+++ Haus

FForschungsprojekt ‐ Exxposé +
+++ Haus E
Entwicklung und Um
msetzung
g eines kosstengünsttigen, hocchflexiblen
n W
Wohngebäudes in H
Holzbauw
weise und E
Energie‐Plus‐Standdard unterr B
Betrachtung des ge
esamten LLebenszykklus A
Antragsteller: A
Architektur Contor Müller Schlüter A
ACMS Planungssgesellschaft m
mbH H
Hofaue 55, 4210
03 Wuppertal K
Kooperationspaartner: T
TGA‐Planung: G
Gertec GmbH I Ingenieurgeselllschaft M
Martin‐Kremmeer‐Str. 12, 4532
27 Essen H
Holzbau: T
Terhalle Holzbau GmbH S
Solmsstraße 46
6, 48683 Ahaus‐Ottenstein g
gefördert von d
der D
Deutscheen Bunde
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unter dem Az. 3
31718‐25 P
Projektrahmen: 212.860,‐‐ Euro FFördersumme: 102.554,‐‐ Euro
o B
Bearbeitungszeeitraum: 0
01.01.2014 bis 3
31.06.2015 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 1
These Die Ökologische Diskussion der letzten Jahrzehnte hat insbesondere in Deutschland dazu geführt, dass die hiermit verbundenen Themen in unserer Gesellschaft eine zunehmend hohe Akzeptanz erfahren. Dennoch wird das hiermit gestiegene Energieeinspar‐ und Marktdurch‐
dringungspotential oft nur unzureichend realisiert. Energiesparen muss eben auch finanzierbar sein. Hierzu sind Ansätze erforderlich, die die Mehrkosten von energiesparender Technik durch eine Kompensation in anderen Bereichen ermöglichen. Idealerweise erfolgt dies so, dass die Bedürfnisse des Nutzers dennoch gleich‐
ermaßen befriedigt oder sogar z.B. durch eine aus den veränderten Randbedigungen der Umwelt abgeleitete Ästhetik bereichert werden. Schließlich Bauen wir nicht in erster Linie Gebäude zum Energiesparen, sondern für den Aufenthalt und zum Wohlfühlen. Die konse‐
quente Reduktion von Ressourcen bietet hier vorallem neue Chancen. Des Weiteren ändern sich unsere Anforderungen an Wohnen fortlaufend. Im Sinne einer nachhaltigen und damit langfristigen Nutzung müssen Wohngebäude daher in hohem Maße flexibel sein und so auch die funktionalen Bedürfnisse des Nutzers optimal erfüllen. 1 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 2
Zusammenfassung Das +++Haus Projekt greift den etablierten Passivhausstandard als Zielgröße auf und will die‐
sen am Beispiel des Typus des Einfamilienhauses in mehrerlei Hinsicht weiterentwickeln. Die Wahl dieses Gebäudetyps erfolgt dabei im Hinblick auf den hohen Anteil an der deutschen Wohnbebauung und aufgrund der hiermit zunächst einmal verbundenen, energetischen Nachteile (Stichwort: hohe Mobilitätsenergie). Diese Nachteile sollen durch ein "Plus" an Energie(‐produktion) des Gebäudes (mindestens überwiegend) kompensiert werden. Die wissenschaftliche Fachdiskussion um Nachhaltigkeit im Bauwesen hat sich nach einer anfänglichen Fokussierung auf energetische Themen, zu einer ganzheitlicheren Betrachtung weiterentwickelt. Dies ist z.B. an den verschiedenen Nachhaltigkeitsmodellen ablesbar, die mittlerweile in der Regel sowohl auf ökologischen, als auch auf ökonomischen, soziokulturel‐
len und funktionalen Qualitäten aufbauen. Die energetische und ökologische Bewertung des Gebäudes, die bisher üblicherweise noch auf die Nutzungsenergie beschränkt war, soll daher auf den kompletten Lebenszyklus ‐ von der Herstellungs‐ über die Nutzungs‐, bis zur Rückbau‐ und Recyclingphase ‐ erweitert wer‐
den. Um auch einem soziokulturell‐funktionalem Nachhaltigkeitsbegriff gerecht zu werden, wird weiterhin ein Schwerpunkt des Projekts auf das Thema der Ausbau‐ und Anpassbarkeit und somit auf eine hohe Flexibilität gelegt. Das alle Aspekte überspannende Ziel ist es, ein Gebäude zu äußerst marktfähigen Konditio‐
nen und mit hohem Marktdurchdringungspotential zu entwickeln. Das Projekt setzt einen Kontrapunkt zu anderen Vorhaben, die vor allem in energetischer Hinsicht versuchen den Grenzbereich, des technisch Möglichen auszuloten, ohne dabei den Aspekt der Wirtschaft‐
lichkeit im Fokus zu haben. Es soll ein Einfamilienhaus im Plusenergiestandard mit reduzierter Ausstattungsqualität und optimierter Haustechnik aber zu einem Budget eines Gebäudes in konventioneller Bauweise (vgl. 3.3) konzipiert werden. Hierzu wurde die Konzeptions‐ und Planungsphase in einzelne Arbeitspakete (vgl. 4.2) unter‐
teilt, die sich an den maßgeblichen Bauteilen des Gebäudes orientieren und in denen Lösun‐
gen in iterativen Produktentwicklungszyklen erarbeitet und optimiert werden sollen. Neben der theoretischen Erarbeitung der beschriebenen Konzepte ist Hauptanliegen des For‐
schungsvorhabens, die erarbeiteten Lösungen in einem ersten Prototyp auch praktisch um‐
zusetzen und somit sowohl für ein Fach‐ als auch Laienpublikum tatsächlich erlebbar zu ma‐
chen. Nach aktuellem Planungsstand soll das erste +++Haus auf einem von der Stadt Dortmund zur Verfügung gestellten Grundstück realisiert werden und für einen noch zu definierenden Zeit‐
raum für Demonstrations‐ und Präsentationszwecke der verschiedenen Projektbeteiligten genutzt werden. 2
Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze Inhaltsverzeichnis 1 These 1 2 Zusammenfassung 2 3 Kontext 4 3.1 Ausgangslage 4 3.2 Problemstellung 4 3.3 Zielsetzung 5 4 Projektrahmen 7 4.1 Herangehensweise, Methoden und Themenschwerpunkte 7 4.2 Arbeitspakete 8 4.2.1 Energieplushäuser in Fertigbauweise 8 4.2.2 Gründung und Bodenplatte 8 4.2.3 Tragstruktur 8 4.2.4 Außenwand 9 4.2.5 Dach 9 4.2.6 Zwischendecken 9 4.2.7 Zwischenwände 10 4.2.8 Energie‐ / Technikkonzept 10 4.2.9 Nasszelle 10 4.2.10 Anbauten (Carport, Balkone, Terrassen, etc.) 11 4.2.11 Baustoff‐ / Ökobilanz 11 4.2.12 Präsentation / Publikation 11 4.3 Workshops 11 4.4 Zeitplan 12 4.5 Antragsteller 12 4.5.1 12 ACMS Planungsgesellschaft mbH, Prof. Christian Schlüter 4.5.2 Gertec GmbH Ingenieurgesellschaft, Prof. Jörg Probst 13 4.5.3 13 Terhalle Objektbau Bauträger GmbH 3 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 3
Kontext 3.1
Ausgangslage In den letzen Jahren und Jahrzehnten hat sich der Energiestandard von Gebäuden, insbeson‐
dere beim Neubau drastisch verbessert. Durch die Entwicklungen in Experimentalgebäuden wurde dabei jeweils die zukünftig dann vom Verordnungsgeber geforderten, energetischen Standards erprobt und vorweggenommen. Mit der Entwicklung des sogenannten Passivhaus‐
standards in den frühen 90er Jahren wurde für die Reduzierung des Wärmebedarfs, eine sich aus technischen und wirtschaftlichen Betrachtungen ergebende Grenze erreicht. Der damit einhergehende Heizwärmebedarf von max. 15 kWh/m2a bietet nur noch sehr geringes, weite‐
res Einsparpotential. Gleichzeitig wird deutlich, dass der Heizwärmebedarf eines Wohnge‐
bäudes bei einem solchen Standard nur noch eine untergeordnete Rolle im Rahmen einer Gesamtbetrachtung der energetischen Auswirkungen spielt. Bisher weitgehend unbeachtet geblieben, ist vor allem eine Lebenszyklusbetrachtung eines Gebäudes im Hinblick auf seine Energie‐ und Ressourcenverbräuche. Durch die maßgebliche Reduktion in der Nutzungsphase bei energieeffizienten Gebäuden kann bereits heute ein hö‐
herer Primärenergieaufwand durch die Herstellung und den Gebäudeunterhalt entstehen. Insofern ist es nur folgerichtig, dass als Weiterentwicklung eines energetisch optimierten und damit an den Passivhausstandard angelehnten Standards, der Aktivierung des Hauses als Energieproduzent eine immer höhere Bedeutung zukommt. Über den Schritt eines "Null‐
Energie‐Hauses" das in der Jahresbilanz seinen Energiebedarf eigenständig decken kann wird nun aktuell ein Energie‐Plus‐Standard diskutiert, um zumindest anteilig die Mobilitätsauf‐
wände ausgleichen zu können. Die Elektromobilität kann in diesem Zusammenhang auch einen wichtigen Beitrag zur Frage der Speicherung von Energie leisten. 3.2
Problemstellung Ein "echtes" Energie‐Plus Gebäude sollte auch im Rahmen einer Lebenszyklusbetrachtung und damit unter Berücksichtigung von Herstellung, Unterhalt und Rückbau als Gesamtsystem einen energetischen Überschuss ausweisen. Aufgrund der im gesamten Lebenszyklus be‐
trachteten, positiven primärenergetischen Energiebilanz des nachwachsenden Baustoffes Holz, bietet dieser hierfür die besten Voraussetzungen. Die Positionierung der bisher am Markt verfügbaren Hauskonzepte im Bereich von hoch ener‐
gieeffizienten Gebäuden bzw. Energie‐Plus‐Gebäuden richtet sich sowohl hinsichtlich Aus‐
stattung, Größe und damit einhergehend der Preisgestaltung an einen eher überdurchschnitt‐
lich verdienenden Personenkreis. Die Marktverbreitung ist damit entsprechend auf einem sehr niedrigen Niveau. Ein Personenkreis der über nur durchschnittliche oder unterdurch‐
schnittliche finanzielle Verhältnisse verfügt ist somit von diesem Markt ausgeschlossen. Es ist eben nicht möglich in ausreichendem Maße auf Platz und Ausstattung zu verzichten, um sich eine besonders hohe Energieeffizienz leisten zu können. Hier spiegelt der Markt der Energie‐
Plus‐Häuser zurzeit eine ähnliche Entwicklung wie der Markt der Elektromobilität im Bereich von PKW wider. Darüber hinaus richten sich heutige Hauskonzepte ‐ egal in welchem energetischen Standard sie geplant sind ‐ fast ausnahmslos an eine standardisierte Nutzerschicht. Außer der idealtypi‐
schen Kleinfamilie bestehend aus den Eltern und 2 Kindern werden kaum andere Nutzergrup‐
pen angesprochen. Dabei ist festzustellen, dass die Lebensentwürfe und Lebensvorstellung hier deutlich vielfältiger ausgelegt sind. Selbst aber in der "Idealfamilie" ist der daraus resultie‐
rende Raumbedarf keinesfalls statisch und besteht nicht dauerhaft neben Wohn‐Essbereich aus einem Elternschlaf‐ und 2 Kinderzimmern. Die unterschiedlichen Lebensphasen würden 4
Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze selbst bei einer 4‐köpfigen Familie diese Standardaufteilung nur für einen relativ kurzen Zeit‐
abschnitt der Nutzungsphase sinnfällig machen. In der Familiengründungsphase ‐ die auch meist mit den größten finanziellen Engpässen einhergeht ‐ ist deutlich weniger Platz notwen‐
dig. Nach Abschluss der Ausbildung verlassen die Kinder oftmals das Gebäude und auch hier reduziert sich der notwendige Platzbedarf. Im höheren Alter dann treten die Fragen von barri‐
erefreien Nutzungskonzepten immer stärker in den Vordergrund. 3.3
Zielsetzung Auf Grundlage der geschilderten Problemstellung gilt es ein Gebäude in Holzbauweise zu entwickeln, das sowohl in Größe und Ausstattungsstandard sich an die jeweiligen Bedürfnisse anpassen läßt. Eine hohe Flexibilität in der Raumaufteilung muss unterschiedlichste Nut‐
zungsszenarien abdecken können. Die dafür erforderlichen, baulichen Anpassungen müssen mit einfachsten Mitteln zu bewerkstelligen sein. Die Reduktion von Aussattungsstandards soll dabei aber nicht zu einem "billigen" Gesamteindruck führen. Zielsetzung sollte vielmehr eine sich aus der Reduktion begründete, besondere Gestaltungsqualität sein. Ein im Inneren und Äußeren anpassbares und wachsendes, modulares System ermöglicht aufgrund der deutlich reduzierten Anfangsinvestition einen möglichst frühen Einstieg in das Wohnen mit Energie‐
überschuss und sorgt gleichzeitig für eine möglichst lange Nutzungsdauer über alle Phasen des persönlichen Lebenszyklus. energetische Zielsetzung Die grundsätzliche energetische Zielsetzung ist darauf ausgerichtet eine in allen Belangen positive Energiebilanz als "echtes" Energieplushaus zu erlangen. Hierbei werden neben den üblichen Aufwändungen für die Nutzungsphase im Sinne einer den Grundsätzen der Nachhal‐
tigkeit entsprechenden Lebenszyklusbetrachtung auch sämtliche enregetischen Aufwändun‐
gen für die Herstellung, Instandhaltung und ggf. den späteren Rückbau erfasst. Auch unter dieser Vorraussetzung ist ein Jahres‐Netto‐Energieüberschuss erforderlich um gerade die bei diesem Bautypus oft einhergehenden erhöhten Aufwändungen für Mobilität mit abdecken zu können. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf den Aspekt der Effizienz, sprich der konsequenten Ver‐
brauchsreduzierung gelegt. Insofern orientiert sich der energetische Standard am Passivhaus‐
standard mit einem Heizwärmebedarf von max. 15 kWh/m²a. Im Projektverlauf erfolgt hierzu aber auch eine wirtschaftliche Optimierung und Anpassung, da gerade die letzten einzuspa‐
renden kWh oftmals einen größeren Finanzaufwand nach sich ziehen. Die im Wettbewerb zugrunde gelegte Gebäudekonfiguration erreicht nach Berechnungen mit dem Programm EnerCalc einen Nutzenergiebedarf für Heizen von 21,6 kWh/m2a. Beim Nachweis über das PHPP [Passivhaus Institut, 2013] wird wegen der deutlich differenzierteren Betrachtung der inneren Wärmegewinne eine weitere Annäherung an den Passivhausstan‐
dard erwartet. Der Energie‐Plus‐Standard wird durch Einsatz von regenerativer Energieerzeugung überwie‐
gend durch Fotovoltaik und in kleinerem Umfang durch Solarthermie erreicht. Auch hier steht die Optimierung der wirtschaftlichen Aspekte im Vordergrund. Daher werden die Module zur Maximierung des Ertrages ausschließlich im Dachbereich eingesetzt. Die Präferenz liegt zur besseren Ausnutzung auch an nicht sonnigen Tagen auf Dünnschichtmodulen, die mit 12° Neigung noch über einen ausreichenden Selbstreinigungseffekt verfügen. Bereits die alleinige Ausnutzung der Dachfläche des Grundkörpers kann einen jährlichen Überschuss von ca. 4000 kWh/a erzeugen. Dabei sind sämtliche Hausverbräuche für Beleuch‐
5 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze tung, Lüftung sowie auch für den sonstigen üblichen Haushaltsstrom (Ansatz ca. 4.900 kWh/a) bereits berücksichtigt. Anhand der Berechnungen aus Vergleichsobjekten kann von einem Anteil an grauer Energie von ca. 10 bis 15 kWh/m2 Wohnfläche bei einer Betrachtungsdauer von 50 Jahren ausgegan‐
gen werden. Dies entspricht für das zu konzipierende Gebäude mit maximal 120 m2 Fläche einem primärenergetsichen Aufwand von max. 1800 kWh/a. Somit verblieben bei einem Überschuss von 4000 kWh/a noch 2200 kWh/a für die Elektromobilität. Bei einem Ansatz von ca. 15 kWh/100km als mittlerer kundennaher Gesamtenergieverbrauch ( siehe http://www.bmw.de/de/neufahrzeuge/bmw‐i/i3/2013/techdata.html ) entsteht somit eine Mobilittätsleistung von ca. 14.500 km / Jahr. Dies entspricht in etwa der üblichen durchschnitt‐
lichen Jahrefahrleistung. Durch optionale Anbauten ( Carport, Balkon ) können weitere optimierte Dachflächen zur regenerativen Energieerzeugung zur Verfügung gestellt werden. Der Überschuss ließe sich so auf über 9000 kWh mehr als verdoppeln. wirtschaftliche Zielsetzung Um Plusenergiehäusern zu einer größeren Marktakzeptanz zu verhelfen, ist es, wie bereits erläutert, zwingend erforderlich, dass sich die Erstellungskosten an den durchschnittlichen Kosten eines Einfamilienhauses in konventioneller Bauweise und mittlerem Ausbaustandard orientieren. Um grundstücksspezifische Effekte zu beseitigen, wird die Summe der Kosten‐
gruppen 300 + 400 nach [DIN 276:2008‐12] in EUR/m² NF als Bezugsgröße zur Bewertung gewählt. Für nicht unterkellerte Einfamilienhäuser in Holzbauweise liegt dieser Wert typi‐
scherweise im Bereich von ca. 1.600 EUR/m² NF. Bei einer angestrebten Größe von ca. 120 m² Wohnfläche ist es daher Ziel, das +++Haus so zu konzipieren, dass es im Plusenergiestandard zu einem Preis von ca. 192.000 EUR angeboten werden kann. Zusätzliche Erweiterungsmög‐
lichkeiten wie Carports, Balkone, etc. sind hierin nicht berücksichtigt. Die für dieses ehrgeizige Ziel erforderlichen Einsparungen sollen, wie oben bereits erläutert vor allem im Bereich von reduzierten Ausbaustandards, aber auch im Hinblick auf optimal aufeinander abgestimmte, einfache Haustechnikkomponenten gefunden werden. 6 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 4
Projektrahmen 4.1
Herangehensweise, Methoden und Themenschwerpunkte Im Gegensatz zum klassischen Projektansatz zur Erstellung von Gebäuden, der typischer‐
weise strikt zwischen einer Planungs‐ und einer Umsetzungsphase trennt, sollen im Rahmen des Forschungsprojekts von Anfang an Planer, Ausführende und Partner aus der Industriege‐
meinsam und interdisziplinär an der Erarbeitung des Hauskonzepts und dessen Umsetzung arbeiten. So sollen die vorhandenen Optimierungspotentiale möglichst tiefgreifend ausge‐
shcöpft werden. Die Erarbeitung der Forschungs‐ und Planungsergebnisse greift dabei auf eine Vielzahl von bewährten Methoden zurück, die hier nur exemplarisch genannt werden sollen: ‐
Literatur‐ und Produktrecherche ‐
Produktentwicklungszyklen / Workshops ‐
Expertisen zu einzelnen Detailproblemen ‐
Bewertungsmatrix (Variantenvergleich) ‐
Dokumentation ‐
Präsentation ‐
Umsetzung Prototyp Die bei der Bearbeitung werden die folgenden Themenschwerpunktebesonders berücksich‐
tigt. Diese orientieren sich im Wesentlichen an etablierten Bewertungssystemen zur Nachhal‐
tigkeit (z.B. BNB des BMVBS): Ökologische Qualität ‐
Wirkungen auf die globale Umwelt ‐
Ressourceninanspruchnahme Ökonomische Qualität ‐
Lebenszykluskosten ‐
Wertentwicklung Soziokulturelle Qualität ‐
Gesundheit, Behaglichkeit und Nutzerzufriedenheit ‐
Funktionalität ‐
Gestaltungsqualität Technische Qualität ‐
Qualität der technischen Ausführung Prozessqualität ‐
Qualität der Planung ‐
Qualität der Bauausführung 7 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 4.2
Arbeitspakete Neben den Grundleistungen der Leistungsphasen 3‐5 (Entwurfs‐ Genehmigungs‐ und Ausfüh‐
rungsplanung), sowie 8 (Bauüberwachung) in Bezug auf den zu realisierenden Prototypen, eines Einfamilienwohnhauses in Holzbauweise und Energieplus‐Standard ergeben sich aus der Besonderheit der Bauaufgabe und deren Modellcharakter besondere Leistungen, der be‐
reits genannten, sowie weiterer Fachplaner, die in den folgenden nach Bauteilen strukturier‐
ten Arbeitspaketen bearbeitet werden. 4.2.1 Energieplushäuser in Fertigbauweise Um die im Rahmen der Planungsphase zu entwickelnden Konzepte und Varianten an den bestehenden Angeboten des Markts für Energieplushäuser in Fertigbauweise messen zu kön‐
nen, wird zu Projektanfang eine umfassende Marktanalyse durchgeführt. 4.2.2 Gründung und Bodenplatte Wie im klassischen Holzbau in der Regel üblich, wurde im Wettbewerbsentwurf aus Gründen der Ökonomie und Barrierefreiheit (eine Holzkonstruktion müsste belüftet und daher aufge‐
ständert werden) eine Flachgründung mit einer Bodenplatte aus Ortbeton oder Betonfertig‐
teilen vorgeschlagen. Aus ökologischer Sicht ist mit dem Baustoff Beton der Nachteil des ho‐
hen Primärenergieeinsatzes in Form von grauer Energie, sowie die hohe CO2‐Belastung aus der chemischen Prozesskette bei der Herstellung von Zement als wichtigem Zuschlagstoff bei der Betonherstellung verbunden. Aus diesem Blickwinkel betrachtet, wäre es deutlich konse‐
quenter, auch dieses Bauteil soweit, wie möglich aus Holz oder anderen Baustoffen mit güns‐
tigerer Ökobilanz herzustellen. Gleichzeitig soll aber auch in Bezug auf dieses Bauteil, die dem Entwurf zu Grunde liegende Maxime der Ausgewogenheit über alle drei Dimensionen des nachhaltigen Bauens ‐ der Ökologie, der Ökonomie und des Soziokulturell‐Funktionalen ‐ nicht aufgegeben werden. Mittels einer intensiven Produktrecherche sollen hier unterschiedli‐
che Konstruktionsarten für Bodenplatten in Holzbau und ggf. anderen Baustoffen untersucht und Ihre Kenndaten so aufbereitet werden, dass Sie anhand der genannten Bewertungsmatrix nachvollziehbar klassifiziert werden können. Anschließend soll die für das Konzept des +++Haus optimale Art der Gründung und Boden‐
platte entwickelt werden. Zur Lösung der konstruktionsbedingten Probleme im Zusammen‐
hang mit erdnahen oder erdberührenden Holzbauteilen wird es erforderlich sein, speziellen bauphysikalischen Sachverstand, bzw. spezielle bauphysikalische Untersuchungen und Werk‐
zeuge wie beispielsweise dynamische, hygrothermische Berechnungen hinzuzuziehen. 4.2.3 Tragstruktur Im Wettbewerbsentwurf wurden ein Grundriss und ein Gebäuderaster vorgeschlagen, welche den Spagat einer extrem hohen Grundrissflexibilität für verschiedene Nutzungen bei gleich‐
zeitig sehr kleinen und somit wirtschaftlichen Spannweiten von nur 3,15 m gewährleisten. Die kleinen Spannweiten machen theoretisch eine Vielzahl von unterschiedlichen Tragwerkssys‐
temen in Massiv‐ oder Skelettbauweise möglich. Auch bei den tragenden Bauteilen hat die Baustoffwahl einen entscheidenden Einfluss auf den erforderlichen Primärenergieeinsatz (graue Energie). Aus diesen Gründen wurde ein Holz‐
tragwerk in Skelettbauweise im Gebäudeinneren konzipiert. Bezogen auf die Außenwand ist auch im Hinblick auf eine Veränderbarkeit der Außenhülle (geschlossene und transparente Anteile) eine Skelettbauweise sinnfällig. Im Wettbewerb wurde aufgrund von energetischen und raumklimatischen Überlegungen zur Außenwand jedoch eine Konstruktion in Massiv‐
Hybridbauweise vorgeschlagen. Im Rahmen der iterativen Produktentwicklungszyklen zu 8 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze diesem Bauteil gilt es daher die Vor‐ und Nachteile der unterschiedlichen Konstruktionsarten umfassend zu analysieren und ein in Bezug auf die unterschiedlichen Kriterien, ausgewogenes Optimum zu finden. Insbesondere sollen hierbei auch Fragen der Recyclingfähigkeit und der Wirtschaftlichkeit mit in Betracht gezogen werden. 4.2.4 Außenwand Als Außenwandkonstruktion wurde im Wettbewerb eine Hybridbauweise vorgeschlagen, in der die Holzmassivbauweise mit der Holzrahmenbauweise kombiniert wird. Die innere Schale bestand aus ca. 10 cm starken Brettsperrholzelementen, die außenseitig durch Holzrippen zusätzlich versteift werden. Als Dämmstoff wurde außenseitig eine Holzweichfaserplatte vor‐
gesehen, auf die eine Montage von gebäudehohen Polycarbonatplatten mit einer vergrößer‐
ten und durch einen einfachen Mechanismus steuerbare Hinterlüftungsebene folgt. Im Rah‐
men des Wettbewerbs war die solaraktive Wirkung der Fassade (Aufheizung des geschlosse‐
nen Hinterlüftungsspalts an sonnigen Tagen im Winter) als rein passive Maßnahme zur "Ver‐
besserung" des U‐Werts der Außenwand gedacht, da diese dann im Zweifelsfall nicht gegen sehr niedrige Außentemperaturen dämmen muss, sondern lediglich gegenüber der höheren Temperatur des erwärmten Hinterlüftungsspalts. Wie insbesondere aus dem Juryprotokoll [Dortmund, 2013] hervorgeht, wurde dieses Konzept einerseits sehr begrüßt zum Teil jedoch auch heftig diskutiert, da man der Auffassung war, dass es möglich sein müsse, das thermische Potential der erwärmten Luft darüber hinaus ak‐
tiv zur Wärmegewinnung zu nutzen. Solaraktive Fassaden haben derzeit generell das Prob‐
lem, dass Sie in Bezug auf die [EnEV, 2009] nicht bilanzierungsfähig sind. Mit dieser Proble‐
matik beschäftigt sich derzeit ein vom Bundesinstitut für Bau‐, Stadt‐ und Raumforschung gefördertes Forschungsprojekt der TU Kaiserslautern [Tersluisen et al., 2013]. Den Antrags‐
stellern erscheint es prinzipiell möglich, die Wärmegewinne einer solaraktiven Fassade zu nutzen, um beispielsweise die vom Lüftungsgerät angesaugte Außenluft vorzuwärmen. Da es sich hierbei jedoch nicht um am Markt etablierte Konstruktionen handelt, sind eine umfang‐
reiche Recherche, sowie eine Hinzuziehung bauphysikalischen Sachverstands zwingend er‐
forderlich. 4.2.5 Dach Für die geplante Flachdachkonstruktion gilt es im Sinne des Nachhaltigkeitskonzepts, einen optimalen Dachaufbau zu konzipieren und die dafür notwendigen konstruktiven, dämmenden und abdichtenden Materialien hinsichtlich der Aspekte Umweltverträglichkeit, Primärener‐
gieaufwand, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit zu bewerten. Hierfür ist eine umfassende Recherche und Aufbereitung von Produktkennwerten zur Vergleichbarkeit in einer Bewer‐
tungsmatrix erforderlich. Insbesondere die in den letzten Jahren gewonnenen Erkenntnisse zur hygrothermischen Problematik vollgedämmter Holzdachkonstruktionen sind in den Ent‐
scheidungsprozess einzubinden. Die Erkenntnisse fließen dann in die Produktentwicklungs‐
zyklen ein, bevor die zum Einsatz kommende Konstruktion und deren Materialien abschlie‐
ßend ausgewählt werden. 4.2.6 Zwischendecken Um das im Rahmen des Wettbewerbs definierte Ziel einer hohen Anpassbarkeit des Innen‐
ausbaus, bis dahin, dass das Gebäudevolumen im Extremfall ganz ohne Zwischendecken als "Loft" mit zweigeschossiger Raumhöhe genutzt werden kann, realisieren zu können, ist es von zentraler Bedeutung hierfür ein entsprechendes Deckenmodul zu entwickeln. Angedacht wa‐
ren hier bisher Module in Brettsperrholz‐Massivbauweise. Denkbar sind jedoch auch z.B. Mo‐
dule aus unverleimt, gefügten Brettstapeln o.ä. Konstruktionen. Im Sinne einer fundierten 9 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze Entscheidung sollen die unterschiedlichsten Konstruktionsmöglichkeiten recherchiert, aufbe‐
reitet und bewertet werden. Auf Grundlage dieser Informationen soll dann in den nachgelagerten Produktentwicklungs‐
zyklen schrittweise ein allen Belangen des nachhaltigen Bauens gerecht werdendes Optimum gefunden werden. Hierfür wird es notwendig sein die zu entwickelnden Bauteile sowohl hin‐
sichtlich Ihrer Montagefreundlichkeit aber auch des jeweiligen Tragverhaltens und der bau‐
physikalischen Eigenschaften insbesondere in Schallschutzfragen ausführlich zu diskutieren und zu bewerten. 4.2.7 Zwischenwände Vor dem Hintergrund einer größtmöglichen Flexibilität und Anpassbarkeit wurde das Gebäu‐
deinnere frei von massiven Wandscheiben im klassischen Sinne gehalten und die tragenden Konstruktionen im Grundriss auf 4 Innenstützen in der Nähe der Gebäudemitte beschränkt. Zur Herstellung von Individualräumen ist daher ein nichttragendes Wandsystem zu finden, welches nach Möglichkeit einfach zu konfigurieren und zu verändern ist. Die herkömmlichen Trockenbaukonstruktionen haben den Nachteil, dass Sie zwar vom Aufwand her relativ ein‐
fach anzupassen sind. Eine Anpassung aber immer mit "baulichen" Maßnahmen und einer großen Belastung in Form von Staub und Dreck verbunden sind. Von Vorteil ist natürlich, dass die bauakustischen Eigenschaften derartiger Konstruktionen hinlänglich erprobt und durch Prüfungen nachgewiesen sind. Elementierte Wandsysteme gibt es am Markt zwar, jedoch finden diese im Wohnungsbau meist aus wirtschaftlichen Gründen keine große Verwendung. Im Rahmen dieses Arbeitspakets soll ein Wandsystem gefunden und/oder (weiter‐) entwickelt werden, welches nach Möglichkeit alle Anforderungen ausgewogen erfüllt. 4.2.8 Energie‐ / Technikkonzept Der modulare Ansatz des Wettbewerbsentwurfs wurde konsequenterweise auch auf das Technikkonzept angewendet. So ist es das Ziel im Hinblick auf eine bezahlbare und wirt‐
schaftliche Lösung am Markt verfügbare Einzelkomponenten optimal mit einander zu kombi‐
nieren und zu vernetzen, sodass Synergien genutzt und Redundanzen vermieden werden. Hierzu ist zum einen eine optimale Anordnung mit minimalen Leitungswegen von entschei‐
dender Bedeutung, zum anderen gilt es aber auch, ein intelligentes Gebäudeleittechnikmodul zu entwickeln, welches die einzelnen Komponenten optimal regelt und aufeinander ab‐
stimmt. Dies soll z.T. in Kooperation mit Herstellern von Gebäudeleittechnik erfolgen. Im Sinne des dem Gesamtkonzept zugrunde liegenden Konzepts höchster Variabilität und Flexi‐
bilität, soll bei der Systemfindung vor allem auch die Reduzierung von Platzbedarf sowohl für die technischen Komponenten als auch für evtl. erforderliche Verteilsysteme im Vordergrund stehen. 4.2.9 Nasszelle Der Wettbewerbsentwurf sieht bis zu zwei Nasszellen vor, die auf das flexible Grundrisskon‐
zept abgestimmt wurden. Nach Erfahrung der Antragsteller stellen insbesondere Badabdich‐
tungen einen Themenkomplex dar, der in der Baupraxis regelmäßig vernachlässigt wird und deren fachgerechte Ausführung vor Ort oft nur unter großen Anstrengungen zu gewährleis‐
ten ist. Vor dem Hintergrund, dass mangelhafte Badabdichtungen insbesondere in einem Holzbau ein nicht unerhebliches Schadenspotential und Gesundheitsrisiko darstellen, soll untersucht werden, ob es auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten möglich ist, ein stan‐
dardisiertes Systembad‐Modul zu entwickeln, wie es bereits im Schiffsbau seit langem große Verwendung findet und wie es zunehmend z.B. auch im Bereich von Hotelbauten eingebaut 10 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze wird. Ein solches System könnte zusätzlich auch den Vorteil einer höheren Zerlegbarkeit und Recyclingfähigkeit bieten. 4.2.10 Anbauten (Carport, Balkone, Terrassen, etc.) Die im Wettbewerbsentwurf geplanten modularen Ergänzungen in Form von Carports, Frei‐
sitzen, Balkonen, etc. wurden zunächst aus Gründen der Dauerhaftigkeit als verzinkte Stahl‐
konstruktionen gedacht. Vor dem Hintergrund des vergleichsweise hohen Primärenergiein‐
halts von Stahl soll diese Entscheidung hinterfragt werden und andere konstruktive Materia‐
lien in Erwägung gezogen werden. Gleichzeitig können in diesem Zusammenhang durch die Beteiligung des ausführenden Unternehmens auch wirtschaftliche Aspekte in die Entschei‐
dung mit einbezogen werden. Eine abschließende Entscheidung soll mit Hilfe der in diesem Arbeitspaket zu erstellenden Bewertungsmatrix erfolgen. 4.2.11 Baustoff‐ / Ökobilanz Um eine Vergleichbarkeit mit zukünftigen Bauten herzustellen, soll im Rahmen des For‐
schungsprojekts zum Abschluss der Planungsphase eine vollständige Baustoff‐ und Ökobilanz des Gebäudes erstellt werden. Hierzu werden die teilweise schon im Rahmen der vorgenann‐
ten Arbeitspakete gesammelten Daten zusammengetragen und wo nötig ergänzt. Die Bilanz soll dann auch Teil der abschließenden Projektdokumentation sein. 4.2.12 Präsentation / Publikation Im Rahmen des Forschungsprojekts sollen neben dem erforderlichen Abschlussbericht weite‐
re Infomaterialien zur Unterstützung einer breiteren Wahrnehmung sowohl in der Fachöffent‐
lichkeit, als auch im Hinblick auf potentielle Bauherrn erstellt werden. hierzu zählen, neben einer umfassenden und detaillierten Projektbroschüre, die alle Aspekte und Ergebnisse des Forschungsprojekts anschaulich darstellt, auch diverse Vortragsfolien, die sowohl veröffent‐
licht, als auch im Rahmen, der unter 4.3 beschriebenen Workshops genutzt werden. 4.3
Workshops Im Rahmen der möglichst umfassenden Verbreitung der im Forschungsprojekt erarbeiteten Ergebnisse die zu einer stärkeren Anwendung und Breitenwirkung der Technologien und Kon‐
zepte zum Plus‐Energie‐Haus führen, ist die Konzeption und Durchführung verschiedenster Workshops vorgesehen. Die Spezifizierung der Workshops erfolgt dabei einerseits nach inhaltlichen Aspekten, ander‐
seits aber auch hinsichtlich der unterschiedlichen Akteure die bei der Verbreitung eines sol‐
chen Energiestandards beteiligt sind. Die exakte inhaltliche Ausrichtung wird an die zu erar‐
beitenden Forschungsergebnisse angepasst. In der Konzeptphase werden folgende Work‐
shops avisiert. 1. Kollektorfassaden, Gebäudetechnik und Automation 2. Holzbaustandards, Kostenaspekte und Fehlertoleranz in Detail und Ausführung 3. Flexibilität; Chancen und Probleme in der Umsetzung 4. Nutzererwartungen an das Wohnen im Energieplus‐Haus 11 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze 4.4
Zeitplan Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 2014 Vorbereitung Planung AP 1‐10 Bauphase Ökobilanz AP 11 Präsentation AP 12 Workshops Dokumentation 4.5
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun 2015 Antragsteller 4.5.1 ACMS Planungsgesellschaft mbH, Prof. Christian Schlüter Nach 10‐jähriger Zusammenarbeit in Projekt‐ und Büropartnerschaften wurde von Michael Müller und Prof. Christian Schlüter im Jahre 1998 das Architektur Contor Müller Schlüter ge‐
gründet. Mit Sitz im Wuppertaler Kolkmann‐Haus arbeiten hier zwanzig Architekten, Ingenieure und Kaufleute im Hoch‐ und Innenausbau in allen Leistungsphasen der HOAI. Ebenso werden die Sicherheits‐ und Gesundheitskoordination und die Projektsteuerung auf Grundlage des Leis‐
tungsbildes der AHO‐Fachkommission übernommen. Abbildung 4.5‐1: Sanierungsprojekt BURSE; Passivhausniveau mit Einsatz von Lüftungsanlagen In enger Zusammenarbeit mit der Hochschule Bochum, dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH, dem mipsHAUS Institut und der Versuchsanstalt für Holz‐ und Tro‐
ckenbau in Darmstadt werden neue Entwicklungen in der Architektur bewertet bzw. initiiert. 12
Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze Die Bearbeitung von Aufgaben in interdisziplinär organisierten Projektgruppen ist wichtige Grundlage und Erfordernis zur erfolgreichen Projektabwicklung. Insoweit besteht ein Netz unterschiedlichster Fachkompetenzen, auf die ein Zugriff jederzeit möglich ist. Abbildung 4.5‐2: Experimentelles Wohnen, Wuppertal 4.5.2 Gertec GmbH Ingenieurgesellschaft, Prof. Jörg Probst Die Gertec GmbH Ingenieurgesellschaft ist seit über 30 Jahren auf dem Gebiet der Energieef‐
fizienz tätig. Mit 60 festangestellten Mitarbeitern, im Wesentlichen Ingenieuren, Wirtschaft‐
singenieuren aber auch Raumplanern und Architekten, befasst sich das Unternehmen mit vielfältigen Projekten sowohl für gewerbliche, als auch für private und öffentliche Auftragge‐
ber. Die Arbeiten des Unternehmens untergliedern sich dabei in die Teilbereiche a) Technische Gebäudeausrüstung und b) Energieeffizienzberatung. Durch die verschiedensten, im Unternehmen vorhandenen Disziplinen, kann auf den An‐
spruch und die Komplexität des Projekts optimal eingegangen werden. Neben den umsetzungsorientierten Tätigkeiten des Unternehmens sowohl im planerischen als auch im beratenden Bereich, werden seit vielen Jahren umsetzungsorientierte For‐
schungsprojekte initiiert und begleitet. Gefördert durch die europäische Union verschiedene Bundesministerien, das Land NRW und private Fördereinrichtung, wie die Deutsche Bundesstiftung Umwelt sind verschiedene For‐
schungsprojekte durchgeführt worden. Die Schwerpunkte lagen hierbei z.B. auf 
Energieeffizienz in Gebäuden (Sanierung eines mehrgeschossigen Mietwohnungsbau in Merseburg), 
Projekt SO‐PRO Solare Prozesswärme (im Rahmen eines EU‐Förderprojektes), 
Energieeffizienz in sozialen Einrichtungen (gefördert durch die Deutsche Bundesstif‐
tung Umwelt) 
Möglichkeiten und Grenzen des Ersatzneubaus als Beitrag zu Energieeinsparung und Klimaschutz bei Wohngebäuden (BBSR‐Forschungsauftrag) 4.5.3 Terhalle Objektbau Bauträger GmbH Die Firma Terhalle wurde im Jahr 1986 als Zimmerei gegründet und ist seitdem zu einem mit‐
telständischen Unternehmen mit mehr als 200 Mitarbeitern gewachsen. Aus steigendem Inte‐
13 Forschungsprojekt +++ Haus ‐ Projektskizze resse an Tischlerarbeiten, ergab sich 1990 die Gründung der Schreinerei Terhalle. Mit der Er‐
stellung und Montage der ersten Häuser in Holzrahmenbauweise wurde 1992 begonnen. Auf Grund steigender Nachfrage errichten wir seit 1995 schlüsselfertige Gebäude. Abgerundet wird die Produktpalette 2007 mit der Herstellung von Fenster und Fassaden. Durch die Zusammenarbeit mit der Firma Terhalle als Kooperationspartner wird eben diese Marktfähigkeit sichergestellt. Die technische und kaufmännische Kompetenz begründet sich dabei auf die langjährigen Erfahrungen im Bereich des klassischen Holzbaus ausgehend von einem Zimmereibetrieb, über die Herstellung von Bauprodukten als Holzrahmenbau bis hin zur schlüsselfertigen Herstellung sowohl von Einfamilienhäusern als auch anderer Großpro‐
jekte wie Kindertagesstätten oder Betriebsgebäuden. Pro Jahr errichtet die Firma Terhalle zurzeit ca. 100 ‐ 120 Einfamilienhäuser in Deutschland, Holland und Belgien. 14