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Das Plus-Energie-Haus LISI
Abbildung 1: Das LISI-Haus (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/9615672090/in/album-72157635274311456/)
1 Fallbeispiel LISI-Haus
Abstract
Im folgenden Fallbeispiel wird ein Gebäude gezeigt, das in seiner Jahresbilanz mehr
Energie produziert, als es für seinen Betrieb benötigt. Es handelt sich dabei um das
„LISI-Haus“, einen Prototyp, der für den bedeutendsten Hochschulwettbewerb im
Bereich des solaren und nachhaltigen Bauens, den Solar Decathlon 2013, geplant und
gebaut wurde. Damit hat nicht nur erstmals eine österreichische Universität an
diesem Wettbewerb teilgenommen, sondern diesen auch gewonnen.
Dargestellt werden im Detail das Gebäudekonzept, die Grundlagen für den PlusEnergie-Standard, die Haustechnik sowie Nutzerkomfort und Aspekte des
ökologischen Bauens.
Lernziele
Lernende können nach dieser Lerneinheit anhand des Beispielgebäudes ...

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

Begriffe wie Plus-Energie-Standard definieren
das Gebäudekonzept beschreiben
die einzelnen Komponenten des Plus-Energie-Konzeptes benennen
und erläutern
den Wandaufbau darstellen
die einzelnen Aspekte der Nachhaltigkeit begründen
das Steuerungs- und Beleuchtungskonzept erläutern
die Haustechnik in ihrer Gesamtheit erklären
die Besonderheiten des Raum- und Energiekonzeptes analysieren
2 Fallbeispiel LISI-Haus
Inhaltsverzeichnis
Abstract ..................................................................................................................... 2
Lernziele .................................................................................................................... 2
1
Einleitung.......................................................................................................... 4
2
Was waren die Vorgaben? ..................................................................................5
3
Planung und Entwicklung des Gesamtkonzeptes ............................................... 7
4
Gebäudekonzept .............................................................................................. 8
5
Gebäudehülle ................................................................................................... 10
6
5.1
Gedämmte Bauteile ................................................................................. 10
5.2
Dämmung ................................................................................................ 11
5.3
Fenster ..................................................................................................... 12
5.4
Verschattung ............................................................................................ 12
Haustechnik ..................................................................................................... 13
6.1
Gebäudesteuerung ................................................................................... 15
6.2
Beleuchtung ............................................................................................. 15
6.3
Nutzerfreundlichkeit ................................................................................ 15
7
Das Plus-Energie-Konzept ............................................................................... 16
8
Welche Materialien wurden verwendet? .......................................................... 17
9
Wie war der Bauablauf? ................................................................................... 17
9.1
Vorfertigung der Bauelemente ................................................................. 17
9.2
Aufbau...................................................................................................... 18
9.2.1 Fundament, Bodenmodule und „Service-Kern“ .................................. 18
9.2.2 Außenwandmodule, Dach und Fenster .............................................. 19
9.2.3 Gestaltung der Außenflächen, Installationen .....................................20
10
9.3
Wärmebrückenfreies Bauen .....................................................................20
9.4
Luft- und Winddichtheit ...........................................................................20
Zertifizierung ................................................................................................... 21
Quellen .....................................................................................................................22
Abbildungsverzeichnis ..............................................................................................22
Tabellenverzeichnis .................................................................................................. 23
Impressum ................................................................................................................24
3 Fallbeispiel LISI-Haus
1
Einleitung
Das „LISI (Living Inspired by Sustainable Innovation)-Haus“ wurde von einer Gruppe
von Student_innen unter der Leitung von Assistenzprofessorin DI Dr. Karin Stieldorf
(Technische Universität Wien) geplant und gebaut, und zwar für den bedeutendsten
Hochschulwettbewerb im Bereich des solaren und nachhaltigen Bauens, den Solar
Decathlon 2013. Damit hat nicht nur erstmals eine österreichische Universität an
diesem Wettbewerb teilgenommen, sondern diesen auch gewonnen.
Initiatorin Karin Stieldorf
Assistenzprofessorin DI Dr. Karin Stieldorf ist die international bekannteste
Österreicherin im Bereich solare und ökologische Architektur und forscht am Institut
für Architektur und Entwerfen an der Technischen Universität Wien. Sie gilt als
Pionierin im Bereich des nachhaltigen Bauens.
2015 wurde sie für den Sieg des Teams Austria mit dem Plus-Energie-Haus LISI beim
internationalen Wettbewerb Solar Decathlon 2013 in den USA mit dem Goldenen
Ehrenzeichen für Verdienste um die Republik Österreich ausgezeichnet.
Quelle: bmvit, http://www.hausderzukunft.at/results.html/id8055
Was bedeuten Plus-Energie und solares Bauen?
Plus-Energie bedeutet, dass Gebäude über ein Jahr gerechnet mehr Energie
erzeugen, als sie verbrauchen. Diese Gebäude sind in das Versorgungsnetz
eingebunden, das heißt, je nach Bedarf oder Ertrag beziehen oder liefern sie Energie.
Im Gesamten wird mehr Energie in das Netz abgegeben als daraus bezogen oder
zumindest eine ausgeglichene Bilanz erzielt. Im Allgemeinen ist es in den zentralen
Wintermonaten am schwierigsten, eine Plus-Energie-Bilanz zu erzielen. Die
Bezeichnung als Plus-Energie-Gebäude ist ausschließlich bei Nutzung erneuerbarer
Energie zulässig.
Solares Bauen bedeutet, Gebäude mit minimalem Energiebedarf zu bauen, bei
denen das Potenzial der Sonne passiv und aktiv optimal genutzt wird. Dieses Ziel
kann durch verschiedene Komponenten und Maßnahmen erreicht werden, wie z. B.
durch PV-Anlagen auf den Dächern.
2013 wurden für den Solar Decathlon aus etwa 200 Einreichungen 20 Universitäten
ausgewählt, um zu zeigen, dass das von ihnen geplante Gebäude auch im Betrieb alle
Anforderungen erfüllt. Alle Prototypen werden zehn Tage lang öffentlich auf ihre
Alltagstauglichkeit getestet und in zehn Kategorien bewertet.
Was ist der Solar Decathlon?
Der Solar Decathlon („Solarer Zehnkampf“) ist ein Wettbewerb im Bereich des
solaren und nachhaltigen Bauens, an dem Universitäten aus der ganzen Welt
teilnehmen können. Alle zwei Jahre veranstaltet das US-Energieministerium (US
Department of Energy, DOE) diesen Wettbewerb, der als der anspruchsvollste und
wichtigste in diesem Bereich gilt.
http://www.solardecathlon.gov/
4 Fallbeispiel LISI-Haus
Die Beschreibung aller Teilnehmer_innen 2013 finden Sie unter:
http://www.solardecathlon.gov/past/2013/pdfs/2013_visitors_guide.pdf
2
Was waren die Vorgaben?
In diesem Fallbeispiel waren nicht die Vorgaben und Wünsche eines Bauherrn
maßgeblich, sondern jene des Wettbewerb-Veranstalters, des US Department of
Energy. Gefordert war von den Student_innen, Gebäude zu entwerfen, die Folgendes
erfüllen:
Das Gebäude muss




mit einem architektonischen Konzept und herausragendem Design
überzeugen,
ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden,
nicht nur energieeffizient, sondern auch kostengünstig sein,
eine hohe Wohnqualität bieten, wobei die Raumtemperatur 22–24 °C
und die Luftfeuchtigkeit 40–55 % betragen sollte.
Was sind die Kriterien im Solar Decathlon?
Architektur [Architecture] – 100 Punkte
Bewertet werden Ästhetik, Idee und architektonische Integration der Technologien.
Der Beitrag soll zeigen, dass man sowohl solare als auch energetische Aspekte mit
architektonischen Standards erfolgreich zusammenbringen kann.
Technologische Umsetzung [Engineering] – 100 Punkte
Gebäudehülle und Gebäudetechnik werden nach Funktionalität, Effizienz,
Innovation, Robustheit und Ökonomie bewertet.
Marktfähigkeit [Market Viability] – 100 Punkte
In die Bewertung der Marktfähigkeit fließen mehrere Aspekte mit ein. Zum einen
müssen die verwendeten Materialien und Rohstoffe auf dem Markt für jedermann
erhältlich sein. Zum anderen wird das Gebäude auf seine Wirtschaftlichkeit hin
analysiert und bewertet. Wohnwert, Baubarkeit und Flexibilität sind die Kriterien.
Des Weiteren spielt die Einhaltung von Terminen, Regeln und der Bauordnung eine
Rolle.
Öffentlichkeitsarbeit [Communications] – 75 Punkte
Der Solar Decathlon ist nicht nur ein Wettbewerb, sondern auch ein öffentliches
Event. Im Vordergrund der Öffentlichkeitsarbeit steht die Vermittlung des Projektes
und dessen Themen an ein breites Publikum durch eine Website und Führungen vor
Ort. Die Führungen werden anhand ihres Inhalts, Brandings, Hand-outs, ihrer
Originalität, Angemessenheit und ihrer Organisation beurteilt, während die Website
lediglich anhand des Inhalts, der Brandings und des Designs bewertet wird.
5 Fallbeispiel LISI-Haus
Thermische Behaglichkeit [Comfort Zone] – 100 Punkte
Der Aspekt der thermischen Behaglichkeit bezieht sich auf die Fähigkeit des Hauses,
die Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu kontrollieren und innerhalb gewisser
Grenzwerte zu halten. Dabei sollte die Raumtemperatur 22–24 °C betragen und die
Luftfeuchtigkeit 40–55 %.
Technische Ausstattung [Appliances] – 100 Punkte
In diesem Teil des Wettbewerbs sollen die Teams zeigen, dass ihre Häuser genug
Energie produzieren, damit diverse Haushaltsgeräte und andere elektronische
Geräte angeschlossen werden können. Um einen herkömmlichen Stromverbrauch zu
simulieren, müssen neben dem Betrieb des Kühlschranks (1 bis 4 °C) und des
Gefrierschranks (-28,9 bis -15 °C) auch täglich Waschmaschine (min. 43,3 °C),
Trockner und Geschirrspüler (48,9 °C) benutzt werden.
Warmwasser [Hot Water] – 100 Punkte
Dieser Bewerb soll zeigen, dass das gesamte notwendige Warmwasser eines
Gebäudes über solar gewonnene Energie erzeugt werden kann. Hierzu wird in den
Tests die durchschnittliche Wassermenge und Temperatur während des Duschens
simuliert. Zweimal täglich müssen die Teams 15 Gallons (= 56,8 l) heißes Wasser (110
°F / 43,3 °C) in weniger als zehn Minuten liefern.
Lichtkonzept [Lighting Design] – 75 Punkte
Beurteilt wird hier die Tageslicht- und Kunstlichtqualität. Beide Lichtkonzepte sollten
so gestaltet sein, dass am Tag keine Elektrizität verbraucht werden muss. Das
Kunstlicht wird anhand der Angemessenheit, Lichtszenarien, Integration, Steuerung
und Außenbeleuchtung beurteilt, während die Tageslichtqualität anhand der
Kontrollierbarkeit und Atmosphäre bewertet wird. Weitere Aspekte sind die
Beleuchtung des Arbeitsplatzes und die Außenwirkung des Hauses bei Nacht.
Energieeinspeisung [Net-Metering] – 150 Punkte
Dieser Bewerb dient dazu, nachzuweisen, dass die Sonne sämtliche notwendige
Energie für den täglichen Bedarf eines Zwei-Personen-Haushaltes lieferen kann.
Jedes Haus muss zumindest mit einer ausgeglichenen Energiebilanz betrieben
werden, zusätzlich wird die Einspeisung des Überschusses in das lokal vorhandene
Stromnetz gemessen. Das Team mit dem meisten Überschuss beim Net-Metering
gewinnt.
Home Entertainment – 100 Punkte
Im Rahmen des Teilwettbewerbs sind zwei Dinnerpartys und ein Kinoabend
abzuhalten, bei dem jedes Team Mitglieder anderer Teams in sein Haus einlädt und
auch von ihnen bewertet wird.
(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Solar_Decathlon, bearbeitet)
6 Fallbeispiel LISI-Haus
3
Planung und Entwicklung des Gesamtkonzeptes
Eine besondere Herausforderung für die jungen Planer_innen bestand sicherlich
darin, dass nicht nur ein überzeugendes architektonisches Konzept sowie ein PlusEnergie-Konzept auszuarbeiten waren, sondern das Gebäude und auch der
Bauablauf so detailliert geplant werden mussten, dass es innerhalb von zehn Tagen
aufgebaut werden konnte und bewohnbar war. Dies erforderte eine präzise Planung
besonders hinsichtlich der maximalen Abmessungen der Bauteile und Module, die
durch die Containergrößen gegeben waren, sowie hinsichtlich der Anschlüsse und
der haustechnischen Anlagen.
Der Planungsprozess dauerte zwei Jahre. Im Sinne einer integralen Planung wurden
Haustechniker_innen, Statiker_innen und Fachfirmen einbezogen. Die
Student_innen brachten ebenfalls jeweils das Wissen ihrer Fachgebiete ein.
Integrale Planung bedeutet vernetztes und ganzheitliches Planen. Das Ziel der
integralen Planung ist es, eine optimierte Gesamtlösung für die zahlreichen
Einzelziele zu finden. Bei der Auswahl des Teams sollten zumindest folgende drei
Dinge bedacht werden:
1.
2.
3.
dass alle Kompetenzen verfügbar sind,
dass die Anzahl der Beteiligten möglichst niedrig gehalten wird,
dass klare Strukturen für die Zusammenarbeit gegeben sind.
Im konkreten Fall konnte naturgemäß die Anzahl der Beteiligten nicht niedrig
gehalten werden, ging es doch darum, dass Studierende gemeinsam ein
außergewöhnliches Gebäude entwerfen, planen und am Wettbewerbsort aufbauen.
Dementsprechend bestand das Team aus 46 Personen, die aus 18 Fachbereichen
kamen und auf ganz Österreich verteilt waren. Entsprechend komplex war der
Planungsprozess, der nur durch klare Strukturen für die Zusammenarbeit bewältigt
werden konnte.
Das Planungsteam in Kürze
Initiiert und geleitet wurde das Projekt LISI von Prof. Karin Stieldorf. Unterstützt
wurde sie dabei von den beiden Projektmanagern DI Claus Schnetzer und DI Gregor
Pils. Neben der TU Wien (Architektur und Elektrotechnik) waren die Fachhochschule
Salzburg (Holztechnologie, Holzbau, Design und Produktmanagement), die
Fachhochschule St. Pölten (Medientechnologie) und das Austrian Institute of
Technology (AIT) (Haustechnik) beteiligt.
Bei der TU Wien, der Initiatorin dieses Projektes, lagen die Gesamtkoordination
sowie die Entwicklung des Konzeptes. Studierende des Fachbereichs Architektur
übernahmen darüber hinaus die Planung des Gebäudes, die Koordination von Bau,
Planung und Abgaben und waren das Bindeglied zu allen weiteren Fachbereichen.
Auch für Brandschutz, Sicherheit, Gebäudesimulation und Automation waren
Studierende der TU Wien zuständig.
Studierende der FH Salzburg unterstützten die Planung von Tragstruktur und
Innenraum – besonders in der Entwicklung innovativer Materialien. HolzbauStudent_innen mit viel praktischer Erfahrung koordinierten den Prozess der
Vorfertigung.
7 Fallbeispiel LISI-Haus
Studierende der FH St. Pölten wiederum waren verantwortlich für
Videoproduktionen und die Gebäudeautomation.
Die technische Gebäudeausstattung wurde in Zusammenarbeit mit dem AIT
entwickelt, unterstützt von Simulationen. In der Klimakammer des AIT wurde der
Haustechnikraum 1:1 mit allen wesentlichen Komponenten nachgebaut und
getestet.
Die Kommunikation erfolgte über Mail und Social Media, in regelmäßigen
Teamsitzungen in kleinen Gruppen wurden laufend aktuelle Aufgaben besprochen
und organisiert. Darüber hinaus stand ein Projektbüro an der TU Wien zur Verfügung.
4
Gebäudekonzept
Ziel war es, ein Gebäude mit Plus-Energie-Standard und hohem Nutzerkomfort zu
entwerfen. Zugleich sollte es hohen ökologischen Anforderungen genügen.
Entsprechend den Wettbewerbsvorgaben wurde das LISI-Haus für einen ZweiPersonen-Haushalt konzipiert. Die Wohnfläche beträgt rund 60 m2.
Wohnnutzfläche
58,68 m2
Gesamte Innenfläche
60,69 m2
Bruttogeschoßfläche
84 m2
Bebaute Fläche inkl. Terrassen
201 m2
Tabelle 1: Gebäudedaten im Überblick (Quelle: Solar Decathlon Team Austria 2013)
Im Zentrum liegt der Koch- und Wohnbereich mit einem anschließenden „ServiceKern“, der Bad, Schlafzimmer und die gesamte Haustechnik auf kleinstem Raum
beinhaltet. Die maximale Raumausnützung zeigt sich unter anderem auch darin, dass
sämtlicher Stauraum in die Wände integriert ist.
Ein Grundriss findet sich unter http://www.solardecathlon.at/wpcontent/uploads/teamaustria_lisi_projectfolder_de.pdf , Seite 19.
Das architektonische Konzept basiert auf dem Anspruch, größtmögliche Flexibilität
zu schaffen sowie eine maximale Raumausnützung zu erreichen.
Erreicht wurde dies unter anderem dadurch, dass die auf der Nord- und Südseite
gelegenen dreiflügeligen Glastüren in die Wand geschoben werden können: Auf
diese Weise wird der 50 m2 große Wohnbereich um die angrenzenden Höfe, also
insgesamt um 43 m2, erweitert. Die Privatsphäre bleibt durch einen textilen Vorhang
gewahrt, der zugleich Verschattungselement ist und vor sommerlicher Überhitzung
schützt. Wird er zur Seite geschoben, stellen die Bewohner_innen maximale
Offenheit her.
8 Fallbeispiel LISI-Haus
Die großen Fensterfronten bieten nicht nur viel Tageslicht, sie ermöglichen auch
solare Gewinne im Winter und eine optimale Querlüftungsmöglichkeit.
Die Flexibilität findet sich neben dem Raumkonzept auch in der Möglichkeit, das
Gebäude in späteren Ausführungen zu erweitern, so sind grundsätzlich eine
Aufstockung sowie eine räumliche Erweiterung des Erdgeschoßes möglich. Das Haus
ist außerdem so geplant, dass es mit geringen Adaptionen der Wärmedämmung in
unterschiedlichen Klimazonen funktioniert.
Und nicht zuletzt ist Teil des Konzeptes die Möglichkeit des schnellen Auf- und
Abbaus und eines neuerlichen Wiederaufbaus.
Entsprechend dem Motto „Living Inspired by Sustainable Innovation“ wurden
vorrangig hochwertige und lokale Materialien verwendet. Der Einbau eines
Kühlschrankes, „bei dem Verdunstungskälte dafür sorgt, dass Obst und Gemüse
frisch bleiben“, und vertiefte Pflanzenbeete im Außenbereich, die automatisch über
eine Regenwassersammlung bewässert werden und nicht mittels Elektropumpe,
entsprechen ebenfalls dem Motto und unterstützen das Plus-Energie-Konzept.
Abbildung 2: Konstruktion LISI-Haus (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria, alle Rechte vorbehalten)
9 Fallbeispiel LISI-Haus
5
5.1
Gebäudehülle
Gedämmte Bauteile
Die Tragkonstruktion ist in Holzkastenbauweise ausgeführt, in ihren Hohlräumen
befindet sich die Dämmschicht aus Zellulose.
Der Aufbau der gedämmten Bauteile ist folgender:
Außenwand und
Dachelemente
Außen(beplankung)
Konstruktion
15 mm DHF-Platte
KVH 7,5 cm / 30 cm bzw.
6 cm / 24 cm
Innen: OSB 15 mm
Bodenelemente
Windpapier
KVH 6 cm/24 cm
Druckimprägnierte
Lärchenschalung
Innen: OSB 15 mm
Tabelle 2: Aufbau der gedämmten Bauteile des LISI-Hauses (Quelle: Isocell 2013)
Was ist Windpapier?
Windpapier ist eine Spezialpappe aus einem Gemisch aus Zellulose- und Wollfasern. Es
ist diffusionsoffen, feuchtigkeitsregulierend und rezyklierbar. Ursprünglich wurde im
Holzbau die Bezeichnung „Windpapier“ für ein Material verwendet, welches aus Papier
bestand und mit einer Schicht aus Öl weitgehend wasserundurchlässig gemacht wurde.
Vertiefung zu Holzrahmenbau
Im Holzrahmenbau bestehen die tragenden Konstruktionsteile aus Vollholz oder
Holzwerkstoffen. Verwendet werden können Vollholzprofile; diese weisen im
Allgemeinen eine Breite von 6 bis 12 cm bei einer Gefachtiefe von 14 bis über 20 cm auf.
Bei Verwendung von Brettschichtholz kann eine sehr schlanke Ausführung mit einer
Profilbreite von beispielsweise 4 cm erzielt werden. Der Holzrahmenbau ermöglicht
schlanke Konstruktionen mit sehr günstigen U-Werten, gute Nachhaltigkeitskriterien in
Verbindung mit Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen sowie vielfältige
Gestaltungsmöglichkeiten für den Architekten.
Dämmstoffe im Holzständer-/Holzrahmenbau
Es kann jedes Dämmmaterial verwendet werden, das sich für die Einpassung in ein
vorgerichtetes Holztragwerk eignet. Besonders sinnvoll sind Matten, die sich bei der
Verarbeitung den Maßen des Rastersystems mit geringen Abweichungen anpassen.
Noch einfacher kann Einblasdämmung sein, die in die Gefache eingeblasen wird.
Befestigung im Holzständer-/Holzrahmenbau
Die Dämmung muss so eingepasst werden, dass eine dauerhafte Formbeständigkeit
gegeben ist und die Materialien sich nicht in einzelnen Bereichen auf Dauer verdichten
und dadurch im oberen Bereich ein Luftraum entsteht.
10 Fallbeispiel LISI-Haus
U-Werte im Holzständer-/Holzrahmenbau
Mit Holzständerkonstruktionen lassen sich hervorragende U-Werte erreichen. Da die
Dämmung über nahezu die gesamte Wanddicke wirksam sein kann, ist das mit relativ
günstigen Wanddicken möglich. Wird Vakuumdämmung eingesetzt, können Wände im
Passivhaus-Standard mit Konstruktionsdicken von etwa 20 cm erreicht werden.
(Quelle: Schulze Darup, Fassadendämmsyteme Holzbau, www.e-genius.at)
5.2
Dämmung
Alle zu dämmenden Bauteile (Außenwände, Dach- und Bodenelemente) wurden
bereits in der Vorfertigungsphase gedämmt (siehe Isocell 2013). Insgesamt wurden
3.500 kg Zellulose verbaut. Verarbeitet wurden lose Zellulosefasern und Matten, die
durch Einblasen mittels Lanze oder Düse bzw. manuell in die Gefache eingebracht
wurden.
Abbildung 3: Vorfertigung der gedämmten Bauteile (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8637666718/in/album-72157633212852192/;
rechts: https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8636559355/in/album72157633212852192/)
Vertiefung zu Zellulose
Rohstoffe und Herstellung
Zellulose ist ein Hauptbestandteil von Pflanzenfasern und wird z. B. für die
Papierherstellung genutzt. Für den Dämmstoff wird vor allem Altpapier verwendet.
Dabei wird sortiertes Zeitungspapier zerfasert und anschließend Schädlings- und
Brandschutzmittel wie beispielsweise Borsalz beigesetzt.
Für die Herstellung von Zellulosefaserplatten ist der Energieaufwand deutlich höher als
für lose Zellulose.
Anwendungsbereiche
Zellulose wird in Form von Platten und Schüttungen eingesetzt, vor allem als lose
Einblasdämmung (Zellulosefaserflocken) und Stopfwolle gewinnt sie immer mehr an
Bedeutung. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt  = 0,040 bis 0,045 W/mK.
Verarbeitung/Praxishinweise
Bei der losen Einbringung kann man zwischen dem Nass- und dem Trockenverfahren
unterscheiden. Beim Trockenverfahren (dem häufigsten Einsatzgebiet) wird die
trockene Substanz durch eine kleine Öffnung in den zu dämmenden Zwischenraum
eingeblasen.
11 Fallbeispiel LISI-Haus
Zellulose kann auch in der Innendämmung eingesetzt werden: Dabei werden auf die
Wandinnenseite Zellulosefasern aufgesprüht. Es entsteht so ein kapillaraktives
Innendämmsystem ohne Dampfbremse.
Die Angaben des Herstellers sind immer zu beachten!
(Quelle: Lernfeld Dämmstoffe Praxis, www.e-genius.at)
5.3
Fenster
Eingebaut wurden Hebeschiebetüren mit Dreifachverglasung. Das System für die
dreiflügeligen Türen, die eine Länge von 9,2 und einer Höhe von 2,7 Metern haben,
wurde speziell vom Fenster- und Türenhersteller Josko entwickelt; es erlaubt, die
Fenster in die Gebäudehülle zu schieben, sodass die Süd- und die Nordfassade zur
Gänze geöffnet werden können.
Abbildung 4: Einbau der verglasten Hebeschiebetüren (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8717323373/in/album-72157633443183762/;
rechts: https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8718447610/in/album72157633443183762/)
Durch das Öffnen der verglasten Schiebetüren bilden die Veranda und der
Innenwohnraum gemeinsam einen großen teilüberdachten Wohnbereich.
Was alles beim Fenstereinbau im Passivhaus zu beachten ist, finden Sie
im Lernfeld Passivhaus auf www.e-genius.at.
5.4
Verschattung
Während im Winter die Wärmeenergie der Sonne einen wichtigen Beitrag zur
Abdeckung der Heizlast liefert, ist ein besonders wichtiger Aspekt des sommerlichen
Wärmeschutzes die sinnvoll angebrachte Verschattung, um die Räume vor hohen
Raumtemperaturen zu schützen. Die planerische Aufgabe besteht daher darin, die
Beschattung so zu gestalten, dass im Winterhalbjahr die Sonnenstrahlen so weit und
so lange wie möglich durch die Glasflächen in das Gebäude gelangen und im
Sommerhalbjahr daran gehindert werden. (Siehe Lernfeld Passivhaus,
www.e-genius.at)
12 Fallbeispiel LISI-Haus
Im LISI-Haus sind die Verschattungselemente textile weiße Vorhänge aus einem
robusten, wetterfesten Material: Sie können je nach Bedarf vorgezogen werden, um
Privatsphäre zu schaffen, oder sie werden zur Seite geschoben, um das Haus nach
außen zu öffnen.
Durch die flexiblen Verschattungselemente wird sommerliche Überhitzung
verhindert, während im Winter solare Wärmegewinne gewährleistet werden.
Abbildung 5: Diagramm der Verschattung (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria, alle Rechte
vorbehalten)
6
Haustechnik
Die gesamte Haustechnik befindet sich in den zwei horizontalen Kernen und ist daher
auf kleinstem Raum untergebracht. Der Technikraum misst lediglich 2,28 m2.
Eingebaut werden mussten daher auch Geräte mit minimalem Platzbedarf.
Abbildung 6: Technikraum (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/9172059163/in/album-72157634402027347/)
13 Fallbeispiel LISI-Haus
Bei der Auswahl der Geräte wurden aber nicht nur die Kriterien der Effizienz und
Kompaktheit, sondern auch die Lebenszykluskosten aller Systemkomponenten
berücksichtigt.
Was sind Lebenszykluskosten?
Als Lebenszyklus wird die Zeitspanne von der Herstellung der Rohstoffe über die
Produktion und Nutzung bis hin zur Entsorgung eines Produkts bezeichnet.
Eine Methode der Berechnung ist, neben den Anschaffungskosten auch die Kosten
der Produktion und Nutzung (z. B. Wartungs- und Reparaturkosten) sowie der
Entsorgung eines Produkts einzubeziehen.
Installiert wurde eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung.
(Vertiefende Informationen zu kontrollierter Wohnraumlüftung siehe Lernfeld
Komfortlüftung, www.e-genius.at)
Die effiziente Lüftungsanlage wird unterstützt durch einen funktionalen Boden: „In
die Rohre unter dem Estrich kann kaltes Wasser gepumpt werden. Unter diesen
Rohren strömt Luft vorbei, die dadurch abgekühlt wird, bevor sie durch Schlitze im
Boden in den Wohnraum geblasen wird. Gekühlt wird außerdem mit Hilfe der Abluft
der Warmwasser-Wärmepumpe: Sie erzeugt neben warmem Wasser kalte,
entfeuchtete Luft, die bei Bedarf ins Haus eingeleitet werden kann.“
(http://www.solardecathlon.at)
Abbildung 7: Funktionaler Boden zur Unterstützung der Lüftungsanlage (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8662930860/in/album-72157633281314018/)
Die Versorgung mit Kalt- und Warmwasser für Heizung und Kühlung wird durch zwei
Luft-Wasser-Wärmepumpen gewährleistet. Eine Besonderheit in diesem Gebäude
ist, dass auch die Wärme des Duschwassers rückgewonnen wird; möglich wird das
durch eine Duschwanne mit integriertem Wärmetauscher.
„Das zuströmende kalte Wasser wird dort bereits vorgewärmt, man muss also
weniger vom heißen Wasser beimischen. Auch der Warmwassertank des Hauses wird
damit aufgewärmt, dadurch braucht man später weniger Energie, um Heißwasser zu
erzeugen.“ (http://www.solardecathlon.at/)
14 Fallbeispiel LISI-Haus
Weiterführende Informationen finden Sie auch unter:
http://www.ibo.at/documents/BauZ2013_Stieldorf_000.pdf
6.1
Gebäudesteuerung
Die gesamte Haustechnik ist durch ein intelligentes Informations- und
Kommunikationskonzept optimal abgestimmt; dieses ermöglicht eine
kontextsensitive Gebäudesteuerung und Energie-Monitoring; die Technologie
dahinter heißt LISI Core – ein System, das als zentrale Drehscheibe fungiert. Es
sammelt Daten von der Gebäudesteuerung und funkbasierten, energieautarken
Sensoren und reagiert auf Befehle der Anwender_innen sowie auf deren
Gewohnheiten. (Siehe Solar Decathlon Team Austria 2013)
„Das System LISI Core ist in der Lage, Daten in Echtzeit zu sammeln und zu
analysieren, wie zum Beispiel den Energieverbrauch jedes einzelnen Geräts im
Haushalt. Ein Smart Meter für jedes Gerät sammelt alle verfügbaren Daten und
analysiert diese, um den künftigen Verbrauch zu schätzen und mögliche
Einsparungspotentiale zu ermitteln. Auch die Kontrolle über die Gerätefunktionen
für alle denkbaren Szenarien im Haus ist dadurch möglich, so kann zum Beispiel der
Fernseher auf Basis der Personenpräferenzen gesteuert werden.“ (Solar Decathlon
Team Austria 2013)
6.2
Beleuchtung
„Durch einen Radaraktivitätsmelder kann, je nach Präsenz einer Person in einem
Raum, Licht und Entertainment automatisch an- beziehungsweise ausgeschalten
werden. Wenn kein Bedarf besteht, wird auch keine Energie verbraucht. Zusätzlich
misst das System die Reflexion des Lichtes am Boden, die daraus resultierende
Helligkeit im Raum und kombiniert diese Daten mit der jeweiligen Tageszeit. Dazu
gehört eine automatische Beleuchtungssteuerung während des Kochens oder auch
Fernsehens, sobald man sich auf der Couch niederlässt.“ (Solar Decathlon Team
Austria 2013)
6.3
Nutzerfreundlichkeit
„Ein interaktives Benutzerhandbuch zeigt den Bewohnern durch audiovisuelle
Szenarien, wie sich die Energieströme des Hauses unter sich verändernden
Bedingungen optimal nutzen lassen.“ Die Bewohner_innen können die
Gebäudesteuerung mittels Tablet bedienen. (Solar Decathlon Team Austria 2013)
Wichtige Aspekte waren eine einfache Inbetriebnahme und Bedienung der
Haustechnik sowie ein geringer Wartungsbedarf.
15 Fallbeispiel LISI-Haus
7
Das Plus-Energie-Konzept
Die Basis für das Plus-Energie-Konzept sind im Wesentlichen die am Dach installierte
PV-Anlage, die hocheffiziente Gebäudehülle, ein optimiertes Haustechniksystem
sowie effiziente Haushaltsgeräte. Besonderes Augenmerk wurde darauf gelegt, dass
alle eingesetzten Komponenten nicht nur als einzelne Bausteine energieeffizient
sind, sondern als gesamtes System optimal funktionieren.
Wärmepumpe
14 %
Trinkwasser-Wärmepumpe
12 %
Lüftungsgerät
7%
Pumpen und Steuerung
2%
Beleuchtung
8%
Entertainment
7%
Haushaltsgeräte inkl. Kochen
37 %
Tabelle 3: Anteile ausgewählter Komponenten am Energieverbrauch (Quelle: Solar Decathlon Team
Austria 2013)
Auf dem 80 m2 großen Flachdach wurden 57,75 m2 Photovoltaikfläche auf einer
speziellen Unterkonstruktion bei 5° Neigung installiert. Die Anlage besteht aus 35
polykristallinen Siliziummodulen mit einer Leistung von 8,62 kWp; das ergibt eine
jährliche Stromproduktion von ca. 13.000 kWh. Damit kann der gesamte Bedarf
(Heizung, Kühlung, Warmwasser, Haushaltsgeräte und Beleuchtung) abgedeckt
werden.
Die Regelungsstrategie zielt darauf ab, Stromerzeugung und Eigennutzung zeitlich
so nah wie möglich zu korrelieren. Der nicht benötigte Strom wird in das Netz
eingespeist. (Siehe dazu Solar Decathlon Team Austria 2013.)
Österreich, Wien
USA, Kalifornien, Irvine
Heizungsbedarf
9,7 kWh/m2a
2,7 kWh/m2a
Kühlungsbedarf
5,6 kWh/m2a
10,6 kWh/m2a
Sollwert Temperatur
21,7–24,4 °C
21,7–24,4 °C
Jährlicher Bedarf
5.722 kWh
5.468 kWh
Jährliche Produktion
8.104 kWh
1.275 kWh
Tabelle 4: Standortbezogene Kennwerte (Quelle: Solar Decathlon Team Austria 2013)
16 Fallbeispiel LISI-Haus
8
Welche Materialien wurden verwendet?
Verwendet wurden hochwertige und vorrangig lokale Materialien. Das Haus besteht
zu 97 % aus Holz. „Praktisch alles in dem Haus besteht aus dem ökologischen, CO2neutralen Baustoff Holz oder sogar aus Holzabfällen, wie etwa die Sessel aus
Sägemehl und Rinden.“ Der Anteil der pflanzlichen Stoffe liegt bei mehr als 95 %,
während Kunststoffe und Metall nur bei ca. 1 % liegen.
„Aufgrund der ökologischen Materialwahl wurden 70–122 kg CO2 pro 1 m²
Bodenfläche eingespart.“ (Solar Decathlon Team Austria 2013)
9
Wie war der Bauablauf?
Das LISI-Haus wurde im Oktober 2013 im Rahmen des Wettbewerbs aufgebaut,
danach wieder abgebaut, nach Österreich verschifft und in der „Blauen Lagune“ in
der Nähe von Wien wieder aufgebaut.
9.1
Vorfertigung der Bauelemente
Vorfertigung bedeutet, dass ein großer Teil der Bauarbeiten nicht auf der Baustelle
stattfindet, sondern in der Produktionshalle eines Betriebs durchgeführt wird. Diese
Verlagerung bedeutet, dass die Bauteile witterungsunabhängig und mit einem hohen
Genauigkeitsgrad hergestellt werden können.
Im konkreten Fall wurden die Bauteile von der Firma Weissenseer aus Kärnten
gemeinsam mit den Student_innen vorgefertigt und Außenwände, Dach- und
Bodenelemente ebenfalls bereits gedämmt.
Dieses Video zeigt einzelne Schritte aus der Vorfertigung des LISIHauses: http://www.solardecathlon.at/lisi-construction-video/?lang=de
Anschließend wurde das Haus von den Student_innen in einer ehemaligen
Produktionshalle probeweise zusammengebaut.
Nach Fertigstellung wurden die Bauelemente, technisches Equipment etc. in
Container verladen und nach Kalifornien zum Wettbewerbsort verschifft.
17 Fallbeispiel LISI-Haus
9.2
Aufbau
Abbildung 8: Aufbauschritte LISI-Haus (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria, alle Rechte
vorbehalten)
9.2.1
Fundament, Bodenmodule und „Service-Kern“
In den Tagen 1 bis 3 wurden nach dem Einrichten der Baustelle zur Standsicherheit
Bodenanker gesetzt, das Fundament gebaut und die vier gedämmten Bodenmodule
montiert.
Auf die Bodenmodule wurden die beiden horizontalen, aussteifenden Kerne
aufgesetzt. Damit standen Küche und Technikraum auf ihrer vorherbestimmten
Position.
Siehe dazu dieses Video:
http://www.solardecathlon.at/lisi-constvideo1/?lang=de
Beim Wiederaufbau in der „Blauen Lagune“ bei Wien wurde als Fundament ein
fünfteiliger Ponton aus Holz eingesetzt. Dieser Prototyp des Marine-Architekten Paul
Schöpf kam hier erstmals zum Einsatz.
18 Fallbeispiel LISI-Haus
Abbildung 9: Wiederaufbau in der „Blauen Lagune“ bei Wien (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/15286321735/in/album-72157647722942636/)
Mit der Weiterentwicklung dieser Fundamentkonstruktion sollen in Zukunft mehrere
schwimmende Häuser entstehen.
9.2.2
Außenwandmodule, Dach und Fenster
In den Tagen 4 bis 6 wurden die Außenwandmodule und die Dachmodule inklusive
PV-Anlage montiert sowie diverse Installationen vorbereitet.
Siehe dazu dieses Video:
http://www.solardecathlon.at/construction-days-4-6-video/?lang=de
Die Fensterfront hat eine Gesamtbreite von 9,2 m und eine Höhe von 2,7 m. Jeder
Flügel wiegt 250 kg.
Abbildung 10: Einbau der Fensterfront (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8718447610/in/album-72157633443183762/;
rechts: https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8717323373/in/album72157633443183762/)
19 Fallbeispiel LISI-Haus
9.2.3
Gestaltung der Außenflächen, Installationen
In den Tagen 7 bis 9, in der Schlussphase des Aufbaus, wurde die Haustechnik
getestet, Verschattungselemente wurden montiert, die Inneneinrichtung
fertiggestellt etc.
Siehe dazu dieses Video:
http://www.solardecathlon.at/construction-days-7-9-video/?lang=de
Ein ausführliches Bautagebuch finden Sie unter:
http://www.solardecathlon.at/category/photogalleries/page/2/?lang=de
9.3
Wärmebrückenfreies Bauen
An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte
Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen,
Materialwechseln oder Durchdringungen auf. Daraus kann sich ein erhöhter
Heizenergiebedarf ergeben. Zudem kann eine verringerte Oberflächentemperatur
der Wandinnenseite die Folge sein, die zu Kondensation (Tauwasserbildung) in
diesem Bereich und möglicherweise Schimmelbildung führen kann.
Auch beim LISI-Haus wurde auf wärmebrückenreduzierte Detaillösungen geachtet.
9.4
Luft- und Winddichtheit
Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft
luftundurchlässig abgedichtet werden. Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit
von Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. Das bedeutet, bei einer Druckdifferenz von
50 Pascal dürfen pro Stunde nur 60 Prozent der Luft eines Gebäudes ausgetauscht
werden.
Hochwertige luft- und winddichte Ausführungen bewirken zahlreiche Vorteile:




Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte
Bauteile von innen nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der
Wasserdampf aufgrund der Abkühlung in der Konstruktion und fällt im
Bauteil in Tröpfchenform an mit der Folge von Bauschäden.
Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht
wird die Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich
herabgesetzt.
Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz.
Gute Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts.
Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch
durch Winddruck oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation
abhängig sind. Es stellen sich genau dann überhöhte Luftwechsel ein,
wenn sie nicht erwünscht sind: bei starkem Wind und in sehr kalten
20 Fallbeispiel LISI-Haus


Witterungsperioden. Während der üblichen austauscharmen Witterung
weisen fast alle standardmäßigen Neubauten unabhängig von ihrer
Dämmung und dem energetischen Standard nur einen Luftwechsel von
etwa 0,10 1/h auf. Eine Lüftung über Undichtheiten ist also bei weitem
nicht ausreichend. Für den sinnvollen Betrieb von Lüftungsanlagen
muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein.
Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft
führt zu Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte
und zu einer unangenehmen vertikalen Temperaturschichtung in den
einzelnen Räumen sowie dem gesamten Gebäude.
Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen
führt die Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und
Kosteneinsparung. Zum Vergleich: Die Verringerung der
lüftungsbedingten Wärmeverluste, die durch die Verbesserung von 3
1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht ca. der Dämmwirkung von
10 cm zusätzlicher Dämmschicht.
(Quelle: Lernfeld Grundlagen Passivhaus, www.e-genius.at)
Im LISI-Haus wurde während des Wettbewerbs in Kalifornien eine Blower-DoorMessung gemacht, sodass vor Ort das LEED-Zertifikat von einem lokalen
zertifizierten Büro verliehen werden konnte.
10 Zertifizierung
Das LISI-Haus wurde entsprechend den Kriterien von ÖGNB, DGNB sowie LEED
zertifiziert.
Vertiefende Informationen zu Gebäudezertifizierung finden Sie im
Themenfeld Energieeffiziente Gebäudekonzepte / Lernfeld Ökologische
Bewertungen auf www.e-genius.at.
21 Fallbeispiel LISI-Haus
Quellen
http://www.solardecathlon.at (30.05.2016).
Huber, H. (2015): Vortrag „HOLZBAU Fachkongress“ vom 7. bis 9. Oktober 2015.
https://www.bwsmesse.at/RXAT/RXAT_BWS/Presse/BWS_2015/Pressemitteilung/B
WS_Vortrag-Huber.pdf?v=635799920956569358 (30.05.2016).
Isocell (2013): Presseinformation.
http://www.isocell.at/referenzen/isocell_referenzliste_2015_klein.pdf (30.05.2016).
Österreichischer Wirtschaftsverlag GmbH (Hrsg.) (2014): Forschungsgeleitet zur
Umsetzung. http://www.bauforum.at/architektur-bauforum/forschungsgeleitet-zurumsetzung-64222 (30.05.2016).
Reischl, G. (2013): LISI gewinnt den Zehnkampf der Solarhäuser. In: Futurezone.
http://futurezone.at/digital-life/lisi-gewinnt-den-zehnkampf-dersolarhaeuser/30.772.103 (30.05.2016).
Solar Decathlon Team Austria (2013): LISI – The House.
http://www.solardecathlon.at/wpcontent/uploads/teamaustria_lisi_projectfolder_de.pdf (30.05.2016).
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Das LISI-Haus (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/9615672090/in/album
-72157635274311456/)..................................................................................... 1
Abbildung 2: Konstruktion LISI-Haus (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria, alle
Rechte vorbehalten) ...................................................................................... 9
Abbildung 3: Vorfertigung der gedämmten Bauteile (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8637666718/in/album72157633212852192/; rechts:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8636559355/in/album72157633212852192/).................................................................................... 11
Abbildung 4: Einbau der verglasten Hebeschiebetüren (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8717323373/in/album72157633443183762/; rechts:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8718447610/in/album72157633443183762/) .................................................................................... 12
Abbildung 5: Diagramm der Verschattung (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria,
alle Rechte vorbehalten)............................................................................... 13
Abbildung 6: Technikraum (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/9172059163/in/album72157634402027347/).................................................................................... 13
Abbildung 7: Funktionaler Boden zur Unterstützung der Lüftungsanlage (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8662930860/in/album
-72157633281314018/)................................................................................... 14
Abbildung 8: Aufbauschritte LISI-Haus (Quelle: © Solar Decathlon Team Austria, alle
Rechte vorbehalten) ..................................................................................... 18
22 Fallbeispiel LISI-Haus
Abbildung 9: Wiederaufbau in der „Blauen Lagune“ bei Wien (Quelle:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/15286321735/in/album
-72157647722942636/) .................................................................................. 19
Abbildung 10: Einbau der Fensterfront (Quellen: links:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8718447610/in/album72157633443183762/; rechts:
https://www.flickr.com/photos/solardecathlonaut2013/8717323373/in/album72157633443183762/) .................................................................................... 19
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Gebäudedaten im Überblick (Quelle: Solar Decathlon Team Austria 2013) 8
Tabelle 2: Aufbau der gedämmten Bauteile des LISI-Hauses (Quelle: Isocell 2013) ... 10
Tabelle 3: Anteile ausgewählter Komponenten am Energieverbrauch (Quelle: Solar
Decathlon Team Austria 2013)...................................................................... 16
Tabelle 4: Standortbezogene Kennwerte (Quelle: Solar Decathlon Team Austria
2013) ............................................................................................................ 16
23 Fallbeispiel LISI-Haus
Impressum
Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:
e-genius  Plattform zur Förderung und Entwicklung offener Bildungsmaterialien im
technisch-naturwissenschaftlichen Bereich
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1082 Wien
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Projektleiterin: Dr. Katharina Zwiauer
E-Mail: katharina.zwiauer(at)e-genius.at
Fachdidaktisierung: Dr. Katharina Zwiauer
Lektorat und Layout: Magdalena Burghardt, MA
Mai 2016
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24 Fallbeispiel LISI-Haus
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