Büro der Arge Erneuerbare Energie und Holzwohnungsbau, Gleisdorf

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Bürobau Der Bürobau ist innerhalb der gesamten Anlage so situiert, dass er für den aus dem Ort Kommenden als erstes in Erscheinung tritt. Obgleich im Bürobau mit dem gleichen Bauprinzip wie im Wohnbau gearbeitet wird, ist hier das System gleichsam umgedreht: während in den Wohnräumen das direkte Sonnenlicht wünschenswert ist, so sollte im Büro vor allem diffuses Licht vorherrschen. Deshalb wurde der Wintergarten für den Bürobau zum Erschließungs- und Rekreationsbereich und die Belichtung der Büroräume erfolgt von Norden und nur indirekt vom Süden (über den Wintergarten). Auch der Zugang erfolgt (über eine Schleuse) vom Süden. Während in den Büroräumen gleichmäßige Temperaturen und Lichtverhältnisse herrschen, soll der Aufenthalts- und Erschließungsbereich durch schwankende Temperaturen und Belichtungen hohe Erlebnisqualitäten und (Kreislauf-) Anregung bieten. So sind auch im gesamten Gebäude zwei unterschiedliche Klimazonen vorgegeben: die relativ kleinen Büroräume mit den Computerarbeitsplätzen sind für diese Arbeit optimal und gleichmäßig konditioniert, während der große südliche Teil vom Wetter abhängig ist und einen Kontrastraum bildet. So entstehen zwei Bereiche, die sich in jeder Hinsicht gegenseitig ergänzen (konzentriertes Arbeiten am Bildschirm gegenüber Kommunikation und Erholung in der Südzone). An das Gebäude ist nördlich ein Kellerersatzraum (Werkstätte) als Puffer angeschlossen, ebenso wie die Heizzentrale und ein Pufferspeicher. Zwischen der Solar- Kollektorzone im Süden und den Büroräumen befindet sich die massive und mit Lehm verputzte Solarspeicherwand, um passiv gewonnene Sonnenenergie aufzunehmen und in den Abendstunden und am Morgen verzögert zur Verfügung zu stellen. Umgekehrt nimmt diese massive Wand die Nachtkühle auf und ist Teil des Überhitzungsschutzes. Wohnungen Diese bauen auf dem gleichen Grundsystem (Massivspeicherwand und gesamter sonstiger Bau aus Holz), aber in umgekehrter Anordnung der unterschiedlichen Bereiche auf: die Erschließung erfolgt von Norden, die Wohnbereiche sind alle direkt von Süden her besonnt und die Wintergärten sind den Wohnräumen vorgelagert. Das städtebauliche Konzept versucht, durch die Verschwenkung der Gebäude den westlichen Grünraum (im Bereich des Baches) miteinzubeziehen. Gegenüber der Straße sind die Gebäude durch Parkplätze und Nebenräume (wie Kinderwagen- und Trockenraum) abgeschirmt. Besonnungsstudien verhalfen, eine Bebauung zu finden, bei der eine gegenseitige Beschattung vermieden wird. Die technische Ausstattung, die Baumaterialien und das Fertigteilsystem sind gleich wie beim Bürobau, wobei aber – entsprechend den teilweise konträren Nutzungsanforderungen – das Funktionskonzept umgedreht ist: die Wohnräume erhalten alle direktes Sonnenlicht und die Wintergärten dienen als Ergänzung der Wohnräume. Die Anlage diente auch als Musterprojekt für die Entwicklung des Fertigteilhauskonzeptes „Sundays“. Solare Holz-Niedrigenergie-Fertigteilhäuser – Bürobau der ARGE Erneuerbare Energie und Reihenhäuser Gleisdorf, Stmk. (Proj.nr. 75) Bau: 1997/98 (Büros, 1998/99 (Wohnungen) 940 m² Nettonutzfläche (940 m² Büro, 298 + 351 m² Reihenhäuser) Bauherr: Lieb Bau Weiz Ausgangssituation Die ARGE Erneuerbare Energie in Gleisdorf hatte über eine kluge soziale Organisation (Selbstbaugruppen) einen Boom an Solarkollektoranlagen stimuliert und sich im Weiteren als führendes Ingenieurbüro und Forschungseinrichtung für Solarnutzung profiliert. Eine grundlegende Erfahrung dabei war die Enttäuschung über ignorante, nicht auf das Thema Energieproblematik eingehende Architekten. Parallel dazu erlebte ich in meinen Projekten immer wieder die Konfrontation mit Haustechnik- und Energieplanern, die aus Unwissenheit und Ignoranz meine Energiekonzepte blockierten und oft ihre „Autorität“ in diesen Fragen, die ihnen die Bauherren zugestanden, missbrauchten, um meine Energiekonzepte auf völlig unsachliche Weise auszuhebeln. So wurden also „die Architektur“ von Seiten des „Büros der ARGE Erneuerbare Energie“ als „die Schuldigen“ am mangelnden Fortschritt ebenso ausgemacht wie von meiner Seite die „rückständigen Energieplaner“ als „das Problem“ erkannt wurden. Umso erfreuter war ich, hier mit diesem Bauherrn den gleichgesinnten Energietechniker zu finden (ebenso wie dieser Klient den fortschrittlichen Architekten fand). So entstand eine Arbeitssituation, wo der enervierende Dauerstreit mit dem Haustechniker um jede Solarmaßnahme durch ein enthusiastisches gegenseitiges Stimulieren ersetzt wurde. Laufend wurden von beiden Seiten neue Ideen eingebracht, geprüft, ergänzt und weiterentwickelt. Zunächst wollte der Auftraggeber ein vermarktbares, neues Solar-Fertigteilhaus entwickeln, ein Musterhaus bauen und dieses gleichzeitig als Büro nutzen. Die dabei für den Architekten vorgegebenen Bedingungen waren: Heizenergiebedarf unter 40 kWh/m².a / passive Solarnutzung / solare Raumheizung mit über 50% Gesamtdeckung / Restheizung mit Biomasse (Pellets) / PV / ökologische Baustoffe wie Holz, Flachs, u.ä. / marktübliche Baukosten (€ 1.300,-/m²). Die genaue Analyse der Bauaufgabe durch mein Büro ergab sehr bald, dass Büronutzung und Wohnnutzung doch sehr unterschiedliche Funktionen sind und sich derart widersprechen, dass sie nicht für ein und dasselbe Gebäude geeignet sind (z.B. stört für das Wohnen wertvolles Sonnenlicht sehr bei der Büroarbeit am Computer usw.). Glücklicherweise wurde gleichzeitig ein relativ großes Grundstück gefunden, dass die Realisierung sowohl des Bürobaus als auch von Musterhäusern für das Wohnen erlaubte. Eine Holzbaufirma übernahm die Bauträgerschaft. Die Unterstützung mit Forschungsgeldern (Innovations- und Technologiefonds) erlaubte die Entwicklung eines tatsächlich neuen Bausystems. Ein Bausystem innerhalb dessen so unterschiedliche Bautypen wie Büro- und Wohnungsbau möglich waren (Büro: südliche Erschließung – Nutzräume im Norden, Wohnen: Erschließung im Norden – Wohnen im Süden). Entsprechend den Intentionen der ARGE Erneuerbare Energie war die Solarnutzung ein wesentliches Element des Entwurfes. Solares Bausystem Nach Erreichung eines relativ hohen Standards – und damit niedrigen Energieverbrauches – für die Klimatisierung wurde versucht, auch im Bau selbst die Umweltbelastung zu reduzieren und zwar durch die Verwendung von „Solarbaustoffen“. Das Baukonzept basiert auf der Verwendung von – damals neu entwickelten – Massivholzplatten (Brettsperrholz) für Wände und Decken. Diese Elemente können in einer Ebene sowohl die Funktion der Lastabtragung, der Queraussteifung und der Dampfsperre übernehmen und erlauben durch Fräsung eine einfache Leitungsführung. Zusätzliche Wärmedämmung ist (wie beim herkömmlichen Vollwärmeschutz) außenliegend. Dadurch können die beim Ständerbau und extrem hoher Wärmedämmung üblichen Probleme in den Detailpunkten von vornherein vermieden werden. Im gegebenen Fall erfolgte die gesamte Wärmedämmung ebenfalls mit Holz und zwar mit für diesen Zweck spezialisierten Holzfaserplatten (Diffutherm 20 bzw. 36 cm). Ebenso besteht die Trittschalldämmung aus Weichfaserplatten und die Böden, Türen, Fensterrahmen etc. wurden aus Holz ausgeführt. Holz wächst nicht nur mit Sonnenkraft, Holz kann auch als CO2-Deponie dienen und so die gerade in den kommenden Jahren kritische Situation etwas entlasten. Weitere wesentliche Bauteile sind im gegebenen Fall ein Speicher für die passive Solarnutzung (aus Beton und Lehm) und hochwärmedämmende Verglasungen zur optimierten Wärmebewahrung, ebenso wie die luftdichte Ausführung. Strategie des solaren Bauens Neben der Wärmebewahrung setzt diese Strategie besonders auf die Sonnennutzung. Zunächst um die Sonne exzessiv als Qualität für den Nutzer einzusetzen (Lichtführung, Erleben des Tageslaufes und der Jahreszeiten, Wohnhygiene, Anti-Depressivum usw.) im weiteren aber auch, um einfache und praktisch leicht umsetzbare Gebäudedetails und wirtschaftlichere Wärmedämmung zu ermöglichen. Im Vergleich z.B. mit dem „Passiv-Haus“, das den Heizbedarf auf zwei bis drei Monate (mit geringer Solarstrahlung) einschränkt, nimmt dieses Solar-Haus zunächst eine längere Heizsaison in Kauf. In diesen zusätzlichen Monaten mit Heizbedarf herrscht aber ein besseres Solarangebot und über passive und aktive Gewinnung kann der tatsächliche Heizwärmebedarf – wie die Meßergebnisse zeigen – gegenüber den Grenzwerten des Passivhauses (15 kWh/m²/a) wesentlich unterschritten werden. Wesentliche Voraussetzung für dieses Konzept des solaren Bauens ist allerdings eine sehr spezifische Architektur, nämlich die „Solararchitektur“. Diese Strategie verweigert sich weitgehend der traditionellen Hausform und dem üblichen Architekturvokabular. Vielmehr zieht die Solararchitektur die Konsequenzen aus dem neuen Bewußtsein über unsere Welt, reflektiert die neue Rolle des Bauens, bietet sich als Kommunikationsmittel über die aktuellen gesellschaftlichen und technischen Entwicklungen dar und versucht, dementsprechend eine neue Architektursprache zu finden. Projektbeschreibung Bürobau Der Bürobau ist innerhalb der gesamten Anlage so situiert, dass er für die aus dem Ort kommenden Besucher als erstes in Erscheinung tritt. Obgleich im Bürobau mit dem gleichen Bauprinzip wie im Wohnbau gearbeitet wird, ist hier das System gleichsam umgedreht: während in den Wohnräumen das direkte Sonnenlicht wünschenswert ist, so sollte im Büro vor allem diffuses Licht vorherrschen. Deshalb wurde der Wintergarten für den Bürobau zum Erschließungs- und Rekreationsbereich und die Belichtung der Büroräume erfolgt von Norden und nur indirekt vom Süden (über den Wintergarten). Auch der Zugang erfolgt (über eine Schleuse) vom Süden. Während in den Büroräumen gleichmäßige Temperaturen und Lichtverhältnisse herrschen, soll der Aufenthalts- und Erschließungsbereich durch schwankende Temperaturen und Belichtungen hohe Erlebnisqualitäten und (Kreislauf-) Anregung bieten. So sind auch im gesamten Gebäude zwei unterschiedliche Klimazonen vorgegeben: die relativ kleinen Büroräume mit den Computerarbeitsplätzen sind für diese Arbeit optimal und gleichmäßig konditioniert, während der große südliche Teil vom Wetter abhängig ist und einen Kontrastraum bildet. So entstehen zwei Bereiche, die sich in jeder Hinsicht gegenseitig ergänzen (konzentriertes Arbeiten am Bildschirm gegenüber Kommunikation und Erholung in der Südzone). An das Gebäude ist nördlich ein Kellerersatzraum (Werkstätte) als Puffer angeschlossen, ebenso wie die Heizzentrale und ein Pufferspeicher. Zwischen der Solar- Kollektorzone im Süden und den Büroräumen befindet sich die massive und mit Lehm verputzte Solarspeicherwand, um passiv gewonnene Sonnenenergie aufzunehmen und in den Abendstunden und am Morgen verzögert zur Verfügung zu stellen. Umgekehrt nimmt diese massive Wand die Nachtkühle auf und ist Teil des Überhitzungsschutzes. Wohnungen Diese bauen auf dem gleichen Grundsystem (Massivspeicherwand und gesamter sonstiger Bau aus Holz) auf, aber in umgekehrter Anordnung der unterschiedlichen Bereiche: die Erschließung erfolgt von Norden, die Wohnbereiche sind alle direkt von Süden her besonnt. Die Wintergärten sind den Wohnräumen vorgelagert. Das städtebauliche Konzept versucht, durch die Verschwenkung der Gebäude den westlichen Grünraum (im Bereich des Baches) miteinzubeziehen. Gegenüber der Straße sind die Gebäude durch Parkplätze und Nebenräume (wie Kinderwagen- und Trockenraum) abgeschirmt. Besonnungsstudien verhalfen, eine Bebauung zu finden, bei der eine gegenseitige Beschattung vermieden wird. Die technische Ausstattung, die Baumaterialien und das Fertigteilsystem sind ident mit dem Bürobau, wobei aber – entsprechend den teilweise konträren Nutzungsanforderungen – das Funktionskonzept umgedreht ist: die Wohnräume erhalten alle direktes Sonnenlicht und die Wintergärten dienen als Ergänzung der Wohnräume. Die Anlage diente auch als Musterprojekt für die Entwicklung des Fertigteilhauskonzeptes „Sundays“. Energiekonzept Erdwärme Erde-Luft-Wärmetauscher in Form von Rohren (Durchmesser = 200 mm, Länge: 25 m), für Bürobau drei Stück führen die Zuluft durch die Erde, wodurch diese vorgewärmt oder vorgekühlt wird. In der kältesten Periode des Jahres beträgt der maximale Temperaturhub 15K: Bei Außentemperaturen von –10°C wird die Zuluft auf +5°C erwärmt. Im Laufe des Winters wird das Erdreich auf die gesamte Bohrlänge abgekühlt und im Sommer entsprechend aufgewärmt, sodaß auch ein gewisser saisonaler Effekt eintritt. Passive Solarnutzung Diese erfolgt sowohl direkt durch die Sonnenstrahlen, die über die Südverglasungen in die Wohnräume gelangen als auch isoliert (und besser steuerbar) über die Wintergärten. Die Wintergartenverglasungen erlauben eine fast vollständige Solarernte der auf das Gebäude im Winter einstrahlenden Süd-Sonne. Die Wintergartenzuluft wird über den Erdwärmetauscher angesaugt und vorgewärmt und im Wintergarten bei Bedarf und Solarangebot weiter gewärmt und – über Ventilatoren – in die Nutzräume gesaugt. Wobei im Falle der Wohnhäuser (geringere Wärmedämmung der Wintergartenverglasung und kein permanenter Nutzungsanspruch) die Absaugung der Luft aus dem Wintergarten nur an sonnigen Wintertagen erfolgt (Zuluft in den Wintergarten unten, Absaugung am höchsten Punkt). Automatisch gesteuert wird an Wintertagen ohne Sonne die Zuluft direkt in die Wohnungen eingebracht. Aktive Solarnutzung Oberhalb der Wintergärten befinden sich die Entlüftungsklappen für den sommerlichen Überhitzungsschutz der passiven Solarnutzung. Diese Klappen sind mit Sonnenkollektoren auf die gesamte Länge der Wintergärten abgedeckt. Der Raum zwischen Kollektoren und Abluftklappen enthält nicht nur die Mechanik für die Klappen, sondern ebenso die Installationstechnik für die Kollektoren. Von den insgesamt 233 m² Kollektoren (großflächige Elemente, Absorber: Titan-Nitrit-Oxid-Beschichtung) befinden sich ca. je ein Drittel auf jedem Gebäude und bilden eine gemeinsame Anlage. Die Anlage deckt ca. 70% des Warmwasserbedarfes und 50% des Heizungsbedarfes. Der Solaranlagenbetrieb erfolgt nach dem Low-Flow-Prinzip in Kombination mit einem Pufferspeicher (14 m³) mit integrierter Schichtbeladung. Photovoltaische Solarnutzung Die netzgekoppelte Photovoltaikanlage (ca. 17 m²) erbringt eine Leistung von 1,44 kWp auf. Von der Idee her soll die Anlage vor allem dazu dienen, dass trotz hohem Grad an Haustechnikinstallationen kein Mehr- sondern Minderverbrauch an elektrischer Energie aus dem Netz erfolgt. Der Stromverbrauch wird zusätzlich dadurch gesenkt, dass die Erwärmung des Warmwassers der Haushaltsgeräte über die aktive Solaranlage erfolgt (Waschmaschine und Geschirrspüler). Niedertemperatur-Heizsystem Dieses für die Nutzung der Sonnenenergie günstige Heizsystem wurde in die Wand (und in einzelnen Teilbereichen in den Fußboden) verlegt. Naturgipsfaserplatten mit integrierten Kunststoffrohren bilden Trennwände zwischen den Räumen. Die mittlere Vorlauftemperatur liegt in der Heizsaison unter 30°C. (Die Ladung der Warmwasserspeicher erfolgt über das gleiche Netz mit höherer Temperatur während eines nächtlichen „Zeitfensters“). Biomasse für den Restenergiebedarf Der restliche Wärmebedarf erfolgt mit einem Kessel, der mit Pellets versorgt wird. Diese Form des Brennstoffs ist nicht nur heute sehr kostengünstig (billiger als beispielsweise Öl), sondern auch CO2-neutral. Energieüberschüsse Der ursprüngliche Plan, die sommerlichen Wärmeüberschüsse in den thermischen Kollektoren für die Beheizung des anliegenden Schwimmbades zu verwenden, konnte erst einige Jahre nach Fertigstellung realisiert werden. Diese Maßnahme lässt das Projekt in seiner Gesamtbilanz energieproduktiv werden: das Projekt stellt insgesamt im Betrieb eine Umweltentlastung dar. Wasserhaushalt Das Regenwasser wird im Bereich des Bürohauses in einer Zisterne gesammelt und zur WC-Spülung und Gartenbewässerung verwendet. Ergebnisse Von der Arbeitsgemeinschaft Erneuerbare Energie (AEE) wurde im Zuge der Planung eine Simulation (TRANSYS) durchgeführt, die einen Heizwärmebedarf (passive Gewinne berücksichtigt, aktive Gewinne unberücksichtigt) von 20 kWh je beheizte Nettonutzfläche pro Jahr (m²a) für das Bürogebäude und von 33 kWh/m²a für die Reihenhäuser errechnete. Die Messergebnisse für das Bürohaus (über zwei Jahre) und für ein Wohnhaus (für ein Jahr) brachten wesentliche Unterschreitungen dieser Werte. Die thermische Solaranlage deckt den Gesamtwärmeverbrauch zu rund 70% und selbst in der Heizsaison zu rund 60%. Der Restenergieverbrauch (d.h. der restliche Zusatzheizbedarf, den das Gebäude inklusive aktiver Solarnutzung selbst nicht mehr deckt) und vom Biomasse-Pelletkessel geliefert wurde, beträgt somit – nach den Solarbeiträgen – für das Bürohaus nur 8 kWh je m² beheizte Nettonutzfläche pro Jahr (m²a) und für das Reihenhaus in Randlage nur 13 kWh/m²a (im Vergleich dazu sind Passivhäuser für einen Verbrauch von bis zu 15 kWh je m² berechnet). Der Stromertag der PV-Anlage pro installierter kWPeak betrug 1210,3 kWh – ergab also ein gute Übereinstimmung mit der Simulation (1200 kWh). Das Projekt kann jedenfalls beweisen, dass andere Konzepte als das heute so populäre Passivhauskonzept nach Dr. Feist durchaus gleich gute bzw. auch wesentlich bessere Ergebnisse erbringen können. Im gegebenen Fall gilt das insbesondere auch im Hinblick auf den spezifischen Gesamtenergiekennwert (40 kWh/m².a je m² beheizter Nettonutzfläche für die Wohnungen und 28 kWh/m².a für die Büros (gemessen) im Vergleich zum Passivhauslimit von 42 kWh/m².a) und auf den Primärenergiebedarf. Für mich jedenfalls schon damals Grund genug, außer den Techniken des Passivhauskonzeptes auch meine Konzepte der Solararchitektur und des „solaren Bauens“ weiter zu verfolgen. Technische Besonderheiten: Holz-Massivbau (mit Beton-Innenwänden) mit Holzwärmedämmung und Holz-Ausbauteilen, kontrollierte Belüftung, Erde-Luft-Kollektor, Wintergärten einbezogen ins Belüftungssystem, Warmwasserkollektoren mit zentralem Speicher, Regenwassersammelanlage, Biomasseheizung (Pellets).
Projektnummer :75
Status :Bauten
Link :www.reinberg.net/75
Bauherr :Lieb Bau Weiz
Planung :Architekt Georg W. Reinberg, Architekt Georg W. Reinberg
Ort :Gleisdorf, Steiermark
Typ :Neubau
Funktion :Wohnhaus, Bürogebäude
Eigenschaften :Photovoltaik, Holzbau, Passive Solarnutzung, Aktive Solarnutzung
Gründstück :2529 m2
Nutzfläche :943 m2
Umbauter Raum :6400 m3
Wohnfläche :353 m2
Kosten per m2 :1300