Holzbau Freitag, 29. Januar 2016 Nummer 4 · Holz-Zentralblatt · Seite 99 Neue Fassadensysteme für höhere Energieeffizienz Fassaden mit energieeffizienten Funktionen bieten auch viele Gestaltungschancen Im Rahmen des zweitägigen Kernforums des „21. Internationalen Holzbau-Forums“ (IHF) in Garmisch-Partenkirchen (2. bis 4. Dezember 2015) stellten sieben Referenten unter dem Titel „Energieeffizientes Bauen – Intelligente Fassaden“ Projekte mit in Form und Funktion besonderen Fassadenausführungen für Sanierungen wie Neubauten vor. Doch ob Alt- oder Neubau, die Gebäudehülle samt Fassade stellt Planer immer vor die Aufgabe, sie energetisch und optisch bestmöglich zu gestalten. Das zeigten auch die ausgewählten Beispiele des Vortragsblocks. der Müller von Müller-Schurr-Architekten (m2s), Marktoberdorf, zusammen mit Andreas Fischer von Rubner Holzbau, Augsburg. folgt. „Hierfür haben wir werkseitig komplett vorgefertigte HolzrahmenbauElemente mit (dreifach verglasten) Fenstern, Raffstores und Außenbekleidung in Kombination mit dem ,TES Energy-Facade‘-System genutzt“, so der Architekt. Mit dieser Lösung konnte man der Fassade ein einheitliches Gesicht geben, in der zuvor ein Konglomerat unterschiedlichster Fensterarten und -qualitäten verbaut war, ferner Vorsprünge ausgleichen und aufwändige Details vermeiden. Um außerdem weitere bauliche Maßnahmen zu vermeiden, wurden die vorhandenen Wandöffnungen für die Fensterbänder auch bei der neuen Fassadengestaltung als Abwicklung zugrunde gelegt. Die Sanierung erfolgte bei laufendem Betrieb der Schule; hierbei wurden die alten Fenster erst nach bzw. während der Montage entfernt. „Das ,TES-System‘ ermöglichte eine industrielle Fertigung auf Basis von 3 D-Daten der Gebäudegeometrie und der Struktur der Bestandsfassade. Mithilfe der Foto- Die Gebäudehülle des Aktiv-Stadthauses in Frankfurt am Main besteht aus gedämmten Holzrahmenbau-Elementen. In der Südfassade, die wie das Dach als „hauseigener“ Energielieferant dient, sind Fotovoltaik-Module zwischen den Fenstern eingebaut, was die Fassade gleichzeitig strukturiert Foto: Ralf H. Pelkmann/ABG Frankfurt Holding Die energetische Sanierung der Gesamtschule in Wetter ermöglichte ein einheitliches Erscheinungsbild bei gleichzeitiger Nutzung der vorhandenen Öffnungen für die Fensterbänder Fotos (2): Rubner Holzbau Die Holzrahmenbau-Elemente mit eingebauten Fenstern wurden bei der Sanierung der Gesamtschule in Wetter nach dem ,TES Energy-Facade‘-System vorgefertigt. Wie ein Abguss umhüllen sie den Bestand Sanierung als zweite Chance für Baugestaltung „Die meisten Gebäude im Bestand sind etwas in die Jahre gekommen und gesichtslos. Die Aufgabe ist, ein neues Erscheinungsbild zu liefern und dabei die markanten Merkmale wie beispielsweise die horizontalen Fensterbänder des Bestands aufzugreifen“, erklärte Müller die Herangehensweise. Der Begriff der „intelligenten Fassade“ ist nicht selbsterklärend. Man könnte sagen, es sind Fassadensysteme, die autark auf ihre Umwelt reagieren, um den Energieverbrauch von Gebäuden zu senken und das Innenraumklima für den Nutzer zu verbessern. Dazu können selbstregulierende Wärme-, Fenster- und Sonnenschutzsysteme, die sich wechselnden Licht- und Klimaverhältnissen anpassen oder entsprechend auf sie abgestimmt sind, ebenso dienen wie Fassaden-Lösungen mit FotovoltaikPaneelen, die Häuser zu ihrem eigenen Kraftwerk machen. Alexander Müller Prof. Andreas Müller Dass Planer mehr und mehr darüber nachdenken, wie man die gebäudeumhüllenden Außenwände und deren witterungsschützende Bekleidungen (Fassaden) so ausführen kann, dass sie einen Beitrag zur Energieeffizienz des Gebäudes oder gar Energiegewinnung liefern, spiegelten die Vorträge des Themenblocks deutlich wider. Moderiert hat ihn Prof. Andreas Müller von der Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau (BFH-AHB) in Biel, Schweiz. Über die energetische Sanierung der Gesamtschule in Wetter im Landkreis Marburg-Biedenkopf referierte Alexan- Die Schule besteht aus einem Hauptgebäude und mehreren Nebengebäuden. Aufgrund der Hanglage ist sie stufenförmig und zweigeschossig ausgeführt. Wie die Untersuchungen an dem Stahlbeton-Skelettbau aus den frühen 1970er-Jahren ergaben, war es nicht möglich, die bestehende Vorhangfassade aus Stahlbeton-Fertigteilen als Montagebasis für eine neue Fassadenkonstruktion zu nutzen, da sie nicht zusätzlich belastet werden durfte. So wählten die Planer ein autarkes, vorgestelltes Sanierungssystem, bei dem die vertikale Lastabtragung der neuen Fassade über neue Fundamente vor den Bestands-Betonfassaden er- grammmetrie und des 3 D-Laserscannens ließen sich die Fassadenelemente aus Holz wie ein Abguss vorfertigen und dann hinterströmungsfrei auf die Bestandsfassade aufbringen. So war eine optimale Energieeffizienz erreichbar, denn diese hängt vielfach davon ab, wie gut die Anschlüsse der Gebäudehülle an das Tragwerk entworfen und wie sauber sie ausgeführt werden, erklärte der Referent den Nutzen des Systems, das auch die Herstellung der erforderlichen luftdichten Hülle ermöglichte. Wesentliches Thema bei Fassadensanierung oder -erneuerung sind die Brandschutzanforderungen. Bei der Gesamtschule galt die Muster-Schulbaurichtlinie (M-SchulbauR) einzuhalten und eine Fassadenbekleidung zu wählen, die „Brand ausbreitungsbegrenzend“ wirkt, bzw. einen Fassadenaufbau, der nach DIN 4102-4 ausgeführt ist. Einen Brandüberschlag über die Geschosse zu verhindern, durch den Einsatz nichtbrennbarer Bekleidungen im Erdgeschoss sowie eine Brandunterbrechung durch Querhölzer in der Unter- Andreas Fischer konstruktion bzw. Hinterlüftungsebene zu gewährleisten, gehörten ebenfalls zu den Maßnahmen – um hier nur die wichtigsten zu nennen. Andreas Fischer ergänzte den Vortrag des Architekten noch mit Einblicken in Fertigung, Transport und Montage. Die geschickte Elementeinteilung der rund 100 Holzrahmenbauwände bei der Planung war nicht nur der zentrale Faktor für eine optimal ausgebildete Gebäudehülle, sondern ermöglichte auch eine reibungslose Baustellenlogistik. Die Tafeln wurden im Werk bis zur Schalungsebene vorgefertigt, zur Baustelle transportiert und vor Ort mithilfe einer entsprechenden Baustelleneinrichtung die Fenster und andere Einsatzelemente eingebaut. „Eine große Herausforderung stellte der Zeitplan dar“, so Fischer. „Aber wir haben es geschafft: Ende März 2014 wurden wir beauftragt, im August haben wir mit der Montage begonnen und Mitte September 2014 waren wir fertig.“ Die Planung der Sanierung orientierte sich vom Einbau bis zum Rückbau zudem am Lebenszyklus, um den ökologischen Fußabdruck klein zu halten. Bewegte Fassaden für die Wiedererkennung Die Lisenen aus brettschichtverklebtem Lärchenholz wurden einzeln, nach individuellen Profilen und nach Vorgabe des Architekten mit einer CNC-Anlage gefräst und über die gesamte Gebäudehöhe von 18 m in einem Stück montiert Die 18 m hohen Lisenen des Bürogebäudes „Z 3“ von Züblin in Stuttgart-Möhringen bilden das markante Gestaltungselement des Fünfgeschossers Fotos (2): Rubner Holzbau Die Fassade des fünfgeschossigen Bürogebäudes „Z 3“ der Ed. Züblin AG in Stuttgart-Möhringen beleuchtete Jürgen Bezler vom gleichnamigen Unternehmen. Markantes Gestaltungselement sind 18 m hohe vertikale Lisenen aus Jürgen Bezler brettschichtverklebtem Lärchenholz an der Fassade. Diese wurden nach individuellen Profilen und Vorgaben der Planer von MHM Architects, Wien (Österreich), mit einer CNC-Anlage bei Rubner gefräst und über die gesamte Gebäudehöhe in einem Stück montiert. Die Gebäudehülle selbst, also die Außenwandkonstruktion, besteht aus vorgefertigten Holzrahmenbau-Elementen mit Regelabmessungen von 4,5 × 3,2 m. „Sie wurden inklusive Fenster (DreiScheiben-Wärmeschutzverglasung, mittlerer Uw-Wert: 0,4 W/(m²K)), Außenjalousien und Blechverkleidung auf die Baustelle geliefert und vor Ort in den Rohbau eingesetzt“, erklärte Bezler. Die Elemente überspannen jeweils drei Fensterachsen und schließen entsprechend dem Achsmaß des Stahlbetonskelettbaus auf beiden Seiten an eine Betonstütze an. Täglich konnten bis zu zehn der insgesamt 175 Wandelemente montiert werden. Auf diese Weise war das komplette Gebäude innerhalb weniger Tage „rohbaudicht“, so der Referent. Im Zuge der planungsbegleitenden thermischen und lichttechnischen Gebäudesimulationen ließen sich durch die Anpassung der Lisenentiefe und -breite eine Optimierung des Kunstlichtbedarfs und der Effizienz des außenliegenden Sonnenschutzes erreichen. Der Gesamtanteil der transparenten Fassadenbereiche liegt bei etwa 45 %. Das Gebäude wurde aufgrund Fortsetzung auf Seite 100 Holzbau Seite 100 · Nummer 4 · Holz-Zentralblatt Freitag, 29. Januar 2016 Neue Fassadensysteme für gute Energieeffizienz Fortsetzung von Seite 99 seiner hohen Energieeffizienz (Passivhausstandard) außerdem mit dem DGNB-Label in Gold zertifiziert. Aktuell steht eine energetische Aufrüstung für das „Z 3“ an: Im Frühjahr 2016 sollen in den Brüstungsbereichen der Fassade nachträglich Fotovoltaikmodule integriert werden. Dabei rechne Züblin mit einer jährlichen Einspeisung von rund 20 000 kWh, schloss Bezler seinen Vortrag. Was es mit „Lignoalp – die besondere Fassade“ auf sich hat, darüber klärten Michael Sedlmayer Michael Sedlmayer und Markus Damiani von Damiani-Holz & Ko aus Brixen (Südtirol) am Beispiel des eigenen neuen Firmensitzes auf, einem viergeschossigen Kubus mit 15,5 × 15,5 m Grundfläche und 16 m Höhe: ein StahlbetonSockelgeschoss mit drei Holzbaugeschossen darüber. Die wellenförmige timalen Abstand zwischen den vertikalen Lamellen zu finden. Betrachtet wurde bei der Visualisierung am Computer der Lichteinfall zwischen den Lamellen, aber auch die Ästhetik der Fassade, um den Eindruck einer geschlossenen Hülle zu erhalten“, erklärte Damiani. Ferner galt es, die optimale Lamellenbreite zu finden, was wiederum stark vom jeweiligen Holzwerkstoff abhing. Die besten Voraussetzungen bezüglich Dauerhaftigkeit, Dimensionsund Formstabilität, Schutz der LamellenSchmalflächen, Wartung usw. bot kreuzweise verklebtes, kesseldruckimprägniertes Furnierschichtholz (FSH/ LVL). Das Material ermögliche schlanke Querschnitte und benötige weder einen Wartungsanstrich noch einen zusätzlichen Schutz der Schmalflächen, so Damiani. Zudem sei es einfach zu bearbeiten und in Längen bis zu 23 m verfügbar, sodass die Lamellen im Portalbearbeitungszentrum dreigeschosshoch gefertigt werden konnten. Im Ergebnis kamen 12,6 m hohe, 20 cm bis 65 cm breite und 57 mm dicke Lamellen zum Einsatz, die über Stahlschwerter an die Außenwandelemente angeschlossen wurden. Damiani erwähnte auch den Gewährleistungszeitraum des LVLHerstellers, den er mit 15 Jahren angab. Möge es so lange halten. Die beiden Wohnblöcke der Baugenossenschaft „La Cigale“ in Genf aus den frühen 1950er-Jahren mussten 2009 dringend saniert werden Fotos (3): La Cigale Nach der Sanierung erreichten die achtgeschossigen Häuser von „La Cigale“ den Energieeffizienz-Standard Minergie-P. Ermöglicht hat es die neue Gebäudehülle Flaggschiff für energieeffizientes Wohnen Markus Damiani Fassade ist aus einem Ideenwettbewerb hervorgegangen. Im Entwurf entwickelten die Architekten daraus eine vertikal gegliederte Fassade, in der sich eine dreidimensional geformte Welle über die komplette Fassadenfläche zieht; weitergeführt über die Dachebene gibt die Gebäude umhüllende Welle dem Firmensitz ein markantes Erscheinungsbild: Das Relief der Fassade nimmt Bezug zur Topografie der umgebenden Berglandschaft. Die Holzkonstruktion des Büro- und Verwaltungsbaus besteht aus einer Kombination von Holzrahmenbau- und Brettsperrholzbauweise. „Die Herausforderung bei der technischen Umsetzung der Fassade bestand darin, den op- Die Macher des 27 m hohen, 150 m langen, dabei aber nur knapp 10 m breiten „Aktiv-Stadthauses“ in Frankfurt/Main wollen zeigen, dass Plusenergiegebäude auch im großen Maßstab funktionieren. Die Gebäudehülle aus nichttragenden, vorgefertigten Holzrahmenbau-Elementen machte die Immobilie auf dem schmalen Grundstück erst wirtschaftlich. Foto: HHS Planer + Architekten Nachdem der Vortrag „Fassade der Zukunft – statisch oder dynamisch?“ von Prof. Dr.-Ing. Winfried Heusler von Schüco International aus Bielefeld krankheitsbedingt ausfiel, konnte Andreas Wiege von HHS-Planer und Architekten, Kassel, im Anschluss das Ende Juli 2015 fertiggestellte Projekt „Aktiv-Stadthaus mit Effizienzhaus-PlusStandard in Frankfurt am Main“ vorstellen. Mit dem vom Bund geförderten Demonstrationsvorhaben, das im Rahmen der Forschungsinitiative „ZukunftBau“ des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung errichtet wurde, hat man die bisherigen Entwicklungen im Bereich von Einfamilienhäusern erstmals auf einen großmaßstäblichen Geschosswohnungsbau im Innenstadtbereich einer Großstadt übertragen. Der achtgeschossige, gut 27 m hohe Wohnblock (Gebäudeklasse 5) mit einer Länge von rund 150 m, aber nur knapp 10 m Breite erzeugt den Ge- Als Material für die Fassaden-Lamellen des dreigeschossigen Lignoalp-Firmensitzes in Brixen wählten die Architekten kesseldruckimprägniertes Furnierschichtholz, das schlanke Querschnitte erlaubte und laut Hersteller weder einen Wartungsanstrich noch einen Schutz der Schmalseiten benötigt Fotos : R. G. Wett samtenergieverbrauch der 74 Wohnungen in der Jahresbilanz komplett selbst. Als Energiequellen dienen rund 750 hocheffiziente Fotovoltaik-Module auf dem langgestreckten, allseitig überstehenden Pultdach bzw. etwa 350 Fotovoltaik-Module zwischen den Fenstern der Südfassade. Tragende Schotten aus Stahlbeton und Mauerwerk bilden zusammen mit Stahlbetondecken das statische Gerüst des Wohnbaus, nichttragende Außenwände in Holzrahmenbauweise die Gebäudehülle. „Mit den Holzrahmenbauwänden ließen sich die notwendigen Andreas Wiege Wanddicken für den Passivhausstandard im Vergleich zu mineralischen Wänden sehr schlank halten. Der Wandaufbau mit den 33 cm dicken, Holzrahmenbau-Elementen samt hinterlüfteter Fassadenbekleidung und raumseitiger Vorsatzschale der Nordfassade umfasst rund 47 cm, der der Südfassade analog mit hinterlüfteten Fotovoltaik-Modulen rund 55 cm. Daraus ergibt sich auf dem schmalen Grundstück mehr vermietbare Fläche und damit eine sehr wirtschaftliche Lösung“, erklärte Wiege die Entscheidung für die Holzbauweise. Die vorgefertigten geschosshohen Außenwand-Elemente sind vor den Stahlbetonschotten angeordnet und horizontal an sie angeschlossen. Ihre Längen orientieren sich am Gebäuderaster und den Knicklinien der Südfassade. In den meisten Fällen reichen die Elemente über mehrere Schotten hinweg und sind bis zu 12,60 m lang. Mit Zellulose voll ausgedämmt erreichen sie einen UWert von 0,127 W/(m²K). Dazu wähl- Voll ausgedämmte, vorgefertigte Holzrahmenbauwände samt eingebauter Fenster umhüllen den Bestand der „La Cigale“-Häuser und machen aus Balkonen Loggien. Nach nur 13 Monaten war die Sanierung abgeschlossen ten die Planer dreifach verglaste Fenster (Uw-Wert zwischen 0,72 und 0,80 W/(m²K)) mit einem niedrigen Energiedurchlassgrad (g-Wert) von 0,44, das heißt nur 44 % der auf die Fensterflächen auftreffenden Energie gelangen in den Innenraum. Wiege erläuterte ergänzend zur Gebäudehülle das Energiekonzept und wie beides zusammenwirkt. Sein Fazit: Das Pilotprojekt zeige, das energieeffizientes Bauen im großen Maßstab wirtschaftlich „geht“. Wenn ab 2020 nach der EU-Richtlinie zur „Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“ (EU 2020, Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) 2010/31/EU) nur noch Neubauten zugelassen werden, die ihre benötigte Energie selbst erzeugen bzw. aus regenerativen Ressourcen beziehen, könnte dieser Wohnbau Schule machen. Holz als bessere Wärmedämmung Markus Mooser von S-Win aus Lausanne (Schweiz) sprach über die guten bzw. im Vergleich zu anderen Baustoffen besseren wärmedämmenden Eigenschaften von Holz und berichtete über die energetische Sanierung zweier Wohnblöcke der Wohnungsgenossenschaft „La Cigale“ in Genf, dem bislang größten Sanierungsprojekt nach dem Energieeffizienz-Standard Minergie-P in der Schweiz. Seinem Projektvortrag schickte er allgemeine Betrachtungen voraus, warum und in welchen Fällen Holz die beste Lösung ist. Dass Holz als Kohlenstoffspeicher oder als Baustoff, der bei der Verarbeitung wenig Primärenergie benötigt, einen Beitrag zum Klimaschutz leistet, kam ebenso zur Sprache wie die Vorteile, dass Holz „von Haus aus“ eine wärmedämmende Wirkung hat und eine hohe Festigkeit bei geringem Eigengewicht aufweist. All das prädestiniere den Holzbau für Sanierungen und die Nachverdichtung in Städten, so Mooser. Den Beweis dafür lieferte sein Projektbericht über die erwähnte Sanierung der zwei achtgeschossigen Wohnblöcke. Die Wohnbaugenossenschaft „La Cigale“ hatte sie 1952 im Zentrum von Genf errichten lassen. Als die beiden Immobilien 2009 grundsaniert werden mussten, steckten sich die Eigentümer ein ambitioniertes Ziel: eine Sanierung nach Minergie-P-Standard. Das dazu erarbeitete Konzept sah eine Senkung des Wärmebedarfs der Gebäude um 70 % vor. Hierfür erhielten die Gebäude, ähnlich wie bei der Gemeinschaftsschule in Wetter (siehe vorne) eine neue Hülle aus vorgefertigten, voll ausgedämmten, 24 cm dicken Holzrahmenbau-Elementen samt eingebauter Fenster und ein neu gedämmtes Dach. „Ein wichtiges Element der energetischen Sanierung waren die Balkone. Mit einer Glasmembran verschlossen konnten sie zu Loggien umgewandelt werden und wurden damit ganzjährig nutzbar. Auch die Wärmebrücken ließen sich so auf ein Minimum reduzieren“, erklärte Mooser. Mit der neuen Gebäudehülle in Verbindung mit einem Heizsystem, das eine Wärmepumpe, einen Eisspeicher und ein Solardach kombiniert, erreichen die Wohnblöcke nun den gewünschten Energiestandard. Dank der Vorfertigung der Holzrahmenbau-Elemente, die vor Ort eine sehr kurze Sanierungszeit ermöglichte, mussten die Bewohner während der Umbauarbeiten nicht ausquartiert werden. Im März 2014 war die Sanierung nach 13 Monaten abgeschlossen. Wegen der besonderen sozialen, ökologischen und finanziellen Lösungen galt es als Pilotprojekt und erfuhr Unterstützung durch das Bundesamt für Energie. 2014 wurde es sogar mit zwei Preisen ausgezeichnet: mit dem „Nachhaltigkeitspreis des Kantons Genf 2014“ und dem „Schweizer Solarpreis 2014“. Susanne Jacob-Freitag, Karlsruhe