Passivhaus »Wohnen & Arbeiten«

Architektur

Das viergeschossige Mehrfamilienhaus wurde von "Common & Gies Architekten" in Freiburg in Zusammenarbeit mit den Bauherren entworfen (Projektleitung Michael Gies). Die "Baugruppe" ist eine freiburger Besonderheit: Eine Baugruppe ist ein Zusammenschluß privater Eigentümer, die sich - ohen Vermittlung durch einen Bauträger - an die Realisierung des Projektes machten.

Die Baugruppe besteht aus 16 Bauherren und deren 20 Wohneinheiten. Eines der grundlegenden Ziele in diesem Hausprojekt war es, Wohnen und Arbeiten durch ein fruchtbares Nebeneinander an Wohn- und Büroraumnutzung zu verbinden. Biologen, Geologen, Landschaftsplaner und andere planten in diesem Haus mehrere Gemeinschaftsbüros. Die Wohnnutzung reicht vom Singlehaushalt über Familienhaushalte bis zu Wohngemeinschaften und einem privaten Kunst-Atelier.

Der Bau zeichnet sich dadurch aus, daß nicht nur einzelne Gewerke ökologisch optimiert wurden, sondern ein integriertes Energie-, Abfall- und Sanitärkonzept unter Berücksichtigung baubiologischer und sozialer Belange erstellt und umgesetzt wurde.

Das Projekt der Baugruppe "Wohnen & Arbeiten" wird von der "Deutschen Bundesstiftung Umwelt" (DBU) gefördert. Es wird mit wissenschaftlicher Begleitung und Beteiligung der Industrie geplant:

• Bereich "Energie" in Zusammenarbeit mit Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (FhG-ISE), Freiburg und dem Haustechnikbüro Krebser & Freyler, Tenigen
• Bereich "ökologisches Sanitärkonzept" in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe sowie der TBW, Frankfurt.

Der anläßlich des Hausprojektes Wohnen & Arbeiten gegründete Verein zur Förderung des ökologischen Bauens hat sich u.a. zur Aufgabe gemacht, eine kontinuierliche Dokumentation und die adäquate Aufbereitung der Forschungsergebnisse zu gewährleisten. Die öffentliche Zugänglichkeit der Forschungsergebnisse wurde unter den verschiedenen Projektpartnern vertraglich vereinbart.

Baubeschreibung

Tragwerk

Die Tragkonstruktion ist massiv. Damit werden Wärmespeicherung und Schallschutz gewährleistet. Grundlage ist die einfachste und wirtschaftlichste Bauweise, eine Konstruktionsstruktur mit tragenden Querwänden ("Schotten"). Die Deckenspannweiten betragen 4, 5 und 6 Meter. Die entstehenden Felder unterschiedlicher Größe lassen sich vielfältig kombinieren und erhöhen die Variabilität der Nutzungen. Die Nutzungseinheiten haben Flächen von 36-170 m². Die Längsaußenwände bleiben frei von Tragfunktionen. Das Konstruktionsraster eignet sich ohne Einschränkungen für die Vorfertigung.

Gebäudehülle

Die Wärmeverluste des Gebäudes nach außen sollen auf ein Minimum reduziert werden. Auf Vor- oder Rücksprünge in der Außenwand wird daher verzichtet. Das Verhältnis Hüllfläche zu Gebäudevolumen ist optimiert. Nutzungen ohne thermische Anforderungen (Keller, Treppen, Gänge, Windfänge) sind aus dem Volumen des Kernhauses ausgelagert. Die thermische Hülle wird luft- und winddicht ausgeführt.

Solare Wärmegewinne lassen sich über die Verglasungen auf der Südseite erzielen, die mit einem Anteil von rund 70% an der nach Süden orientierten Außenwandfläche veranschlagt werden. Auf Ost-, West- und Nordseite beträgt der entsprechende Anteil 20%. Die Auswahl an Fensterelementen ist auf wenige Typen beschränkt, die sich beliebig anordnen und kombinieren lassen. Auf eine gute Versorgung der Innenräume mit Tageslicht wird hoher Wert gelegt, ebenso auf den Schutz vor sommerlicher überhitzung.

Anschlußpunkte an im Kalten liegende Konstruktionen wie z.B. an Kellerwände, Laubengänge und Balkone ("Wärmebrücken") werden, soweit sie aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht ganz vermieden werden können, reduziert und nach Möglichkeit mit wenig wärmeleitfähigen Werkstoffen hergestellt.

Vorbauten

Treppen, Laubengänge und Balkone liegen außerhalb des kompakten, thermisch kontrollierten Kernhaus-Volumens.

Ausbau

Tragwerk, Gebäudehülle und Rohinstallation bilden die Primärstruktur, die die Eigentümergemeinschaft als Gesamtbauherr errichtete und die professionell ausgeführt wurde. Ergebnis war als kostengünstiger Mindeststandard der "bewohnbare Rohbau"

Der Ausbau innerhalb der Wohnungen und Büros war weitgehend frei gestaltbar und ggf. veränderbar. Einzelne, kleinere Wohnungen wurden zusammengeschaltet. Unterschiedliche Anforderungen an Raumaufteilung und Ausbaustandard lassen sich realisieren. Eigenleistung konnte auf Wunsch ohne Behinderung des Gesamtbaufortschritts eingebracht werden. Mit vereinheitlichten Ausbaustandards (z.B. Elementbäder, Normtüren) ließen sich für einzelne Bereiche bei entsprechenden Stückzahlen Kostenersparnisse erzielen und Montagezeiten verkürzen.

Energiekonzept

Das Energiekonzept entspricht den Anforderungen eines Passivhauses. Der Schottenbau mit nordseitiger äußerer Erschließung über eine vorgestellte Stahlkonstruktion und südseitig vorgestelltem Balkon erhält eine vorgehängte Fassade mit 24 cm + 10 cm (Installationsebene) Dämmung der Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) 040; der Boden erhielt mit 15 cm Dämmstärke der WLG 030 plus 5 cm Trittschalldämmung, das Flachdach mit 30 cm Dämmstärke plus Gefälledämmung von 2 cm bis 12 cm der WLG 040 ebenfalls einen ausgezeichneten Wärmeschutz.

Um die Lüftungswärmeverluste zu reduzieren wurde eine kontrollierte Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (Hersteller Firma Menerga) eingebaut, die einen konstanten und exakt steuerbaren Luftwechsel garantiert. So können in den kritischen Wintermonaten weder unkontrollierbare Verluste über Fensterlüftung entstehen noch besteht die Gefahr, daß der Wohnung zuwenig Frischluft zugeführt wird. Der Wärmebedarf wird größtenteils über die solare Strahlung und über innere Wärmequellen gedeckt. Die Deckung des Restwärmebedarfs erfolgt über minimierte statische Heizkörper. Auf die mögliche Alternative der Nacherwärmung über die Lüftungsanlage wurde aus Gründen der klimatischen Vorteile unbeheizter Quellluftaustritte verzichtet. Ein mit Erdgas betriebenes BHKW (Hersteller Firma Senertec) dient der Wärmeerzeugung im Winter.

Der Heizwärmebedarf des Gebäudes mit einer Grundfläche von 10,40 m x 41,00 m wurde mit dem relativ aufwendigen dynamischen Simulationsprogramm TRNSYS zu 14.827 kWh/a ermittelt. Bei einer Gebäudenutzfläche von 1450 m² ergibt sich so ein flächenbezogener Energiekennwert Heizwärme von 10,2 kWh/m²a.

übersicht über Energieanwendungen im Passivhaus "Wohnen & Arbeiten"

Berücksichtigt wurden für die Berechnung die Nachtabschaltung der Heizung, interne Wärmequellen von 1 W/m² und 40 Personen im Nutzungsprofil, die Abwärme des Wärmespeichers und der Biogasanlage, ein Grundluftwechsel von 0,1/h und 0,3/h über die Lüftungsanlage mit 80% Wärmerückgewinnung und die Abschattung durch Balkone sowie Bäume und Nebengebäude im Süden.

Auch die sommerlichen Wärmelasten und die sich daraus ergebenden maximalen Innenraumtemperaturen wurden ermittelt; unter Berücksichtigung eines Sonnenschutzes in Form eines 1,60 m breiten überhangs für das 3. Obergeschoß ergeben sich für das gesamte Gebäude im warmen freiburger Klima maximale Innenraumtemperaturen von 27°C.

Die Solaranlage weist 50 m² Kollektorfläche, einen 3.000 Liter-Pufferspeicher bei einem 400 Liter-Brauchwasserspeicher auf. Diese Anlage stellt eine Energieeinsparung von 35% bezogen auf den Gesamtenergiebedarf sicher; in den Monaten April bis September ist eine 100%ige solare Deckung des Warmwasserbedarfs möglich.

Die Zusatzheizung erfolgt über ein Blockheizkraftwerk einer thermischen Leistung von 14,5 kW, das mit Erdgas betrieben wird. Das Gas der Biogasanlage, die den anfallenden Biomüll und die Fäkalien verwertet, wird als Kochgas verwendet.

ökologisches Sanitärkonzept

Der Sanitärinstallation liegt ein ökologisches Sanitärkonzept zugrunde. Es basiert auf der Ableitung von Fäkalien und Urin ("Schwarzwasser") mit Trenn- bzw. Trenn-Vakuumtoiletten und der Aufbereitung des weitgehend unverdünnten Schwarzwassers in einer hauseigenen Biogasanlage zu Flüssigdünger. Dieses Konzept ist Gegenstand der Forschung, die durch die Bundesstiftung Umwelt gefördert wird. Das verbleibende Abwasser aus Küche und Bad ("Grauwasser") wird nach einer Aufbereitung in einem Membranfiltter zur Gartenbewässerung und zur Versorgung der Toiletten verwendet.

Die Realisierung eines komplett abwasserfreien Hauses ist dadurch möglich, was als mittelfristiges Ziel angestrebt wird.

Kosten

Die Kosten des Bauwerks gem. Kostengruppen 300 und 400 der DIN 276 belaufen sich gem. Kostenanschlag brutto auf ca. 1.600 €/m². Abgesehen von der Biogasanlage liegen die Mehrkosten aller ökologischer und energieverbrauchsmindernder Maßnahmen gegenüber dem Standard gem. Wärmeschutzverordnung 95 bei etwa 125 €/m²

Nach der Fertigstellung wird eine genaue Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der über den Passivhaus-Standard hinausgehenden und der ökologie verpflichteten Maßnahmen erfolgen können.

Objektdaten

Kurzbeschreibung

Auf einem ehemaligen französischen Kasernengelände, dem Modellstadtteil Vauban in Freiburg i.Br. baut die Bauherregemeinschaft "Wohnen & Arbeiten" ein energetisch optimiertes 4-geschossiges Passivhaus. Die Nutzung des Gebäudes beinhaltet ein Gemeinschaftsbüro, einen Verlag, ein Kunstatelie sowie 16 Wohnungen mit Nutzflächen zwischen 36 und 170 m².

Im einzelnen zeichnet sich das Projekt durch folgende Punkte aus:

Energie

• Wärmedämmung der Außenhülle gemäß Passivhausstandard
• Energetisch optimierte Grundrisse zur passiven Solarenergienutzung.
• Minimierte Wärmebrücken und luftdichte Gebäudehülle.
• Kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung mit einem thermischen Wirkungsgrad von mehr als 80%.
• Restheizwärmebedarf: kleiner als 15 kWh/m²a; Gesamt-Primärenergiebedarf: kleiner als 100 kWh/m²a
• Minimierte Zirkulations- und Bereitstellungsverluste bei der Warmwasserbereitung.
• Thermische Solaranlage zur 60%igen Deckung des Warmwasserbedarfs. Restwärmebedarfsdeckung durch Kraft-Wärme-Kopplung
• Photovoltaikanlage (Solarstrom) mit 3,1 kW peak elektrische Leistung, finanziert über das 1998 noch verfügbare 100.000-Dächer-Programm
• Nutzung von Fäkalien, Urin und organischen Küchen- und Gartenabfällen zur Energie-(Biogas)gewinnung
• Kochen mit Gas aus der Biogasanlage (siehe Sanitärkonzept)
• Partieller Verzicht auf eigenes Auto. Ermöglicht durch Nähe von Wohnen & Arbeiten und einem attraktiven Mobilitätsangebot (Car-Sharing etc.) auf dem Vaubangelände
• Hoher Anteil von ökologischen Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen
• Nach Stand der Technik 1998 halogenfreie Sanitär- und Elektroinstallation (bis auf Schaltschränke)

Sanitär

• Größtmögliche Reduzierung der Abwasserströme durch Spararmaturen, Vakuum-WC etc.
• Trennung der Teilströme Grauwasser (Abwasser aus den Bereichen Küche, Körperpflege und Waschen) und Schwarzwasser (Urin und Fäkalien).
• Nutzung von Grauwasser für die Gartenbewässerung, ggf. für die Toilettenspülung.
• Nährstoffaufbereitung (Biogasanlage) des Schwarzwassers (Urin und Fäkalien) in einer Biogasanlage zur landwirtschaftlichen Verwertung (Nährstoffkreislauf)
• Beheizung des Biogasreaktors durch die Wärme aus Kraftwärmekopplung und regenerativen Wärmequellen (thermische Solaranlage).

Sonstiges

• Gemeinsame Satelliten- Antennenanlage, Querverbindungen zu den Nachbarn, gemeinsames Leitungsnetz für Strom und Internet
• Gemeinschaftlicher Strom- und Erdgasanschluß mit benachbarter Baugruppe, Lieferung von überschußstrom aus dem BHKW an die Nachbarn.