Hochhaus sind jeweils zwei Geschosse zusätzlich mit einer Wendeltreppe zu einer größeren Funktionseinheit kurzgeschlossen. Auch hier ist das Kombibüro prägendes Organisationsmodell für die Struktur des Grundrisses. Die Büroräume ordnen sich um eine Kommunikationszone mit Flächen für Besprechung, Teeküche, Ablage, Archivierung usw. Maßgabe bei der Ausformung von Konstruktion und Baustruktur war die Möglichkeit, jederzeit auf die Entwicklung künftiger Bürokonzepte flexibel und ohne Eingriffe in die Gebäudesubstanz reagieren zu können. Die natürliche Belichtung und Belüftung im Hochhaus ermöglicht eine, in zahlreichen Einzelschritten am Modell 1:1 optimierte Doppelfassade. Verschiedene Fraunhofer-Institute waren an der Entwicklung unterschiedlicher innovativer Gebäudekomponenten beteiligt. Während das Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg unter anderem bei der Entwicklung

140

1

der Doppelfassade am Hochhaus und der Entwicklung eines Gesamtenergiekonzeptes beteiligt war, beriet das Stuttgarter Institut für Bauphysik (IBP) in Fragen der Raumakustik. Neben einer maßgeschneiderten Büroorganisation wurde an anderer Stelle ein rechnergestütztes, integriertes Facilitymanagementsystem für den Betrieb der Anlage entwickelt. Ein Fassadenreinigungsroboter rundet das Spektrum an interessanten, aber vor allem innovativen Neuentwicklungen für das Gebäude ab. Im Rahmen des im iterativen Verfahren entwickelten Gesamtenergiekonzeptes spielen folgende Aspekte eine wesentliche Rolle: Ein Blockheizkraftwerk bildet die Basis für die Beheizung und Kühlung des Gebäudes und liefert im Parallelbetrieb den Grundbedarf an Strom.

2

3

1 Gesamtanlage mit den in der Höhe gestaffelten Bauteilen, Flachbau, Längstrakt und Hochhaus 2 Lageplan 3 Schnitt Hochhaus und Längstrakt mit Atrium 4 Grundriss Erdgeschoss mit Eingangsfoyer, Seminarräumen, Cafeteria, Bürozone für Patente, organisiert als Kombibüro, begrünter Innenhof als Pausenzone 4

141

Endenergieverbrauch [%]

Endenergieverbrauch [%] 100

270 Tage : heizen, befeuchten

80

100

95 Tage : kühlen entfeuchten

200 Tage : heizen

80

165 Tage : mit / ohne passive Kühlung

60

60

40

40

aktives Kühlen

aktives Heizen

20

passives Kühlen

aktives Heizen

20 Energieverbrauch unabhängig vom Wetter

Energieverbrauch unabhängig vom Wetter

0

0 -15

-10

-5

0 5 10 15 20 Tagesmittel der Außentemperatur [˚C]

25

-15

30

-10

-5

0 5 10 15 20 Tagesmittel der Außentemperatur [˚C]

25

30

5

mit konventioneller Ausrüstung mit „schlankem“ Bürogebäude 6 Blick in Atrium mit Deckenöffnung und Lichtlaterne 7 Blick in Atrium mit Aufzug, Treppe und Begrünung

142

6

7

Der 12-Zylinder-Gas-Otto-Motor dient natürlich auch als Notstromaggregat. Zur Wärmeversorgung steht für Spitzenzeiten ein Niedertemperatur-Gaskessel zur Verfügung. Die beiden Wärmeerzeuger stehen über eine hydraulische Weiche mit der Wärmeverteilung in Verbindung. Selbstverständlich dient das Blockheizkraftwerk im Sommer auch als Wärmelieferant für die Erzeugung von Kälte. Die Kälte wird mit einer Absorptionskältemaschine erzeugt. Abnehmer sind Küche, Kantine, Seminarraum und die Innenzone der Bürogeschosse.

gangshalle und Atrium nutzt eine freie Lüftung die vorhandenen großen Luftvolumina und erlaubt es, den erforderlichen energetischen wie technischen Aufwand wesentlich zu reduzieren. Der mögliche Wärmeeintrag in die laternenartig ausgeführte Dachkonstruktion ist minimiert, die Lüftungsmöglichkeit über die umlaufenden Lichtbänder optimal. Zwei große, in die Decke eingepasste Ventilatoren drücken im Brandfall die entstehenden Rauchgase aus der Halle.

Die Temperatur in den Büros lässt sich über natürliche Nachtkühlung regulieren. Im Winter versorgt die Abwärme des Blockheizkraftwerks die statischen Heizflächen und die Heizregister der Raumlufttechnik. Zudem wird über in Betondecken eingegossene Rohrregister die Grundheizung des Gebäudes gewährleistet. Bauteilkühlung und Bauteilheizung arbeiten mit niedrigen Systemtemperaturen. In Ein-

Im Hochhaus ist das gewählte passive Lüftungskonzept Garant für hohen und zugleich energieoptimierten Komfort an den Büroarbeitsplätzen. Simulationsberechnungen legten die Basis für dieses innovative Lüftungskonzept. Der in der Nachbarschaft zu verkehrsreicher Ringstraße und Bahntrasse erforderliche Schallschutz unterstützt die Entscheidung zur Doppelfassade. Die äußere Fassade ist als elementierte Vorhangwand mit 12 Millimeter

8

9

10

starkem Verbundsicherheitsglas ausgebildet, die innere Fassade als Pfosten-Riegel-Konstruktion in Rahmenklasse 1. Während der Nachtstunden sorgt die Betonkernaktivierung der Decken für die erforderliche Auskühlung. Der Wärmeträger ist Wasser. Das Rückkühlwerk steht auf dem Dach. Vorhandene Sprinklertanks können als Puffer-Kältespeicher herangezogen werden. Bis in den Tag hinein lassen sich die Decken mit natürlicher Umgebungskälte kühlen.

Die Eckbereiche der Hochhausfassade erhielten eine farbneutrale Sonnenschutzverglasung. Die Belichtung am Arbeitsplatz wurde ebenfalls über Tageslichtsimulationen optimiert. Eine flache, zweigeteilte Lamelle reflektiert im oberen Teil Licht über den Deckenbereich in die Tiefe des Raumes, während sie unten abschließt und eine mögliche Aufheizung unterbindet. Eine zentrale, am Sonnenstand orientierte Regelung verändert den Sonnenschutz. Die Nutzer können ihre Temperatur- und Beleuchtungsbedingungen so weit wie möglich individuell wählen, ein wesentlicher Aspekt bei der Akzeptanz der gewählten haustechnischen Ausstattung. An jedem Fenster gibt es zusätzlich ein von Hand zu betätigendes Blendschutzrollo. Mittels zahlreicher Messreihen wurden Stoffart und Farbe sorgfältig optimiert.

Vor Ort wurde eine Büroeinheit mit Fassade als Modell im Maßstab 1:1 aufgebaut. Hier konnten nun die zur Debatte stehenden Öffnungsmöglichkeiten für die natürliche Lüftung Schritt für Schritt optimiert werden. Das Ergebnis führte zu Klappflügeln am jeweils tiefstmöglichen Punkt eines Geschosses. Durch eine Reihe zusätzlicher Maßnahmen wird der Wärmeeintrag in das Zuluftvolumen reduziert. Jedes Stockwerk bildet einen eigenen Luftgürtel.

Kontrollmessungen während der heißen Sommermonate im Jahre 2003 bestätigen den Erfolg des Energiekonzepts. Mit Tracergas- und

8 Bürogrundriss Hochhausgeschoss 9 Schnitt durch zwei über eine Wendeltreppe miteinander verbundene Büroeinheiten 10 Blick in einen typischen, 18 m² großen Büroraum

143

11 Teilschnitt, Grundriss und Ansicht Fassade mit Markierung der Zu- und Abluftöffnungen, ohne Maßstab 12 Fassade mit geöffneten Luftklappen 13 Messung des Temperaturverlaufs während einer Woche im ungewöhnlich heißen August 2003 im Vergleich mit den Planungsvorgaben 14 Blick in den Zwischenraum der Doppelfassade

144

11

12




! !

"

"

 

 ! 

 #   
 #  







#



 





13

Temperaturmessungen konnte der entsprechende Beweis geführt und die planmäßige Funktion nachgewiesen werden. „Zwar hatte das Nutzerverhalten (Bedienung des Sonnenschutzes und Öffnung des Kippfensters) kurzfristig starken Einfluss auf die sommerlichen Temperaturen, dennoch reagiert das natürlich belüftete Gebäude ausgesprochen gutmütig“, so das Ergebnis der Untersuchungen. Das Gebäude erfüllt die Planungswerte auch unter realen Betriebsbedingungen. Mit den Messungen einhergehende Befragungen der Nutzer bestätigen das positive Ergebnis. Die Leute fühlen sich wohl und rechtfertigen die intensiven Bemühungen um die Gestaltung zeitgemäßer Arbeitsplätze.

14

145

Intelligente Verschattung und Tageslichtlenkung: Bürokomplex in Wiesbaden Architekten: Thomas Herzog und Partner, München

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2003 HNF: 36 250 m2 BGF: 56 150 m2 BRI: 48 798 m3 U-Wert Flachdach: 0,2 W/m2K U-Wert Verglasung: 0,7 0W/m2K

Hohe Wirtschaftlichkeit bei Herstellung und Betrieb der Gebäude waren neben der gewünschten Nutzung von Umweltenergien Vorgaben des Bauherrn, die den Entwurf des Verwaltungsgebäudes bestimmten. Bei der Energieversorgung wurde ein Energie­ verbundsystem mit Kraft-Wärme-KälteKopplung eingerichtet. Der Anschluss an das bestehende Nahwärmenetz garantiert­ eine hohe Effizienz der Anlage. Zwei gas­ befeuerte Blockheizkraftwerke dienen zur Strom- und Wärmeerzeugung. Eine Absorp­ tionskältemaschine generiert aus der über­ schüssigen Wärme Kälte. Unter voller Ausnutzung des Baurechts wurde das große Volumen in einen Verbindungsbau mit vier einzelnen, darüber stehenden Büroriegeln in einer Weise gegliedert, dass neben anderen Vorteilen die natürliche Längsdurchlüftung der Baukörper ermöglicht wird. Die Anordnung der Erschließungskerne erlaubt eine individuelle

146

Nutzung kleinerer, vermietbarer Flächen, wel­ che sowohl in vertikaler als auch in horizonta­ ler Richtung zu größeren Einheiten gekoppelt werden können. Die Tiefe von 12 Metern und das Fassaden-Achsenraster von 1,50 Meter ermöglichen die Anordnung von Einzel- oder Gruppenbüros, Kombibüros oder die großräu­ mige Nutzung der Büroflächen. Decken- bzw. Bodenplatten wurden thermisch aktiviert und als Speicher ausgebildet, weshalb abgehängte Decken oder Doppelböden entfallen. Im Winter werden diese massiven Bauteile beheizt, im Sommer wird ihnen Wärme entzogen. Durch die Kontrolle der Oberflächentemperaturen entsteht ein komfortables Raumklima. Die Büro-Fassaden sind einschalig und mehr­ schichtig aufgebaut. Die Holzfassade an der Süd- und Nordseite ist in Teilbereichen als wär­ medämmende Paneelkonstruktion ausgeführt, welche die Lüftungsflügel enthält. Im oberen Bereich integrierte Lüftungsklappen sind je

2

3

nach den Temperatur- und Windverhältnissen geschlossen, halb oder ganz zu öffnen. Über diese Klappen erfolgt kontrolliert die natürli­ che Belüftung des Raumes, die auf den hygi­ enisch notwendigen Luftwechsel ausgelegt wurde. Ein kleiner Konvektor wärmt die über die Lüftungsklappen einströmende winterliche Außenluft vor. Die Festverglasung aus einem Dreischeibenisolierglas mit Edelgasfüllung besitzt hervorragende wärmedämmende Eigenschaften. Das verwendete Weißglas ergibt einen hohen Lichttransmissionsgrad. Eine Neuerung ist die Integration der Gebäudetech­ nik der Büroräume in die Fassade. Eine Holzbox, rauminnenseitig auf Tischhöhe angebracht, enthält die Elektroverteilung. Die Entwicklung der innovativen technischen Komponenten wurde durch Mittel der Deut­ schen Bundesstiftung Umwelt unterstützt.

1 Staffelung der Bürotrakte, Aufnahme bei Dämmerung 2 Ansicht eines Bürotraktes von Norden, ohne Maßstab 4

3 Ansicht der Gesamtanlage von Westen, ohne Maßstab 4 Lageplan mit Darstellung der Verbindung der vier Neubautrakte mit dem bestehenden Gebäude im Kontext der Umgebung, ohne Maßstab

147

5

6

7

5 Grundriss erstes Obergeschoss. Über zwei Erschließungsgänge sind die vier neuen Büroriegel an das bestehende Verwaltungsgebäude angeschlossen, ohne Maßstab. 6 Querschnitt Büroriegel, ohne Maßstab 7 Frontalansicht Fassadenachse mit folgenden Elementen: vertika­ ler Lüftungsflügel, links geöffnet, rechts geschlossen, bestehend aus Rahmen Fichte verleimt, Sperrholz mit Makoré furniert, Dämmung, integrierte, verstellbare Lüftungsklappen,Beleuchtungsband, Holzbox links mit Konvektor, Holzbox rechts mit Elektroversorgung 8 Schrägansicht Fassadenachse mit teilweise heruntergefahrenem Blendschutz 9 Detailschnitt Nordfassade, ohne Maßstab

148

8

Flachdachaufbau von oben: Substrat 150 mm, Dichtungsbahn EPDM, Dämmung 140 mm, Dampfsperre, Estrich mit Heiz- und Kühlrohren 90 mm, Stahlbeton 280 mm

Eine weitere Besonderheit stellen die an der Fassade angebrachten Metallflächen dar. An der Nordseite lenken sie Zenithlicht über die Decken in die Raumtiefe. Für die Südseite wurde eine fahrbare Vorrichtung entwickelt, die im Falle des bedeckten Himmels Zenitlicht analog zur Nordseite an die Unterseite der Decken lenkt. Bei Besonnung fahren die Elemente durch eine vertikale Bewegung in die Sonnenschutzstellung. Durch nach innen geklappte Lichtlenkelemente im oberen Teil entsteht eine maximale Verschattung, während im mittleren Teil direktes Sonnenlicht in erfor­ derlicher Menge in den Raum eingespiegelt wird. Der untere Teil besteht aus einem aus­ gestellten Element, das ebenfalls verschattet. Darunter verbleibt freie Blickverbindung nach draußen. Das Kunstlicht wird im Raum über die Reflexion an der Decke indirekt und mittels einer Streuscheibe direkt auf die fensternahen Tischflächen gelenkt. Bei den tiefen Räumen des Verbindungsbaus zum Beispiel beim Restaurant, erfolgt die natürliche Belichtung über neu entwickelte Oberlichtbänder, die den Tageslichteintrag optimieren.

Geschossdecke von oben nach unten: Estrich 50 mm, Folie mikroperforiert, Estrich mit Heiz- und Kühlrohren 50 mm, Stahlbeton 280 mm

Ein wesentlicher Bestandteil des Gebäudetechnikkonzeptes ist die individuelle Steuerbarkeit im Bereich der Büroflächen, die im so genannten „Stand-by-Zustand“ Energie sparend betriebs­ bereit gehalten werden. Nur bei Anwesenheit des Nutzers wird der jeweilige Raum in den vollen Betriebszustand versetzt. Beim Betreten wird die kontrollierte natürliche Lüftung mit dem Konvektor gekoppelt und das Kunstlicht, welches das Tageslicht sensorgesteuert stufen­ los ergänzt, in Betrieb genommen. Eine weitere, in ökologischer Hinsicht wichtige Ausgleichsmaßnahme ist die intensive, diffe­ renziert gestaltete Bepflanzung der Dachflächen. Das Regenwasser wird gesammelt, in Zisternen gespeichert und zur künstlichen Bewässerung der Dachflächen wieder verwendet. Durch die natürliche Belüftung der offenen Tiefgarage entfallen die Aufwendungen für mechani­ sche Be- und Entlüftung, Sprinkleranlage und Rauchmeldung. Alle Räume, auch tiefer liegen­ de Magazine, erlauben Ausblicke auf begrünte Lichthöfe. Th. H.

Fassade von außen nach innen: Lichtlenkelement mit hoch reflektierenden AluminiumStrangpressprofilen über Aluminiumbügel starr befestigt an Stahlbetonfertigteil 160 mm, polyurethanbeschichtet, unterseitig Lichtreflektor aus Aluminiumblech, Holzfenster Hemlock, fünffach verleimt, mit Dreifachisolierverglasung, pulverbeschichtete Aluminiumpressleisten

9

149

10

10 Funktionen der Südfassade: - Verschattung bei direkter Sonneneinstrahlung - Tageslichtlenkung bei bewölktem Himmel (Zenithlicht) - kontrollierte, zentral gesteuerte natürliche Lüftung - freie Lüftung bei geöffne­ ten Lüftungsflügeln 11 Detailschnitt Südfassade, ohne Maßstab, Komponenten analog Nordfassade mit zusätzlichem, großen und beweglichen Lichtlenkund Verschattungsflügel: Ein Spindelhubmotor ermöglicht die oben dargestellten Einstellungen. 12 Detailansicht

150

11

12

151

Nachhaltiger Bürobau: Parlamentsgebäude in London Architekten: Hopkins Architects, London

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2000 NGF: 22 811 m2 Errechneter Energiebedarf: 90 KWh/m2a U­Wert Dach: 0,25 W/m2K U­Wert Außenwand: 0,27 W/m2K U­Wert Fenster: 0,15 W/m2K

In einer einzigartigen, prominenten Lage im Zentrum Londons, in direkter Nachbarschaft zu Westminster Palace (Architekt C. Barry mit A.W.N. Pugin) und dem ehemaligen Scotland­ Yard­Gebäude (Architekt Norman Shaw) am Ufer der Themse bestand die komplexe Aufgabe darin, ein neues Gebäude für 210 Abgeordnete und ihre Mitarbeiter zu errichten. Die Aufgabe für die planenden Architekten war schon schwierig genug, da im Untergrund auch eine U­Bahnstation, an der sich zwei Linien kreuzen, integriert werden musste. Dennoch entwickel­ te das Planungsteam aus dem Büro Hopkins Architects und den Ingenieuren von Arup den Ehrgeiz, auch ein energieeffizientes und nach­ haltiges Gebäude zu entwickeln und zu realisie­ ren. Das Programm „Joule II“ der Europäischen Kommission bot die Möglichkeit, die Planung im Rahmen eines Forschungsprojektes durch­ zuziehen. Die Reduzierung des Energiebedarfs bei Bau und Betrieb des Gebäudes und die möglichst intensive Nutzung erneuerbarer Energien standen dabei im Vordergrund der Überlegungen. Ein nachhaltiges Gebäude, wie es Hopkins und seine Kollegen verstehen, muss jedoch in gleicher Weise mit einer optimalen Nutzungs­

152

qualität und einem hohen ästhetischen An­ spruch verbunden sein. Die Form, die sich daraus entwickelte, stieß bei Bevölkerung und Presse keinesfalls auf uneingeschränkte Zustimmung, eher im Gegenteil. Peter Davey konnte jedoch in seiner Analyse in der Architectural Review unter der Überschrift „Commons Sense“ nach­ weisen, dass die Nachbargebäude zu ihrer Zeit ähnliches Aufsehen erregten. Der erste Sturm hat sich längst gelegt, und die hohe Gebrauchsqualität hat den Gewöhnungseffekt beschleunigt. Mit seinen mutig und prägnant ausgeformten Abluftkaminen erhält der gewal­ tige Gebäudeblock Struktur und Maßstab. Die Aufnahme von ähnlichen Motiven an den Nachbargebäuden ermöglicht die Einbindung in die berühmte Silhouette der Uferbebauung entlang der Themse. Auch Pugin hatte an den Houses of Parliament in seinen gotisierenden Dachreitern geschickt erforderliche Abluft­ röhren integriert. Die monumentalen Kamine am Scotland­Yard­Gebäude sind ebenfalls nicht zu übersehen. Bei der formalen Durcharbeitung des Gebäudekörpers wie der endgültigen Ober­ flächenstruktur wurde die Planung unter Zuhil­ fenahme zahlreicher, aufwändig ausgestatteter Arbeitsmodelle vorangetrieben. Kein auch noch so kleines Detail wurde dem Zufall überlassen.

2

Die Büros der Abgeordneten und ihrer Mit­ arbeiter sind um einen zentralen, glasüber­ deckten Innenhof organisiert. Die zur Straßen­ seite orientierten Räume sind mit Erkern aus­ gestattet, im Gegensatz zu den in den ruhi­ gen Hof gerichteten. Die Fenster sind hier aus Schallschutz- und Sicherheitsgründen nicht zu öffnen. Das Gebäude wird zu 100 % Frischluft versorgt und belüftet. An der Basis der mächtigen Ablufttürme wird die Frischluft angesaugt und nun über Rotationswärmetauscher im Gegenstrom zur zentral geführten Abluft vorgewärmt. Unter dem Dach wird die Zuluft für die Büros nach­ behandelt und konditioniert. An der Innenseite der Fassade erfolgt die Versorgung der ein­ zelnen Etagen. Über den aufgeständerten Installationsboden gelangt die Zuluft schließ­ lich flurseitig als Quellluft in den Büroraum. Ein geschickt konstruiertes Einbauelement am Fenster unterstützt den Tageslichteintrag in den Raum und integriert die künstliche Beleuchtung. Es gibt punktuelles Leselicht nach unten sowie indirektes, gegen die geschwun­ gene Decke nach oben strahlendes Licht zur gleichmäßigen Raumbeleuchtung. Durch die hohe Tageslichtrate lässt sich die künstliche

Beleuchtung reduzieren und damit Energie spa­ ren. Im oberen Abschnitt der Fensterlaibung sind die Öffnungen für die Abluft. Die Decke, aus hochwertigem Sichtbeton geformt und vorge­ fertigt, bietet die erforderliche Speichermasse für den gewünschten Temperaturausgleich im Raum. Innerhalb des gesamten Gebäudes ste­ hen mit den unverkleideten Stützen, Bögen, Decken- und Trennwandelementen aus weißen Sichtbetonfertigteilen ausreichend Speichermassen zur Verfügung. Während des Sommers wird das Gebäude im Nachtbetrieb mit Luft durchspült und natürlich gekühlt. Die im Tagesbetrieb entstandenen Wärmelasten werden abgeführt. Die Abluftführung erfolgt außen an der Fassade, zu beiden Seiten der massi­ ven Pfeiler aus Sandstein. Als Material für die sichtbaren Luftkanäle, die Dachoberfläche und die Ablufttürme kommt eine Legierung aus Aluminium und Bronze zum Einsatz. Dazu waren in aufwändigen Untersuchungen Guss- und Extrusionsverfahren zu testen, Schweißverbindungen zu prüfen, geeigne­ te Patinierungsverfahren zu ermitteln. Die Fenster selbst haben eine Dreifachverglasung und funktionieren im Winter als Absorber. Über dunkel eingefärbte Jalousien wird solare Strahlungswärme aufgenommen.

1 Schnitt durch den Gebäudeblock mit darun­ ter liegender U-Bahnstation, ohne Maßstab 2 Ansicht von der Themse: Houses of Parliament mit Big Ben, Parlamentsgebäude Portcullis House, vor­ maliger Scotland Yard

153

Victoria Embankme nt

Parliament Street

Bridge Street

3 4

MENTARY BUILDING n

3 Grundriss Straßenniveau mit Innenhof 4 Blick aus dem Innenhof auf die Fassade 5 Fassadenabschnitt Innenhof über dem Glasdach

154

Über die Abluft wird die gewonnene Wärme dem Lüftungskreislauf zugeführt. Während des Sommers lässt sich die mit Grundwasser vorgekühlte Zuluft vor die Fenster leiten. Konventionelle Kühlaggregate fehlen in diesem Gebäude zur Gänze. Eine Besonderheit im Sanitärbereich besteht darin, dass das zur Kühlung eingesetzte Grundwasser in der Folge als Grauwasser zur Toilettenspülung verwendet wird. Der Verbrauch von Trinkwasser ist durch weitere Maßnahmen auf ein Minimum gesenkt. Der mit Glas überdachte und mit großen Bäumen bepflanzte Innenhof dient als Kommunikations- und Erholungsraum. Das filigrane Tragwerk aus amerikanischer Eiche und Verbindungselementen aus Edelstahl und Glas gibt dem Raum eine freundliche und zugleich anspruchsvolle Note. Der Blick hoch zu den Arbeitsplätzen ist frei. Die differenzierte Gestaltung der Fassade zeigt auch im Nahbereich Wirkung. Die mit 120 Jahren veranschlagte Lebenszeit des Gebäudes sollte unschwer überboten werden.

5

155

7

8

6 Detailschnitt Fassade Abgeordnetenzimmer, ohne Maßstab 7 Gebäudeschnitt mit Funktionsschema des Lüftungssystems 8 Raumgruppe für zwei Abgeordnete mit gemeinsamem Sekretariat, ohne Maßstab 9 Blick in typisches Abgeordnetenbüro

156

6

9

157

Integrierte Ökologie: Büros und Werkstätten in Weidling Architekt: Georg W. Reinberg, Wien

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2003 NGF Büro: 419 m2 BGF Büro: 499 m2 BGF gesamt: 961 m2 BRI: 2 579 m3 (Büro und Werkstatt) Heizenergiebedarf: 19,4 kWh/m2a U-Wert Dach: 0,11 W/m2K U-Wert Außenwand: 0,18 W/m2K U-Wert Fußboden Erdgeschoss gegen Erde: 0,19 W/m2K U-Wert Verglasung: 0,7 W/m2K

158

Ein Unternehmen, das als Gartenbaubetrieb startete, ist heute auf die Einrichtung von Schwimmteichen und Pflanzenkläranlagen spezialisiert. Für die Erweiterung des Produktions- und Verwaltungsgebäudes wurde ein beschränkter Wettbewerb ausgeschrieben. Die Standortvorzüge, von einer landschaftlich attraktiven Umgebung und einem natürlichen Gewässer geprägt, wurden vom Gewinner der Konkurrenz geschickt genützt. Die neuen Gebäude stehen quer zur Talrichtung und bilden mit der Baumkulisse der Berghänge den räumlichen Rahmen für die große Wasserfläche. Der Verwaltungstrakt liegt direkt am bestehenden Teich. Die verglaste Südfassade vermittelt zwischen außen und innen. Die Funktionen der Erschließung und Kommunikation sind geschickt verknüpft mit solchen des effektiven Sonnenschutzes einerseits und der Nutzung solarer Energieeinträge andererseits. Der Zugang erfolgt am Wasser an der westli­ chen Schmalseite des Gebäudes. Ein großzügig geschnittener Empfangsbereich führt den Kunden zur zweigeschossigen Beratungszone. Nach Norden sind über einen offenen, gedeckten Gang Werkstatt- und Lagerbereiche ange­ bunden. Die Verkehrserschließung dieser Zone ist vom Kundenbereich klar getrennt.

Der Freibereich ist wesentlicher Bestandteil im Kontakt mit potenziellen Auftraggebern. Hier lässt sich die Leistungspalette des Betriebes anschaulich demonstrieren. Wesentliche technische Komponenten bestehen in einer Teichbaufolie und einem System zur Kohlendioxid-Anreicherung des Wassers. Die Besucher können über einen Rundweg, der durch das Gelände und über wassernahe Stege führt, unter­ schiedliche Biotopbereiche kennen lernen. Das durchgeplante Wasserkonzept unterstützt und prägt die Freiflächengestaltung. Der bestehende Teich zeigt den über lange Zeit eingewachsenen Uferrand, und die große Wasserfläche ist auch zum Schwimmen geeignet. Stege teilen die anschließenden Flächen mit unterschiedlichen Bepflanzungsarten. Im südöstlichen Bereich wird über eine integrierte Pflanzenkläranlage die gesamte Schmutzwasserreinigung vorgenommen. Die Dachentwässerung der Anlage mündet in eine Versickerungsmulde zwischen den Gebäuden und ist ebenfalls selbstverständ­ licher Bestandteil der Freiflächengestaltung. Der Bürotrakt wird der Länge nach von einem Beton-Speicherwandkern geteilt und besteht im Übrigen aus einer hoch wärmegedämmten Holzkonstruktion in Brettsperrholz. Die Südfassade wird von Glas und Holz geprägt.

2

3 4



tungsgebäude mit vor­ gelagertem Schwimm­ teich, Werkstätten, Lager, Erschließung, ohne Maßstab 3 Blick in die zweigeschos­ sige Erschließungs­ und Kommunikationszone 4 Ansicht von Norden mit Teich und Anschluss Werkstatt

159

9

5

5 Betonkernaktivierung, Kühlung mit Grund­ wasser im Sommer 6 Situation der Lüftung in einer Sommernacht 7 Situation in einer Winternacht: Speicher­ wand als Heizkörper 8 Sonnentag im Winter 9 Gebäudewirkung bei Nacht

6

10 Ausschnitt Südfassade mit Kollektorfeld. Der Sonnenschutz erfolgt über den weiten Dachüberstand und über bei Bedarf im unteren Bereich der Fassade vorgehängte Textilbahnen. 11 Lüftungsschema 12 Büroräume mit offener Lüftungsführung 13 Umgang mit Regenwas­ ser und Abwasser auf dem Gelände

7

8

160

Für die Optimierung eines möglichst energie­ effizienten Betriebes der Anlage wurden bei der Planung thermische Gebäudesimulationen herangezogen. Mit ihrer Hilfe wurden nach­ haltige Lösungen zum Heizbetrieb, für den Sonnenschutz, für die solarthermische Anlage und für das erforderliche Lüftungskonzept ent­ wickelt. Dabei untersuchte man das Zusam­ menspiel aller wesentlichen energie­ und kom­ fortrelevanten Eigenschaften des Gebäudes. Die Auswertung der Simulationen erbrachte folgende Ergebnisse: Das Gebäude kühlt, ent­ sprechend konstruiert, so langsam aus, dass es bei zehntägiger Betriebsunterbrechung die Zeit ohne Nachheizung frostsicher überdauert. Das lässt sich durch Dämmstärken von 20 cm in den Außenwänden und 30 cm im Dachbe­ reich sowie den Einsatz einer Dreischeiben­ Wärmeschutzverglasung erreichen. Für die Heizung stehen 16 m2 an Kollektorfläche, inte­ griert in der Südfassade, und ein Holzheizkessel, kombiniert mit zwei Pufferspeichern von je 1500 Litern zur Verfügung. Die teilsolare Heizung funktioniert ohne Eingriffe der Belegschaft und temperiert die Büroräume auch während der Weihnachtspause. Frischluft wird in die Büros eingebracht und über den Umweg der Erschließungshalle im WC und in der Teeküche abgesaugt. Durch eine 7–10 mm breite Fuge unter den Türen kann die Luft von den Büroräumen in den Verkehrsraum überströmen. Drei Erdkanäle und eine regelbare Wärmerückgewinnungsanlage sichern den Komfort im Sommer und sorgen für ein aus­ gewogenes Energiekonzept. Der Sonnenschutz ist mit den Komponenten der Luftkühlung und

10

der Kühlung über Brunnenwasser abgestimmt und optimiert. Der Sonnenschutz kann somit blickdurchlässig ausgebildet werden, um den attraktiven Ausblick auf den Schwimmteich zu keiner Zeit vermissen zu lassen. Im Gegenzug muss der Wandelgang im Sommer während der Nacht intensiv und dauerhaft durchlüftet bleiben. Die zentrale Speicherwand lässt sich ohne großen technischen Aufwand über das ohnehin verfügbare Brunnenwasser temperie­ ren. Der positive Einfluss auf das sommerliche Klima ist deutlich spürbar. Innentemperaturen über 26° Grad wurden selbst im heißen Sommer 2003 nicht erreicht. An Hand der Computersimulation konnte nachgewiesen werden, dass sich optimaler Wärmeschutz im Winter und hoher Komfort im Sommerbetrieb nicht zwangsweise gegen­ seitig ausschließen. Dabei wurde auch dar­ auf geachtet, zu viel technischen Einsatz zu vermeiden. Ohnehin vorhandene technische Einrichtungen, wie die Absaugung der holzver­ arbeitenden Maschinen und die Förderung von Brunnenwasser zur Teichbewirtschaftung, wur­ den nahtlos in das ökologische Haustechnik­ konzept integriert. Das konstruktive System folgt dem Energie­ konzept. Neben der langen, durchlaufenden Betonwand, die unter dem Stichwort Beton­ kernaktivierung zu Heizungs­ wie Kühlauf­ gaben herangezogen werden kann, besteht das übrige Gebäude aus Brettsperrholz. Dach und Fassade sind mit Steinwolle hoch wärmege­ dämmt und luftdicht ausgeführt. Dabei bleiben bei Funktion und Ästhetik des Hauses keinerlei Wünsche offen.

11

12

13

VERSICKERUNGSMULDE

BIOKLÄRANLAGE

161

ohne Maßstab 15 Detailschnitte Nordfas­ sade mit Vertikalschnitt durch Außentüre und Horizontalschnitt Fenster, dazu Vertikal­ schnitt Südfassade mit Holzdeck über der angrenzenden Wasser­ fläche. Aufbau Nordfassade von außen nach innen: 3,5 cm Lattung Lärche, Lattung Holzstaffel 4/5, 3 cm Hinterlüftung, Folie UV­beständig als Windsperre, 20 cm Steinwolle zwi­ schen Holzpfosten, 9,8 cm Dickholzplatte, 1 cm Schilfmatte, 1,5 cm Heizregister, 1 cm Lehmputz, ohne Maßstab 16 Ansicht von Westen mit Hauptzugang

14

15

162

16

163

Firmengebäude in Passivhausstandard: Gewerbebau in Steyr Architekt: Walter Unterrainer, Feldkirch

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2002 Gesamtfläche Büro: 1 042 m2 BRI Büro: 4 015 m3 Gesamtfläche Lager: 572 m2 BRI Lager: 2 630 m3 Heizenergiebedarf: 14 kWh/m2a U-Wert Flachdach: 0,10 W/m2K U-Wert Außenwand: Leichtbau 0,12 W/m2K U-Wert Bodenplatte: 0,20 W/m2K U-Wert Kellerdecke: 0,20 W/m2K U-Wert Verglasung Süd und West: 0,5 W/m2K U-Wert Verglasung Nord und Ost: 0,9 W/m2K U-Wert Fenster: 0,82 W/m2K

164

Der Bauherr ist ein in Steyr alteingeses­ sener Installationsbetrieb mit circa 70 Mitarbeitern, der seit einigen Jahren auch in der weiteren Region ein Vorreiter energie­ effizienter Haustechnikanlagen ist. Das neue Firmengebäude in Passivhausstandard stellt mit seiner Gebäudehülle und der sichtbar gemach­ ten, ökologisch bewussten Haustechnik die Firmenphilosophie für alle Kunden anschau­ lich vor. Die städtebauliche Situation dieses Gewerbebaus ist widersprüchlich und vertrackt. Das gesamte Gewerbegebiet wird hinter einem über 3 Meter hohen Lärmschutzwall versteckt und ist nur über komplizierte Nebenwege erschlos­ sen. Der Baukörper nimmt in Situierung und Proportion direkt Bezug auf den benachbar­ ten, denkmalgeschützten Vierkanthof, der in den kommenden Jahren einer neuen Nutzung zugeführt wird.

Die Aufgabe war die Errichtung eines kosten­ günstigen, zweckmäßigen und veränderbaren Bürogebäudes, das außerdem in kurzer Bauzeit und mit hohem ökologischem Anspruch fer­ tig gestellt werden sollte. Die Lösung der Bauaufgabe besteht in einer Synthese zwischen funktionaler Planung, Energieeffizienz durch Passivhaustechnik und Bauzeitenverkürzung durch Vorfertigung. Dabei wurden die Ansprüche an Raum- und Architekturqualität, bei Wahrung der Angemessenheit im Erscheinungsbild und in der Ästhetik der Details an keiner Stelle zurückgenommen. Das Gebäude ist in einen 2-geschossigen Verkaufs- und Bürobereich und einem eingeschossigen, hohen Lager und Werkstättenbereich gegliedert. Zwischen den beiden Gebäudeteilen befindet sich ein begrünter, zum Verkaufsraum orientierter Innenhof mit einladendem

Treppenaufgang auf das Verkaufsdach des Lagerteils. Dort werden verschiedenste Kollek­ toren und Photovoltaikelemente aufgestellt und den Kunden präsentiert und erläutert. Die Funktionen sind klar gegliedert: Ein weit auskragendes Vordach signalisiert die Zufahrt und den einladenden Kundeneingang. Im rück­ wärtigen Bereich befinden sich die überdach­ ten Ladezonen und die angrenzenden Räume für die Mitarbeiter. Innen ist der großzügige Eingangsbereich zweigeschossig angelegt. Er verbindet die Verkaufszone im Erdgeschoss mit der Verwaltung im Obergeschoss. Die zweige­ schossigen Verglasungen sind auch als groß­ flächige Schaufenster genutzt. Vertikale Erwei­ terungsmöglichkeiten des Betriebsgebäudes für die Zukunft sind statisch und konstruktiv eingeplant.

2

3

Der Bürohausteil ist das erste Passivhausbüro in Österreich und wurde auch als solches vom Passivhausinstitut in Deutschland zerti­ fiziert. Das Gebäude zeigt, dass selbst hoch energieeffiziente gewerbliche Bauten keines­ falls Kompromisse eingehen müssen, welche die Raumqualitäten mindern. Transparenz, Funktionalität, vertikale Raumverbindungen und vielfältige Blickbeziehungen stehen nicht im Widerspruch zu einer überzeugenden Energiebilanz. Die für Passivhäuser teilweise ungewöhnlichen Details sind auf Klarheit in der Gestaltung, Angemessenheit der angewende­ ten Mittel und Kostenoptimierung ausgelegt. Grundlage des energetischen Konzepts sind die technischen Maßnahmen, die als Vorzeigeobjekte für interessierte Kunden offen dargestellt werden. Alle Komponenten (und Subkomponenten wie z.B. der Erdkollektor) sind für Passivhausinteressenten zugäng­ lich und anschaulich gemacht worden. Dazu gehören eine sichtbar installierte, kontrollierte Belüftung mit hoch effizienten Wärmetausch­ ern, ein sichtbar gemachter Erdkollektor, eine Biomassenacherwärmung mit Holzpellets, eine solare Warmwassererzeugung, eine photo­ voltaische Stromerzeugung, eine Regenwasser­ sammelanlage, u. a.

1 Ansicht mit dem Wind­ rad als Firmensignet 2 Querschnitt 4

3 Grundriss Obergeschoss mit Verwaltung und Ausstellungsfläche auf dem Dach von Lager und Werkstatt 4 Grundriss Erdgeschoss mit Verkauf, Lager und Werkstatt Zeichnungen ohne Maßstab

165

Das Lüftungskonzept beinhaltet einen Erdkollektor aus PE-Rohren mit Wärmetauscher, der die Außenluft je nach Bedarf vorwärmt oder kühlt. Nach der Wärmerückgewinnung deckt das automatische Nachheizregister den fehlenden Wärmebedarf. Der bereits durch bauliche Maßnahmen extrem reduzierte Wärmebedarf wird größtenteils durch natür­ liche Energiequellen mit einer Wärmepumpe sowie durch Solarkollektoren abgedeckt. Für den restlichen Heizwärmebedarf sorgt eine Pelletsheizung. Fast ein Drittel des Stromverbrauchs wird durch das Windrad und der auf dem Dach bezie­ hungsweise an dem Turm installierten Photovoltaikanlage gedeckt. In Zukunft soll die Anlage bis zur vollständigen Deckung des Konsums erweitert werden. Auf dem Parkplatz ist ferner eine Biodieseltankstelle installiert worden.

5

5 Verwaltungsbereich im Obergeschoss und Verkaufszone im Erdgeschoss sind räumlich miteinander verbunden 6 Blower-Door-Messung: Beim ersten Versuch lagen die Ergebnisse im optimalen Bereich.

166

6

Der Bebauungsplan verbietet vertikale Bauteile und weithin sichtbare Firmensignets. Der im Schwerpunkt dieser beiden Gebäude platzierte und über den Lärmschutzwall sichtbare Lichtund Werbeturm aus Polycarbonatplatten ist mit Photovoltaikzellen und einem 5-kW-Windrad bestückt. Nach großen Widerständen wurde der schlanke, vertikal differenzierte und sta­ tisch optimierte Turm als energiegewinnende Maßnahme in reduziertem Ausmaß bewilligt. Dieser stellt auch als nächtliches Lichtelement die energiebewusste Firmenphilosophie vor und ist ein selbstbewusster und weithin sicht­ barer Blickfang. Beide Baukörper wurden in vorgefertigter Holzbauweise in kürzester Bauzeit montiert. Das Gebäude ist nur teilweise unterkellert. Die Holzkonstruktion ruht auf einer gedämm­ ten 30 cm starken Betonplatte. Das statische Raster misst 400 cm. Die Fassaden sind in einem durchgängigen Raster von 2 m konstru­ iert. Die Stöße sind mit Klemmprofilen aus Faserzementstreifen über Drainagegummi gelöst. Die Fugen dahinter sind luftdicht ver­ klebt und versiegelt. Diese Lösung ist billiger als Alu-Klemmleisten, benötigt weniger graue Energie und führt zu erheblich geringeren Wärmebrückenwirkungen.

7

8

7 Ansicht der Eingangspartie mit auskragendem Vordach und Windfang 8 Obergeschoss mit geräumiger und attrakti­ ver Ausstellungsfläche auf dem Dach von Lager und Werkstatt

167

9

schlossene Fassade, ohne Maßstab 10 Detail Fußpunkt, ver­ glaste Fassade, ohne Maßstab 11 Montage der vorgefertig­ ten Holzkonstruktion 12 Montage und Abdich­ tung des Flachdaches 13 Montage der Fassade mit 2 x 4 m großen, dreifach verglasten Elementen

168

10

11

Die Ergebnisse des Drucktests nach dem Blower-Door-Verfahren lagen beim ersten Versuch unter 0,5 h-1. In den transparenten Zonen bestehen die Fassaden aus größtmöglichen DreifachVerglasungen mit 200 x 400 cm. Die großen Glasscheiben verleihen dem Gebäude groß­ zügige Ein- und Ausblicke. Gleichzeitig bewir­ ken sie eine radikale Reduzierung der Fugenund Wärmebrückenlängen, bezogen auf die Glasfläche. Bei Passivhausfenstern bilden eben die Rahmenkonstruktionen ihren Schwachpunkt. Durch den kleinen Rahmenanteil kann mit weniger dämmenden aber kostengünsti­ geren Rahmendetails derselbe U-Wert für das gesamte Fenster erzielt werden, wie bei kleine­ ren „klassischen” Passivhausfenstern mit grö­ ßeren Fugen- und Rahmenlängen. Die opaken Flächen sind als Pfosten-Riegelkonstruktion in Holz, mit einem gedämmten Kern von 32 cm gebaut, und beidseitig mit OSB-Platten beplankt. Innenseitig folgt nach der Dampfsperre eine Installationsschicht. Außenseitig werden die Wände von geschoss­ hohen Polycarbonatstegplatten abgeschlos­ sen. Polycarbonatplatten als Fassadenhaut sind langlebig, pflegeleicht, kostengünstig und in ihrer Ökobilanz etwas günstiger als Glas. Sie sind mit 200 x 600 cm als großflä­ chige Elemente erhältlich. Die verwendeten Stegplatten ermöglichen den Blick auf die dahinter liegende Wärmedämmung aus gepressten Holzfaserplatten, die in der Firmenfarbe gelb gespritzt sind.

12

13

Durch wirtschaftliche, witterungsunabhän­ gig hallenvorgefertigte Konstruktion und die Logistik in der Bauführung liegt der Kostenrahmen im Bereich konventioneller, energe­ tisch jedoch erheblich schlechterer Gewerbebauten – bei zudem unvergleichbar niedrigen Betriebskosten und höherer Ausführungspräzision.

169

Niedrigenergieschulanlage: Schulanlage in Pichling Architekten: Loudon + Habeler, Wien

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2003 NGF: 5015 m2 BGF: 5901 m2 BRI: 27 351 m3 Heizenergiebedarf: 34,8 kWh/m2a U-Wert Dach: 0,15 W/m2K U-Wert Außenwand Turnhalle: 0,17 W/m2K U-Wert Außenwand Klassentrakt Stirnseite und Brüstungsbereiche: 0,19 W/m2K U-Wert Fußboden Erdgeschoss gegen Erde: 0,6 W/m2K U-Wert Fenster und Rahmen: 1,1 W/m2K

170

Die Geschichte der SolarCity in Linz reicht zurück bis zum Anfang der neunziger Jahre. Da innerstädtisch kaum mehr freie Flächen für den Wohnungsbau zur Verfügung standen, wurde der ehrgeizige Entschluss zu einem Stadterweiterungsprojekt gefasst. Ein erstes städtebauliches Konzept wurde von Roland Rainer entwickelt, von den Partnern der READGruppe (Foster, Rogers, Herzog) im Kern för­ derfähig verfeinert und von Martin Treberspurg nach dem Gewinn eines Wettbewerbes, erwei­ tert. 1317 Wohneinheiten werden funktional sinnvoll ergänzt mit Zentrumsbauten, einem Kindergarten und einer Schule. Das Schulzentrum liegt, gut angebunden an das Verkehrsnetz, in einem großzügig bemessenen Areal mit ausreichend Raum für Erweiterung, Sport und Freizeit. Es besteht aus einem zweigeschossigen Gebäudetrakt mit den Klassenzimmern und den Gruppenräumen für den Hort. Die vorgelagerte Einfachturnhalle ist abgesenkt und unterirdisch mit dem Hauptgebäude verbunden. In einem zweiten Bauabschnitt soll eine zwölfklassige Hauptschule mit Dreifachturnhalle dazukommen.

Eine durchgehende, von oben mit Tageslicht ver­ sorgte Erschließungshalle verbindet auf selbst­ verständliche und angenehme Art und Weise den Hort im Erdgeschoss und die Klassenräume der Grundschule im ersten Obergeschoss mit­ einander. An den Längsfassaden sind weit vor­ gehängte, steuerbare Sonnenschutzlamellen vorgeblendet. Sie gewährleisten eine optimale passive Ausnutzung der Sonnenenergie. Die Dachfläche ist zum Teil begehbar und ermög­ licht bei entsprechender Witterung auch den Klassenunterricht im Freien. Die übrigen Flächen sind extensiv begrünt. Über die taghelle Verbindungshalle erhalten die Klassenzimmer über Fensterbänder Licht von beiden Seiten und sind so optimal und gleichmäßig belichtet. Bestandteile des Niedrigenergiesystems sind neben der entsprechenden bauphysikalischen Ausstattung von Fenster und Fassade eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und ein Erdwärmetauscher zur Vorerwärmung oder Vorkühlung der Zuluft. Die Frischluft gelangt flurseitig über Volumenstromregler und Quellluftauslässe in die Klassenräume.

3

2

1 Eingang Schule 4

2 Blick in die zwei­ geschossige Erschließungshalle

5

3 Lageplan, ohne Maßstab 4 Erdgeschoss Schule und Turnhalle, ohne Maßstab 5 Obergeschoss 6 Schnitt Turnhalle mit Anschluss an Klassen­ trakt, ohne Maßstab

6

7

7 Querschnitt Klassentrakt mit Technik, ohne Maßstab

171

sommerliche Abluft sommerliche Abluft

Abluft Volksschule Volksschule

Zuluft

Klassenraum Klassenraum

Sonneneinstrahlung im im Sonneneinstrahlung Sommer wird abgeSommer wird abgelenkt, von von lenkt,Vermeidung Vermeidung Wärmeeintrag Wärmeeintrag Sonneneinstrahlung im im Sonneneinstrahlung Winter ins ins Wintergelangt gelangt Gebäude, passive Gebäude, passive Solarenergiegewinnung Solarenergiegewinnung variable variable Sonnenschutzlamellen Sonnenschutzlamellen

Abluft Hort Hort

Erschließungshalle Erschließungshalle

Erdwärmetauscher: Erdwärmetauscher: 1111Rohre Ø 30Øcm, = 20 m Rohre 30 Icm, l = 20 m, Gesamtlänge 220 m Gesamtlänge 220 m

Zuluft

Gruppenraum Gruppenraum

Glasfassade mitmit 20 cm Glasfassade 20 cm Wärmedämmung Wärmedämmung

Erdwärmetauscher: Erdwärmetauscher: Rohre 30 Icm, l = 66 m, 1313Rohre Ø 30Øcm, = 66 m Gesamtlänge 858 m Gesamtlänge 858 m

Frischluft durch Bodenwärmetauscher im Winterim vorgewärmt, im Sommer vorgekühlt Frischluft durch Bodenwärmetauscher Winter vorgewärmt, im Sommer vorgekühlt Abluft gesammelt zur Wärmerückgewinnung durch Rotationswärmetauscher Abluft gesammelt zur Wärmerückgewinnung durch Rotationswärmetauscher

8

Dachfläche Turnsaal: 5,70 m2 Fotovoltaik, Gesamtleistung 714 Watt m 2 Fotovoltaik,zur Gesamtleistung 714 Watt Dachfläche Turnsaal: 16,505,70 m2 Sonnenkollektoren Warmwasserbereitung 16,50 m2 Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung

8

8. Querschnitt Klassentrakt mit Funktionsschema der Lüftung im Gebäude, ohne Maßstab 9. Blick in einen Klassenraum, beachtenswert: die gleichmäßige Belichtung von beiden Seiten 10. Blick in die Erschließungshalle auf den Folgeseiten: 11. Schnitt mit Angabe der wesentlichen konstruktiven Merkmale, ohne Maßstab 12. Blick auf Längsfassade mitKlassentrakt 8 Querschnitt Sonnenschutz mit Funktionsschema 13. Turnhalle und der Lüftung im GeKlassentrakt bei Nacht bäude, ohne Maßstab

9 Blick in einen Klassenraum, beachtenswert: die gleichmäßige Belichtung von beiden Seiten 10 Blick in die Erschließungshalle Auf den Folgeseiten: 11 Schnitt mit Angabe der wesentlichen konstruk­ tiven Merkmale, ohne Maßstab 12 Blick auf Längsfassade mit Sonnenschutz 13 Turnhalle und Klassentrakt bei Nacht

172

Über den freien Deckenhohlraum wird die Luft Über den freien Deckenhohlraum wird die gleichmäßig abgezogen und zum zentralen Luft gleichmäßiggeführt. abgezogen zen­ Lüftungskollektor Über und einenzum Rotatralen Lüftungskollektor geführt. Über einen tionswärmetauscher wird der Abluft die vorRotationswärmetauscher wird der Abluft handene Restwärme entzogen. Der Luftstrom die vorhandene Restwärme entzogen. Der ist so auszusteuern, dass keinerlei ZugerscheiLuftstrom ist so auszusteuern, dass keinerlei nungen auftreten. Die Fensterlüftung erfolgt Zugerscheinungen auftreten. Die Fensterlüfüber 0,35 m breite, jedoch hohe Lüftungsflügel tung erfolgt über 0,35 m breite, jedoch hohe mit kleinstufig einstellbaren Öffnungsbreiten. Lüftungsflügel mit kleinstufig einstellbaren Sie ermöglichen eine bedarfsgerechte GrundÖffnungsbreiten. ermöglichen eine bedarfs­ lüftung sowie eineSie besonders wirtschaftliche gerechte Grundlüftung sowie eine sommerliche Dauer-(Nacht-) Lüftung. besonders wirtschaftliche sommerliche Dauer-(Nacht-) Im oben abgebildeten Querschnitt sind die Lüftung. beschriebenen Komponenten und die Im obender abgebildeten Querschnitt Funktion Lüftungsanlage in einer sind Über-die beschriebenen Komponenten und die Funktion sicht dargestellt. Die Länge der im der Lüftungsanlage einer Übersicht dar­ Baugrubenbereich unterindem Gebäude eingebrachten für der den im Erdwärmetauscher gestellt. Rohre Die Länge Baugrubenbereich beträgt 220 laufende Zum Einsatz kom-für unter dem GebäudeMeter. eingebrachten Rohre men da diese den Kunststoffrohre, Erdwärmetauscher beträgtdruckwasser220 laufende dicht verschweißt werden können und gut zu Meter. Zum Einsatz kommen Kunststoffrohre, reinigen Die Lüftung der Turnhalle werden folgt da diesesind. druckwasserdicht verschweißt nach demund selben können gutPrinzip. zu reinigen sind. Die Lüftung Der zwar Prinzip. weitgeder Heizenergiebedarf Turnhalle folgt nachwurde demselben hend dennoch verbleibt ein RestDer reduziert, Heizenergiebedarf wurde zwar weit­

gehend reduziert, dennoch verbleibt ein

bedarf, der im vorliegenden Fall über zwei Restbedarf, der im vorliegenden Fall über Temperaturschienen gedeckt wird. Eine zwei Temperaturschienen istgedeckt wird. Warmwasser-Fußbodenheizung im HauptEine Warmwasser-Fußbodenheizung ist gebäude wie in der Turnhalle vorgesehen. im Hauptgebäude derWärmeabgabe Turnhalle vorgese­ Über Zonenventilewie wirdindie in hen. Über Zonenventile wird die den jeweiligen Raum geregelt. DieWärmeabgabe Steuerung in denzentral. jeweiligen Raum geregelt.gibt Die Steuerung erfolgt In der Turnhalle es ein erfolgt zentral. In der Turnhalle gibt es ein Heizungssystem, das für Schwingböden Heizungssystem, das für Schwingböden geeiggeeignet ist. Auf dem Dach der Turnhalle sind ist. Auf dem Dach der Turnhalle net Solarkollektoren mit einer Gesamtfläche vonsind 2 Solarkollektoren mit einer Gesamtfläche 20m zur Brauchwarmwasserbereitung fürvon 20m² zur Brauchwarmwasserbereitung den Sanitärbereich montiert. Der verbleibende für den Sanitärbereich montiert. Der verbleibende Bedarf wird aus dem NahwärmeversorgungsBedarf wird aus dem Nahwärmeversorgungsnetz entnommen. Zur Erfassung der energetientnommen. Zur der energeti­ netz schen Kennzahlen, sowie Erfassung für die Optimierung schen Kennzahlen sowie für die Optimierung des Betriebes ist ein Bussystem installiert. des Betriebes ist ein Bussystem installiert. Das Farb und Materialkonzept folgt dem Prinzip der bewußten Reduzierung Das Farbund Materialkonzept folgtund demdem Prinzip Einsatz klarer, robuster Oberflächen: Terrazzo der bewussten Reduzierung und dem Einsatz in den Fluren, Parkett in den Klassen, Holz in anden klarer, robuster Oberflächen: Terrazzo Türen und Parkett Fenstern. Fluren, in den Klassen, Holz an Türen Besonders attraktiv und für eine Schule ideal und Fenstern. ist Besonders die nach Osten anschließende, zusammenattraktiv und für eine Schule ideal hängende Freifläche, in die naturbelassene ist die nach Osten die anschließende, zusammen­ Landschaft am nahen Bachlauf übergeht. hängende Freifläche, die in die naturbelassene

Landschaft am nahen Bachlauf übergeht.

9

10

173

Dachaufbau: Substrat 10–22 cm Speicherplatten 22 cm Vlies Wärmedämmung 15 cm Feuchtigkeitsisolierung 3-lagig 1 cm Wärmedämmung 10 cm Dampfsperre Gefällebeton 3–15 cm Stahlbetonplatte 33 cm Hohlraum abgehängte Decke 2 cm Boden EG: Fliesen in Dünnbett 1,5 cm Doppelboden 30,5 cm Estrich/PAE-Folie 5 cm Trittschalldämmung 3 cm Wärmedämmung 5 cm PE-Folie Stahlbetonplatte 25 cm Fassade: Glaselement 1 cm Hinterlüftung 2,5 cm Holzwolle-Leichtbauplatte 2,5 cm Mineralwolle 20 cm Stahlbetonbrüstung 14/17 cm Trockenputz 4 cm

11

12

174

13

175

Passivhausstandard für Kinder: Montessorischule in Aufkirchen Architekten: Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2004 NGF: 3 614 m2 BGF: 4 080 m2 BRI:18 976m3 Berechneter Heizwärmebedarf: 13,5 kWh/m2a U-Wert Dach: 0,10 W/m2K U-Wert Außenwand: 0,18 W/m2K U-Wert Fußboden Erdgeschoss gegen Erde: 0,14 W/m2K U-Wert Verglasung: 0,70 W/m2K

Einen Lebensraum für Kinder zu schaffen, dieses Ziel haben sich die Architekten bei der Planung der neuen Montessori-Grund- und Hauptschule in Aufkirchen gesetzt. Der Entwurf zeigt ein aus dem Boden wachsendes zweigeschossiges Gebäude mit geschwungenem Gründach und organisch geformtem Grundriss. Das lichtdurch­ flutete, freundliche Gebäude lädt die Kinder auf­ grund der vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten ein, sich im Schulalltag und auch in der Freizeit wohl zu fühlen. Trotz der architektonisch anspruchsvollen Gestaltung muss sich das Gebäude den Gesetzen der Wirtschaftlichkeit unterwerfen und den Finanzierungsvorgaben der öffentlichen Hand folgen. In diesen Rahmen hat sich auch die energiesparende Bauweise in Passivhausqualität einzufügen. Das markante Dach harmoniert mit dem Gelände, die unterschiedlichen Raumhöhen gehen stufenlos ineinander über. Durch die kompakte Form entstehen im Verhältnis zum umbauten Raum geringe Außenflächen, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt und Energie spart. Durch das bis zum Boden reichende

176

Dach entstehen nur zwei Außenfassaden. Die Südostseite öffnet sich zu Eingangsbereich und Pausenhof, die Nord-Westseite zeigt in die freie Landschaft. Der Eingang der Schule wird mit einer durch die Fassade geschobene Rotunde und einer Leitwand markiert, die den Zuweg begleitet. Hinter dem Eingang öffnet sich die bis unter das Dach reichende Aula. Der angrenzen­ de Speiseraum fungiert auch als Schülercafé. Die Aula kann über mobile Trennwände in die Turnhalle und den runden Mehrzweckraum erweitert werden. Bei großen Veranstaltungen wird die halbgeschossig nach unten versetzte Turnhalle durch eine mobile Zuschauertribüne zwischen Aula- und Turnhallenebene umfunk­ tioniert. Unmittelbar an die Aula schließt sich der Klassentrakt an. Er beherbergt im Erdgeschoss die sechs Hauptschulklassen mit Fachräumen und im Obergeschoss die vier Grundschulklassen mit Fachräumen und Verwaltungsbereich. Die zahlreichen Lichtöffnungen in Dach und Zwischendecken schaffen einen durchlässigen Raumeindruck mit vielfältigen Sichtbeziehungen.

2 3

1 Ansicht von Süden 2 Grundriss Erdgeschoss mit Geländeumgriff, ohne Maßstab 3 Ausschnitt Südfassade mit Außentreppen zu den Klassenräumen im Obergeschoss

177

 

       



   

    

  

 

     werkbank

4

5

4 Querschnitt, Situation Tageslicht: über die zentralen Oberlichtöffnungen ist die Erschließung durchgehend natürlich belichtet. Lüftungsschema Zuund Abluft, ohne Maßstab. 5 Blick auf das Baufeld mit Rohbaustruktur 6 Grasdach mit Oberlichtstruktur 7 Oberlicht im Detail 8 Montage der Dachelemente 9 Klassenraum im Rohbau, das aufsteigende Dach ist auch im Inneren erlebbar

178



 

  

    

6

Die Vernetzung von innen und außen entspricht wie viele weitere Details den Grundsätzen der Montessoripädagogik, mit der sich die Architekten kurzzeitig auch als Hospitanten in Grund- und Hauptschule intensiv auseinander gesetzt haben. Die Montessorischule in Aufkirchen ist nach den Kriterien des Passivhauses zertifiziert. Die kompakte Außenhülle ist hoch wärmegedämmt. Dazu gehören die entsprechende Verglasung und Passivhausfenster. Die kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung versorgt das Schulgebäude und die Turnhalle mit der nötigen Frischluft. Zonierung und Kompaktheit sind wesentliche Aspekte des erwähnten Standards. Nur bei einem sehr kompakten Baukörper sind große Gebäude energieeffizient und kostengünstig zu realisieren. Mehr als zwei Geschosse waren hier nicht vertretbar, da das Grundstück am Ortsrand einer kleinen Gemeinde liegt. Beim Entwurf wurde von Anfang an mit einer zweibündigen Anlage, die einen tiefen Baukörper erzeugt, gearbeitet. Die daraus üblicherweise resultierenden Nachteile in der Belichtung wur-

7

den jedoch kompensiert durch eine großzügige Dachverglasung in den Kernbereichen. Durch die Oberlichtsheds mit den darunter liegenden Lufträumen wird ein großzügig wirkender, lichtdurchfluteter Bereich geschaffen. Eine konsequente Zonierung ist ebenso wichtig. Der Baukörper ist nord-südorientiert, um den Haupträumen den Großteil der solaren Gewinne zukommen zu lassen und untergeordnete Räume nach Norden legen zu können. Bei einer Tiefe von circa 20 bis 28 Metern wurde folgende Zonierung vorgesehen: Die Südseite belegen die Klassenräume, der Mehrzweckraum und die Aula. In der Mittelzone gibt es die Erschließung sowie Neben- und Abstellräume. Auf der Nordseite liegen die Fachklassen und die Verwaltung. Alle Klassenzimmer erhalten eine direkte Verbindung zum Schulgarten, da auch die Klassenzimmer im Obergeschoss über Rettungstreppen einen jeweils eigenen Zugang zum Freigelände haben. Die Außentreppen sind Teil des Brandschutzkonzeptes und erfüllen so mehrere Funktionen. Gleiches gilt auch für die Fachräume für Zeichnen und Musik und den Raum für die Mittagsbetreuung.

8

9

179

8. epdm ab 9. schutzm 10. begr

Dachaufbau von oben nach unten: Begrünung 100 mm, Schutzmatte, Abdichtung, Trennvlies mit Leckageortung, OSB Platte – luftdichte Ebene 25 mm, Holzstegträger mit Zellulosedämmung 406 mm, feuchteadaptive Dampfbremse OSB-Platte Luftlattung Holzlattung auf Trägerplatte

Um die Kompaktheit zu erhöhen, grenzt die Einfachturnhalle mit der Längsseite direkt an die Aula an. Die Verbindung von Aula und Turnhalle (große Öffnung mit einer mobilen Trennwand) erlaubt vielfältige Nutzungsmöglichkeiten, wie größere gemeinsame Veranstaltungen, Schulfeste und Aufführungen. All dies sind wesentliche Elemente, die die Montessoripädagogik unterstützen.

Fassade von außen nach innen: Holzschalung Douglasie 24 mm, Luftlattung mit Fassadenvlies 40 mm, Unterdeckplatte DWD 16 mm, BFU-Platte mit Zellulosedämmung 280 mm, OSB-Platte – luftdichte Ebene 22 mm, Gipsfaserplatte 15 mm 1. gipsfaserplatte 2. osb platten (luftdichte ebene) 3. bfu tr mit d 4. unterdeckplatte dwd 5. luftlattung mit fassadenvlies 5. Holzschalung douglasie

Decke Obergeschoss von oben nach unten: Klebeparkett 13 mm, Zementestrich mit Ausgleich 60 mm, Trennlage, Dämmung 30 mm, Stahlbeton 200 mm, Akustikdecke: Gipskartonplatte 25 + 12,5 mm

016 040 024

1. klebepa 2. zemente 3. trennlag 4. d 5. stahlbeto 6. abgeh

1. klebepa 2. zement 3. trennlag 4. d 5. feuchtig 6. bodenp 7. folie 8. perimet 9. sauberk

Fußboden Erdgeschoss von oben nach unten: Klebeparkett 13 mm, Zementestrich mit Ausgleich 60 mm, Trennlage, Dämmung 120 mm, Feuchtigkeitssperre, Stahlbeton 300 mm, Folie, Perimeterdämmung 120 mm, Sauberkeitsschicht 50 mm auf Frostschutzkies 10

10 Detailschnitt Fassade, ohne Maßstab 11 Erschließungszone Obergeschoss, lichtdurchflutet und kommunikationsfördernd

180

015 022 280

Die Art der Bauweise für die tragende Innenkonstruktion wurde sehr früh zu Gunsten eines Massivbaus entschieden. Die Anforderungen an Brand- und Schallschutz sind in Massivbauweise eleganter zu lösen. Auch der Vorteil einer großen Speichermasse ist für das energetische Konzept und das Innenraumklima wichtig. Neben der Ausführung des Kellers mit wasserundurchlässigem Beton sind alle Innenwände und Decken in Sichtbeton ausgeführt. Die Außenhülle war von Anfang an als Holzbau geplant, da hier der Wärmeschutz besser und kostengünstiger herzustellen ist. Die Vorfertigung schafft zudem noch einen Zeitvorteil. So weit möglich wird Holz nicht nur bei der Fassade, sondern auch im Innenausbau eingesetzt. Die Kombination von Stahlbeton und Holz schafft dabei eine warme Atmosphäre. Luftdichtigkeit ist Voraussetzung für den Passivhausstandard. Im Holzbau dient sie zudem als Qualitätskontrolle für die Vermeidung von Konvektionsschäden. Beim vorgenommenen Luftdichtigkeitstest (die Ausbauarbeiten waren noch nicht begonnen, Fenster und Verglasung waren schon eingebaut) wurde folgender Wert erreicht: n50 = 0,09 1/h, bezogen auf das tatsächliche Innenraumvolumen. Die Lüftungsanlage ist nicht als Klimaanlage, sondern als „Ersatzluftanlage“ ausgelegt. Es können mit ihr weder die Luftfeuchtigkeit noch die Raumtemperatur geregelt werden. Bei außergewöhnlicher Luftbelastung ist eine Stoßlüftung über Fenster möglich. Kernstück der Lüftungszentrale ist ein Rotationswärmetauscher. Die Rückwärmezahl beträgt bei 5840 m3/Stunde zuluftseitig 86 % und abluftseitig 74 %. Die Wärmeerzeugung erfolgt über ein Blockheizkraftwerk mit Gasbrennwertkessel. Im Passivhaus läuft die Heizung ohne Absenkung kontinuierlich durch.

11

181

Gebaute Partizipation: Gesamtschule in Gelsenkirchen Architekten: plus+ bauplanung, Neckartenzlingen

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung: 2004 NGF: 16 650 m2 BGF: 19 110 m2 BRI: 77 600 m3 U-Wert Dach: 0,23 W/m2K U-Wert Außenwand: 0,33W/m2K U-Wert Fußboden Erdgeschoß gegen Kriechkeller: 0,35 W/m2K U-Wert Fenster und Verglasung : 0,23 W/m2K

182

„Kinder bauen ihre Schule“ ist der Titel der Projektmonografie über die Gesamtschule in Gelsenkirchen. Er ist programmatisch für die Arbeit des Architekten Peter Hübner. Sein Engagement bei der Partizipation der Nutzer seiner Gebäude in den Phasen des Entwurfes, der Ausführungsplanung und der Realisierung ist beispielhaft und trägt wesentlich zur Nachhaltigkeit seiner Architektur bei. Die unbedingte Identifikation der Kinder mit ihrer Schule führt dazu, dass jegliche Form von Vandalismus fernbleibt. Die evangelische Gesamtschule in Gelsenkirchen-Bismarck liegt in einem durch die Montankrise schwer betroffenen Stadtteil. Ein Ausländeranteil von 30 Prozent und ein ebenso hoher Grad an Arbeitslosigkeit prägen das Gebiet. Die neue multikulturell wie ökologisch angelegte Schule sollte neuer Mittelpunkt werden. So besteht das Entwurfskonzept in der Idee einer kleinen Stadt mit Hauptstraße, Marktplatz mit Bibliothek, Rathaus (Verwaltung), Theater (Aula), Wirtshaus (Mensa), Apotheke (Chemie), Atelier (Kunst) und sechs Klassenhauszeilen an zueinander parallelen Nebenstraßen. Die Beteiligung der Schüler an der Planung, am Entwurf und auch beim Bau war von Anbeginn fest verankert. Wie so oft bei Hübner ist eine fantasievoll ausgedachte Geschichte (Erläuterungsbericht) Basis für den weiteren Ablauf. Das Preisgericht ließ sich von

der sinnvollen wie sinnlichen Programmatik überzeugen, sie entsprach dem vorgegebenen pädagogischen Konzept des ganzheitlichen und sozialen Lernens. Der Träger der Schule formulierte klare Vorstellungen von einer umweltorientierten Schule: Da sollen auf der Grundlage eines hohen Wärmeschutzstandards passive Sonnenenergiegewinne realisiert und in ein energetisches Gesamtkonzept eingebunden werden. In allen Bereichen der Schule ist größtes Augenmerk auf hohe Tageslichtqualität zu richten. „Jahreszeitliche Veränderungen, der gezielte Einsatz von Pflanzen als Verschattungselemente oder Klimaverbesserer in den Innenräumen sollten eine eigene Ästhetik und Handschrift des Bauens mit der Sonne begründen.” Auch der vernünftige Umgang mit dem Regenwasser bleibt nicht unerwähnt. Die Freiflächengestaltung soll die Schule in ein neues Wohngebiet wie selbstverständlich einbinden. „Der gesamte Freiraum soll als Schulgarten Ort der Entspannung, der Ruhe, des Ausgleichs und der Besinnung sein sowie natürlicher Erlebnisraum oder Klassenzimmer im Freien.“ Das Ergebnis bestätigt die Vorgaben in verblüffender Authentizität. Die Öffnung der Schule zum kulturellen Stadteilzentrum ist dabei nur folgerichtig.

Ev. Gesamtschule Gelsenkirchen - Bismarck - Übersichtsplan

Werks

Klasse 2002

nhaus

4

Ateli

tatt

Labo

er

ratori

enha Klass 2000

um

us 2

senh Klas 2001

Klassen 2003

haus 5

Apot

Arena

aus

3

Kino

heke

HQNLUFKHQ%LVPDUFNhEHUVLFKWVSODQ Theate

Klassenha 2004

r

Rat

us 6

ha

us

lio Bib

Stad

th

ek

thaus

Py

ra

m

id

e

Wirtshaus

Seku

ndar

stufe

2

2

4

: H UN

VWDWW

$UHQD

OLH $ WH

/DE

U

$ SR

W KH

NH

R

ULX UD W R

.L Q

7K H D

P

R

WHU

5D

WKD

XV %L

6 WD G

:LUWVKDXV

V

HN

lichem Umfeld, ohne Maßstab

-

3 Grundriss Gesamtanlage: die Schule als kleine Stadt mit allen notwendigen Funktionsbereichen, ohne Maßstab 4 Blick auf den überdachten Marktplatz, Drehund Angelpunkt der Anlage

3\

UD P

LG

H

3

W KDX

K RW EOL

183

Apotheke

Straße

Laboratorium

Venturiflügel

Disco Disco 5

6

Marktplatz mit Abluftturm und angeschlossener Aula (Theater) und Verwaltung (Rathaus), ohne Maßstab 6 Ansicht von Osten mit Rathaus, Kapelle und Bibliothek

184

Theater Theater

Marktplatz mit Lüftungsturm Marktplatz mit Lüftungsturm

Rathaus Rathaus

Der überdachte „Marktplatz”, in den die Hauptstraße mündet und an dem die zentralen Einrichtungen der Schulanlage wie Aula, Cafeteria, Bibliothek und Verwaltung angeschlossen sind, ist nicht nur notwendige Erschließungsfläche, sondern kommunikativer Mittelpunkt. Ein prägnant geformter Abluftturm mit Venturiflügel in der Mitte des polygonal geschnittenen Atriums dient zur natürlichen Entlüftung des Raumes wie der anschließenden Funktionsbereiche. Im benachbarten Theater sind ein Erdkanal und der Abluftkamin die wichtigsten Elemente einer natürlichen Belüftung. Liegt zwischen Innen- und Außenluft eine ausreichende Temperaturdifferenz vor, so lässt sich ohne weitere Maßnahmen ein ausreichender Luftwechsel für eine maximale Belegung mit 80 Personen erzielen. Der benö-

tigte Luftvolumenstrom wird mit Hilfe von Klappensystemen reguliert. Die Lüftung arbeitet nach dem Prinzip der Querlüftung, das heißt einer Komfortlüftung mit niedrigen Strömungs geschwindigkeiten. Die Luft strömt ohne nennenswerten Impuls im Bereich der Brüstung zur Bühne in die Aula ein. Bei niedrigen Außentemperaturen führt der Erdkanal zu einer Vorkonditionierung der Luft und einem verringerten Heizwärmebedarf. Bei hohen Außentemperaturen erfolgt dagegen eine Abkühlung der Zuluft. Bei höherer Belegung oder einem zu geringen natürlichen Luftwechsel lässt sich die Lüftung über ein Aggregat je nach Bedarf über zwei Stufen aktivieren und nachregeln. Die Luft wird über Weitwurfdüsen im Theaterraum verteilt.

7

7 Blick auf die Bibliothek mit vorgelagerter Wasserfläche, als Teil des in der Freiflächengestaltung integrierten Regenwasserkonzeptes. Der anschließende Fachklassentrakt mit „Atelier” (Kunstunterricht) und „Apotheke” (Chemie) ist mit einem ersten Klassentrakt rechts im Vordergrund zu sehen.

185

8

9

Die Sporthalle, die natürlich auch externen Gruppen aus dem Stadtteil zur Verfügung gestellt wird, besticht nicht nur durch ihre besondere Belüftung, sondern auch durch ihr ausgeklügeltes Tageslichtkonzept.

die Sporthalle mit Lüftungskonzept, ohne Maßstab 9 Sporthalle von außen mit Venturiflügeln über den Oberlichtbändern zur Unterstützung der natürlichen Belüftung 10 Längsschnitt, ohne Maßstab 11 Blick in die Halle in Richtung der Nebenraumzone mit Empore

186

Beheizt wird die Halle über Deckenstrahlheizplatten, deren Heizleistung sehr schnell auf die wechselnde Belegung der Sporthalle reagieren kann. Die Frischluft wird in Erdkanälen vorgewärmt und vor dem Eintritt in die Halle konventionell über Nachheizregister auf die erforderliche Temperatur erwärmt. Im Sommer wird die Zuluft über eben diese Kanäle um bis zu 5 Kelvin abgekühlt. Öffenbare Fenster und Dachoberlichter verhindern Überhitzungserscheinungen im Sommer. Anhand verschiedener Tageslichtsimulationen wurde ein Optimum zwischen Investitionen in Verglasung und visuellem Komfort, nämlich

zwischen der Höhe des Tageslichtquotienten und seiner Gleichmäßigkeit, erarbeitet. Das Ergebnis ist ein Tageslichtquotient von 5,9 % bei einer sehr guten Gleichmäßigkeit (g) von 0,96, dargestellt in Höhe von einem Meter über dem Fußboden. Das Energiekonzept ist von folgenden Prämissen geprägt: der Minimierung des Einsatzes fossiler Brennstoffe, der Minimierung der Investitionskosten für technische Gebäudeausrüstung, Minimierung einer eventuellen Kühllast, Minimierung der Transmissions- und Lüftungsverluste bei gleichzeitiger Optimierung des thermischen und visuellen Komforts sowie der Minimierung des Energie- und Materialeinsatzes. Dies wurde erreicht durch die intelligente Einbeziehung natürlicher Wärmequellen (Sonne), natürlicher Kältequellen (Erdreich und Nachtluft) und durch die Aktivierung von zur Pufferung frei zugänglicher Speichermassen.

10 11

187

Antwort auf extreme Bedingungen: Schulanlage in Ladakh Architekten: Arup Associates, London

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung 1.BA: 2001 Schule ohne Toiletten- und Waschräume: NGF: 607 m2 BGF: 725 m2 BRI: 2 306 m3 Internat ohne Toiletten- und Waschräume: NGF: 340 m2 BGF: 453 m2 BRI: 1 540 m3 Da die bei den anderen Projekten eingesetzten Daten hier zu Missverständnissen führen würden – sie sind mit europäischen Passivhausstandards nicht vergleichbar –, darf auf die Grafik auf Seite 192 verwiesen werden. Sie belegt die einwandfreie Funktion der eingesetzten Technik in eindruckvoller Weise.

188

Ladakh liegt hoch im indischen Himalaya an der Westgrenze zu Tibet. In Tallagen auf bis zu 3 500 m über dem Meeresspiegel fallen die Temperaturen im Winter in einigen Gebieten bis auf -30° Grad Doch während des kurzen Sommers bringt die Sonne Leben in die fruchtbaren Täler. Der Drukpa Trust, eine in Großbritannien ansässige Wohlfahrtseinrichtung ist Initiator und Träger einer Schule für 750 Mädchen und Jungen. Ein Team von Architekten und Ingenieuren von Arup Associates und Arup startete im Jahre 1997 mit der Entwicklung eines Masterplans. Man wollte mit einer auf die örtliche Situation minutiös abgestimmten Technologie und Bauweise bewusst neue Wege beschreiten. Einerseits kamen alle verfügbaren Programme zur Simulation in der Gebäudetechnik zum Einsatz, andererseits stand unter dem Motto der Hilfe zur Selbsthilfe das Ausschöpfen der traditionellen Bautechnik im Mittelpunkt. So wurde vorab der mögliche Einsatz einer Trombewand ebenso sorgfältig überprüft wie die Verwendung von Wolle als Isoliermaterial oder der Einbau der vor Ort noch ungewöhnlichen Isolierverglasung. Auch Tageslichtstudien wurden vorgenommen.

Die profunden Erfahrungen im Einsatz erdbebensicherer Konstruktionen kamen dem Projekt gleichermaßen zu Gute. Bei der Materialwahl wurden die lokalen Ressourcen überprüft. Die Einbeziehung der örtlichen Handwerker beim Bau und die Einweisung der einheimischen Lehrkräfte beim späteren Betrieb der Schule waren selbstverständlich. Da die ökologischen Randbedingungen äußerst empfindlich sind, versuchte man, möglichst selbstregulierende Systeme bei der Wasserversorgung, der Energiebereitstellung und der Abfallbehandlung einzurichten. Eine solarbetriebene Pumpe fördert Wasser für eine extensive Bepflanzung. Alle Gebäude sind ausgerichtet auf die optimale Ausschöpfung der Sonnenenergie in 3 700 m Höhe. Der Schulkomplex ist in einem Raster von drei mal drei Baufeldern organisiert. Der symbolisch in Mandalaform gefasste Grundriss orientiert sich im Aufriss am Erscheinungsbild eines Dorfes oder Klosters der Umgebung. Im Norden schließen die Gebäude für die Unterkunft der Schüler an. Die Klassenräume sind 30° von Süden nach Osten gedreht, um die Morgensonne in vollem Umfang zu nutzen.

3

1 Blick auf das erste fertig gestellte Baufeld mit Vor- und Grundschule 2 Lageplan der Gesamtanlage, ohne Maßstab 3 Photovoltaikfeld für die Wasserversorgung

2

4

4 Entwicklung des Grundrisses auf dem Schema eines Mandala

189

+EY +EY

 Entrance to courtyard  Entrance External toteaching courtyardspaces   1 Eingang Schulhof  2 Unterrichtsräume Water point and play External teaching im spaces Freien Water point and play  3 Spielplatz Nursery mit Brunnen Nursery  4 Kindergrippe Lower kindergarten Lower 5–6   Kindergarten Upperkindergarten kindergarten 

Upper kindergarten

Year 1

! !

"

"



 1Teachers/admin spaces    7 Year 1. Schuljahr  Solar assisted VIP latrines  spaces   8 Teachers/admin Lehrerzimmer  assisted VIP latrines  Air lock and lockers   9 Solar Waschund Toilettenräume  and mit lockers 10 Air Luftschleuse Schließfächern  lock Warm/quiet corner  corner 11 Warm/quiet Geheizter Ruheraum







"



"











 

 









 



 3ECTION""



 3ECTION""









 !













.URSERYAND)NFANT 3CHOOL#OURTYARD

M

!

5 Grundriss und Schnitt mit Kinderkrippe, Kindergarten und Vorschule im oberen Abschnitt, mit gemeinsamem Hofraum mit Möglichkeit zum Unterricht unter freiem Himmel, sowie Grundschule mit Klassenzimmern im unteren Abschnitt. Die getrennten Waschund Toilettenräume sind seitlich ausgelagert. Grundriss ohne Maßstab.

190













.URSERYAND)NFANT 3CHOOL#OURTYARD

M











3ECTION!!



5

3ECTION!!









6

7

Die Gebäude sind generell so eingerichtet, dass während des Tages die Energie der Sonneneinstrahlung so weit wie möglich aufgefangen wird, um am Abend und während der Nacht die gespeicherte Wärme nutzen zu können. Die ausgelagerten Waschund Toilettenräume werden solar unterstützt entlüftet. Die Internatsräume werden über Trombewände erwärmt. Diese Wand, benannt nach dem französischen Erfinder Felix Trombe, ist massiv gemauert und erhält eine schwarze, hitzeabsorbierende Oberfläche und eine in einem Abstand von 100–150 mm montierte Glasfassade. Die absorbierte Wärme wird im Stein gespeichert und dringt langsam nach innen. Schmale Öffnungen unten und oben im Zwischenraum von Glas und Wand, verbunden mit dem zu erwärmenden Raum, sorgen für Konvektion und erhöhen die Effizienz des Systems. In den Wohnräumen gibt es eine Art Doppelfassade. Die Baumaterialien werden der unmittelbaren Umgebung entnommen: Stein, Lehmputz,

Lehmziegel, Holz und Gras. Die verwendeten Granitsteine kommen vom Grundstück oder aus der direkten Nachbarschaft. Behauen und sortiert, werden sie unmittelbar vermauert. Der Verbrauch an wertvollem Lehm wird auf ein Mindestmaß reduziert. Bei der Dachdichtung ist der Lehm unverzichtbar. Die Außenwände der Gebäude bestehen aus Stein, sind innen mit Lehm verputzt. Lehmziegel bilden die inneren Trennwände. Eine unabhängige Konstruktion aus schweren Holzbalken bietet Sicherheit im Falle eines Erdbebens. Mächtige Holzbalkendecken tragen das traditionelle, mit Mineralwolle isolierte Lehmdach. An der Südseite gelangt das Tageslicht über großzügig verglaste Fensterwände in die Klassenräume. Auf natürliche Querlüftung ist ebenso große Sorgfalt gelegt wie auf eine passive Verschattung und eine blendungsfreie Lichtführung. Nur das Hineindenken in die örtlichen Bau- und Lebensgewohnheiten führt zu ähnlich nachhaltigen Erfolgen bei Entwicklungshilfeprojekten.

6 Wasch- und Toilettengebäude mit solar unterstützter Abluft: Die Sonnenstrahlung wird mit Hilfe einer dunkel gestrichenen Fläche aus verzinktem Stahlblech absorbiert, die entstehende Thermik unterstützt die Entlüftung der Fäkaliengrube. 7 Arbeitsmodell zur Klärung und Vermittlung der Details

191

8

9

10 11

8 Kinder in traditioneller Kleidung 9 Fensterdetail nach örtlicher Bautradition 10 Der vom 14.–19. März 2004 gemessene Temperaturverlauf in Klassenraum und Internat belegt die Wirksamkeit der gewählten Baustruktur. 11 Ruhepause, das raumprägende Holztragwerk sorgt für die Erdbebensicherheit 12 Blick in einen der lichtdurchfluteten Gruppenräume

192

12

193

Regelbare Tageslichttechnik: Kunstmuseum in Riehen Architekten: Renzo Piano Building Workshop, Paris/Genua

1

Ausgewählte Projektdaten: Fertigstellung 1. Bauabschnitt: 1997, 2. Bauabschnitt: 2000 BGF: 6 225 m2 BRI: 46 450 m3 Da im vorliegenden Fall der Energieverbrauch von sehr vielfältigen Parametern abhängig ist, wird hier von Angaben abgesehen. Das System lässt sich hervorragend anpassen an die jeweiligen Anforderungen des Ausstellungsgutes wie des aktuellen Besucheraufkommens. U-Wert Glasdach: 0,60 W/m2K U-Wert Außenwand EG: 0,24 W/m2K U-Wert Außenwand UG: 0,60 W/m2K U-Wert Fußboden UG: 0,40 W/m2K

194

Es ist sicher berechtigt, wenn man das Kunstmuseum in Riehen in eine Reihe stellt mit dem Kimbell Art Museum in Fort Worth von Louis I. Kahn und der Menil Collection in Houston. Alle drei Museen beeindrucken durch ihre stringente bauliche Struktur und die gleichermaßen überzeugende Lichtführung im Inneren. Jedes der genannten Gebäude erfüllt seine Aufgabe hervorragend, harmoniert mit der Umgebung und ist doch in der formalen Aussage ein unverwechselbarer Prototyp. Eine der Besonderheiten des Beyeler Museums in Riehen ist die Bewertung als sogenanntes „Green Building”. Dabei waren die Anforderungen von Seiten des Bauherrn gerade in ausstellungstechnischer Hinsicht besonders hoch. Die Energieeffizienz stand beim Entwurf auch längst nicht so im Vordergrund, wie vielleicht vermutet. Sie ergab sich während der technischen Durcharbeitung, der sorgfältigen baulichen Umsetzung, ja auch zum Teil erst bei der technischen Feinjustierung nach Inbetriebnahme. Bei all diesen Betrachtungen steht der besonders sensible Umgang mit dem Tageslicht im Mittelpunkt. Wie so oft bei Renzo Piano gibt eine frühe Skizze dabei erste Hinweise auf die Entwurfsidee: Durch einen Filter aus schräg gestellten Glasflächen

wird der direkte Eintrag von Sonnenlicht ausgeblendet. Ein in seiner Lichtdurchlässigkeit steuerbarer Klimapuffer trennt Außenwelt und Ausstellungsraum. Diese Idee muss nun nur noch technisch umgesetzt werden. Die lang gestreckte Gebäudestruktur ist ökonomisch an die Straßenkante des Grundstücks gelegt und schirmt so automatisch den Lärm von Park und Landschaft ab. Die Ausstellungsräume sind in drei parallelen Achsen organisiert. Während die Längsseiten geschlossen sind, so lässt sich an den Stirnseiten bei Bedarf der Raum mit dem Blick in das Freigelände erweitern. Die hier aufgestellten Plastiken ergänzen die Ausstellung. Die Übergänge von innen nach außen sind fließend. Zu den Abendstunden kann man dem Besucher Einblick gewähren und Appetit machen. Durch die zentrale Erschließung lassen sich Dauerausstellung und temporäre Veranstaltungen je nach Bedarf trennen oder verbinden. Nach Osten gewährt eine lange gläserne Galerie Raum für Ruhe und innere Sammlung nach dem Erlebten. Der uneingeschränkte Ausblick in die Landschaft unterstützt dies nachhaltig. Der reduzierte, „neutrale“ Materialkanon lässt den Exponaten stets den gewünschten Vortritt.

2

4

Der enorme Besucherzustrom bestätigt das Gebäude auch in seiner Form und Funktion. Im Schnitt sind die Funktionen gut ablesbar. Nach einer schmalen Nebenraumzone führt die an beiden Enden offene Besucherhalle an die Ausstellungsräume heran. Die in einem zweiten Bauabschnitt vorgenommene Verlängerung der Anlage um 12 Meter erfolgte so selbstverständlich, dass sie nicht direkt wahrnehmbar ist. Die Längswände sind nur außen und an den Gebäudeenden massiv in Beton ausgeführt und mit Naturstein verkleidet. Im Inneren bestehen sie aus eingespannten Stahlbetonstützen und mehrschichtigen Gipskartonschalen. Hier lassen sich technische Installationen gut integrie-

ren. Das gewählte System erlaubt die größtmögliche Variabilität in der Durchlässigkeit und der Ausbildung größerer zweiachsiger Räume. Die Organisation von festgelegten Rundgängen für Wechselausstellungen ist ebenso möglich wie die Vorhaltung frei miteinander verbundener Räume in der ständigen Sammlung. Die erwünschte Orientierung ist durch die klare Gebäudestruktur und die ständigen Bezüge nach außen immer gegeben. Im Untergeschoss gibt es neben Technikund Versorgungsräumen einen großen Multifunktionsraum für Wechselausstellungen, Vortragsveranstaltungen und anderes mehr.

3

a

a

Maßstab 3 Lageplan, ohne Maßstab 4 Renzo Pianos Entwurfsskizze zum Tageslichtsystem von 1993

195

5

5 Außen liegender Sonnenschutz mit schräg gestellten, weiß emaillierten Glasscheiben 6 Schnitt durch einen Ausstellungsraum mit Sonnenschutz, Installationsraum und Unterdecke

196

6

7 8

Lediglich in den nach außen offenen Räumen hat das direkt einfallende Tageslicht Einfluss auf die Stimmung im Ausstellungsraum. Im Inneren des Gebäudes wird das Licht mit Hilfe einer ausgeklügelten Steuerungstechnik auf nahezu gleichmäßigem Niveau gehalten. Ein scheinbar schwebender Teppich von schräg gestellten, parallel montierten Glasflächen hält die direkte Sonneneinstrahlung ab. Die Glastafeln sind zu diesem Zweck auf der Unterseite weiß emailliert. Dieser äußerst effektive Sonnenschutz wurde während der Planungsphase unter Zuhilfenahme von Computersimulationen optimiert. Das diffuse Nordlicht kann ungehindert die nächste Filterebene über den Ausstellungsräumen erreichen. Unter dem Sonnenschutz folgt der eigentliche Gebäudeabschluss: eine Glasfläche aus drei flach geneigten Satteldächern. Das Regenwasser wird über Rinnen aus Stahlblech gesammelt. Diese Rinnen laufen in der Flucht der Wandachsen über die gesamte Gebäudelänge. Knapp unter dem Glasdach, auf Höhe des Trägerrostes, folgt eine Lichtfilterung mittels automatisch steuerbarer Lamellen.

7 Detail Dach und Dachrand, ohne Maßstab Elemente von oben nach unten: Sonnenschutz ESG, unterseitig weiß emailliert; Isolierverglasung mit ESG 12 mm, SRZ 16 mm, VSG 18 mm, keramisch bedruckt und alarmgesichert, in thermisch getrennten Aluminiumprofilen, Trägerrost; Lichtfilterung mit automatisch gesteuerten Lamellen; Installationsraum; VSG, zu Wartungszwecken begehbar; „Velum“ Metallraster mit Stoffbespannung 8 Längsfassade mit Dachüberstand

197

9

10

Zu diesem Zweck sind auf den Glasdächern in regelmäßigen Abständen Luxmessgeräte montiert. Der folgende Installationsraum ist nach unten mit einem begehbaren Abschluss aus Verbundsicherheitsglas versehen. Die im Raum sichtbare Unterdecke wird aus dem so genannten „Velum“ gebildet: eine Metallrasterdecke mit Stoffbespannung. Mit den nun verfügbaren Regelungsmöglichkeiten kann das Tageslicht, bei Bedarf kombiniert mit Kunstlicht, so ausgesteuert werden, dass der durch den Tagesverlauf übliche Lichtwechsel nicht mehr wahrnehmbar ist. Diese für das Ausstellungsgut hervorragenden Konditionen können beim Besucher eventuell ermüdend wirken. Dieser hat jedoch jederzeit die Möglichkeit, sich durch einen Schritt in den Wintergarten oder in die stirnseitigen, zum Park hin offenen Räumen die gewünschte Abwechslung zu verschaffen. 9 Befestigung Sonnenschutz mit Aluminiumgusselement und Punkthaltern, ohne Maßstab 10 Blick auf Sonnenschutz, Entwässerungsrinne und Dachrand 11 Blick aus dem Ausstellungsraum in den Park 12 Außenansicht (auf Seite 200)

198

Auch die raumklimatischen Bedingungen lassen sich durch die eben beschriebene Schichtung der Dachelemente optimal regeln. Der Raum zwischen Glasdach und begehbarer Unterdecke nimmt nicht nur alle sicherheitsrelevanten und lichttechnischen Installationen auf, er dient auch als hoch wirksamer Klimapuffer.

Auch das Klima- und Lüftungskonzept wurde über Simulationsmodelle optimiert. Der große Publikumserfolg in den ersten Jahren sollte die Klimatechnik dennoch auf eine harte Probe stellen. Trotzdem gelang es im Laufe von eineinhalb bis zwei Jahren im Rahmen einer energetischen Optimierung, die erforderlichen Luftmengen und somit den Energiebedarf des Gebäudes deutlich, das heißt um 30 bis 40 % zu reduzieren, ohne die geforderten Rahmenbedingungen für die Exponate zu beeinträchtigen. Im Gebäude bleibt die Technik nahezu unsichtbar. Die Sensoren für die Klimakontrolle befinden sich verborgen in der Wand hinter diskreten, mit Lochblech abgedeckten Öffnungen. An den Schmalseiten ist der glasbedeckte Trägerrost über die Gebäudekanten hinausgeführt. Es entstehen sonnengeschützte Zonen. Die an den Längsseiten auskragenden Glasdächer schützen die Natursteinwände darunter und bringen durch ihre leicht nach oben geneigte Form das gesamte Dach optisch zum Schweben. Ein technisches Bauteil verleiht dem Gebäude so nicht nur eine besondere ästhetische Note, sondern wird zum Signet des Museums.

11

199

200 12

ENERGIEEFFIZIENTE DETAILPLANUNG UND TECHNISCHER AUSBAU

ENERGIEEFFIZIENTE DETAILPLANUNG UND TECHNISCHER AUSBAU

Maßnahmen und Materialien Ausgangslage Die Gebäudehülle wirkt als eine Art Bekleidung des Menschen. Sie schützt ihn vor extremen Temperaturen und den Schwankungen des Klimas. Je effizienter diese Funktion erfüllt wird, desto geringer fällt der Energieverbrauch für Heizung oder Klimatisierung aus. Technik und Konstruktion sollten daher minutiös mit den Nutzungs- und Klimaanforderungen abgestimmt werden. Der Wärmebedarf eines Gebäudes wird entscheidend durch die Wärmeverluste der Gebäudehülle bestimmt. Die Transmissionswärmeverluste eines Bauteils entstehen proportional zu seiner Fläche und zu seinem Wärmedurchgangskoeffizienten. Der erste Faktor kann durch eine kompakte Planung reduziert werden, der zweite durch eine gute und homogene Dämmung. Dabei ist die Dämmqualität vor allem bei großflächigen Elementen zu beachten. Die Gebäudehülle besteht in der Regel aus transparenten und nicht transparenten Bauteilen. Infolge ihrer hohen U-Werte weisen Glasflächen viel höhere Transmissionswärmeverluste als nicht transparente Bauteile auf. Fensterflächen haben aber unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, wie natürliche Lüftung und Belichtung, Sichtkontakt nach außen sowie das Setzen von gestalterischen Akzenten. Diese Konstruktionselemente bilden außerdem – abhängig von ihrer korrekt abgestimmten Planung – die Grundlage für die passive Nutzung der Sonnenenergie.

1

2

1 Winddichter Anschluss des Fensters an der Fassade. Eine energieeffiziente Detailplanung verlangt hier besondere Achtsamkeit. 2 Studentenwohnheim in Wuppertal, Architektur Contor Müller Schlüter, 2000/2003, (siehe auch S. 116). Die Dämmung überdeckt der Fensterrahmen und reduziert so die Wärmebrücke.

202

Verglaste Flächen Für die Konstruktion der verglasten Flächen sind Rahmen- und Glasqualität von Bedeutung. Die Glasindustrie hat in letzter Zeit enorme Fortschritte gemacht. Durch dreifache Verglasungen mit Gasfüllung und Sonderbeschichtungen der Oberflächen, werden hervorragende U-Werte erreicht. Diese Gläser sind kaum 25% teurer als konventionelle Wärmeschutzgläser – und dies mit fallender Preistendenz, weil sie vermehrt angewendet werden. Bereits bei der herkömmlichen Wärmeschutzverglasung wies der Rahmen einen schlechteren Wert als das Glas auf.

Deshalb verlangten die guten U-Werte bei der dreifachen Verglasung nach einer entsprechenden Weiterentwicklung im Rahmenbereich. Als Folge entstanden Rahmenkonstruktionen mit integrierten Dämmschichten (in der Regel PUR, aber auch andere Materialien wie Kork). Diese sind jedoch erheblich teurer als die Rahmen früherer Fenster. Zudem machen die Dicke der dreifachen Verglasung und das damit verbundene, höhere Gewicht, stärkere Rahmenprofile notwendig, was aus gestalterischer Sicht häufig zu negativer Beurteilung führt. Hier lässt sich etwa durch die Ausbildung großer, einheitlicher Fensterflächen der Rahmenanteil reduzieren. Auch eine Differenzierung von fest verglasten Flächen und gezielt geplanten Öffnungsflügeln ermöglicht es, den Einsatz der breiteren Rahmen auf eine geringere Anzahl von Elementen zu beschränken. Vor allem bei Pfosten-Riegel-Fassaden mit wenigen, beweglichen Elementen lassen sich kostengünstiger Einsatz der Dreifachverglasung und schlanke Gestaltung der tragenden Profile in Einklang bringen. Bei den verbesserten Fensterstandards ist der Anschluss an die übrige Fassade, sowohl um Wärmebrücken zu vermeiden, als auch um eine dichte Ausführung zu gewährleisten, besonders wichtig. Wie die meisten Blower-Door-Tests zeigen, sind in der Regel hier die undichten Stellen der Gebäudehülle aufzuspüren. Wände Bei der Konstruktion nicht transparenter Bauteile sind häufig genug verschiedene Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen. Manche Konstruktionen oder Materialien vermögen Antwort auf unterschiedliche Anforderungen zu geben, wie etwa eine transluzente Wärmedämmung, die gleichzeitig dämmende und lichtdurchlässige Eigenschaften aufweist. Ein Problem entsteht dann, wenn mit dem gleichen Konstruktionsprinzip oder mit dem gleichen Material Anforderungen zu erfüllen sind, die gegensätzlichen physikalischen Prinzipien folgen. Ein Material zugleich dämmend und speichernd einzusetzen führt in der Regel zu Kompromissen, die für beide Funktionen keine optimale Lösung bieten. In diesem Fall ist eine gegenseitige Ergänzung von Materialien oder Konstruktionen mit unterschiedlichen

3

Eigenschaften der richtige Weg. Mit Hilfe einer leichten Bauweise der Außenwände erreicht man durch den Einsatz leichter, wärmedämmender Materialien in der ganzen Wandstärke einen hohen U-Wert. Dabei werden wärmespeichernde Bauelemente im Inneren des Gebäudes notwendig, welche für den Ausgleich von Temperaturschwankungen sorgen. Durch einen mehrschichtigen Aufbau der Außenhülle besteht zudem die Möglichkeit, die massiven Teile der Wände mit speichernden Funktionen raumseitig und die Dämmschicht außenseitig anzuordnen. Eine außen liegende, homogene Dämmung der gesamten Gebäudehülle unterstützt außerdem die Vermeidung von wärmetechnischen Schwachstellen. In einer energieeffizienten Konstruktion verdienen die Anschlüsse von Bauteilen, gerade um Wärmebrücken weitestgehend zu vermeiden, besondere Aufmerksamkeit. Dämmmaterialien Die Entwicklungstendenz bei Dämmstoffen zielt darauf ab, die entsprechenden Produkte oder Systemlösungen nicht im Hinblick auf möglichst vielfältige Anwendungsmöglichkeiten zu generieren, sondern gezielt für einen spezifischen Einsatzbereich. Viele der neuen Entwicklungen stammen aus der Biotechnologie. Diese nimmt sich die Natur zum Vorbild, um auf bestimmte Anforderungen mit technisch vergleichbaren Mitteln zu reagieren. Es gibt viele Ähnlichkeiten zwischen technischen und natürlichen Entwicklungsformen; so ist beispielsweise die transluzente Wärmedämmung mit dem Pelz des Eisbären vergleichbar. Trotz aller Analogien in der Form und in der Funktion fehlt meistens die Entsprechung in ihrer inneren Organisation. Hier erweist sich die Natur als weitaus effizienter, denn sie produziert mit minimiertem Energieansatz (in der Regel mit nur circa 40 Grad), arbeitet mit höherer Leistung und ist komplett recycelbar. Die transluzente Wärmedämmung, kurz TWD, verbindet gute Dämmeigenschaften des Materials mit Durchlässigkeit für die Sonneneinstrahlung. Vor einer massiven Wand angebracht, kann diese die Sonnenstrahlung sammeln und mit einer Zeitverzögerung im Raum wieder abgeben. Damit kann der

Energieverbrauch gesenkt und die effektive Bilanz der Wand ins Positive gewendet werden. Dieses System ist eine Weiterentwicklung der Trombewand, in der eine Glasscheibe vor der massiven Wand als Kollektor und Schutz vor Wärmeverlusten dient. In einem kalten Klima reicht der Dämmschutz der Glasscheibe jedoch nicht aus, um eine positive Energiebilanz der Wand zu erzielen. Das größte Hemmnis für eine breitere Anwendung der TWD sind die hohen Kosten, vorwiegend erzeugt durch die transparente Schutzschicht und die regulierenden Elemente, wie den sommerlichen Sonnenschutz. Die Anordnung der TWDElemente in einer Pfosten-Riegel-Fassade vereinfacht die Rahmenkonstruktion. Für die Eindeckung sind auch Ausführungen mit Polycarbonatplatten möglich. In der Form eines Wärmedämmverbundsystems mit einer transluzenten Glasputzbeschichtung entfällt die Schutzverglasung. Abhängig von der Gesamtfläche kann sogar auf den Sonnenschutz verzichtet werden. Die Dämmung aus Kartonwaben ist in ihrer Erscheinungsform und teilweise auch in ihrer Funktion mit der TWD verwandt. Auch hier ist eine verglaste Außenfläche als Witterungsschutz angebracht, im Gegensatz zur TWD sind die Kartonwaben jedoch nicht lichtdurchlässig. Sie absorbieren die Wärme selbst und wirken als Puffer für die dahinter liegende Konstruktion. Je nach Sonnenstand (Winter oder Sommer) kann die Sonnenstrahlung mehr oder weniger tief in die Waben eindringen und diese entsprechend erwärmen. Zudem verhindern die horizontalen Waben konvektive Wärmeverluste, wodurch die Dämmeigenschaften des Materials wirksam erhöht werden. Außerdem sind alle Materialkomponenten dieses Systems wieder verwertbar.

3 Haus Estevez in Mendoza, Argentinien, C. de Rosa, 1985. Die Trombewand als Solarfassade bildet das ursprüngliche Prinzip der transluzenten Wärmedämmung. 4 Elemente einer Solarfassade mit transluzenter Wärmedämmung 5 Transluzente Wärmedämmung

SONNENSCHUTZ Glas GLASTWD TWD GLAS Sonnenschutz Glas

4

MASSIVE Massive WAND Wand

5

Aufgrund der fast um den Faktor 10 verringerten Wärmeleitfähigkeit (Lambda-Wert um 0,004 W/mK) ist es mit Hilfe der Vakuumdämmung möglich, raum- und materialsparend extrem niedrige U-Werte zu erreichen. Der Kern dieses neu entwickelten Materials, meistens mikroporosierte Kieselsäure, wird in einer Hülle aus Glas, Metall oder metallisierten Kunststofffolien verpackt und evakuiert, wobei der Wärmetransport

203

8

6

7

6 Bürokomplex Duisburg, Schuster Architekten 2002, Detail der Fassade mit Kartonwaben (s. auch S.134) 7 Wie 6: Fassadendetail 8 Energetische Sanierung und Umgestaltung eines Kindergartens aus den siebziger Jahren in Lochham, Pollok + Gonzalo, 2003. 9 Wie 8: Dämmung der nicht unterkellerten Bodenplatte mit Vakuumdämmpaneelen.

204

durch das Material verhindert wird. Eine allgemeine Zulassung für diese Materialien gibt es noch nicht. Für ihre Anwendung ist eine Zustimmung im Einzelfall zu beantragen. Die im Bau bisher benutzen Produkte werden als Platten mit wenigen Zentimetern Stärke verwendet. Probleme bei der Anwendung bereiten die Lösung der Wärmebrücken an den Plattenstößen sowie die empfindliche Handhabung des Materials. Durch Verletzung der empfindlichen Schutzfolien werden das Vakuum und damit auch die hohe Dämmeigenschaft des Materials zerstört. Dies erschwert die Möglichkeiten der Anbringung derzeit noch in hohem Maße. Eine mechanische Befestigung ist nur am Rand der Platten möglich. Als Schutz vor Beschädigung bei der Montage werden die Platten häufig mit einer härteren Schutzschicht kaschiert. Produktionsbedingte Toleranzen in den Dimensionen der Platten oder der Schutzkaschierung sowie die Folienverklebung am Rand führen zu Schwachstellen an den Plattenstößen. Diese Bereiche werden häufig mit konventionellen Dämmmaterialien überbrückt, die wegen der geringeren Stärke kaum einen Ausgleich bieten. Deswegen werden die Platten meistens vollflächig mit einer zusätzlichen Dämmschicht überdeckt, die außerdem den Schutz der Plattenoberfläche gewährleistet. Aus Kostengründen werden diese Platten bislang in Bereichen eingesetzt, in welchen die Vorhaltung der nötigen Dämmstärke mit Hilfe konventioneller Materialien konstruktiv nicht realisierbar ist oder unwirtschaftlich wird. Dazu zählen Böden bestehender Gebäude mit geringer Aufbauhöhe, Terrassen über beheizten Räumen mit schwellenlosem Übergang zwischen innen und außen, denkmalgeschützte Konstruktionen sowie Bauelemente wie Eingangstüren oder Brüstungspaneele in verglasten Fassaden. Bei einer Fassadenanwendung bewirkt der reduzierte Aufbau eine Erhöhung der möglichen Nutzfläche, was vor allem bei mehrgeschossigen Bauten in innerstädtischen Situationen einen finanziellen Vorteil bringen kann. Speicherung Durch eine gut gedämmte Gebäudehülle und eine kompakte Bauweise wird der Energiebedarf minimiert. Zur Deckung des Restbedarfs kann die Sonnenenergie einen wichtigen Beitrag

9

leisten. An strahlungsreichen Tagen und vor allem in der Übergangszeit kann die passiv gesammelte Sonnenenergie nicht vollständig verwendet werden. Es kommt zur Überhitzung, wobei die überflüssige Wärme entlüftet oder die Sonneneinstrahlung verhindert werden muss. Je besser die Wärmespeicherkapazität der inneren Speichermasse ist, umso weniger Wärme geht verloren. Die Speichermasse ermöglicht außerdem die Regulierung der Temperaturschwankungen in den Räumen, und dies sowohl im Winter als auch im Sommer. Hier ist die Überhitzungsgefahr, vor allem durch interne Wärmeproduktion, am größten. In Verbindung mit einer nächtlichen Lüftung kann die Speichermasse zudem als „Kältespeicher“ dienen. Die Speichermasse allein genügt jedoch nicht, denn andere notwendige planerische Vorkehrungen, wie etwa der Sonnenschutz, dürfen dabei nicht vernachlässigt werden. Um die Wärmespeicherkapazität im Inneren des Gebäudes zu erhöhen, werden in letzter Zeit mit Erfolg Phasenwechselmaterialien (Phase-Change-Materials, kurz PCM) als Latentwärmespeicher eingesetzt. Bei einem Latentwärmespeicher wird für die Änderung des Aggregatzustandes im Material (im Schmelzprozess) bei gleich bleibender Temperatur des Materials, viel thermische Energie aufgenommen. Im umgekehrten Prozess der Kristallisation bei sinkender Temperatur wird diese Energie wieder freigegeben. Der wohl bekannteste Latentwärmespeicher ist

10

12

Kupferblech

Dachterrasse

30 mm 60 mm 5 mm 20 mm 50 mm 20 mm 5 mm 220 mm 5 mm

Holzlattenrost Luft EPDM-Abdichtung Holzwerkstoffplatte Vakuumdämmplatte Bitumengranulat Bitumendampfbremse Stahlbetondecke Deckenputz

11

das Wasser, welches zum Beispiel als Eis für Kühlzwecke verwendet wird. Für die Anwendung am Bau sind jedoch Materialien notwendig, deren Phasenwechsel im Raumtemperaturbereich stattfindet. Diese Eigenschaften werden bislang mit Salz und Paraffinen als PCM erreicht. PCM-Materialien sind in verschiedenen Formen der Verpackung erhältlich. In Beuteln, Behältern oder Doppelstegplatten werden sie für Solarwände mit hoher Speicherkapazität benutzt. In Noppenbahnen können sie im Boden oder in Decken integriert werden. Durch die Mikroverkapselung kann das Material im Putz beigemischt werden. Schon bei geringeren Temperaturänderungen können diese Materialien eine große Wärmemenge speichern. Die Wärmespeicherung erfolgt außerdem vollständig passiv, ohne weitere Energiezufuhr. Wichtigster Vorteil ist jedoch das reduzierte Gewicht und der geringe Platzbedarf. Nur zwei Zentimeter eines Gipsputzes mit 30% PCM haben im typischen Tagesverlauf ein Wärmespeichervermögen vergleichbar mit 18 Zentimeter Beton. Das Material kann auch wesentlich zum Ausgleich von Temperaturschwankungen beitragen. Bei Wohnbauten jedoch ist eine ausreichende Baumasse meistens bereits vorhanden. Mit guten Dämmeigenschaften und geringen Temperaturänderungen sind hier keine wesentlichen Wirkungen mit PCM-Materialien zu erreichen. Anders ist es bei der Anwendung in Bürobauten. Hauptsächlich im Sommer können PCM-Materialien, gerade bei leichter

Bauweise, beträchtlich zur Vermeidung von Überhitzung durch Sonneneinstrahlung oder interne Wärmelasten beitragen. Durch gezielte Nachtlüftung wird der regenerative Zyklus geschlossen und die gespeicherte Wärme abgeführt. Perspektiven Forschung und Industrie arbeiten eifrig an der Entwicklung von Komponenten und Bausystemen. Die Phase der Innovation und Erfindung von Produkten soll jetzt durch einen sinnvollen Einsatz im Bau fortgesetzt werden. Es ist nun die Aufgabe des Architekten, vor allem die Brauchbarkeit der neuen Produkte im Alltag zu überprüfen, daraus resultierende weitere Möglichkeiten auszuloten und Konsequenzen für die Planung zu definieren. Besser noch wäre es, eine Vorreiterfunktion zu übernehmen und selbst für die weitere Entwicklung Anforderungen aus technischer, konstruktiver sowie gestalterischer Sicht zu formulieren. Der Drang zur Innovation sollte jedoch kritisch betrachtet werden. Bevor neue Ansätze entwickelt werden, müssen zuerst die realen Bedürfnisse definiert werden: „Die Meinung, man müsse alles, was technisch machbar ist, auch wirklich machen, ist ein kindlicher Allmachtstraum, rührend bei einem Kind, verbrecherisch bei einem Erwachsenen. Diese Meinung ist insbesondere Ausdruck einer prinzipiell untechnischen Mentalität. Technik ist Bereitstellung von Mitteln für Zwecke. Wo kein Zweck ist, ist das Mittel unnötig. Wer die Zwecke nicht erwägt, handelt gegen den Geist vernünftiger Technik.” (1) Allzu technokratisch angelegte Präzision in der Bewertung abgegrenzter Sachverhalte führt meist in eine monokausale Betrachtung der architektonischen Zusammenhänge. Diese Art der Entwicklung ist zwar berechtigt, wenn es um die Optimierung eines Systems oder eines bestimmten Ansatzes geht. Sie ist jedoch gefährlich, wenn sie zur rücksichtslosen Optimierung einzelner Aspekte im Gesamtentwurf führt. Entwerfen ist ein komplexer Vorgang. Dabei ist es notwendig, Zusammenhänge zu erkennen und Wertsetzungen zu definieren. Gerade hier spielt die integrative Rolle des Architekten eine Schlüsselfunktion.

10 Wohn- und Bürogebäude in München, Martin Pool, 2004. Vakuumplatten als WDVS (s. auch S. 62) 11 Wohnanlage in Wolfurth: Die Dämmung der Terrasse über einem beheizten Raum mit Vakuumelementen ermöglicht einen stufenlosen Übergang zwischen innen und außen (aus: Krapmeier, Drössler: CEPHEUS, Springer 2001). 12 Putz mit Mikrokapseln: Aufnahme mit dem Rasterelektronenmikroskop (1) Carl Friedrich von Weizsäcker: Bewusstseinswandel, München 1991

205

15

Lüftungskonzepte und Energiesysteme Andreas Lackenbauer Lüftungskonzepte Mechanische Lüftungsanlagen verknüpfen hygienische und bauphysikalische Grundanforderungen mit energetischer Effizienz und sind überall dort einzusetzen, wo aufgrund von Nutzungsanforderungen (z. B. Schulbau), baulichen Gegebenheiten (z. B. innen liegende Räume) oder hohen energetischen Anforderungen (z. B. Passivhausstandard) die herkömmliche Fensterlüftung nicht ausreicht. Fensterlüftung als einfaches und bewährtes Lüftungssystem kann zwar durchaus Teil einer nachhaltigen Gebäudelösung sein, zu berücksichtigen ist jedoch, dass durch die Abhängigkeit von Thermik und Winddruck Fensterlüftung in hohem Maße „Zufallslüftung“ ist und von Benutzern ein sehr hohes Maß an Aufmerksamkeit und regelmäßiger Bedienung erfordert. Im Wohnungsbau ändert sich bei wechselnden Windrichtungen auch die Durchströmungsrichtung innerhalb der Wohnung. Feuchtwarme Luft aus Küche und Bad kann sich in kühler gehaltenen Räumen oder bei mangelnder Luftdichtigkeit sogar innerhalb von Bauteilen als Kondensat niederschlagen.

13

14

In Büro- und Verwaltungsgebäuden richtet sich die Anforderung an die Gebäudelüftung im Wesentlichen nach der gewählten Büroform. Individualbüros können mit gutem Komfort über Fenster gelüftet werden. Kombibüros mit einem großen Anteil an innen liegenden Nutzbereichen erfordern zumindest eine mechanische Entlüftung. Großraumbüros erfordern aufgrund der hohen Belegungsdichte und unterschiedlicher Raumzonen eine mechanische Be- und Entlüftungsanlage. Immer zu beachten ist jedoch, dass energetisch relevante Einsparungen nur mit Hilfe einer mechanischen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung möglich sind. Lüftungszonierung Falls mechanische Lüftungsanlagen gewählt werden, ist eine Zonierung des Gebäudes erforderlich. Diese ist ein Planungsprinzip,

206

das gewährleisten soll, dass alle Räume und Raumbereiche gleichwertig am Luftaustausch beteiligt werden. Jeder Raum einer Wohnung oder Büroeinheit wird dabei einer der folgenden Lüftungszonen zugeordnet: Abluftzone: Abführen von verbrauchter Innenluft aus den Räumen, die eine erhöhte Geruchs-, Feuchte- oder Schadstoffbelastung aufweisen (z.B. Küche, Bad). Durch die Abluftansaugung entsteht dabei ein leichter Unterdruck von 4 bis 10 Pascal in den Räumen. Zuluftzone: Einbringen von frischer Zuluft in die Wohn-, Individual- und Schlafräume. Dies erfolgt bei reinen Abluftsystemen aufgrund des leichten Unterdrucks über Nachströmelemente in der Fassade. Belüftungsanlagen regeln dies durch Zulufteinblasung mit leichtem Überdruck. Überströmzone: Bereiche und Räume, die so zwischen Zu- und Abluftzone gelegen sind, dass für sie auch ohne eigene äußere Zu- oder Abluftdurchlässe eine ausreichende Durchlüftung gewährleistet ist (z.B. Flure, Essplatz in der Küche). Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung Lüftungsanlagen in energieeffizienten Gebäuden werden nicht als vollwertige Klimaanlage, sondern meist als „Ersatzluftanlage“ ausgelegt. Es kann mit der Anlage weder befeuchtet noch gekühlt werden. Bei dieser Anlagenauslegung ist eine Stoßlüftungsmöglichkeit über die Fenster erforderlich. Aus Gründen der Qualitätssicherung wird für alle Lüftungsanlagen empfohlen, den so genannten Passivhausstandard einzuhalten. Die darin aufgestellten Kriterien verbessern nicht nur die Energieeffizienz der Anlage, sondern auch deren Wirtschaftlichkeit über die Lebensdauer. Diese Kriterien sind im Wesentlichen: Zuluftkomfort: Die minimale Zulufttemperatur muß mehr als 16,5 Grad betragen. Wärmerückgewinnung: Der effektive Wärmebereitstellungsgrad muß größer als 75% sein. Stromeffizienz: Die Leistungsaufnahme der Lüftungsanlage muß kleiner 0,45 W/m³/h geförderter Luft sein. Raumlufthygiene: Dazu sind Außenluftfilter und Abluftfilter erforderlich.

0.30m

> 2.40m -

min >- 2.0m

empfohlen > 2.20m -

0.40-1.20m

> 2.40m -

> 2.40m -

min

0.35m

0.60x.080m

16

Schall: Der Schalldruckpegel in Wohnräumen darf 25 dB(A) nicht überschreiten. Zusätzlich werden an das Lüftungsgerät noch Anforderungen hinsichtlich Dichtheit, Frostschutz, Dämmung und Abgleichbarkeit gestellt. Je nach Nutzung, Gebäudetyp und Luftmenge werden unterschiedliche Wärmetauscherarten verwendet. Im Wohnungsbau ist auf die strikte Trennung von Zu- und Abluftstrom zu achten. Hier werden überwiegend KreuzGegenstrom-Plattenwärmetauscher verwendet. In größeren öffentlichen Gebäuden oder Bürobauten (ab ca. 3000 m³/h) sind Rotationswärmetauscher meist wirtschaftlicher. Bei äußerst beengten Einbauverhältnissen können auch Kreislaufverbundsysteme verwendet werden, die aber einen geringeren Wärmebereitstellungsgrad aufweisen und nur mit zusätzlichen Vorwärmsystemen (Erdkanal, Geothermie) verwendet werden sollten. Lüftungsanlagen: zentral oder dezentral Zentrale Lüftungsanlagen versorgen mehrere Nutzeinheiten und ermöglichen über dezentrale Volumenstromregler und gegebenenfalls Heizregister eine nutzerspezifische Einstellung von Luftmengen und Temperatur. Zentrale Lüftungsanlagen sind bei vorteilhafter Anordnung schon bei wenigen Nutzeinheiten günstiger als dezentrale oder Lüftungsgeräte für einzelne Räume oder Wohnungen. Wichtig ist hierfür die Anordnung der Lüftungszentrale. Da Räume innerhalb des beheizten Volumens in der Regel zu wertvoll für große Technikräume sind, wird die Lüftungszentrale üblicherweise auf dem Dach oder im Keller untergebracht. Die Luft wird von dort aus zu Vertikalschächten und dann in die Einheiten geführt. Zentrale Lüftungsanlagen sind schon in der Gebäudekonzeption mit einzuplanen. Wesentlich für den Einsatz dezentraler Geräte sind die oftmals geäußerten Wünsche, die Frischluft direkt über die angrenzende Fassade einzubringen, die Integration der Technik im Gebäude zu vereinfachen, geringere Brandschutzanforderungen zu erzielen und die Flexibilität bei der Ausstattungsmöglichkeit einzelner Räume und Nutzeinheiten zu verbessern.

17

ABSTELLRAUM imIMAbstellraum

WANDINTEGRIERT wandintegriert

Dezentrale Anlagen haben allerdings deutlich höhere Wartungskosten und bergen das Risiko von erhöhtem Energieverbrauch durch unerkannte Fehlfunktionen. Im Wohnungsbau sind Kompaktaggregate aus schallschutztechnischen sowie gestalterischen Gründen in einem von Aufenthaltsräumen getrennten Bereich zu montieren. Raumweise Geräte werden aus energetischen Gründen (Abluftbedarf Küche, Bad) nicht empfohlen. Dezentrale Einheiten in Individualbüros werden brüstungsintegriert oder innerhalb von Doppelböden vorgesehen. Dabei ist besonders auf eine ausreichende Rückwärmzahl des verwendeten Wärmetauschers zu achten. Heiz- und Kühlkonzepte: Energieträger Fossile Brennstoffe und konventionelle Wärmeerzeuger bilden immer noch die gängigsten Heizsysteme auf dem Markt. Fossile Brennstoffe können dann eingesetzt werden, wenn der Heizwärmebedarf des Gebäudes extrem niedrig ist (z. B. Passivhaus) oder wenn die Rahmenbedingungen kein alternatives System zulassen. Für alle Systeme gilt, den eingesetzten Brennstoff so effektiv wie möglich zu verwenden und Schadstoffmengen so gering wie möglich zu halten. Für flüssige und gasförmige Brennstoffe werden Brennwertkessel empfohlen. Elektrische Energie ist der hochwertigste der verfügbaren Energieträger. Herkömmlich erzeugt, ist zur Gewinnung einer Kilowattstunde Strom aus thermodynamischen Gründen das Dreifache an Primärenergie notwendig. Zur Wärmeerzeugung sollte Strom deshalb weitestgehend durch andere Energieträger substituiert werden. Nur in Ausnahmefällen, bei sehr geringem Wärmebedarf (z. B. Frostschutz, Wärmepumpe im Passivhaus) kann Strom auch für Heizzwecke verwendet werden.

DECKENINTEGRIERT deckenintegriert

13 Wohngebäude Am Ackermannbogen, A2-Architekten, NEST GmbH, 2004. Anordnung der Zu- und Abluftöffnungen an der Fassade. 14 Wie 13 15 Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Vorarlberg, Lenz-Kaufmann, 1999. Regulierbare Zuluftventile (s. auch S.122). 16 Wohn- und Bürogebäude in München, Martin Pool, 2004. Zu- und Abluftgitter (s. auch S. 62). 17 Möglichkeiten der Unterbringung dezentraler Lüftungsanlagen 18 Blower-Door-Test. Beim Einsatz einer kontrollierten Lüftung ist die Überprüfung der Dichtigkeit des Gebäudes erforderlich.

18

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Nach Prognosen der Fraunhofer Gesellschaft wird elektrische Energie in Zukunft dezentral erzeugt. „Großkraftwerke weichen nach und nach einem fein verästelten Netz von Blockheizkraftwerken (BHKW), Windkraftgeneratoren, Photovoltaikanlagen und Brennstoffzellen.”

207

20

Das Blockheizkraftwerk hat im Vergleich zu einer konventionellen Versorgung deutliche energetische Vorteile. So kann durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme ein erheblicher Beitrag zur Kohlendioxid-Reduzierung geleistet werden. Die Primärenergieeinsparung beträgt bis zu 40 Prozent. Blockheizkraftwerke werden am günstigsten mit Erdgas betrieben. Auch Heizöl (EL), Rapsöl oder Rapsmethylesther (RME) sind als Brennstoffe verwendbar. Höhere Investitionskosten und häufigere Wartungsarbeiten führen zu deutlich höheren Betriebskosten. Circa ein Drittel der umgewandelten Energie steht als Strom zur Verfügung. Bei richtiger Auslegung und Einbindung kann ein Großteil des erzeugten Stroms selbst genutzt werden. Die dadurch vermiedenen hohen Strombezugskosten und die steuerlichen Vorteile für KWK-Anlagen ermöglichen die Amortisation der Anlage innerhalb weniger Jahre. Blockheizkraftwerke werden in herkömmlichen Büro- und Wohngebäuden im Netzparallelbetrieb gefahren, eine Notstromversorgung ist aus technischen Gründen (Asynchrongenerator) mit diesem Anlagentyp nicht möglich.

19 Wohnanlage in München, H2R, 2001. Sonnenkollektoren als Dach über den vorgehängten Balkonen funktionieren zugleich als Sonnenschutz (s. auch Seite 56). 20 Büro- und Wohngebäude in Schwarzach, Vorarlberg, LenzKaufmann 1999. In die Terrassenbrüstung integrierte Sonnenkollektoren (s. auch S. 122).

19

208

Nachwachsende Brennstoffe (Biomasse) Nachwachsende Brennstoffe sind fest (Holz, Stroh), flüssig (Pflanzenöl) oder gasförmig (Biogas) und setzen bei der Verbrennung nur soviel Kohlendioxid frei, wie während des Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen wird. Bei nachhaltiger Bewirtschaftung ergibt sich so ein geschlossener Emissionskreislauf. Zur Wärmeerzeugung werden überwiegend feste Brennstoffe als Stückholz, Hackschnitzel oder Presslinge aus naturbelassenem Restholz (Pellets) verwendet. Pelletsanlagen sind für die Beheizung von Einfamilienhäusern und kleineren Anlagen bis circa 100 Kilowatt sinnvoll. Der Brennstoff wird wie Heizöl mit Tanklastzügen geliefert und zeichnet sich durch flexible Einbringungsmöglichkeiten und störungsarme Verbrennung aus. Hackschnitzel können unmittelbar aus Forstindustrie und holzverarbeitender Industrie bezogen werden, sind jedoch aufgrund der etwas aufwändigeren Brennstoffeinbringung und -austragung üblicherweise in landwirtschaftlichen Betrieben und Nahwärmezentralen anzutreffen.

Pflanzenöl ist aufgrund der vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten als Lebensmittel, Treib- oder Schmierstoff für die rein thermische Nutzung zu hochwertig. Es kann zur Stromerzeugung in Blockheizkraftwerken verwendet werden. Solarthermie und Photovoltaik Thermische Solaranlagen können Wasser für Heizung und Warmwasser durch Solarkollektoren erwärmen und in Pufferspeichern über längere Zeiträume zur Verfügung stellen. Je 30m² Bruttogeschossfläche sollten mindestens 1m² Kollektorfläche und 100 Liter Pufferspeichermenge installiert werden. Die Systeme sind knapp zu dimensionieren und einfach zu gestalten, um die Stillstands- und Ausfallzeiten sowie Instandhaltungskosten möglichst gering zu halten. Großanlagen zur Trinkwassererwärmung oder als Vorwärmung in Heizwärmenetzen können Solarwärme zu Kosten von 0,10 bis 0,13 E/ kWh wesentlich kostengünstiger zur Verfügung stellen als Kleinanlagen. Photovoltaikanlagen dienen der Stromerzeugung. Sie werden autark oder netzgekoppelt betrieben. Bei autarkem Betrieb etwa auf Almhütten oder für die dezentrale Versorgung von Technikeinheiten sind Batterien erforderlich. Netzgekoppelte Anlagen verwenden das öffentliche Stromnetz als Speicher. Wird mehr Strom erzeugt als selbst verwendet, wird über Wechselrichter die Überschussenergie eingespeist. Im netzgekoppelten Betrieb wirkt sich die Photovoltaikanlage nicht auf das Gebäude oder andere haustechnische Systeme aus. Hier geht es im Wesentlichen darum, Dachfläche zur Verfügung zu stellen. Wärmepumpe und Kältemaschine Wärmepumpen nutzen das Temperaturniveau einer örtlich vorhandenen Wärmequelle (Luft, Grundwasser, Erdreich) und heben es durch meist strombetriebene Kompressoren auf das für die Raumbeheizung erforderliche Temperaturniveau. Je höher und konstanter die Temperatur der Wärmequelle und je niedriger die erforderliche Heizwassertemperatur ist, desto weniger zusätzlicher Strom muss eingesetzt werden. Wärmepumpen können in energieeffizienten Gebäuden dann eingesetzt werden, wenn durch

21

Flächenheizungen die Heizwassertemperatur niedrig (10 Grad) zur Verfügung steht. Durch günstige Betriebsbedingungen lassen sich durchschnittlich 4,5 kWh Heizwärme aus einer Kilowattstunde Strom gewinnen. Der deutlich höhere Aufwand für Wärmegewinnung und Wärmeübergabe rechnet sich im reinen Heizbetrieb jedoch weder wirtschaftlich noch energetisch. Wärmepumpen werden dann interessant, wenn Flächenheizung und Grundwasser oder das Erdreich auch für die Kühlung des Gebäudes genutzt werden. Im sommerlichen Kühlfall kann die überschüssige Wärme des Gebäudes direkt oder über eine Kältemaschine in den Untergrund geleitet werden. Die komfortabelste Form der Raumkühlung über Strahlungsaustausch mit niedrigen Temperaturdifferenzen ist hier auch die energetisch günstigste. Bei direkter Kühlung ist nur der Strombedarf für die Förderung oder Umwälzung des Primärkreislaufes erforderlich. Bei höherem Kühlbedarf über die Kältemaschine sind immer noch Kältezahlen über 5,0 kW Kälte pro kW Strom möglich. Kühlung Im mitteleuropäischen Klima ist die Kühlung von Räumen überwiegend in Büro- und Verwaltungsgebäuden oder Versammlungsstätten gebräuchlich. Die Raumkühlung ist dann erforderlich, wenn nutzungsbedingt höhere interne Wärmelasten oder formal bedingt hohe externe Lasten durch zu große Anteile transparenter und unzureichend verschatteter Außenflächen vorhanden sind. In der Gebäudeklimatisierung hat sich das Prinzip der stillen Kühlung gegenüber raumlufttechnischen Klimaanlagen durchgesetzt. Stille Kühlsysteme wie Kühldecken, Bauteilkühlung (Betonkernaktivierung) und Fallstromkühlung bieten eine deutlich bessere Behaglichkeit und Nutzerakzeptanz und lassen eine energetisch relevante Reduzierung des Luftwechsels auf das hygienisch erforderliche Mindestmaß zu. Kühldecken sind an der Deckenunterseite des Raumes angeordnete, großformatige Kühlflächen. Die im Raum befindlichen

Wärmequellen geben überschüssige Wärme direkt als Strahlung und indirekt über Konvektion an die kühleren Raumumschließungsflächen ab. Die Decken sind schallabsorbierend und können in ein Raumakustikkonzept einbezogen werden. Eine Abstimmung mit Innenarchitektur und Raumbeleuchtung ist erforderlich. Kühldecken sind einfach regelbar. Der Energieverbrauch kann nutzerspezifisch gemessen werden. Kühldecken können auch nachträglich oder in stufenweisem Ausbau in ein Gebäude integriert werden. Je nach Wassertemperatur kann mit den Flächen gekühlt oder auch geheizt werden. Falls die Doppelfunktion genutzt wird, kann auf ein separates Heizkörpersystem verzichtet werden. Zur Betonkernaktivierung werden wasserdurchflossene Kunststoffrohrschlangen in die Betondecke einbetoniert. Die im Ganzen gekühlte Deckenkonstruktion funktioniert wie die oben beschriebene Kühldecke, ermöglicht aber durch die große Speichermasse thermische Phasenverschiebungen von heißen Tageshöchsttemperaturen in kühlere Nachtstunden hinein. So können Lastspitzen reduziert und gegebenenfalls nächtliche Rückkühlsysteme genutzt werden. Thermoaktive Decken können in energieeffizienten Gebäuden einen Großteil, im Einzelfall sogar die komplette Raumbeheizung mit übernehmen. Die erforderlichen Wassertemperaturen liegen zwischen 18 Grad im Sommer und 26 Grad im Winter und können durch geothermische Systeme zur Verfügung gestellt werden. Betonkernaktivierungssysteme sind bei einfachem Aufbau deutlich günstiger als Kühldeckensysteme. Aufgrund der thermischen Trägheit und der Wärmeströmung nach oben und unten können die Räume nicht einzeln geregelt werden. Die Wärmeabgabe im Winter ergibt sich über den Selbstregeleffekt. Bei einer konstanten Deckentemperatur von 23 Grad ist der Übergang zwischen Heizung und Kühlung fließend. Liegt die Raumtemperatur unter 23 Grad wird der Raum durch die Decke geheizt, liegt die Raumtemperatur über 23 Grad, wird der Raum gekühlt. Prinzipiell können mit Einschränkungen auch Fußboden- oder Wandflächenheizungssysteme als thermoaktive Systeme verwendet werden.

21 Siedlung in Affoltern am Albis, Metron Architektur, 1998. Biomasse (Holz) als Heizungsunterstützung (s. auch Seite 50). 22 Büro und Werkstätten Weidling, Reinberg, 2004. Integration von Photovoltaikpaneelen in die Fassade (s. auch S. 158).

22

209

Geschwindigkeit in m/s

23 Wohn- und Bürogebäude in München, Martin Pool, 2004. Ein äußerst niedriger Energiebedarf führt zu minimierten Heizkörpergrößen (s. auch S. 62). 24 Mittlere Geschwindigkeit des Kaltluftabfalls an Fensterflächen in Abhängigkeit des U-Wertes und der Höhe des Fensters: blau 1,2 m; rot 1,8 m; schwarz 3,0 m; (nach Feist, 1998).

U-Wert Verglasung in W/m2K

25 (Nächste Seite) Büround Wohngebäude in Schwarzach, Vorarlberg, Lenz-Kaufmann, 1999. Innenansicht Büro. Die Installationstrassen sind im mittleren Flur konzentriert (s. auch S. 122).

24

Heizsysteme Mit sinkendem Heizwärmebedarf sind die Anforderungen an das Heizsystem niedriger als bei herkömmlichen Gebäuden. Der thermische Grundkomfort eines gut gedämmten und belüfteten Hauses ist hoch, der zu deckende Restwärmebedarf gering. Unter diesen Voraussetzungen sind konventionelle Wärmeerzeuger zwar immer möglich, aber eben nicht unbedingt erforderlich. Die entscheidende haustechnische Fragestellung ist hier: Wo kann vereinfacht werden? Welche Systeme lassen sich mehrfach nutzen und verringern so den Gesamtaufwand?

23

210

Luftheizung: Die Luftheizung als monovalentes Raumheizsystem ist in dauerhaft genutzten Räumen nur bei sehr niedrigen Heizwärmebedarfswerten möglich. Zu hoher Luftaustausch, speziell im Winter bei sehr niedriger Außenluftfeuchte, führt zu trockenen Raum luftzuständen. Luftheizung sollte in Wohnoder Verwaltungsgebäuden nur eingesetzt werden, wenn diese dem Passivhausstandard genügen. Nur bei diesem Gebäudetyp kann der geringe Restheizwärmebedarf mit der hygienisch erforderlichen Luftmenge abgedeckt werden. Luftheizsysteme werden auch in Passivhäusern in der Regel in einzelnen Räumen mit anderen Heizsystemen ergänzt. Bäder in Wohnungsbauten erhalten aufgrund deutlich höherer Raumlufttemperaturen und sehr unterschiedlicher Nutzungszeiten üblicherweise eigene Heizkörper. Für große Glasflächen und im Eingangsbereich von Foyers ist die Aufstellung zusätzlicher Heizkörper oder Flächenheizungen zu prüfen. Luftheizungen sind schnell regelbare

Heizsysteme. Die Positionierung von Auslässen im Raum erfolgt nach lüftungstechnischen Grundsätzen. Heizkörper: Heizkörper geben unabhängig von ihrer Bezeichnung (Radiator, Konvektor, Radiavektor) den überwiegenden Teil Ihrer Wärme konvektiv an die Raumluft ab. Heizkörper sind in Abhängigkeit ihres Gewichtes und der enthaltenen Heizwassermenge relativ schnell regelbar. Sie sind so zu positionieren, dass kalte Bauteiloberflächen durch vor oder nebengestellte warme Heizflächen ausgeglichen werden. Bei gutem Dämmstandard sind davon in der Regel nur noch die Fensterflächen betroffen. An kalten Tagen mit Außentemperaturen von unter -10 Grad treten auch bei herkömmlicher ZweifachWärmeschutzverglasung Temperaturen von unter 15 Grad an der Innenscheibe auf. Unter diesen Bedingungen kommt es zusätzlich zu einem Kaltluftabfall am Fenster. Ein Heizkörper am Fenster ist dann weiterhin nötig. Werden jedoch die in Abbildung 24 gezeigten Kriterien eingehalten, so kann der Heizkörper frei im Raum platziert werden. Flächenheizsysteme: Fußboden-, Wand- oder Deckenheizsysteme haben deutlich größere wärmeabgebende Flächen bei niedrigen Heizwassertemperaturen. Der Strahlungsanteil der abgegebenen Wärme steigt, ist aber für die Behaglichkeit bei ohnehin sehr hohen Innenoberflächentemperaturen gut gedämmter Gebäude nicht mehr entscheidend. Flächenheizungen können auch in energieeffizienten Gebäuden verwendet werden, sind aber bei reiner Heizfunktion (siehe auch Kühlung) deutlich teurer als vergleichbare Heizkörper oder gar Luftheizsysteme. Bei Fußbodenheizungen in energieeffizienten Gebäuden muss berücksichtigt werden, dass aufgrund des geringen Wärmebedarfes und dem Einfluss passiver Wärmegewinne (Stillstandsphasen, geringe Heizmitteltemperaturen) der Boden oft als unangenehm kalt empfunden wird. Falls Fußbodentemperierung gewünscht ist, sollte dies als einfaches System über Rücklauftemperaturbegrenzer realisiert werden. Um eine Überheizung des Gebäudes zu verhindern, sollte aber nur ein kleiner Teil der gesamten beheizten Fläche so ausgestattet sein.

ANHANG

211

Glossar

212

A/V-Verhältnis

Verhältnis zwischen der Außenfläche eines Gebäudes und dem beheizten Volumen

Abwärme

Nicht nutzbarer Anteil des Energieflusses

Bezugsenergie

Energieinhalt aller Energieträger, die der Energieendverbraucher bezieht

Blower-Door-Messung

Messmethode zur Beurteilung der Luftdichtigkeit der Gebäudehülle durch Erzeugung eines Unter- oder Überdrucks in den Räumen

Brennstoffe

Fossile und rezente Brennstoffe: Stoffe, aus denen chemisch gebundene Energie freigesetzt werden kann. Fossile Brennstoffe: Kohle, Torf, Holz und brennbare feste Abfälle. Flüssige Brennstoffe: Mineralöl und seine Produkte, flüssige brennbare Abfälle. Gasförmige Brennstoffe: Naturgase und produzierte Gase einschließlich der Biogase. Kernbrennstoffe: Stoffe, aus denen physikalisch gebundene Energie freigesetzt werden kann.

Brennwert

Als Brennwert oder auch oberen Heizwert HQ eines Energieträgers bezeichnet man dessen maximalen Energieinhalt. Wie bei jeder Verbrennung fossiler Energieträger entsteht auch bei Erdgas und Heizöl als Folge der Energieumwandlung Wasserdampf. Im Gegensatz zu normalen Heizkesseln für Öl- und Gasfeuerung nutzen Brennwertgeräte den im Wasserdampf enthaltenen Energieinhalt und führen ihn der Heizung zu. Somit ist im Vergleich zur Nutzung des unteren Heizwerts Hu eines Brennstoffes ein Wirkungsgrad von über 100% möglich.

Dampfsperren

Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke µ einer Baustoffschicht wird aus ihrer Schichtdicke s und der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Sd des Baustoffes berechnet. Die Werte für die gebräuchlichen Baustoffe enthält die DIN 4108 Teil 4. Je größer Sd, desto weniger Wasserdampf dringt durch die Baustoffschicht. Dampfsperren weisen hohe Sd-Werte auf. Bei richtiger Anordnung verhindern sie das Eindringen warmer, feuchter Raumluft in Außenbauteile und dadurch Tauwasserbildung im Bauteil. Die Sd-Werte von Dampfbremsen sind erheblich geringer; ihr Einsatz bedarf exakter bauphysikalischer Berechnungen.

Deckungsanteil

Beitrag der Anlage oder des Systems am Bedarf (Wärme, Heizungswärme, Warmwasser oder Strom)

Emissionen

In die Außenluft entweichende, feste, flüssige oder gasförmige luftverunreinigende Stoffe jeder Art und Herkunft sowie Gerüche, Lärm, Erschütterungen, Licht, Wärme, Strahlen und ähnliche Erscheinungen.

Empfindungstemperatur

Die empfundene Temperatur, die sich je zur Hälfte aus der Strahlungs- und der Raumlufttemperatur zusammensetzt. Sie ist abhängig vom Behaglichkeitsempfinden des Menschen und messtechnisch nicht direkt zu erfassen. Globe-Thermometer messen sowohl einen radiativen Anteil als auch die reine Lufttemperatur und können so als Messinstrument für die empfundene Temperatur herangezogen werden. Maßgeblich zur empfundenen Behaglichkeit tragen auch die Größen Raumluftfeuchte (Schwüle), Luftgeschwindigkeit (Zugempfindung) sowie Bekleidung und Tätigkeit der Personen bei.

Endenergie

Energiemenge, die der Verbraucher zur Nutzung in seinen Geräten erwirbt, oder unmittelbar zur Verfügung stehende Energie, bevor sie vom Verbraucher genutzt wird. Die Summe der Endenergien bestimmt die Gesamtnachfrage nach Energie. In diesem Stadium ist Energie an besten statistisch messbar.

Endenergiebedarf

Die Energiemenge, die für die Gebäudeheizung aufgebracht werden muss unter Berücksichtigung von Heizwärmebedarf, Verlusten des Heizungssystems, Warmwasser-Wärmebedarf, Verlusten des WarmwasserBereitungssystems und der Hilfsenergie für den Betrieb der Anlagentechnik

Energiebezugsfläche

Die Energiebezugsfläche ist die Summe aller ober-und unterirdischen Geschossflächen für deren Nutzung ein Beheizen oder Klimatisieren notwendig ist. Die Energiebezugsfläche wird brutto, d.h. aus den äußeren Abmessungen einschließlich begrenzender Wände und Brüstungen berechnet.

Energiebilanz

Bilanz der Energieflüsse eines Gebäudes, so z. B. der Energieverluste (Transmission, Lüftung) und der Energiegewinne (Sonneneinstrahlung, Personen, Geräte).

Energiekennzahl (E)

Jährlicher Endenergieverbrauch für die Erzeugung von Wärme (Raumheizung, Warmwasser) und für Licht, Kraft und Prozesse, bezogen auf die EBF (in kWh/(m2a)). Eine Unterteilung in folgende Energiekennzahlen ist möglich: Energiekennzahl-Wärme (Ew), Energiekennzahl-Raumheizung (Eh), Energiekennzahl-Warmwasser (Eww) und Energiekennzahl-Licht/Kraft/Prozesse (Elkp).

Energiesparhaus 40/60

Gebäude mit einem Primärenergiebedarf gemäß EnEV von 40kWh/m2a bzw. 60kWh/m2a, eine definierte Förderkategorie in Deutschland

Energieträger

Energie in ihrer stofflichen Erscheinungsform. Beispiel: Heizöl, Dampf, Elektrizität, Autobenzin. Bemerkung: Energieträger sind im physikalischen Sinne keine Energie, sondern enthalten sie lediglich potenziell. Ihr Energiegehalt muss erst durch Umwandlung in thermische, chemische oder mechanische Energie freigesetzt werden, um den Verbraucherbedarf an Wärme, Kraft, Licht usw. zu befriedigen.

Energieverbrauch

Die für die Deckung von Energiebedarf verbrauchte Menge an Energie in der jeweils eingesetzten Form

Energieverluste

Der aus einem System austretende, nicht im Sinne des Prozesses genutzte Teil der zugeführten Energie. Verluste treten bei Gewinnung, Umwandlung, Transport, Verteilung und Anwendung auf. Sie sind zum Teil naturgesetzlich bedingt unvermeidbar, zum anderen Teil durch technische Mittel oder persönliches Verhalten vermeidbar.

Enthalpie

Die Enthalpie H ist eine thermodynamische Zustandsgröße für den gesamten Wärmeinhalt eines Systems. Sie setzt sich zusammen aus der inneren Energie plus der Ausdehnungsarbeit, H = U + Pv.

Erdregister

Wärmetauscher, bei welchem waagerechte Rohre in die oberste Erdschicht verlegt werden. Die durchgeleitete kältere oder wärmere Luft entzieht dem Erdreich Wärme, respektive gibt sie an das Erdreich ab.

3-, 4- oder 7-Liter-Haus

Gebäude mit einem Heizwärmebedarf von 30 kWh/m2a, 40 kWh/m2a bzw. 70 kWh/m2a (1Liter Öl ergibt 9,95 kWh)

Heizenergie

Endenergiemenge, die der Heizanlage zugeführt werden muss, um die Heizwärme bereitstellen zu können

Heizenergiebedarf

Energiemenge, die für die Gebäudeheizung unter Berücksichtigung des Heizwärmebedarfs und der Verluste des Heizungssystems aufgebracht werden muss

Heizenergieverbrauch in kWh/m2a

Gemessener Jahres-Endenergieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser (ohne Betriebsstrom) (hierbei sind die Verluste des Heizungssystems berücksichtigt), bezogen auf die beheizte Gebäudefläche

Heizwärme

Wärme, die einem beheizten Raum tatsächlich zugeführt wird, um Wärmeverluste auszugleichen. Sie schließt Verluste der Heizanlage und bei der Verteilung nicht mit ein.

Heizwärmebedarf in kWh/m2a

Rechnerisch ausgewiesener Bedarf an Jahres-Heizwärme, bezogen auf die beheizte Gebäudefläche. Die Größe wird durch Bilanzierung von Wärmeverlusten (Transmission QT und Lüftung Qv) und Wärmegewinnen (solare Qs und interne Qi) ermittelt und kennzeichnet die wärmeschutztechnische Qualität der Gebäudehülle.

Hybride Systeme

Die Kombination unterschiedlicher, einander ergänzender Energiesysteme

Infrarot-Thermografie

Bildhafte Darstellung von Oberflächentemperaturen, wird z. B. zur Analyse von Wärmebrücken eingesetzt

Konvektion

Wärmeübertragung durch Luftbewegung

Konvektive Systeme

Luftkollektorsysteme, bei welchen der Wärmetransport via Konvektion, also Luft erfolgt

Kraft-Wärme-Kopplung

Unter einer Kraft-Wärme-Kopplung versteht man die gleichzeitige Umwandlung von Brennstoffenergie (z. B. Heizöl oder Gas) in elektrische Energie und in Nutzwärme. Im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom (z.B. in einem Kraftwerk) und Wärme (z.B. im Heizkessel) werden bei der Kraft-Wärme-Kopplung erheblich weniger Rohstoffe (z.B. Öl, Erdgas) verbraucht, und es entstehen auch weniger umwelt- und klimabelastende Abgase (Emissionen).

Luftwechsel

Der Luftwechsel n gibt an, wie oft das vorhandene Luftvolumen eines Raumes in der Stunde ausgetauscht wird.

Minergie

Definierter Standard für Niedrigenergiehäuser in der Schweiz unter Berücksichtigung von Warmwasser und Elektrizität. (Heiz. + WW für Neubauten: 45kWh/m2a, für Bauten vor 1990: 90kWh/m2a, Elektrizität für beide: 17kWh/m2a). Minergie P: siehe Passivhaus

Nachtauskühlung

Die freie Nachtauskühlung beschreibt ein Lüftungskonzept, welches die nächtliche kühle Außenluft in den Sommermonaten dazu nutzt, Bauteile mit großer Wärmespeicherfähigkeit auszukühlen, um sie am Tage als „Wärmepuffer" nutzen zu können

Niedertemperaturheizung

Eine Heizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen (< 40°C)

Niedrigenergiehaus

Ein Gebäude mit Heizwärmekennwerten < 70 kWh/m2a für Einfamilien-Niedrigenergiehäuser und < 55 kWh/m2a für Mehrfamilien-Niedrigenergiehäuser.

Nullheizenergiehaus

Gebäude, welches keinen Zusatz-Heizenergieverbrauch aufweist

Nutzenergie

Genutzte Energie in Form von Licht, Kraft, Wärme und Prozessen

Nutzungsgrad

Nutzungsgrad ist das Verhältnis der Nutzenergieabgabe zum Endenergieverbrauch für die Wärmeerzeugung, -verteilung und -speicherung

Passivhaus

Gebäude mit einem Heizwärmebedarf von 15 kWh/m2a, entspricht Minergie in der Schweiz

PCM

PCM steht für Phase Change Material. Unter anderem können Salzhydrate und Paraffine beim Übergang vom festen zum flüssigen Aggregatzustand verhältnismäßig viel Wärme aufnehmen oder abgeben, ohne dass sich ihre Temperatur spürbar ändert. PCM-Materialien lassen sich als Latentwärmespeicher in herkömmliche Baustoffe einbauen und führen zu neuen Möglichkeiten beim Temperaturausgleich in Gebäuden.

Photovoltaik

Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren PV-Modulen(Solarmodulen), die Sonnenlicht in Gleichstrom umwandeln. Meist wird dieser Gleichstrom in üblichen 230-V-Wechselstrom umgeformt. PV-Module bestehen aus einzelnen Solarzellen (meist 36 oder 72 Zellen bei kristallinem Silizium). Diese bestehen aus unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien.

PHPP

Passivhaus Projektierungs Paket. Berechnungsverfahren vom Passivhaus Institut Darmstadt, Dr. Wolfgang Feist

Primärenergie

In einer natürlichen Quelle gespeicherte Energie wie Sonne, Wasser, Rohöl, Erdgas, Steinkohle usw.

Primärenergiebedarf in kWh/m2a

Rechnerisch ausgewiesener Jahres-Bedarf an Primärenergie (für Raumwärme, Warmwasserbereitung und Betriebsstrom für Heizungstechnik), bezogen auf die beheizte Gebäudefläche

Regenerative Energien

Energieformen, die dauerhaft zur Verfügung stehen (Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft usw.) oder durch nachwachsende Rohstoffe bereitgestellt werden.

Solarer Deckungsgrad

Der jährliche Anteil des Heizenergiebedarfs oder des Nutzenergiebedarfs an Warmwasser, der von Anlagen zur aktiven Nutzung der Sonnenenergie gedeckt wird

Solarthermie

Solarthermie ist die Umwandlung direkter und diffuser Sonnenstrahlen in Wärme

U-Wert

(W/m2K)

Der Wärmedurchgangskoeffizient ist ein Kennwert für die Wärmemenge in Watt, die pro Quadratmeter bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin durch ein Bauteil zur kälteren Seite hin abfließt.

Wärmebrücken

Wo während der Heizperiode die inneren Oberflächentemperaturen von Außenbauteilen örtlich begrenzt deutlich absinken, liegen Wärmebrücken vor. Ursachen von Wärmebrücken können in der Geometrie eines Gebäudes, den gewählten Baumaterialien sowie unsachgemäßer Bauausführung liegen. Am häufigsten treten Wärmebrücken im Bereich von Rollladenkästen, Fensterlaibungen, Heizkörpernischen, Deckenstirnseiten, Anschlüssen von Stahlbetondecken bzw. Balkonplatten aus Stahlbeton, Dachanschlüssen und Außenwandkanten auf. Wärmebrücken wirken sich nicht nur nachteilig auf den Heizwärmebedarf eines Gebäudes aus, sie beeinträchtigen auch die Behaglichkeit des Raumklimas und die Wohnhygiene. Wärmebrücken sind häufig die Ursache von Feuchteschäden mit nachfolgender Schimmelbildung.

Wärmeleitfähigkeit l

Wärmemenge, die pro Zeiteinheit und pro Kelvin Temperaturdifferenz durch eine Materialschicht mit einer Fläche von 1 m2 und einer Dicke von 1 m fließt.

Wärmerückgewinnung

Die Rückgewinnung von Wärmeverlusten durch die Lüftung mittels einer mechanischen Lüftungsanlage und einem Wärmetauscher

Wärmetauscher

Ein Gerät, bei welchem Wärme von einem wärmeren auf einen kühleren Wärmeträger (z.B. Luft oder Wasser) übertragen wird

213

Literaturauswahl

Ajuntament de Barcelona, Area d´Urbanisme Estudide L ´Eixample, Barcelona 1988 Banham, Reyner The Architecture of the Well-Tempered Environment, Chicago 1969 Deutsche Erstveröffentlichung: Arch + Aachen 93/1988 Bobran-Wittfoht, Ingrid; Schlauch, Dirk Dämmstoffe für den baulichen Wärmeschutz - (k)einer für alle Fälle Detail, München 7/2001, Seite 1290 ff. Carter, Brian; Warburton, Peter Die Entwicklung einer Solararchitektur Detail, München 6/1993, Seite 671 ff. Compagno, Andrea Intelligente Glasfassaden, 5., revid. u. akt. Auflage, Basel 2002 Cornoldi, Adriano; Los, Sergio Hábitat y Energia, Barcelona 1982 Daniels, Klaus Low Tech, Light Tech, High Tech, Basel 1998 Daniels, Klaus Technologie des ökologischen Bauens, Basel 1999 Danner, Dassler, Krause (Hrsg.) Die klima-aktive Fassade, Leinfelden-Echterdingen 1999 Deutsches Architekturmuseum und Volz, Michael (Hrsg.) Die ökologische Herausforderung in der Architektur, Tübingen 1999 Duikergroep TH Delft J. Duiker Bowkundig Ingenieur, Rotterdam 1982 Dunster, Bill; Pringle, John Michael Hopkins & Partners Research into Sustainable Architecture Architectural Design, Vol 67, No 1/2, Jan-Feb 1997, Seite 26 ff. Ebel, Eicke-Hennig, Feist, Groscurth Energieeinsparung bei Alt- und Neubauten, Heidelberg 2000 Fathy, Hassan Natural Energy and Vernacular Architecture, Chicago 1986 Feist, Wolfgang Das Niedrigenergiehaus, Neuer Standard für energiebewusstes Bauen 4. Aufl., Heidelberg 1997 Feist, Wolfgang Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser, Darmstadt 2001 Feist, Wolfgang Passivhäuser Kronsberg und der Einfluss des Nutzerverhaltens Bauzentrum/Baukultur 12/2002 Seite 36 ff. Feist, Wolfgang – Passivhaus Institut Stadtplanerische Instrumente zur Umsetzung von Passivhäusern, Protokollband Nr. 19, Juni 2000 Arbeitskreis Kostengünstige Passivhäuser Phase II Feist, Wolfgang– Passivhaus Institut Architekturbeispiele: Wohngebäude, Protokollband Nr. 21, Dezember, 2002 Arbeitskreis Kostengünstige Passivhäuser Phase III

Gonzalo, Roberto Wege zum energiesparenden Bauen und Wohnen Detail, München 6/1992, Seite 554 ff. Gonzalo, Roberto Kritische Anmerkungen zur Solararchitektur Detail, München 6/1993, Seite 676 ff. Gonzalo, Roberto Energiebewusst Bauen – Wege zum solaren und energiesparenden Planen, Bauen und Wohnen, Edition Erasmus, 1994 Gonzalo, Roberto und Johannes Herold die teile + das ganze – Computergestützte Strukturanalyse der Siedlung Halen von Atelier 5, Darmstadt 2000 Gonzalo, Susana Höhlenwohnungen, Seminarbericht TUM, München 1991 Habermann, Karl J. Low tech, high tech, intelligent, Das Experiment in der Architektur Detail, München 6/1992, Seite 552-553 Habermann, Karl J. Baukonstruktion - Technischer Ausbau - Gestalt Detail, München 6/1990, Seite 574 ff. Habermann, Karl J. Zur Entwicklungsgeschichte des technischen Ausbaus Detail, München 2/1995, Seite 158 ff. Hascher, Rainer; Jeska, Simone; Klauck, Birgit (Hrsg.) Entwurfsatlas Bürobau, Basel 2002 Hausladen, G.; de Saldanha, M.; Nowak, W.; Liedl, P. Einführung in die Bauklimatik, München 2003 Hausladen Gerhard, de Saldanha Michael, Liedl Petra u.a. Clima Design, München 2005 Hawkes, Dean; Forster, Wayne Energieeffizientes Bauen, Architektur, Technik, Ökologie, Stuttgart 2002 Hawkes, Dean; Yannas, Simos; Hinsley, Hugo; Dunster, Bill Sustainability AA files, London 32/1996, Seite 66 ff. Hénard, Eugène Les villes de i´avenir, Paris 1910 Herzog, Thomas (Hrsg.) Solarenergie in Architektur und Stadtplanung, München 1996 Herzog, Krippner, Lang Fassaden Atlas, München 2004 Kaiser, Yvonne; Hastings, Robert S. Niedrigenergie-Solarhäuser, Systeme, Projekte, Technologien, Basel 1998 Kennedy, Margrit Öko-Stadt, Frankfurt a.M. 1986

Fensterbusch, Curt Vitruv, Zehn Bücher über Architektur, Darmstadt 1996

Kolb, Bernhard Beispiel Biohaus, München 1984

FHBB Fachhochschule beider Basel Tagungsband zur 6. Europäischen Passivhaustagung 2002 in Basel

Krapmeier, H., Drössler, E.; Cepheus Wohnkomfort ohne Heizung, Wien 2001

Fisch, Norbert; Möws, Bruno; Zieger, Jürgen Solarstadt. Konzepte - Technologien - Projekte, Stuttgart 2001

Krehwinkel, Heinz, W. Glasarchitektur, Basel 1998

Flagge, Herzog-Loibl, Meseure (Hrsg.) Thomas Herzog, Architektur + Technologie, München 2001

Krusche, Althaus, Gabriel Ökologisches Bauen, Wiesbaden 1982

Forster, Norman Towards the Modern Vernacular Detail, München 6/1993, Seite 664 ff.

Landeshauptstadt München Leitfaden zum Geschosswohnungsbau mit Niedrigenergiestandard, München 1999

Gauzin-Müller, Dominique Nachhaltigkeit in Architektur und Städtebau: Konzepte, Technologien, Beispiele, Basel 2002

Landesinitiative Zukunftsenergien NRW 50 Solarsiedlungen in NRW, Planungsleitfaden, Düsseldorf 2002

Gesellschaft für rationelle Energieverwendung e.V. Hauser, Gerd; Stiegel, Horst; Otto, Frank Energieeinsparung im Gebäudebestand - Bauliche und anlagentechnische Lösungen, Böhl-Iggelheim 1997 Givoni, Baruch Man, Climate and Architecture, Second Edition, London 1976 Gonzalo, R.E.; Gonzalo G.E. The Bioclimatic Design in the Traditional Architecture of North Argentine - Determining and Conditioning Factors, Porto 1988

214

Gonzalo, Roberto Passive Nutzung der Sonnenenergie, Grundlagen für den Gebäudeentwurf, München 1990

Le Corbusier Vers une Architecture, Paris 1922 López de Asiain, Jaime Arquitectura, Ciudad, Medioambiente, Sevilla 2001 Moewes, Günther Weder Hütten noch Paläste - Architektur und Ökologie in der Arbeitsgesellschaft, Eine Streitschrift, Basel 1995

Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern Wohnen in Bayern - 7. Arbeitsblätter zum Wohnungsbau Umweltverträgliches Bauen und gesundes Wohnen im Bestand München, 2. Aufl. September 2004 Oberste Baubehörde im Bayerisches Staatsministerium des Innern Wohnmodelle Bayern 1984-1990, Beispiele des Sozialen Wohnungbaus Erfahrungen aus der Vergangenheit - Wege in die Zukunft, München 1990 Passivhaus Institut Tagungsband zur 6. Europäischen Passivhaustagung 2002 in Basel Passivhaus Institut Tagungsband zur 7. Europäischen Passivhaustagung 2003 in Hamburg Schlaich, Sibylle; Schlaich, Jörg Erneuerbare Energien nutzen, Düsseldorf 1992 Schreck, Hasso Energiebewusstes Bauen Ökologischer Wohnungsbau - Dokumentation der Vortragsreihe vom Herbst 1992, Urbanes Wohnen e.V. München Schwab, Hubert; Heinemann, Ulrich; Fricke, Jochen Vakuumisolierpaneele - ein hocheffizientes Dämmsystem der Zukunft Detail, München 7/2001, Seite 1302 ff. Thornton, J.A.; Deavy, C.P.; Mitchell, D.M. The new parliamentary building - Portcullis House The Structural Engineer, Vol.78, No 18, Sept 2000, Seite 17 ff. UIA Berlin 2002 – XXI World Congress of Architecture Basel 2002 Usemann, Klaus W. Entwicklung von Heizungs- und Lüftungstechnik zur Wissenschaft Usemann, Klaus W. Hermann Rietschel, Leben und Werk, München 1993 Voss, Karsten; Löhnert, Günter; Herkel, Sebastian; Wagner, Andreas; Wambsganß, Mathias Bürogebäude mit Zukunft, Konzepte, Analysen, Erfahrungen, Köln 2005 Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Planungs-Büro Schmitz Aachen Energiegerechtes Bauen und Modernisieren, Grundlagen und Beispiele für Architekten, Ingenieure und Bewohner Herausgegeben von der Bundesarchitektenkammer, Basel 1996 Zentrum für Bauen und Umwelt, Donau-Universität Krems Tagungsband zur 8. Europäischen Passivhaustagung 2004 in Krems, Österreich

Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) E-Mail: [email protected] Internet: www.bmvbw.de Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) E-Mail: [email protected] Internet: www.bmwi.de Anmerkung: Zuständig für Energiepolitik. Abrufbare Datenbank mit aktuellen Förderprogrammen des Bundes, der Länder und der Europäischen Union. E-Mail: [email protected] Internet: www.bmwi.de Bundesverband Solarenergie e.V. (BSE) E-Mail:[email protected] Internet: www. bse.solarindustrie.com Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) E-Mail: [email protected] Internet: www.dbu.de Deutsche Energie-Agentur GmbH (DENA) E-Mail: [email protected] Internet: www.deutsche-energie-agentur.de Deutscher Fachverband Solarenergie e.V. (DFS) E-Mail: [email protected] Internet: www.dfs-solarfirmen.de Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS) e-mail: [email protected] E-Mail: [email protected] Anmerkung: Zeitschrift "Sonnenenergie" Energieinstitut Vorarlberg E-Mail: info@energieinstitut-at Internet: www. energieinstitut-at EUROSOLAR e.V. E-Mail: [email protected] Internet: www.eurosolar.org Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP E-Mail: [email protected] Internet: www.ibp.fraunhofer.de Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE E-Mail: [email protected] Internet: www.ise.fraunhofer.de Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung ISI E-Mail: [email protected] Internet: www.isi.fraunhofer.de Gesellschaft für Rationelle Energieverwendung e.V. (GRE) E-Mail: [email protected] [email protected] Internet: www.gre-online.de International Solar Energy Society e.V. (ISES) E-Mail: [email protected] Internet: www.ises.org und www.wire.ises.org Anmerkung: Internet-Informationssystem WIRE (World-wide Information System for Renewable Energy).

Institutionen Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE), ISOTEG E-Mail: [email protected] Internet: www.zae-bayern.de; www.energieundbau.de BINE-Informationsdienst (Bürgerinformation Neue Energietechniken, Nachwachsende Rohstoffe, Umwelt) Fachinformationszentrum Karlsruhe E-Mail: [email protected] Internet: www.bine.info Bund der Energieverbraucher (BdE) e.V. E-Mail: [email protected] oder [email protected] Bundesindustrieverband Heizungs-, Klima-, Sanitärtechnik e.V. (BHKS) Weberstraße 33, 53113 Bonn E-Mail: [email protected] Internet: www.bhks.de Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit E-Mail: [email protected] Internet: www.bmu.de Im Geschäftsbereich des BMU: Umweltbundesamt (UBA) Internet: www.umweltbundesamt.de

Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR) E-Mail: [email protected] Internet: www.iwr.de Anmerkung: Umfangreiche Internet-Präsentation (zahlreiche Informationsseiten, Links und nationale und internationale Branchenkontakte, Fördermöglichkeiten usw.). IWU-Institut für Wohnen und Umwelt Forschungsbereich Energie E-Mail: [email protected] Internet: www.iwu.de Passivhaus Institut Deutschland E-Mail: [email protected] Internet: www.passiv.de United Nations Environment Programme (UNEP) Regional Office for Europe E-Mail: [email protected] Internet: www.unep.ch/roe Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH E-Mail: [email protected] Internet: www.wupperinst.org Zentrum für rationelle Energieanwendung und Umwelt GmbH (ZREU) OPET-Beratungsstelle Bayern-Österreich im Auftrag der Europäischen Kommission E-Mail: [email protected] Internet: www. zreu.de

215

216

Namensregister

A2-Architekten 28, 206, 207 A-Z Architekten 28, 43, 68 ff, 94, 112 Achleitner, Friedrich 100 ADP, Ramseier, Jordi, Angst, Hofmann 100 Althaus, D. 17 Arche Nova 6, 7, 17, 20, 101 Architektur Contor Müller, Schlüter 103, 115, 116 ff, 202 Arup Associates 111, 115, 188 ff Atelier 5 24, 25, 29, 35, 90–92 Aude, Lundgaard 18 Bachelard, Gaston 39 Baer, Steve 17 Banham, Reyner 14 Beecher, Catherine 14 Behrens, Peter 109 Bollnow, O. 39, 97 Brancusi, Constantin 89 Carrier, Willis H. 14 Carter, Brian 15 Cerdà, Ildefonso 13 Cohen, Jean-Louis 13 Demmel + Mühlbauer 39, 97 De Rosa C. 203 Dirtheuer, F. 101 Disch, Rolf 106 Duiker, Johannes 15 Dunster, Bill 22 Eissler, Hoffmann, Gumpp 18, 19 Faller P. 91 Faellestegnestuen 19, 37 Faskel, Nicolic 20 Fathy, Hassan 10, 11 Fink + Jocher 21 Foster, Norman 5, 88, 108 Fuller, Buckminster 5, 16 Gabriel, I. 17 Gaudi, Antoni, 13 Gerkan Marg + Partner 20, 103 Gonzalo, Roberto 18 Gullichsen, Christian 20, 22, 23 H2R Architekten, Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig 35, 43, 56 ff, 100, 208

Hascher + Jehle 31 Heinle Wischer + Partner 31 Hénard, Eugène 5, 12, 13 Henn Architekten 108, 111, 115, 140 ff Herzog, Th. mit Bonfig, P. 21, 98 Herzog + Partner 110, 115, 146 ff Hopkins Architects 80, 115, 152 ff Hübner, Peter 17 Jahn, Axel 20 Jourda, Perraudin 109 Juen 31, 98 Kaiser, Schmidtges, Minke 18, 19 Kaltenbrunner, Robert 5, 20 Katzke, Thomas 15 Klipper + Partner 20 Kovatsch, M. 101 Krapmeier, Drössler 205 Krusche, Per 6, 16, 17, 20, 101 Küsgen, Horst 18 Lackenbauer, Andreas 206 ff Le Corbusier 14, 15 Lenz + Kaufmann 99, 111, 115, 122 ff, 206, 207, 208 Lischer Architekten 34, 43, 44 ff, 89 Lohrer, Knut 33 Loudon + Habeler 110, 115,170 ff Medium, Jentz, Popp, Wiesner 102 Metron 36, 38, 50 ff, 90-93, 99, 209 Mittersteiner, Larsen 19 Moewes, Günther 101 Moneo, Rafael 33, 114 Morgan, Emsly 15 Muelas, Mario 34, 35 Muszynska 98 Muthesius 35, 36 Nest 27, 28, 206, 207 Nickl Architekten 118 Oreszcyn, T. 98 Oud, J.P. 28 Plus+ Bauplanung Hübner 112, 115, 182 ff Pollok + Gonzalo 36, 104, 105, 118, 204

Pool, Martin 43, 62 ff, 118, 205, 207 PPP, Müller Schlüter 5, 115, 116 ff Pysal, Jensen, Stahrenberg 20 Rasch + Partner 30 Raupach + Schurk 34, 35 Reinberg, G.W. 115, 158 ff, 209 Rietveld, Gerrit 108 Rogers, Richard 5 RPB Renzo Piano Building Workshop 22, 114, 115, 194 ff Roeburn, Ben 14 Roos Architekten 95 Rudofsky Bernhard 22 SAMA arq. 37, 105, 109 Schaub, Martin 6, 17 Scheitlin Syfrig + Partner 107, 115, 128 ff Schiedhelm, Axelrad 20 Schindler, Bruno 97 Schreck, Hillmann, Nagel mit Kempchen, Güldenberg 20 Schröder + Widmann 28, 37, 90–92, 98 Schuster Architekten 107, 115, 134 ff, 204 Sommer, Klaus 20 Steffan, Claus 6, 17 Stender, Söldner, Gonzalo 94 Tobey, R. 95 tr. architekten Rössing + Tilicke 39 Sulzer, Peter 17 Tusquets, O. 102 Twinn, Chris 22 Unterrainer W. 115, 164 ff Vandkunsten 21, 30, 95, 96, 97 Vitruv 8 Walbrunn Grotz Vallentin Loibl 115, 176 ff Warburton, Peter 15 Warne, Bengt 17 Weig-Krusche, Maria 6, 17 Weizäcker von, K.F. 205 Wright, Frank Lloyd 14 Yanez, Guillermo 43, 74 ff

Ortsregister

Affoltern, Schweiz 38, 43, 50, 93, 99, 209 Altenburg, Kreis Neuwied 11 Altötting 39 Amaicha, Argentinien 96 Amsterdam 15, 108 Al-Kharga, Ägypten 10 Arnol, Insel Lewis 8, 9 Aspen 5 Athen 22 Aufkirchen 115, 176 Barcelona 12, 13 Beddington 22 Berlin 15, 20, 29 Bilbao 40 Coburg 21, 35 Duisburg 107, 115, 204 Eching bei München 95 Ensanche, Barcelona 12 Frankfurt 88, 108 Freiburg 34, 106 Fußach, Österreich 19, 31, 98 Gelsenkirchen 112, 115, 182 Gilching bei München 104 Greve, Dänemark 18, 19 Guadix, Spanien 8, 10 Halen, Schweiz 29, 90-92 Hamburg 102, 103 Hannover 29, 30, 31 Henan, China 10 Herfølge, Dänemark 40, 97

Humanuaca, Argentinien 10 Hyderabad 22 Jona, Schweiz 95 Kairo 96 Kioto 22 Kommern 11 Kopenhagen 19 Kriens, Schweiz 34, 35, 43, 44 Ladakh, Nepal 111, 115, 188 Landstuhl 18, 30 La Valetta, Insel Malta 13 Leverkusen 39 Linz 109 Lochham bei München 105, 118, 204 London 115, 152 Lyon 109 Madrid 33, 34, 35, 43, 74, 99, 102 Mendoza, Argentinien 203 Merida 114 Montreal 16 München 20, 27, 28, 34, 43, 56, 62, 101, 108, 111, 118, 115, 140, 205, 207 Münster 36 Niederwangen, Schweiz 35 Nottingham 43, 80 Osuna, Spanien 37 Paris 31, 40 Passau 28, 37, 90, 98 Pichling, Österreich 110, 115, 170 Planegg bei München 97

Prag 96 Puchheim bei München 101 Pullach bei München 42 Riehen, Schweiz 22, 114, 115, 194 Rio 22 Rødovre, Dänemark 37 Röthenbach a.d. Pegnitz 36, 90, 91 Rotterdam 28 Salzburg 42 Schwarzach, Österreich 99, 111, 115, 122 Sevilla 32, 105, 109 Skejby, Dänemark 21 Spiel, Kreis Düren 11 Steyr, Österreich 115, 164 Stuttgart 17, 18, 19, 20, 22, 23, 29, 33, 98 Sursee, Schweiz 107, 115, 128 Thalmatt, Schweiz 24, 25, 29 Titting 118 Tittmoning 6, 7 Tschernobyl 22 Veitshöchheim 96 Wallasay 15 Weidling, Österreich 115, 158, 209 Wiesbaden 28, 43, 68, 110, 112, 115, 146 Windberg 21, 98 Wolfurth, Österreich 205 Wuppertal 5, 103, 115, 116, 134 Zürich 100

Sachregister

Abluftkamin 12, 22, 76, 152, 185 Autochtones Bauen 8 Bauteilaktivierung (Betonkernaktivierung) 112, 143, 161 Bauteilheizung 142 Bauteilkühlung 136, 142 Bebauungsdichte 34, 50, 67, 113 Belichtung (Beleuchtung), künstliche 110, 153 Belichtung, natürliche 107, 110, 140, 202 Belüftung, natürliche 74, 84, 108, 140, 147,185, 191, 202 Biomasse 208 Blackhouse 8, 9 Blendschutz 110, 143, 148 Blockheizkraftwerk 41, 42, 69, 113, 139, 140, 146, 180, 207-8 Blower-Door-Test 47, 132, 166-9, 180, 202 Brennstoffe 202–208 Brennstoffzelle 42, 207 Brennwertkessel 67, 180, 207 Computersimulation 40, 161, 188, 197 Dachbegrünung 18, 55, 60, 84, 180 Dämmmaterialien 204 Dämmqualität 31 Dämmung 104 Denkmalschutz 114 Dichtigkeit Gebäudehülle 106, 108 Doppelfassade 13, 108, 140, 191 Durchmischte Funktionen (im Städtebau) 112 Energetische Optimierung 88, 101, 198 Energetische, energieeffiziente Sanierung 28, 101, 114 Energiebedarf 15, 95, 101 Energiebilanz 90, 99, 100, 106, 107 Energieeinsparung 88, 90, 100, 106, 111, 113, Energiegewinnung 88, 90 Energiemanagement 30 Energiesparhaus 20 Energieträger 207 Energieverbundsystem 146 Energieversorgung 41 Erdwärmekollektor, -tauscher 69, 112, 122, 124, 160, 165, 170, 185 Erschließung 35 Erschließung, direkte 37 Fachwerkhaus 11 Fenster 96 Fernwärmeversorgung 12, 59 Flächenheizsystem 210 Flexibilität Wohnungsbau 91, 122 Flexibilität Gewerbebau 112, 122 Freiflächengestaltung 38 Gartenstadt 28 Gas-Brennwertgerät 124 Gebäudeausrichtung 34 Gebäudeorientierung 93 Gebäudeproportionen 33, 92 Gebäudetypus, -typologie 33, 90 Geothermie 42 Gesamtenergiekonzept 140 Geschosswohnungsbau 18, 39 Gewerbebau 107 Glasfassade 15, 108 Glasveranda 13 Glasvorbau, -haus 18, 19, 98, 108

Grauwasser 154 Grundrissentwicklung, -gestaltung 90, 93 Grundrisszonierung 44, 108 Grundwasser-Wärmepumpe 130 Heizkörper 210 Heizsystem 106, 210 Höhenentwicklung 92 Höhlensiedlung 8 Höhlenwohnung 10 Holzbausiedlung 50 Holzsystembau 44, 128 Innerstädtisches Wohnen 30, 56 Kältemaschine 208 Kartonwaben 203 Kastenfenster 104, 108 Klimagerechte (Architektur) Planung 30, 88, 107, 114 Klimapuffer 13, 19, 20, 149, 194, 198 Kombibüro 140 Kompaktheit 31, 33, 64, 90, 93, 98, 107, 179 Kühldecke 209 Kühlung, natürliche 153 Kühlung, sommerliche 112 Kühlung, stille 209 Kulturbauten 113 KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) 207 Latentwärmespeicher 204 Laubengang 37, 58 Lebenserwartung 8, 22 Lehmbausiedlung 10 Lehmbauweise 11 Lichtlenkelement 149 Lüftung 105, 112, 202 Lüftung, kontrollierte (Zwangslüftung) 18, 71, 106, 108, 113, 119, 122, 165, 179 Lüftungsanlagen 206 Lüftungskonzept 206 Lüftungswärmeverlust 106, 108 Lüftungszonierung 206 Luftheizung 210 Luftkollektor 18, 20 Massespeicher 18 Materialkreislauf 17 Mehrfamilienhaus 19, 56 Monitoring 118 Mühlentechnik 11 Nachtlüftung 186, 205 Nachverdichtung 28, 101, 103 Naturhaushalt 8 Niedrigenergiehaus 59, 64, 88, 95, 116 Niedrigenergiesystem 84, 170 Nutzerverhalten 145 Öffentliche Einrichtungen 113 Ökologischer Siedlungsbau 28 Ökologisches Bauen 16 Opus Cementitium 8 Orientierung der Gebäude 32 Parkierung 37, 50 Partizipation (Nutzerbeteiligung) 17, 56 Passivhaus, -qualität, -standard 22, 32, 44, 71, 88, 98, 116, 136, 164, 176, 206 Passivhausfenster 120, 169, 179 Passivhaustechnologie 15, 44, Phasenwechselmaterialien (PCM, Phase-Change-Materials) 204 Photovoltaik 42, 67, 84, 106, 139, 166, 208

Primärenergieverbrauch 103 Pufferzone, -raum 31, 98, 108 Raumklima 10 Raumproportion 90 Regenerative (erneuerbare) Energien 26, 41, 106, 136, 152 Regenwassersammlung 60, 149, 160, 165, 182 Regenwasserzisterne 139 Reihenhaussiedlung 29, 39, 50 Rotationswärmetauscher 153, 172, 180, 207 Sanierungseignung 102 Schwellenraum 98 Schulbau 113 Simulationsberechnung 142, 160 Solaranlage, thermische 53, 60, 70, 72, 77, 127, 160, 208 Solarfassade 95, 134, 1370 Solarkamin 76 Solar(Sonnen-)kollektor 20, 29, 55, 59, 77, 106, 166, 172 Sole/Wasserwärmepumpe 53 Sonneneinstrahlung, diffus 94 Sonneneinstrahlung, direkt 94, 110 Sonnenschutz 109, 114, 143, 158, 196. 204 Sonnenstrahlung 32 Spännererschließung 37 Speichermasse 60, 71, 105, 109, 112, 118, 127, 136, 153, 204, 209 Speicherung 204 Stadtreparatur 62 Städtebauliches Gesamtsystem 26 Tageslichtanteil, -qualität, -rate 18, 68, 153, 182 Tageslichtnutzung 110 Tageslichtlenkung 110, 111, 150 Tageslichtsimulation 186 Thermische Trennung 98 Thermografie 132 Topografie 32 traditionelles Bauen 8, 11 Transmissionswärmeverlust 31, 64, 92, 93, 106, 107, 186, 202 Trombewand 188–191, 203 TWD-Elemente 21, 203 Überhitzungsgefahr 93, 95, 109, 204 Vakuumdämmung 99, 118, 203 Vakuumisolations-Paneele 64 Vegetation 32 Vernakuläres Bauen 8, 22 Verschattungsdiagramm 40 Wärmedämmverbundsystem 105 Wärmepumpe, Wärmepumpentechnik 130, 166, 208-9 Wärmerückgewinnung 18, 44, 67, 69, 71, 84, 106, 120, 124, 136, 160, 166, 170, 179, 206 Wärmetauscher 69, 165, 207 Wind 32 Windrad 166 Wintergarten 20 Wohnmaschine 14 Wohnraumlüftung, kontrollierte 44, 122, 130 Wohnungsbau 89 Zeilenbebauung (Reihenhaus), südorientiert 34, 36, 91, 93 Zeilenbebauung (Reihenhaus), Ost-West 36, 94 Zersiedelung 22, 26, 28 Zonierung 134, 179

217

Projektbeteiligte

Wohnanlage in Kriens Schweiz

Universitätscampus in Nottingham Großbritannien

Bauherr: Luzerner Pensionskasse

Bauherr: University Estates Office

Architekten: Lischer Partner Architekten Planer AG, Luzern

Architekten: Hopkins Architects, London

Planung technische Gebäudeausrüstung: BW Haustechnik AG, Hünenberg Tragwerksplanung Holzbau: Jung-Pirmin Ingenieure für Holzbau GmbH, Ran Siedlung in Affoltern Schweiz

Planung technische Gebäudeausrüstung: Arup Tragwerksplanung: Arup Landschaftsplanung: Battle McCarhty

Bauherr: Kurt Schneebli, Affoltern

Studentenwohheim in Wuppertal Deutschland

Architekten: Metron Architekturbüro AG, Brugg

Bauherr: Hochschul-Sozialwerk Wuppertal

Planung technische Gebäudeausrüstung: Nanotech AG, EnnetbadeW+S AG , Rohr, Bösch AG, Aarau

Architekten: 1.BA: PPP in Partnerschaft mit Christian Schlüter und Michael Müller, Düsseldorf, Wuppertal 2.BA: Architektur Contor Müller Schlüter, Wuppertal

Tragwerksplanung: F. Steinmann, Hausen Mehrfamilienwohnhaus in München Deutschland Bauherr: WOGENO München eG, München Architekten: H2R Architekten BDA Hüther, Hebensperger-Hüther, Röttig, München Planung technische Gebäudeausrüstung: ITEM, Richard Kramer, München Tragwerksplanung: Dr. Ing. Gernot Pittioni, Weilheim Büro- und Wohngebäude in München Deutschland Bauherr: Bauherrengemeinschaft Meinhold und Laufer Architekt: Martin Pool, München

Planung technische Gebäudeausrüstung: Ingenierbüro Landwehr GmbH, Dortmund Tragwerksplanung: Carsten Tichelmann in PTT, Darmstadt Rüdiger Klumpp, Weikersheim (Fassade)

Büro- und Wohngebäude in Schwarzach Österreich Bauherr: Miterrichtergemeinschaft Kaufmann Lenz Gmeiner, Schwarzach + Revital GmbH, Dornbirn Architekten: Christian Lenz, Hermann Kaufmann Planung technische Gebäudeausrüstung: IBN Ingenieurbüro Naßwetter, Batschuns Tragwerksplanung: M+G Ingenieure, Feldkirch Statikbüro Galehr, Feldkirch

Planung technische Gebäudeausrüstung: Ingenieurbüro Lackenbauer, Traunstein Elektroplanung: Christian Gibis, München Tragwerksplanung: Georg Weinzierl, Schwarzach

Büro- und Wohngebäude in Sursee Schweiz Bauherr: St. Georg Immobilien AG, Sursee Architekten: Scheitlin - Syfrig + Partner, Luzern

Wohn- und Bürohaus in Wiesbaden Deutschland Bauherr: A-Z Architekten Architekten: Altmann-Zimmer Architekten BDA, Wiesbaden

Planung technische Gebäudeausrüstung: Bucher + Dillier AG, Luzern Bauphysik: Ragonesi, Strobel & Partner, Emmenbrücke Tragwerksplanung Holzbau: Makiol + Wiederkehr, Beinwil

Planung technische Gebäudeausrüstung: Holger Zimmer, Joachim Altmann Tragwerksplanung: Schmitt & Thielmann, Wiesbaden

Bürokomplex in Duisburg Deutschland Bauherr: Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW

Wohngebäude in Madrid Spanien Bauherr: Empresa Municipal de la Vivienda (Madrid) Architekt: Guillermo Yañez, Lydia Yañez Lopez del Amo, Madrid Planung technische Gebäudeausrüstung: Transformadora de Gas S.A.; ROEMA Instalaciones SL. Monedero Instalaciones y Servicios Tragwerksplanung: Jesús Chomón Ingeniero. E.T.E.S.A.

218

Architekten: Schuster Architekten, Düsseldorf Energetisches Konzept: Stahl, Büro für Sonnenenergie, Freiburg Planung technische Gebäudeausrüstung: Ingenieurgesellschaft Kruck mbH, Mühlheim a.d. Ruhr Tragwerksplanung: Kunkel + Partner, Düsseldorf

Bürogebäude in München Deutschland

Schulanage in Pichling Österreich

Bauherr: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München

Bauherr: Magistrat der Stadt Linz

Architekten: Henn Architekten, München Gesamtenergiekonzept: Fraunhoferinstitut für solare Energiesysteme ISE, Freiburg

Architekten: Architekten Loudon & Habeler, Wien Planung technische Gebäudeausrüstung: Altherm Engineering, Baden Tragwerksplanung: Anton Harrer, Krems/Wien

Planung technische Gebäudeausrüstung: Kuehn Bauer Partner, Halbergmoos Fassadenplanung: Hussak Ingenieurgesellschaft, Lauingen Tragwerksplanung: Sailer Stepan und Partner, München

Schulanlage in Aufkirchen Deutschland Bauherr: Montessoriverein Erding e.V., Erding Architekten: Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn

Bürogebäude in Wiesbaden Deutschland Bauherr: Zusatzversorgungskasse des Baugewerbes VVaG, Wiesbaden

Planung technische Gebäudeausrüstung: Ingenieurbüro Lackenbauer, Traunstein Tragwerksplanung: G. Jochum H. Kutsch, Alling

Architekten: Thomas Herzog und Partner, München Energiekonzept: Kaiser Consult, Prof.Dr.Ing. Oesterle, DS-Plan, Prof.Dr.Ing. Hausladen Planung technische Gebäudeausrüstung: Zibell, Willner & Partner, Ingenieurbüro Hausladen Lichtplanung: Bartenbach Lichtlabor Tragwerksplanung: Sailer, Stepan & Partner, München Parlamentsgebäude in London Großbritannien Bauherr: The United Kingdom Parliament, House of Commons Commission

Schulanlage in Gelsenkirchen Deutschland Bauherr: Evangelische Schule in Westfalen e.V. Architekten: plus+ Bauplanung GmbH Hübner-Forster-Hübner, Neckartenzlingen Klimakonzept: Transsolar Energietechnik, Stuttgart Planung technische Gebäudeausrüstung: Inco Ingenieurbüro, Aachen Bauphysik: GN Bauphysik, Stuttgart Tragwerksplanung: Weischede und Partner, Stuttgart

Architekten: Hopkins Architects, London Planung technische Gebäudeausrüstung: Arup

Schulanlage in Ladakh Nepal

Fassadenplanung: Arup

Bauherr: Drukpa Trust

Tragwerksplanung: Arup

Architekten: Arup Associates, London

Büro und Werkstätten in Weidling Österreich Bauherr: Firma B!otop, Weidling Architekt: Georg W. Reinberg, Wien Planung technische Gebäudeausrüstung: BPS Engineering, Wien Simulation und Energiekonzept: Patrick Jung, Köln Bauphysik: Nikolaus Bruck, Wien

Gewerbegebäude in Steyr Österreich Bauherr: Schloßgangl Immobilien GmbH, Steyr

Planung technische Gebäudeausrüstung: Arup

Kunstsammlung in Riehen Schweiz Bauherr: Beyeler-Stiftung, Riehen Architekten: Renzo Piano Building Workshop, Paris/Genua Planung technische Gebäudeausrüstung: Arup Jakob Forrer AG, Buchrain (HKL) Bogenschütz AG (S) Tageslichtplanung: Arup Tragwerksplanung: Arup

Architekt: Walter Unterrainer Atelier für Architektur, Feldkirch Planung technische Gebäudeausrüstung: E-Plus, Egg; Schloßgangl Energiesysteme, Steyr Tragwerksplanung: Merz-Kaufmann, Dornbirn

219

Sponsoren

Das 1923 von Gottfried Renggli in Schötz gegründete Unternehmen ist im Laufe der Jahre auf über 120 Mitarbeitende gewachsen und hat sich zum Schweizer Marktführer im Holzsystembau entwickelt. Die Geschichte des Unternehmens ist geprägt von Innovationslust und Pioniergeist. Namentlich im Bereich Minergieund Passivhäuser hat sich die Renggli AG als Wegbereiter und Bannerträger profiliert und sich über die Landesgrenzen hinaus einen Namen gemacht. Die Philosophie des energieeffi­ zienten und nachhaltigen Bauens in Holz setzt Renggli gleicher­ maßen für Wohnhäuser und ganze Siedlungen wie auch für gewerbliche und öffentliche Bau­ ten um. Zahlreiche Auszeich­ nungen und Zertifikate bezeugen dabei unseren Qualitätsanspruch, bei dem wir auch in Zukunft keine Abstriche machen werden. Zu den Vorzeigeobjekten für nachhaltiges Bauen in Holz zählen das neue Wohn- und Geschäftshaus der Renggli AG in Sursee LU (siehe Seite 128 ff.) und die Passivhaussiedlung „Senti“ in Kriens LU mit ihren 18 Hauseinheiten (siehe Seite 44 ff.). Weitere Beispiele für energie­ effiziente Gesamtlösungen in Holz finden Sie auch im Internet unter www.renggli-haus.ch.

RENGGLI AG St. Georgstrasse 2 CH-6210 Sursee Tel. +41 (0)41 925 25 25 [email protected] www.renggli-haus.ch

220

Der Fachverband Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinter­ lüftete Fassaden e.V. (FVHF) ist die Interessenvertretung der Hersteller von Bekleidungs­ele­ menten, Dämmstoffen, Veranke­ rungs-, Befestigungs- und Verbin­ dungsmitteln sowie Unterkon­ struktionen für die vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) mit Sitz in Berlin. Der Verband wurde 1993 gegründet und zählt heute 45 Mitglieder. In jüngster Zeit hat die Bedeutung fördernder und außerordentlicher Mitglieder für den Verband deutlich zugenommen. Fachplaner für Fas­sadentechnik, Fassaden-Fachverleger und For­ schungseinrichtungen beteiligen sich nun auch aktiv an der Arbeit im FVHF. Zu den Zielen des FVHF e.V. gehört es, die architektoni­ sche Vielfalt und die besonderen technischen Vorteile des Systems der vorgehängten hinterlüfteten Fassade bei allen Fachzielgrup­ pen durch eine aktive Informa­ tionstechnik zu verdeutlichen. Der Deutsche Fassadenpreis für VHF, der in diesem Jahr zum sechsten Mal verliehen wurde, repräsentiert das System der ­v orgehängten hinterlüfteten­ Fassade im Konvent zur Bundes­ stiftung „Baukultur“. Der anerkannte Architekturpreis wird dort als einer der "wichtigsten Preise der Baukultur in Deutschland" vorgestellt. Der FVHF ist als ständiger Gast in diesem Konvent vertreten. Als Mitglied der Alianza del Clima setzt sich der FVHF aktiv für die Umsetzung der Energie­ einsparverordnung und für die Maßnahmen zur Minimierung des Heizenergiebedarfs ein. In diesem zukunftsrelevanten Bereich betreibt der FVHF mit seinem Fassadensystem eine umfassen­

de Informa­tionspolitik: VHF: Die Energie-einsparfassade®. Der FVHF ist Mitbegründer des 2003 gegründeten EU-CLADArbeitskreises. Aufgabe dieses Ausschusses ist, die Bauart der vorgehängten hinterlüfteten Fassade auf dem Weg in die europäische Harmonisierung zu begleiten. Der FVHF arbeitet mit den Gremien des Deutschen Instituts für Normung (DIN), mit dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) und dem Gemeinsamen Ausschuss für Elektronik im Bauwesen (GAEB) zusammen. Außerdem kooperiert der Verband mit zahlreichen Hochund Fachhochschulen, sonstigen Aus- und Weiterbildungseinrich­ tungen sowie anderen Verbän­ den und Organisationen. Neu ist die Zusammenarbeit mit der Deutschen NatursteinAkademie (DENAK), Mayen. Dank der vielfältigen Aktivi­täten des FVHF ist die VHF inzwischen als anerkanntes Fassadensystem in Fachkreisen etabliert. Heute ist die vorgehängte hinterlüftete Fassade ein System, dessen Bedeutung von Jahr zu Jahr zunimmt.

Fachverband Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinterlüftete Fassaden e.V. (FVHF) Kurfürstenstraße 129 10785 Berlin Tel. 0049 30 21286281 Fax. 0049 30 21286241 www.fvhf.de

Anforderungen an nachhaltiges und energieeffizientes Bauen können durch den Einsatz von Fermacell-Gipsfaser-Platten in Kombination mit Holzbaustoffen optimal erfüllt werden. Das beweisen einmal mehr die in diesem Buch vorgestellten Objekte: Wohnsiedlungen in Kriens (Seite 44 ff.) und Affoltern (Seite 50 ff.), Studentenwohnheim in Wuppertal (Seite 116 ff) und Montessorischule in Aufkirchen (Seite 176). Die universell für Boden, Wand und Decke einsetzbaren Platten werden im Rahmen eines umweltschonenden Produktionsprozesses auf der Basis ökologischer Rohstoffe hergestellt. Sie sind mit ihren baubiologischen Eigenschaften, die durch das Institut für Baubiologie Rosenheim (IBR) mit dem IBRPrüfsiegel bestätigt wurden, eine gute Ergänzung zu anderen natürlichen Baustoffen. Eine homogene Plattenstruktur und Faserarmierung sorgen für besondere Stabilität und extreme Belastbarkeit. Darüber hinaus ermöglicht die Eignung als Bau-, Feuerschutz- und Feuchtraumplatte zugleich ein vielseitiges Anwendungsspektrum in Altund Neubau und vereinfacht Planung und Logistik. Hinzu kom­ men kostensparende Ver­arbei­ tungstechniken. Fermacell-Kon­ struktionen können rationell und schnell erstellt werden und bieten ein Höchstmaß an Stabilität, Brandschutz sowie Schall- und Wärmedämmung. Die hohe Maßgenauigkeit, aufeinander

abgestimmtes Plattenmaterial und Zubehör aus einer Hand erleichtern die Montage. Mit der Marke Fermacell ist die Xella Trockenbau-Systeme GmbH, Tochterunternehmen von Xella International, deutscher Marktführer bei Gipsfaser-Platten. Der Vertrieb erfolgt europaweit. Das Unternehmen mit Sitz in Duisburg bietet neben einem Komplettangebot für den trockenen Innenausbau auch die zementgebundene Powerpanel HD für Außenwandkonstruktionen an, die statische Funktionen und vor allem Witterungsschutz im Holzbau garantiert. Die ebenfalls zementgebundene Powerpanel H2O ist für Feucht- und Nass­ räume aller Art geeignet und hält Dauerbelastungen durch Wasser stand. Die Platte lässt sich wie eine herkömmliche FermacellPlatte auf den entsprechenden Unterkonstruktionen verarbeiten. Ergänzt wird das Angebot der Xella Trockenbau-Sys­teme durch nicht brennbare, zementgebun­ dene Glas­faserplatten der Marke Aestuver, die für hoch spezialisierte Anwendungen im vorbeugenden Brandschutz zur Verfügung stehen. Sie sind besonders wasser- und frostbeständig und können daher auch frei bewittert eingesetzt werden. Speziell für den Brandschutz in unterirdischen Verkehrsanlagen wurden die Aestuver T-Brand­ schutzplatten entwickelt. Das Produktangebot wird zusätz­ lich erweitert durch die Mine­ raldämmplatte Multipor. Die auf

natürlichen Rohstoffen basierende Dämmplatte kann gleichermaßen im Wohnungs- und Wirtschaftsbau sowie bei Altund Neubauten, zur Renovierung und Sanierung eingesetzt werden. Der Anwendungsbereich erstreckt sich dabei vom Keller bis zum Dach. Multipor eignet sich sowohl als Basis in Wärmedämmverbund-Systemen als auch zur Dämmung von Innenwänden, von hinterlüfteten massiven Porenbeton-Dachkonstruktionen und Flachdächern oder von Decken in Kellern und Tiefgaragen. Xella International ist ein Unternehmensbereich der Franz Haniel & Cie. GmbH und bündelt die weltweiten Baustoff-, Rohstoff- und Befestigungsaktivitäten. Heute ist Xella mit Marken wie Ytong, Hebel und Silka der weltweit größte Produzent von Porenbeton und Kalksandsteinen und mit der Marke Fermacell führend in der Herstellung von Gipsfaser-Platten. Für den Bereich Rohstoffe steht die Fels-Gruppe, europaweit einer der führenden Anbieter von Kalk und Kalkstein. Halfen-Deha, Langenfeld, ist marktführender Hersteller von Befestigungs-, Verankerungs- und Montagetechnik.

Xella International GmbH Franz-Haniel-Platz 6 – 8 47119 Duisburg www.xella.de [email protected]

221

Seit 1991 hat sich der Firmeninhaber Thomas Sohm voll und ganz dem nachwachsenden Rohstoff Holz verschrieben und kann heute auf eine modernst eingerichtete Zimmerei mit circa 40 Mitarbeitern blicken. Die Geschichte des Unternehmens ist geprägt von Innovationskraft und der Bereitschaft, ständig gemeinsam mit Architekten, Statikern und Bauphysikern entwickelte Ideen zu verwirklichen. Ein gutes Beispiel stellt die DiagonalDübelholz-Bauweise dar. Diese ermöglicht die Herstellung von massiven Decken- und Wand­elementen ohne Leim- und Stahlverbindungen. Dieses innovative System wurde beim Wettbewerb „Fabrik der Zukunft“ preisgekrönt. Zudem wurde die Firma Sohm beim „Trio des Jahres 2003/ Gewerbe“ mit dem 3. Platz ausgezeichnet. Jährlich werden circa 80 Bauten abgewickelt. Die Firma Sohm ist in allen Bereichen des Holzbaus: im Wohnbau, im öffentlichen und Gewerbebau, im Landwirtschafts- sowie im Sonderbau tätig. Zu den Vorzeigeprojekten zählen etwa das auf Seite 122 dargestellte Büro- und Wohn-gebäude der Architekten Lenz und Kaufmann in Schwarzach, das Logistikzentrum Tschabrun in Rankweil, die Hauptschule Klaus-Weiler-Fraxern, die Auto-bahnraststätte in Hohenems, die Produktionshalle der Firma Doppelmayr in Wolfurt, das Appartementhaus Lechblick in Warth (ausgezeichnet mit dem Staatspreis für Tourismus und Architektur).

Sohm Holzbautechnik GesmbH. Bühel 818 A-6861 Alberschwende Tel. +43 5579 71150, Fax +43 5579 711511 [email protected] www.sohm-holzbau.at

222

Zum fünften Mal in Folge wurden Bauten mit Eternit-Fassaden beim Deutschen Fassadenpreis ausgezeichnet. Darunter auch die in diesem Buch vorgestellten Projekte: Das Studenten­ wohnheim in Wuppertal vom Planungsteam Petzinka Pink und Partner mit Müller/Schlüter Architekten (Seite 116) und das Bürohaus in Duisburg von Schuster Architekten (Seite 134). Beide Bauten sind herausragende Beispiele für energieeffiziente Architektur mit Fassaden aus Faserzement. Die Produkte von Eternit zeichnen sich aus durch lange Lebensdauer, Ökologie, Wirtschaftlichkeit und überzeugen durch ihre besonders guten bauphysikalischen Eigenschaften. Das Sortiment des Unternehmens umfasst heute großformatige Tafeln aus Faserzement, Holzzement und Kalziumsilikat sowie Wellplatten, Dachplatten und Designobjekte. Seit mehr als 100 Jahren realisieren Architekten und Ingenieure bemerkenswerte Bauten mit Produkten von Eternit. Das Unternehmen selbst wählte für die eigenen Firmenbauten so renommierte Architekten wie Paul Baumgarten und Ernst Neufert. Auch mit der aktuellen Modernisierung der Hauptverwaltung in Heidelberg wurden wieder junge Architekten beauftragt: Astrid Bornheim und Peter von Klitzing aus Berlin. In einer eigenen Architek­turzeit­ schrift dokumentiert Eternit den vielseitigen Einsatz des Werk­ stoffs.

TRNSYS 16 ist eine umfassende und zugleich erweiterbare Simu­ lationumgebung für die dynami­ sche Simula­tion von Gebäuden, Solarenergie­systemen und Systemen zur rationellen Energie­ nutzung. Es wird sowohl von Ingenieuren als auch von Wis­ senschaftlern in der ganzen Welt zur Validierung neuer Energie­ konzepte eingesetzt. Der Erfolg von TRNSYS beruht neben der modularen Struktur und Flexi­ bilität vor allem auf der ständigen Weiterentwicklung durch ein internationales Entwicklungsteam. Mit der Entwicklung des TRNSYS­Moduls TRNFLOW wurde eine integrale Kop­plung der thermischen Simu­lation mit der Simulation der Luftströmung verwirklicht. Insbesondere für Systeme wie passive Nachtkühlung, Doppelfassaden, Solar­ kamine, Atrien etc., bei denen die gegenseitige Beeinflussung der thermischen und Luftströmungsvorgänge stark ausgeprägt ist, ist eine gekoppelte Simulation unumgänglich. Das integrierte Multizonen-Luftströmungsmodell basiert auf dem bekannten Programm COMIS. Eine benutzerfreundliche Oberfläche ermöglicht neben der Eingabe der thermischem Modellparameter auch eine schnelle Definition des Luftströmungsnetzwerkes bestehend aus Knoten und Strömungsdurchlässen. Ein neu in das Gebäudemodell integrierter Solver berechnet iterativ die Lösung beider Modelle.

Eternit AG Ernst-Reuter-Platz 8 10587 Berlin Service-Line Dach: 01805-659 659 Service-Line Fassade+Ausbau: 01805 - 651 651 [email protected] www.eternit.de

TRANSSOLAR Energietechnik GmbH Curiestr. 2 70563 Stuttgart Tel. 0711 / 679 76-0 fax. 0711 / 679 76-11 [email protected] http://www.trnsys.de

Die E.ON Energie AG mit Sitz in München ist das führende ­private Energiedienstleistungs­ unternehmen in Europa. Das Un­ternehmen E.ON Energie ist in­nerhalb von E.ON mit über 36.000 Mitarbeitern für das Stromund Gasgeschäft in Zen­traleuropa zuständig. 17 Mil­lionen Kunden erhalten von E.ON Energie Strom, Gas und vielfältige Dienst­ leistungen rund um die Energie. Mit einem effizienten Kraftwerks­ park auf der Basis eines aus­ gewogenen­ Energiemixes – vor allem fossile Energieträger, Kernenergie und Wasserkraft – beträgt die jährliche Stromab­gabe über 240 Milliarden Kilowattstunden­ Strom, der Gasab­satz liegt über 100 Milliarden Kilowattstunden. E.ON Energie ist ein multinationales Unternehmen, das mit seiner dezentralen Struktur den regionalen Unterschieden im europäischen Energie­markt gerecht wird. Unser Engagement erstreckt sich auf die Länder Zentraleuropas. Neben Deutschland sind wir vor allem in Tschechien, der Slowakei, Ungarn, Bulgarien, Rumänien und Polen sowie in den BeneluxStaaten, der Schweiz und Österreich aktiv. In Deutschland sind wir von der dänischen Grenze bis in den Süden Bayerns durch sieben Regionalversorgungsunternehmen präsentiert. Leitungsgebundene Energieversorgung ist vor allem Dienstleistung für die Kunden vor Ort. Wir setzten deshalb bewusst auf dezentrale Strukturen. Denn unser größtes Plus ist eine internationale Präsenz kombiniert mit einem regionalen und lokalen Kundenfokus. Die E.ON Energie AG engagiert sich aktiv für energieeffizienten Einsatz der Ressourcen, u.a. als Träger des Arbeits­kreises kostengünstiger Passiv­häuser. Für dieses Engagement gibt es gute

Gründe. In Deutschland hat man sich einem ehrgeizigen Klimaschutzziel verpflichtet, bei dem die CO2-Emissionen in der Atmosphäre die zentrale Rolle spielen. E.ON Energie hat die unterschiedlichen Optionen zur Reduzierung des heute in die Atmosphäre abgegebenen CO2 untersucht. Ein ganz klares Ergebnis ist, dass sich die enormen CO2-Emissionen aus der Wärmeerzeugung in Gebäuden mit einem Anteil von 26% des gesamten CO2 Ausstoßes in Deutschland im Vergleich zu anderen Optionen vergleichsweise einfach reduzieren lassen. Betrachtet man die Energieumwandlung in Deutschland also als Ganzes, was bei dem Thema CO2-Emissionen in jedem Fall getan werden muss, so sind Einsparungen im Gebäudebereich mit besonders geringem Aufwand möglich. Bei den erforderlichen Maßnahmen ergeben sich besonders geringe Kosten je eingesparter Tonne CO2. Aus diesem Grund engagiert E.ON Energie sich an diesem Thema, um das gemeinsame Klimaschutzziel mit möglichst effektiven Maßnahmen zu erreichen.

E.ON Energie AG Briennerstraße 40 D-80333 München Tel +49 89 1254 01 Fax+49 89 1254 1401 [email protected] www.eon-energie.com

223

Abbildungen

Artur/Thomas Riehle Seite 4, 103 o., 116, 118 o.l., 119 (2), 121

Klomfar, Bruno Seite 110 u. (2), 170, 171, 173, 174, 175

Layout: Roberto Gonzalo, Karl J. Habermann, München

Arup Seite 84 l., 111 m., 188, 189, 191, 192, 193

Krapmeier, Helmut Seite 205 m.l.

Titelbild: Sentihäuser in CH-Kriens (Foto: Beno Dermond, Zürich)

Atelier 5 Seite 24, 29, 90 o.r.

Krusche, Per W. Seite 16 m.+u., 17 m.r. Lackenbauer, Andreas Seite 207 o.r., 210 o.r.

Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

Baer, Steve Seite 17 o.r. (2) Berendt, Guenter Seite 56 Bonfig, Peter Seite 110 o. (2), 146, 148, 151

Lundgaard, Boje Seite 18 u. Mair, Walter Seite 107 o.l., 129, 131 r. (3), 133

Bräuning Niggi Seite 199

Martinez, Ignacio Seite 99 m., 111 u., 123, 124 (2), 127 o.l. + r.o., 211

Carrier Seite 14 o.l.

MRG Vierthaler & Braun Seite 27 o.l.

Carter, Brian Seite 15 u.

Petersen, Poul Seite 21 m.

Davies, Richard Seite 153, 154, 155, 157

Pollok/Gonzalo Seite 36 o.l. (2), 118 u.l., 204 o.r. (2)

Denancé, Michel Seite 114 o.r.

Pool, Martin Seite 62, 66 u., 118 l.o.,

Dix, Thomas Seite 114 l., 196-197, 198

Reinberg, Georg W. Seite 42 m.r.

Drexel, Thomas Seite 176, 179 o. (2), 181

Renggli AG Seite 128

Elsner, Gert Seite 23

Rogers, Richard Seite 5

Faller, Peter Seite 91 o.r.

Roos Architekten Seite 95 u.

Fink + Jocher Seite 21 u.

Rudolfsky, Poul Seite 22 o.

Gonzalo, Roberto Seite 10 (3), 17 u.r., 18 o.+ m., 19 (3), 21 o. (2), 27 o.r., 28 o. (3), 30 (4), 31 (3), 32 (3), 33 (3), 34 l. (3), 36 o.r. (2), 37 o.+ u. (2), 39 u.l., 40 (3), 41 (3), 42 u.l. + o.r, 88, 89 o., 90 l. (2), 91 o.l. + u.r., 92 (2), 93 o.l., 94 o., 95 o. + m., 96 (4), 97 (4), 98 (4), 99 o. + u., 100 l. + m., 101 (3), 102 (3), 103 u., 104 (3), 105 (4), 106 (2), 108 l. + m. (3), 109 (3), 113 u.r., 114 u., 202 o.l., 203 (3), 206 u.l. (2), 207 o.l. + u.r., 209 u.r., 210 u.l.

Springer, Frank Seite 107 u. (2), 134, 136, 137, 138, 139, 204 l. (2)

H2R Hüther Hebensperger-Hüther Röttig Seite 100 r.u. Habermann, Karl J. Seite 6, 9 o., 11 (3), 13 (3), 16 o., 20 (3), 65 o., 127 r.u., 131 u. (2), 140, 145 l., 179 u.r., 194, 197 u.r., 200, 206 o.r., 208 o.r. Hamilton Knight, Martine Seite 80-81, 82, 86 Hasit Seite 205 o.l. Heinrich, Michael Seite 63, 66-67 o. Hempel, Jörg Seite 28 u., 68, 70, 72, 73, 112 r.o. Hübner, Peter Seite 112 l.u. (2) ISE Freiburg Seite 142 o. (2), 145 m.l., 205 o.r. Jarisch + Myrzik Seite 108 o.r., 111 o., 142, 143, 145 r.

224

Impressum

Steiner, Rupert Seite 158, 159, 160, 161 o.l., 163 tr architekten Seite 39 m.l. VIEW London, Raf Makda Seite 22 u. Warne, Bengt Seite 17 o.l. Wogeno Seite 58 l. (2), 59 r. (2), 100 r.o., 208 u.

Detail, München: Übernahme folgender Zeichnungen mit freundlicher Genehmigung: Seite 149, 150, 197, 198 Nicht näher bezeichnete Abbildungen in den Beispielkapiteln wurden von den an den Projekten beteiligten Architekten und Ingenieuren zur Verfügung gestellt. Ihnen soll an dieser Stelle für ihre tatkräftige Mitwirkung besonders gedankt werden. Gedankt wird auch den Herstellern, die dieses Werk im Rahmen eines Sponsoring großzügig unterstützt haben. Hierzu darf auch auf die Firmenportraits auf den Seiten 220 ff. hingewiesen werden.

Dieses Buch ist auch in englischer Sprache erschienen (ISBN 3-7643-7253-2 / 978-3-7643-7253-8). Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, ins­ besondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbei­ tungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgeset­ zes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts. © 2006 Birkhäuser – Verlag für Architektur, Postfach 133, CH-4010 Basel, Schweiz. www.birkhauser.ch Ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. Gedruckt auf säurefreiem Papier, hergestellt aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. TCF ∞ Printed in Germany ISBN-10: 3-7643-7255-9 ISBN-13: 978-3-7643-7255-2