Forschungsbericht - Neubau ökologisches Gemeindezentrum Ludesch

Gemeindezentrum Ludesch
Haus der Zukunft

Neubau ökologisches Gemeindezentrum Ludesch



 
Inhalt
Vorwort
Aufgabenstellung
Grundlagen
Projektumsetzung

Endbericht


Berichte aus Energie- und Umweltforschung Ziffer/2006

 

Autoren:

DI R. Wehinger/Architekturbüro ZT Kaufmann Ges.m.b.H
Dr. K. Torghele, DI S. Lerchbaumer/Spektrum Ges.m.b.H
Mag G. Mötzl, B. Bauer/Östereichisches Institut für Baubiologie und -ökologie
G. Bertsch/Fa. Ökoberatung
DI B Weithas/Büro f. Bauphysik
Ing M. Gludovatz/SYNERGY consulting & engineering gmbh
DI F. Studer, DI D. Lenz/Umweltverband Vorarlberg

 

Impressum:

Eigentümer, Herausgeber und Medieninhaber:
Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie
Radetzkystraße 2, 1030 Wien
Verantwortung und Koordination:
Abteilung für Energie- und Umwelttechnologien
Leiter: DI Michael Paula

Ein Projektbericht im Rahmen der Programmlinie
Impulsprogramm Nachhaltig Wirtschaften
Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie

 

 

Projektumsetzung



 

Architektur

 
Ausgangslage
Lageplan
Abbildungen:
Ausgangslage;
Lageplan  

Städtebauliches Konzept

Die Ausgangslage ist eine sehr heterogen strukturierte Gemeinde mit fehlendem verdichtetem Zentrum und gewachsenen Dorfplatz. Kirche, Saal, Schule, Feuerwehr und Gemeindeamt stehen in weitem Abstand und somit in loser Beziehung zueinander und bilden keinen geschlossenen Ortskern. Ebenso fehlt auch ausreichend Infrastruktur in Form von Geschäften oder sonstiger zentraler Einrichtungen für ein funktionierendes Zentrum.

Nach eingehenden Untersuchungen und Bewertungen der Bausubstanz des alten Gemeindeamtes wurde klar, dass es auf Grund seiner Situierung am Grundstück, der Qualität seiner Baustruktur und des fehlenden räumlichen Potenziales keine vernünftige Grundlage für eine Adaption an die heutigen Anforderungen bietet. So wurde die Entscheidung getroffen, das alte Gebäude zu entfernen und durch einen Neubau an derselben Stelle zu ersetzen. Das eröffnete auch die Chance einer Neuinterpretation der ortsräumlichen Situation, zumal durch kluge Grundankäufe das Potenzial am Ort gesteigert wurde. 

 

Da viele Dorfstrukturen unter der verstärkten Individualisierung ihrer Bewohner leiden, sind Aktivitäten und Maßnahmen, die den Bürgern die Möglichkeit bieten, zwanglos am Dorfgeschehen teilzunehmen, ein zentrales Thema für jeden Gemeindeverantwortlichen geworden. Alle Maßnahmen, die die Zentren stärken, sind gerade heute entscheidende Bausteine einer nachhaltigen Dorfentwicklung. Die zentrale Aufgabe des Entwurfes war also, eine echte Mitte für die Gemeinde zu entwickeln. Das Gebäude sollte einerseits Öffentlichkeit zum Ausdruck bringen, sich dennoch in die gewachsene sehr kleinteilige Ortsstruktur einfügen. Zudem gab es die Forderung der Bürger nach einem Ort der Identität und der Kommunikation, also nach einem eigenen Dorfplatz  belebt mit öffentlichen Funktionen und der Möglichkeit einer vielfältigen Nutzung. Die Herausforderung bestand also darin, mit einem Gebäude alle diese Forderungen zu bedienen.

 

So bildet der zweigeschossige Neubau durch seine Geometrie, eine dreiseitig räumlich geschlossene Klammer, die sich zu der westlichen Dorfstraße öffnet und dieser somit  einen Abschluss und Zielpunkt bedeutet. Es entsteht ein klar gefasster Außenraum, belebt durch die angelagerten Funktionen wie Geschäfte, Post, Cafe, Gemeindeamt, kleiner Saal, Vereinsräumlichkeiten, Spielgruppe und Büros. Das Glasdach verstärkt die räumliche Fassung und steigert die Bedeutung als öffentlichen Ort und verspricht eine Intensivierung der Nutzungsmöglichkeiten. Somit hat auch Ludesch einen wirklichen Dorfplatz, einen eindeutig lesbarer Ort, ein multifunktionelles Haus im Dienst der Gemeinde, ein dörfliches Zentrum mit einem vielfältig nutzbaren Platz als kommunikativen Mitte und Treffpunkt für die Gemeinde.

 
Lageplan- Erdgeschoss
Gesamtansicht
Erdgeschoss
Obergeschoss
Untergeschoss
Abbildungen:
Lageplan- Erdgeschoss;
Gesamtansicht;
Erdgeschoss;
Obergeschoss;
Untergeschoss;
 

Gebäudeentwurf

Das neue Gemeindezentrum besteht aus drei zweigeschossigen Einzelbaukörpern, welche dreiseitig einen Außenraum umfassen. Diese stehen frei und bilden schmale gassenartige Zugangssituationen welche den Eintritt auf den Dorfplatz räumlich inszenieren. Jedem dieser Baukörper sind eigene Funktionen zugeordnet. Sie sind auch eigenständig organisiert, nur der östliche und nördliche Teil sind mit einer Brücke im Obergeschoss verbunden.

 

Im Erdgeschoss sind im südseitigen Baukörper die Poststelle sowie ein Woll- und Bastelgeschäft untergebracht. Im ostseitigen lang gestreckten Bauteil gelangt man über ein großzügig gestaltetes Foyer in das Dorfcafe, den großen Mehrzwecksaal (100 Personen) sowie die Bücherei. Um diese Räumlichkeiten möglichst flexibel nutzen zu können, besteht die Möglichkeit sowohl den Mehrzwecksaal als auch die Bücherei gegenüber dem Foyerbereich mittels mobilen Trennwänden zu öffnen.

Der nordseitig gelegene Bauteil wird im Erdgeschoss von der Spielgruppe und einer Physiotherapie belegt.

 

Im Obergeschoss befinden sich im südseitigen Baukörper Büroflächen, im ostseitigen Bauteil sind das neue Gemeindeamt mit den erforderlichen Sonderräumen wie Sitzungs- und Seminarraum sowie den dazugehörigen Nebenräumen (WC-Anlagen, Archiv, EDV-Raum) untergebracht. Weiterhin sind im Obergeschoss zwei Büros und ein Kursraum für 40 Personen mit angeschlossenem Büroraum und Lagerbereich untergebracht, welcher für verschiedenste Nutzungen der Allgemeinheit wie z.B. für Seminare und Vorträge, Mutter-Kind-Turnen, Musikschulunterricht udgl. zur Verfügung steht. Aufgrund einer internen verglasten Verbindungsbrücke stehen diese Räumlichkeiten auch der gemeindeinternen Nutzung zur Verfügung.

 

Alle drei Baukörper sind über das Untergeschoss miteinander verbunden in welchem sich die die WC-Anlagen für die öffentlich genutzten Bereiche (Cafe, Mehrzwecksaal und Bücherei) befinden. Weiters sind hier sämtliche Vereinsräumlichkeiten wie Musik-Probelokal, Chorproberaum, Bastelraum des Krippenbauvereines sowie weitere Lagerräumlichkeiten für Vereine, Gemeinde und Mieter untergebracht. Die Geländesituation erlaubte es auch, dass die Vereinsräume trotz der Lage im Keller ausreichend Tageslicht über Oberlichtbänder erhalten

 
Überdachter Vorplatz
Ansicht Nordost
Gemeindeamt
Foyer
Seminarraum
Abbildungen:
Überdachter Vorplatz;
Ansicht Nordost;
Gemeindeamt;
Foyer;
Seminarraum;
 

Konstruktion und Materialisierung

Ludesch als im Umweltschutz sehr engagierte „e5-Gemeinde“ setzt sich seit langem mit der Forcierung der „kleinen Kreisläufe“ auseinander und entwickelt in der Folge hohe Erwartungen in die Umsetzung eines ökologisch mustergültigen Baues. Bereits bei den ersten Gesprächen innerhalb des Bürgerbeteiligungsverfahrens war dies eine zentrale Forderung. Somit  war geradezu eine Idealsituation geschaffen für die Verwirklichung eines im Sinne ganzheitlichen Denkens vorbildlichen Projektes  als Lehrbeispiel für engagiertes ökologischen Bauens auf Gemeindeebene mit hohem Vorbildcharakter.

 

Vorarlberg ist ein Land mit Holzbautradition und weist eine hohe Dichte an historischen sowie modernen Holzbauten. In der fast vierzigjährigen Geschichte des modernen Holzbaues in Vorarlberg hat sich einerseits ein großes Fachwissen und handwerkliches Qualitätsniveau entwickelt, andererseits beweisen zahlreiche bereits gebaute öffentliche Gebäude die Eignung des heimischen Baustoffes als Konstruktions- als auch als Ausbaumaterial. Da Ludesch zudem eigenen Wald besitzt war es nahe liegend, dieses Potenzial auch zu nutzen. Skepsis bestand lediglich in der Frage der Klimatauglichkeit im Sommer und erst nach dem Hearing der Energie und Haustechnik-Planer  entschied sich die Gemeinde für den Holzbau zumal von diesem ein komfortables Gebäude garantiert wurde. Weiterhin wurde auch zu diesem Zeitpunkt beschlossen, das Gebäude in Passivhaus-Standard zu errichten.

 

Aus langjähriger Erfahrung mit der Alterungsproblematik von naturbelassenen Holzbauten gibt es zwei sinnvolle Entwurfsstrategien. Entweder das Gebäude hat die Möglichkeit, gleichmäßig und konsequent zu verwittern oder es wird umfassend durch konstruktive Maßnahmen geschützt. Beim ersteren Ansatz sind besonders die maßhaltigen Bauteile wie Fenster und Türen die Schwachstellen dieser Strategie und meist muss für diese Bauteile ein gesonderter Schutz in Form von Anstrichen oder Metallabdeckungen ausgeführt werden, was sich in der Ökobilanz  negativ auswirkt. Ebenso verwässert dies ein konsequentes Materialkonzept, zumal gerade bei dieser Art von Bauten der Fensteranteil sehr hoch ist und somit auf die Tektonik des Gebäudes entscheidenden Einfluss hat. Aus diesem Grund wurde ein konsequenter konstruktiver und baulicher Holzschutz ausgeführt mit besonderem Augenmerk auf den Schutz der maßhaltigen Bauteile. Diese Entscheidung war auch ein maßgeblicher Gestaltungsfaktor der den Ausdruck des Gebäudes stark beeinflusst. So schützen Vordächer in der Deckenebene jeweils die darunter liegenden Fenster und Fassaden und verhindern konsequent die Verwitterung ebenso bietet die Hofüberdachung Schutz den Fassaden des Hofes. Durch diese Maßnahmen wird die Veränderung und Patinierung der Fassaden stark beeinflusst, es ist zu erwarten, dass die Holzoberflächen nicht grau werden, sondern eine gelbrötliche bis naturbraune Farbe annehmen werden, je nach Intensität der Sonnenbestrahlung.

 

Bei Bauten mit vielen Funktionen ist es oft sehr schwierig, eine durchgängige Materialsprache zu finden. Ziel beim Gemeindezentrum war es, die Anzahl der gestaltprägenden Baustoffe zu minimieren. Holz bot hier die Chance, durch seine universelle Anwendungsmöglichkeit dies auch überzeugend zu erreichen. So sind Außenhaut als auch die Innenwände mit sägerauen, senkrechten, astarmen Weißtannenbrettern belegt, Decken und ebenso die Möbel sind aus demselben Material, jedoch in gebürsteter Ausführung. Dieses Spiel mit Oberflächen und Bearbeitungsvarianten erzeugt Lebendigkeit ohne die Materialruhe zu stören. Als Kontrast zur hellen Weißtanne wurde ein dunkler Eichenboden verlegt und bestimmte Elemente wie Geländer oder Innenwandteile oder Möbelelemente sind  dunkelgrau. Dieser Kontrast wurde auch bei der Hofüberdachung thematisiert, die in Stahl ausgeführt wurde. 

 
Schnitte transluzente PV-Anlage
Transluzente PV-Anlage in Ludesch
Abbildungen:
Schnitte transluzente PV-Anlage;
Transluzente PV-Anlage in Ludesch;
 

Transluzente Photovoltaikanlage

Die „kommunikative Mitte“ des neuen Gemeindezentrum Ludesch bildet der mit 350 m² transluzenten Photovoltaik-Modulen überdachte Dorfplatz.

 

Seitens der Gemeinde bestand von Planungsbeginn an der ausdrückliche Wunsch, den neuen   Dorfplatz zu überdachen, um diesen möglichst flexibel nutzen zu können.

Die Ausführung der Überdachung war daher architektonisch eine besondere Herausforderung.

Die erste Überlegung für die Überdachung des Platzes war die Ausführung eines flach geneigten Glasdaches und in weiterer Folge eines Membrandaches, welches je nach Anforderung geöffnet

oder geschlossen werden kann. Diese Überlegungen stellten sich im Zuge der gewünschten Nutzung vor allem in Bezug auf Helligkeit (Schneebedeckung in den Wintermonaten) sowie Beschattung bei Sonneneinstrahlung als problematisch dar.

 

Aus mehreren Diskussionen und den vorangegangenen Überlegungen entstand schließlich die Idee, die Überdachung des Platzes mit einer transluzenten Photovoltaik-Anlage auszuführen. Aufgrund der Ausführung der Überdachung mit den perforierten Zellen werden sowohl der gewünschte Witterungsschutz sowie der Sonnenschutz gewährleistet.

Neben der Funktion des Regen- und Sonnenschutzes wird die Anlage pro Jahr ca. 16.000 kWh an elektrischer Energie in das öffentliche Netz einspeisen, das entspricht einem Strombedarf von 5-6 Haushalten.

 

Die Überdachung besteht aus 120 Photovoltaik-Hochleistungsmodulen, welche in 12 Bahnen sheetartig nach Südwesten ausgerichtet sind.

Um einen möglichst großen Jahresertrag zu erzielen, wurde jedes Modul in drei Felder unterteilt, wobei das unterste Feld mit Dummyzellen bestückt ist und das mittlere sowie obere Feld jeweils in Serie zusammengeschaltet wurden.

 

Beschreibung der PV-Laminate

Die Photovoltaikelemente beim Gemeindezentrum Ludesch stellen hohe Anforderungen an die Materialauswahl, die Zellenverschaltung und die Befestigung. Grund dafür ist die exponierte Lage in einem schneereichen Gebiet sowie die Montage auf einem Sheetdach.

Aus diesem Grund wurden die Gläser, die fast 2,5 m² pro Stück groß sind, von einem Glasstatiker berechnet und auf die ortsüblichen Schneelasten ausgelegt. Für die Aussenscheiben wurden spezielle, hochtransparente Gläser verwendet die über 90% Lichttransmission aufweisen.

Daraus wurde ein Verbund, bestehend aus einem 6mm ESG-Weissglas sowie einer 8mm ESG-Floatglasscheibe ausgewählt. Für die Lamination wurde eine spezielle Folie herangezogen wie sie auch im Verbundsicherheitsglas zum Einsatz kommt. Die PVB-Folie (Poly-Vinyl-Butyral) weist eine hohe Resttragfähigkeit auf und ist im laminierten Zustand vollkommen transparent.

Um eine hohe Haftkraft der Folie sicherzustellen werden die Scheiben samt PV-Zellen in einem Autoklav, unter Temperatureinwirkung und hohem Druck zusammengepresst.

Diese Eigenschaften sind notwendig, um Gläser in Horizontalverglasungen (Überkopfverglasungen) nach Ö-Norm B 3716 Teil 2 einsetzen zu dürfen.

 

Auf Grund der großen Fläche der Einzelscheiben und den Dicken der Gläser beträgt das Gewicht ca. 93 kg pro Modul.

Die Montage auf dem sägezahnartigen Sheetdach stellt eine große Herausforderung an das Moduldesign. In Absprache mit dem Bauherrn einigte man sich auf eine Lösung, die 3 unterschiedliche Zellfelder in einem Modul beinhaltet.

So besteht der untere Teil (4 Zellreihen) des Moduls aus elektrisch ineffizienten Zellen die im Kurzschluss verschalten sind. Diese Fläche wird auch in den Sommermonaten von den davor montierten Modulen beschattet. Die elektrische Integration dieser Fläche in das restliche Zellnetz würde zu permanenter Beschattung und somit zu extremen Leistungsverlust führen.

Die zweite Teilfläche besteht ebenfalls aus 4 Zellreihen, die in Reihe verschalten wurden; diese Fläche wird nur im Winter beschattet und leistet in der restlichen Zeit wertvolle Erträge für die Gesamtleistung der Anlage. Dieses Feld wird mit dickeren Zellverbindern separat an die obere Glaskante geführt und eigens mit Freilaufdioden versehen.

Die effizienteste Teilfläche in diesem Modul ist an der Glasoberkante angeordnet und besteht aus 7 Zellreihen. Sie liefert sicherlich den größten Teil der Energie, da es während des gesamten Jahres kaum zu Beschattungsverlusten kommt; in diesem Zellennetz wurden auch die effizientesten Zellen verbaut.

Bei den Zellen handelt es sich um monokristalline, vollquadratische Zellen der Firma Sunways, die eine Abmessung von 125 x 125mm und eine Leistung von ca. 2,1 Wp/Stk. aufweisen. Aus den Zellen wurden 64 Öffnungen mit einer Kantenlänge von 5x5mm ausgelasert, um eine höhere Transparenz der Module zu erwirken. Der darunter liegende Vorplatz wird somit perfekt beschattet ohne ihn zu verdunkeln. Auch der Schattenwurf ist wesentlich homogener und das optische Gesamterscheinungsbild der Überdachung scheint perfekt.

Um einen möglichst hohen Ertrag der gesamten Anlage zu erreichen werden die einzelnen Teilflächen jedes Moduls miteinander verschalten, also alle oberen Felder jedes Moduls und alle mittleren Felder jedes Moduls; diese werden mit speziellen Kabeln an separate Fronius Wechselrichter angeschlossen. Die Steckverbindungen wurden verpolungssicher ausgeführt und jedes Modul besitzt 4 solcher Anschlüsse, die mit Freilaufdioden versehen sind.

 

Der Ertrag dieser Anlage wurde somit optimiert und liegt voraussichtlich  bei ca. 900 kWh/kWp; die Leistung der Gesamtanlage wird ca. 17,5 kWp betragen (Modulspitzenleistung).

Um den 300 m² großen Vorplatz überdachen zu können, waren 120 Stk. dieser Laminate notwendig, die in ca. 2-monatiger Bauzeit angefertigt wurden.

Die Elemente stellen den Letztstand der Technik dar und werden über die nächsten 20 Jahre ca. 350.000 kWh elektrische Energie produzieren.

 

Große Probleme gab es bei der Beschaffung der transluzenten Photozellen. Von der Firma Sunways wurden diese neuen Zellen erstmals im Juni 2005 auf der Messe in Freiburg vorgestellt. Damals wurde der Bauherrschaft zugesichert, dass im August 2005 mit der Produktion begonnen werde und der Montagetermin Ende September 2005 realisierbar sei. Dieser Montagetermin wurde später von der Zulieferfirma (Fa. Mathis SOLATECH) auf Ende November bzw. Dezember 2005 korrigiert.

Nach mehrfachen Urgenzen seitens des Architekturbüros sowie auch der Bauherrschaft war es dem beauftragten Unternehmen nicht möglich, vom Zellenlieferanten einen fixen Termin für die Lieferung der Zellen zu erhalten.

Die erste Zellenlieferung (zur Laminierung) erfolgte schließlich Ende Jänner 2006. Die Montage der Photovoltaik-Module konnte somit erst im April/Mai 2006 durchgeführt werden. 

 
Simulationsergebnisse
Simulationsergebnisse
Abbildungen:
Simulationsergebnisse;
 

Simulationsergebnisse

 
Übersicht über die wichtigsten Bau- und Energiedaten
Abbildung:
Übersicht über die wichtigsten Bau- und Energiedaten 

Baudaten / Energiekennziffern

 
 

Haustechnik

 
 

Energieerzeugung

Im Zuge der Projektierung wurden mehrere Varianten und Kombinationen der Energieerzeugung für die notwendige Heiz- und Kühlenergie nach wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten geprüft.

Für das Auswahlverfahren waren mehrere Kriterien maßgebend:

  • Einsatz nachwachsender Rohstoffe
  • Schonung der natürlichen Primärenergieträger
  • Einsatz ökologisch unbedenklicher Werkstoffe und Betriebsmittel
  • Herstellkosten
  • Instandhaltungskosten
  • Betriebskosten
  • Betriebssicherheit
  • Reduktion von grauer Energie bei der Realisierung

 

Auf Basis der durchgeführten Energiebedarfssimulationen und Bestimmungen der Energiekennwerte der Gebäudehülle, wurden folgende Systeme im Detail untersucht:

 

Biomasse-Nahwärmeversorgung und Lufterdregister

Zum Zeitpunkt der Projektierung des Gemeindezentrums war zwar die Ausführung einer zentralen Biomasse-Nahwärmeversorgung für die Gemeinde im Gespräch, jedoch war keine sichere Zusage seitens der eventuellen Betreibergesellschaft zum notwendigen Zeitpunkt möglich.

Aus ökologischer Sicht wurde diese Art der Heizenergiebereitstellung bevorzugt und wurde somit als Hauptvariante definiert.

 

Für die Aufbereitung der Frischluft und der damit verbundenen Reduktion des Heizenergiebedarfs für die Frischlufterwärmung sowie für die erforderliche Abdeckung des Kühlenergiebedarfs in den Sommermonaten wurde die Ausführung eines Lufterdregisters mit unterschiedlichen Gleichzeitigkeitsanforderungen der Luftmengenbereitstellung untersucht. Dabei ergab sich eine mittlere aufzubereitende Frischluftmenge von ca. 12.000m3/h, die sich aus den Nutzungszeiten der jeweiligen Gebäudebereiche (Zonen) errechnet.

Nach Ausarbeitung möglicher Lagen und Positionen eines Lufterdregisters und Überprüfung der dadurch verursachten Herstellungskosten sowie unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte, die sehr wesentlich durch die Bauarbeiten geprägt sind (Bagger, LKW’s), wurde dieses Konzept der Frischluftvorwärmung ausgeschieden.

 

Biomasse-Nahwärmeversorgung und Absorptionskälteanlage

Um die Wirtschaftlichkeit und Effizienz einer ganzjährigen Biomassefeuerung zu erhöhen, wurden mehrere Varianten (Abnahmemengen) für den Betrieb einer Kälteabsorptionsmaschine unter oben genannten Gesichtpunkten geprüft.

Resultat war, dass zwar ein regionaler Nutzen durch die Abnahme von Wärme auch in den Sommermonaten erreicht wird, die Anlageninstandhaltung aber überdurchschnittlich hoch wäre. Weiters sind  Kälteabsorptionsanlagen mit einem Leistungswert von ca. 30-60 kW noch nicht als Standardprodukt zu einem wirtschaftlich vertretbaren Preis erhältlich. Somit hätten hohe Investitionskosten und Wartungskosten in Kauf genommen werden müssen. Darüber hinaus sind die eingesetzten Kältemittel solcher Anlagen aus ökologischer Sicht nicht empfehlenswert.

 

Wärmepumpenanlage und Grundwasserbrunnen

Aufgrund der Unsicherheiten hinsichtlich einer tatsächlichen Ausführung eines Biomasse-Nahwärmeheizwerkes wurde auch ein biomasse-autarkes Konzept geprüft:

Dabei sollte ein Grundwasserbrunnen, welcher für den Kühlbetrieb bereits bei dem zuvor genannten Konzept angedacht war, gleichzeitig auch zur Primärenergieversorgung für eine Wärmepumpenanlage für den Heizbetrieb genutzt werden.

Auch der Reduktion der Gesamteffizienz durch jahreszeitenabhängig „nicht genutzte“ Anlagen wird durch Doppelnutzung entgegengewirkt, da eine Investition für den Grundwasserbrunnen den Heiz- und Kühlbetrieb sicherstellt.

Lediglich der notwendige Strombedarf einer Wärmepumpenanlage im Heizbetrieb standen dieser Konzeptumsetzung gegenüber.

 

Realisiertes Energieversorgungskonzept

Durch die unterschiedlichen Anforderungen wurde die Ausführung eines Grundwasserbrunnens für die passive Kühlung als fixer Bestandteil des Energiekonzeptes definiert. Zur Abdeckung des benötigten Heizenergiebedarfs konnte trotz der damals noch ungesicherten Ausführung der Biomasse-Nahwärmeversorgung ein Anschluss an diese vorgesehen werden, der inzwischen  aber auch das Biomasse-Nahwärmeversorgungsprojekt vorangetrieben wurde, was sich für die endgültige Konzeptfindung positiv bemerkbar machte. Es konnte zwar noch immer keine definitive Bestätigung zur Realisierung einer Biomasse-Nahwärmeversorgung zugesagt werden, jedoch lies sich eine Realisierung abschätzen.

 
Grundwasserbrunnen - Detail
Abbildung:
Grundwasserbrunnen - Detail; 

Zusätzlich zur Überprüfung der Energieerzeugung wurden auch die unterschiedlichen Nutzungsziele im Gebäude nochmals überprüft. Die Ausführung einer Gastronomie mit Küche erforderte die Notwendigkeit einer zusätzlichen Warmwasserbereitstellung, welche ebenfalls mittels Heizenergie abzudecken war.

 

Für die anderen Bereiche des Gemeindezentrums war der Warmwasserbedarf sehr gering einzuschätzen (hauptsächlich Büronutzung), wodurch eine zentrale Warmwasseraufbereitung und -verteilung geprüft wurde. Diese Überprüfung ergab sehr hohe Energieverluste zu den jeweiligen Zapfstellen (Kleinteeküchen, Waschbecken, etc.) und somit einen schlechten Wirkungsgrad einer zentralen Anlage.

Somit galt es für die Warmwasserbereitung für die Gastronomie und die zentralen Sanitäranlagen ein möglichst ökologisches und effizientes Konzept zu entwickeln.

 

Die Einbindung einer Abwärme-Rückgewinnungsanlage der gewerblich notwendigen Kälteanlage für Kühlzellen und -möbel bildet dabei die Grundlastabdeckung des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung. Zusätzlich wurde anhand von Simulationen die Ausführung einer süd-ausgerichteten Solarkollektorenanlage mit unterschiedlichen Flächenmassen geprüft.

 

Eine intelligente Speicherung der anfallenden Energie ist bei solaren Anlagen ein Muss-Kriterium für einen hohen Wirkungsgrad und möglichst gering schwankenden Nutzungsverhalten. Im Zuge der Simulationen wurde der Einsatz von Latentwärmespeichern (Medium: Paraffin) mit unterschiedlichen Ladezyklen dynamisch geprüft. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass mit einer unwesentlichen Erhöhung der Kollektorfläche eine zusätzliche Heizungsunterstützung erreicht werden kann.

Charakteristik eines Latentwärmespeichers ist es, die Speicherung von Energien mit niedrigen Medientemperaturen zu ermöglichen. Durch spezielle hydraulische und regeltechnische Verschaltungen wurde ein Anlagenkonzept erarbeitet, welches erlaubt, auch sehr geringe solare Gewinne mit Vorlauftemperaturen von +10°C bis +20°C zu speichern und zu nutzen. Die Nutzung bezieht sich dabei auf die Vorerwärmung der benötigten Frischluftmenge zusätzlich zur bereits geplanten Grundwasservorwärmsequenz.

 
 

Kontrollierte Be- und Entlüftung

Die kontrollierte mechanische Be- und Entlüftung stellt das „Herz“ der Energieversorgung dar. Die Abdeckung des Heiz- und Kühllastbedarfs des Gemeindezentrums wird ausschließlich über den kontrollierten Frischluftaustausch durch zentral angeordnete Lüftungsanlagen sichergestellt.

 

Die Ausnahme bilden hier folgende Räume bzw. Bereiche:

  • Mieteinheit der Physiotherapie (Haus-C EG) – zur Absicherung der Behaglichkeit wurde in den Therapiezimmern zusätzlich eine Fußbodenheizung installiert.
  • Eingangsfoyer der Gemeinde (Haus-B EG) / Gangbereich UG – aufgrund der architektonischen Gestaltung (offener Raum ins Obergschoss) und dem damit verbundenen hohen Luftmengenbedarf zur Sicherstellung einer ausreichenden Raumtemperatur (Veranstaltungen) wurde auch in diesem Bereich eine Fußbodenheizung installiert.

Zentral oder dezentral

Die Überprüfung der Anlagen in zentraler oder dezentraler Ausführung ergab einen erheblichen Mehraufwand hinsichtlich der Installationen und der weiteren Instandhaltung/Wartung. Durch die günstige Anordnung von entsprechenden Technikräumen im gemeinsamen Kellergeschoss des Gebäudes können die jeweiligen Räume mit relativ kurzen Leitungswegen versorgt werden.

Eine Lösung mit dezentralen Einzelgeräten für die jeweiligen Räume hätte auch eine Erhöhung der Raumkubaturen durch die notwendige Vergrößerung der Zwischendeckenbereiche zufolge gehabt.

 

Markant für dieses Gemeindezentrum sind die Vielzahl unterschiedlicher Nutzungen unter einem Dach und die damit verbundenen Aufwendungen für die Regelung bzw. Versorgung.

Gemeinsam mit den künftigen Nutzern wurden sog. „Nutzerzonen“ definiert, die auf Basis ähnlicher Nutzungskriterien ermittelt wurden:

 

Zone A             „Haus A“ mit Büroflächen im Obergeschoss und Geschäftsflächen im Erdgeschoss bzw. „Haus B“ mit dem Gemeindeamt

 

Zone B             Veranstaltungssaal, Bibliothek und Foyer im EG des „Haus B“

 

Zone C             Gastronomie und Küche im EG (Haus B)

 

Zone D             „Haus C“ mit Büroflächen im EG und OG

 

Mit dieser Nutzungszonierung konnte die Grundlage für eine hochwirksame zentrale, mechanische Be- und Entlüftungsanlage geschaffen werden. Somit konnte – nutzerorientiert - jeder Zone  ein eigenes Lüftungsgerät zugeordnet werden, was die Anlageneffizienz wesentlich verbessert.

Weiters konnte auf unterschiedliche Anforderungen wie Verschmutzungen, Schallpegel, etc. bereits in den Zentralen Rücksicht genommen werden.

 

Auf Basis der dynamischen Simulationen wurden die definierten Zonen auf Parallelbetrieb von Kühlen und Heizen (Übergangsmonate) überprüft; daraus ließen sich die potenziellen Energiebedarfszustände nochmals optimieren.

Trotz Zonierung sollte die Regelbarkeit der Einzelräume nicht beeinträchtigt werden, da unterschiedliche Geräteausstattungen und Nutzerverhalten (interne Abwärmelasten) in den jeweils gleichen Zonen zu erwarten waren.

 

Auf eine zusätzliche Installation von wasserführenden Anlagenteilen oder kosten- und wartungsintensiven Volumenstromreglern für Zu- und Abluftkanäle konnte verzichtet werden, die Einzelraumregelung als vorgegebenes Musskriterium musste unbedingt erhalten bleiben.

Für diese Aufgabenstellung wurde ein eigenes Konzept mittels hochinduzierenden Induktionsdüsen mit Anbindung an die zentrale Frischluftversorgung der zonenabhängigen Lüftungsgeräte entworfen. Der Vorteil des entwickelten Systems liegt in der konstant bleibenden Frischluftmenge des Primärkanals.

Durch die Steuerung der benötigten Kühl- bzw. Heizleistung mittels linear regelbarer Induktionsdüse im raumluftabhängigen Betrieb konnten sämtliche Zu- und Abluftkanäle - ausgehend von den zentral angeordneten Lüftungsgeräten - um bis zu 60% geringer dimensioniert werden. Zusätzlich können dadurch auch die Ventilatorenleistungen gesenkt werden.

 

Konditionierung der Frischluft

Zur Reduktion des Energiebedarfs für die Frischlufterwärmung in den kalten Jahreszeiten wird eine hoch sensible Verschaltung von unterschiedlichen ökologischen Energieträgern verwendet:

  • Grundwasser
  • Solarenergie durch Sonnenkollektoren mit Vorlauftemperaturen auch unter 15°C, teilweise gespeichert im Latentwärmespeicher
  • Abluft aus dem zentralen Serverraum

 

Die Nachheizung der benötigten Frischluftmenge erfolgt über lastabhängig stufenlos geregelte Nachheizregister, welche an den Biomasse-Nahwärmeanschluss gekoppelt sind. Zur Primärversorgung der Induktionsluftdüsen wird „nur“ eine Zulufttemperatur von maximal +20°C bis +22°C im Heizfall benötigt.

 
Anlageschema Belüftung
Abbildung:
Anlageschema Belüftung; 

Ein wichtiges Kriterium bei mechanisch be- und entlüfteten Gebäuden stellt die Befeuchtung dar.

Aus realisierten Projekten waren bereits Erfahrungswerte vorhanden, die verdeutlichten, dass ohne kontrollierte Feuchteeinbringung im Winterbetrieb das Behaglichkeitsklima in den Räumen stark abfällt; das kann sich im schlimmsten Fall in ständigen Kopfschmerzen, Atemwegsreizungen,

Konzentrationsverlust, etc äußern.

Verstärkt wird die Problematik der Feuchteerhaltung durch die bauliche Ausführung mittels Holzkonstruktionen, die die ohnedies geringe Feuchtigkeit der Frischluft in den Wintermonaten durch zellulare Wasseraufnahme zusätzlich reduziert:

Somit war es unerlässlich, eine Befeuchtung in die zentralen Lüftungsgeräte einzubauen, um den Behaglichkeitserwartungen der Nutzer zu entsprechen.

Nachteil der Luftbefeuchtung ist der relativ hohe Heizenergieaufwand, der durch die Nachwärmung der Frischluft nach der Befeuchtung erforderlich wird (deaktivierte Luftbefeuchtung).

 

Heizungsanlage

Ausgehend vom zentralen Biomasse-Nahwärmeanschluss werden die jeweiligen -  zonierten - Regelgruppen versorgt. Dabei wurde auf eine optimierte Aufteilung der Leistungen durch drehzahlgeregelte Umwälzpumpen mit optimierten Kennlinienfeldern der Stromaufnahmeleistungen realisiert.

 

Sanitäranlage

Wesentlicher Bestandteil bildet die zentrale Warmwasserbereitung für den Gastronomiebereich in Kombination mit dem vorgeschalteten Latentwärmespeicher, der Solaranlage mit ca. 30m² Kollektor-Fläche und der primären Wärmerückgewinnungseinbindung der Kälteanlagen.

 

In Abstimmung mit dem Bauherrn konnte die Anzahl der Warmwasserzapfstellen auf ein Minimum reduziert und dadurch auf eine zentrale Warmwasserbereitung für die Büro- und Allgemeinbereiche verzichtet werden; Kleinteeküchen in den Mieteinheiten werden ausschließlich über Untertischboilereinheiten mit Warmwasser versorgt.

 

MSRL-Anlage / Energiebuchhaltung

Die Mess-, Steuer-, Regel- und Leittechnikanlage ist ein wesentlicher Bestandteil der im Detail opti-mierten Gesamtanlage. Nur durch die Auswahl der geeigneten Regelstrategien - in Zusammenhang mit den hochsensiblen Anlagenteilen - ist eine weitere Optimierung des Energieverbrauchs möglich.

 

Zum Einsatz kam eine DDC-gestützte Regelungsanlage, die direkt mit einem EIB-Bus für die optimierte Einzelraumregelung hinsichtlich folgender Punkte verantwortlich ist:

 

  • Raumtemperaturerfassung
  • Regelung Heiz- und Kühlsequenz
  • Lichtsteuerung
  • Sonnenschutzsteuerung
  • Messwerterfassung

Erweiterete Energiedatenerfassung

Übergeordnet über die nötigen regelungstechnischen Anlagenteile, sind sämtliche Mediengruppen (Heizgruppen, Warmwasser, Kaltwasser, Stromversorgung HKLS, etc.) mit Zähleinheiten ausgestattet. Dies erlaubt eine ständige Überprüfung der Verbrauchswerte und bildet die Grundlage einer computerunterstützten Energiebuchhaltung. Die Messergebnisse werden dabei ständig verfolgt um eine zukünftige weitergeführte Optimierung und Anpassung der Anlage vornehmen zu können.

 
 

Bauphysik

 

Anforderungen

Am Anfang stand die Auswahl jener Konstruktionen und Regelquerschnitte, die aufgrund der architektonischen und technischen Erfordernisse in die engere Wahl kamen. In weiteren Schritten war zu prüfen, ob die gewählten Regelquerschnitte aneinander angeschlossen werden können. Die bauphysikalischen Anforderungen beziehen sich auf den Wärme-, Schall- und Brandschutz, sowie das Dampfdiffusions- und Wärmespeicherverhalten.

Bei Planung und Ausführung im Passivhausstandard steht eine luftdichte und weitgehend wärmebrückenfreie Konstruktion der Gebäudehülle im Vordergrund. Exemplarisch herausgehoben wird die Entwicklung des Außenwandquerschnittes unter Berücksichtigung verschiedener Dämmstoffmaterialien und Holzträgerquerschnitten, die Ermittlung der Wärmebrückenkoeffizienten an Bauteilschnittstellen und die Planung der Luftdichtheitsebene.

Angestrebt wurden in Abstimmung mit den Anforderungen der Gebäudesimulation des Haustechnikers folgende Werte:

 

    U-Wert Außenwand ≤ 0,14 W/m²K
  lineare Wärmebrückenkoeffizienten ≤ 0,06 W/mK
  Luftdichtheitswert nL50 ≤ 0,6 h-1
 
Außenwände mit massivem Holzsteher 70/300
Außenwände mit mit Stegträger
Abbildungen:
Außenwände mit massivem Holzsteher 70/300 bzw. mit Stegträger;

 

Variantenvergleich Außenwände

Mittels dreidimensionaler Wärmestromanalysen erfolgte der rechnerische Vergleich verschiedener Dämmstoffvarianten, welche zu Projektbeginn grundsätzlich zur Auswahl standen. Es handelte sich um Mineralwolle-, Zelluloseflocken und Holzspänedämmung. Weiters wurden massive, sowie zusammengesetzte (reduzierte) Trägervarianten untersucht. In Tabelle 1: U-Werte der Außenwandvarianten sind die mittleren U-Werte, in Tabelle 2 die linearen Wärmebrückenkoeffizienten, welche in die Transmissionswärmeverluste und Heizenergieberechnung einfließen, dargestellt.

 

Trägerprofil

U-Werte (W/m²K)

 

Mineralwolle  0,037 W/mK

Zellulose         0,041 W/mK

Holzspäne   0,045 W/mK

 
 

Holzsteher 70/300

0,131

0,138

0,145

 

Stegträger

0,118

0,126

0,134

 

Tabelle 1: U-Werte der Außenwandvarianten

 

Die Entscheidung fiel nach der ökologischen Bewertung (siehe Variantenvergleich) vor allem wegen der regionalen Verfügbarkeit und Bearbeitung zugunsten des Wandtyps mit massivem Holzsteher und Zellulosedämmung im Wandelement bzw. Schafwolldämmung in der Installationsebene aus. Als innere Beplankung der vorgefertigten Wandelemente wurde aus Gründen des Schallschutzes und der Luftdichtheit eine 3-Schichtplatte der Diagonalschalung vorgezogen. Diese kam nur als äußere Schale zur Anwendung und wurde mit einer Winddichtung abgedeckt.

 

Ergänzend eine Zusammenstellung der U-Werte der wesentlichen Bauteile:

 

  Bauteilbezeichnung

U-Wert in W/m²K

  Außenwand gegen Erdreich

0,201

  Außenwand hinterlüftet

0,133

  Dachaufbau (Warmdach)

0,102

  Verglasungen

0,600

  Passivhaus - Fensterrahmen Holz

0,930

  Fußboden gegen unbeheiztes Kellergeschoß

0,302

  Fußboden gegen Erdreich

0,188

Tabelle 2: Übersicht U-Werte

 
Luftdichter Anschluss Obergeschoßdecke
Kontrolle der Luftdichtheit am Bau
Kontrolle der Luftdichtheit am Bau
Abbildungen:
Luftdichter Anschluss Obergeschoßdecke;
Kontrolle der Luftdichtheit am Bau;
 

Wärmebrückenkoeffizienten

Alle Bauteilübergänge- und Fensteranschlüsse wurden als Wärmebrücken erfasst und die Wärme-brückenzuschläge gemäß EN 10211 ermittelt

(siehe Tabelle 3: Lineare Wärmebrückenkoeffizienten).

 

 

Wärmebrücke

ψ-Wert
W/mK

Holzstütze in Außenwand

0,010

Außenwand OG - Dachanschluß OG

-0,003

Außenwand EG/OG - Decke über EG

0,026

Außenwand EG - Decke über UG

-0,024

Außenwand UG - Decke über UG

0,062

Fensteranschluss unten/seitlich

0,058

Fensteranschluss oben

-0,025

Tabelle 3: Lineare Wärmebrückenkoeffizienten

 

 
 

Luftdichtheitskonzept

Dem Passivhausstandard entsprechend wurde ein nL50-Wert von maximal 0,6 h-1 angestrebt und in der Detailplanung auf einen durchgehenden Luftdichtheitsperimeter (siehe Abbildung 32) geachtet. Statt dem Abkleben der Stöße der innenseitigen Beplankung aus 3-Schichtplatten kam eine vollflächige, faserverstärkte Dampfbremse zum Einsatz. Unterbrechungen durch die auskragenden Elemente wurden mit besonderem Augenmerk auf Elementstöße miteinbezogen. Das ursprünglich geplante mechanisch befestigte Warmdach wurde wegen der Durchdringungen nach statischer Abklärung mit Kiesauflast ausgeführt. Frühzeitige Qualitätskontrollen in der Ausführungsphase (siehe Abbildung 33) sollten das Bewusstsein bei ausführenden Firmen und Handwerkern fördern. Bestätigt wurde dies durch im Rohbauzustand gemessene nL50 Werte zwischen 0,45 h-1 und 0,53 h-1 (siehe Tabelle 4). Die Messprotokolle finden Sie im Anhang.

 

Haus A

Haus B

Haus C

 
 

0,45 h-1

0,48 h-1

0,53 h-1

 

Tabelle 4:  Ergebnisse Luftdichtheitsmessungen im Rohbauzustand (nL50-Werte)

 

Da es im Zuge der Ausbauarbeiten durch nachfolgende Gewerke (z.B. Elektro-, Heizungs- und Sanitärinstallationen, Trockenbau) zu Beschädigungen oder Durchdringungen der Luftdichtheitsebene kommen kann, sind zur Dokumentation des tatsächlich erreichten Zustandes Blower-door Messungen im fertigen Zustand durchzuführen. Die Ergebnisse liegen derzeit noch nicht vor.

 
 

Bauökologische/-biologische Bauteiloptimierung

Vorgangsweise

Für die ökologische Bauteiloptimierung, die als Grundlage der Detailplanung und ökologischen Ausschreibung dient, wurde das Planungsinstrument „IBO-Passivhaus-Bauteilkatalog“ [PB 2004] und der „Ökoleitfaden:Bau“ eingesetzt. In Erweiterung zum Bauteilkatalog wurden neben Primärenergieinhalt, Treibhauspotenzial und Versäuerung drei weitere ökologische Kennwerte, Abbau abiotischer Ressourcen, Photosmog und Überdüngung, zur umfassenden Berücksichtigung von Umweltaspekten, berücksichtigt. Die Bauteiloptimierungen (Konstruktions- und Materialwahl) wurden während der Planungsphase auf Basis der Mindestanforderungen (Ortsbild Ludesch: Passivhausstandard, Erhöhung der regionalen Wertschöpfung, Ökologisierung der Region), den ökologischen Kennwerten und den Diskussionsergebnissen des Planungsteams (Bauökologe, Bauphysiker, Fachplaner und Architekt) vorgenommen. Dabei wurde analog der empfohlenen Vorgehensweise des IBO-Passivhaus-Bauteilkataloges vorgegangen:

  • Zusammenstellung der Standard-Bauteile
  • Ökologische Bewertung der Standard-Bauteile
  • Optimierung der Bauteile durch Ausarbeitung verschiedener Varianten und anschließender ökologischer Bewertung dieser Varianten
  • Parallel zur ökologischen Bewertung wurden sämtliche Bauteilanschlüsse bauphysikalisch auf Wärmebrückenfreiheit untersucht.
  • Auswahl der für dieses Projekt sinnvollsten ökologischen Bauteillösungen unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit und technischen Umsetzbarkeit im Planungsteam
  • Freigabe zur Erstellung der Leistungsverzeichnisse

Bei der bauökologischen/-biologischen Optimierung wurde besonderes Augenmerk auf die Langlebigkeit, Wartungsfreundlichkeit, Materialwahl und Entsorgungs-/Recyclingfähigkeit gelegt. Für die Bauteiloptimierung wurden folgende Optimierungskriterien angewandt:

 

Herstellung/Einbau

  • Verwendung nachwachsender Rohstoffe
  • Aufwände für die Herstellung des auslieferfertigen Produkts in Form von Primärenergieinhalt an nicht erneuerbaren Ressourcen, Treibhauspotenzial, Abbau abiotischer Ressourcen, Photosmog, Versäuerung, Überdüngung
  • Schadstoff-Emissionen aus Baustoffen während Einbau

Nutzung

  • Schadstoff-Emissionen aus Baustoffen während Nutzung
  • Feuchtesorptionsfähigkeit

Recycling/Beseitigung

  • Nutzungsdauer
  • Trennbarkeit
  • Wiederverwendbarkeit
  • Verwertbarkeit und Entsorgung

 

Bauteilkonstruktionen und Materialwahl

Im Folgenden sind die ökologischen Bewertungen der ursprünglich vorgeschlagenen Bauteile und der ausgearbeiteten Varianten für eine Bauteiloptimierung an repräsentativen Bauteilaufbauten der Außenwände, Innenwände, Bodenaufbauten, Kellerdecke und des Dachs auf Basis eines der wesentlichsten ökologischen Kennwerte, des GWPs (Netto-Treibhauspotenzial = CO2-Freisetzung (+ Vorzeichen) + CO2-Bindung (- Vorzeichen)), dargestellt. Die detaillierte ökologische Bewertung ist im Anhang beigefügt (siehe Kapitel 8.1). Ergänzend dazu sind die Diskussionsergebnisse des Planungsteams beschrieben, welche zur Ausführung gelangten, sowie eine Zusammenschau der ökologisch motivierten, umgesetzten Maßnahmen:

 
Variantenvergleich Außenwände
Abbildung:
Variantenvergleich Außenwände;

[2] Bezugnehmend auf die ökologische Diskussion zw. Gipsfaser- und Gipskartonplatte unterscheiden sich die Ökokennzahlen dieser zwei Bauprodukte nur unwesentlich. Der Hauptunterschied zw. Gipsfaser- und Gipskartonplatte liegt vor allem in der unterschiedlichen Dichte. Die größere Dichte der Gipsfaserplatte beschert ihr zwar etwas schlechtere Ökokennzahlen, jedoch im Gegensatz dazu verschafft ihr dies Vorteile in der Anwendung. Ein weiterer Unterschied ist auch der etwas höhere Trocknungsaufwand im Herstellungsprozess der Gipsfaserplatten. Der wohl bekannteste Unterschied zw. Gipsfaser- und Gipskartonplatte ist die bessere Verwertbarkeit/Recyclierbarkeit der Gipsfaserplatte. Gipsfaserplatten sind direkt in den Produktionsprozess rückführbar. Da sich die Vor- und Nachteile zw. Gipsfaser- und Gipskartonplatte etwa die Waage halten, war für das Planungsteam der nicht unwesentliche Kostenvorteil der Gipskartonbauplatte (siehe Kapitel 4.5.2 Mehrkosten – bauteilspezifisch) maßgebend für den Einsatz von Gipskartonbauplatten. Aus Sicht der ökologischen Variantenbewertung ist neben den technischen Vorteilen vor allem der Vorteil der leichteren Wiederverwendbarkeit der Gipsfaserplatte entscheidend.

 

Außenwände

 

Tabelle 5: Aufbau Außenwände

Variante 0 (AW01)

Variante 1

Variante 2

Variante 3

Variante 4

Ausführung

2*GK-Bauplatte

2*GK-Bauplatte

2*GK-Bauplatte

2*Gipsfaser-platte²

2*Gipsfaser-platte²

1*GK- Bauplatte mit Holzbeplankung oder 2*GK-BauplatteB

Mineralwolle/
Metallständer

Schafwolle/
Lattung

Schafwolle/
Lattung

Schafwolle/
Lattung

Schafwolle/
Lattung

Schafwolle/
Lattung

Dampfbremse

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

3-SchichtplatteA

wie Variante 0

wie Variante 0

Rohe Schalung 20 mm

wie Variante 0

wie Variante 0

KVH Ständer 60-80/300 dazw.

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

Massivholz-ständer

60-80/300 dazw.

Mineralwolle

Hanf

Zellulose-flocken

Zellulose-flocken

Holzspäne (Isowood)

Zelluloseflocken

Rohe Schalung

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

Lattung/Hinter-lüftung

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

Vertikalschalung Weißtanne

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

 

A  Auf Grund technischer Anforderungen (Aussteifung) wurde der konstruktive Teil mit 3-Schichtplatten ausgeführt. In allen anderen Bereichen wurden Weißtannen-Diagonalschalungen anstatt OSB-Platten (Baustandard) realisiert.

 

B  Die Vorsatzschale mit Weißtannen-Holzbeplankung (massiv, sägerau) und 1*GK-Bauplatte wurde mehrheitlich im Projekt umgesetzt. In manchen Büros wurde eine 2-fach Beplankung mit GK-Bauplatten auf Grund von Mieterwünschen ausgeführt.

 

Variante Var0 Holz1000km entspricht dem Bauteilaufbau der Variante Var0 mit Berücksichtigung der Entfernung des Herstellungsortes in Osteuropa/Tschechien (siehe Kapitel 2.3.3).

Die Ausführung entspricht im Wesentlichen der Variante Var2, die neben einem relativ geringen Treibhauspotenzial auch sehr gute Ökokennwerte des Primärenergieinhaltes und der Versäuerung aufweist. Damit stellt sie dicht gefolgt von Variante Var3 und Var4 die ökologisch günstigste Variante mit den größten Einsparungspotenzialen dar.

Die Variante Var4 zeigt hier zwar das geringste Treibhauspotenzial, jedoch bezüglich der anderen Ökokennwerte weist die Variante Var2 bessere Werte auf. Die ausgeführte Variante konnte im Optimierungsprozess durch überwiegenden Einsatz einer Weißtannen-Vorsatzschale gegenüber der Variante Var2 weiter ökologisch optimiert werden.

 

 
Variantenvergleich Innenwände
Abbildung:
Variantenvergleich Innenwände; 

Innenwände

 

Tabelle 6: Aufbau Innenwände

Variante 0 (IW02)

Variante 1

Ausführung

2*GK-Bauplatte

2*Gipsfaserplatte2

1*GK- Bauplatte mit Holzbeplankung oder 2*GK-BauplatteB

Mineralwolle zw. Metallständer

Schafwolle zw. Lattung

Schafwolle zw. LattungC

3-SchichtplatteA

wie Variante 0

wie Variante 0

Ständer 80/120 dazw.A

wie Variante 0

wie Variante 0

MineralwolleA

Hanf

Zelluloseflocken

3-SchichtplatteA

wie Variante 0

wie Variante 0

Mineralwolle zw. Metallständer

Schafwolle zw. Lattung

Schafwolle zw. LattungC

2*GK-Bauplatte

2*Gipsfaserplatte

wie Variante 0

 

A     Auf Grund statischer Anforderungen mussten einige Wände, wie im Archiv, in Büros oder in der Bücherei als tragender konstruktiver Teil ausgeführt werden. Bei den nicht tragenden Wänden wurde Schafwolle zw. Metallständern ausgeführt.

 

B     Die Vorsatzschale mit Weißtannen-Holzbeplankung (massiv, sägerau) und 1*GK-Bauplatte wurde mehrheitlich im Projekt umgesetzt. In manchen Büros wurde eine 2-fach Beplankung mit GK-Bauplatten auf Grund von Mieterwünschen ausgeführt.

 

C     Bei nicht tragenden Wänden

Die Ausführung entspricht im Wesentlichen der Variante Var1 mit den ökologischen Vorteilen einer Weißtannen-Vorsatzschale. Im Bereich tragender Elemente konnten die ökologisch und wirtschaftlich vorteilhafteren Zelluloseflocken gegenüber einer Hanfdämmung zum Einsatz gelangen, da auch durch Verwendung von Zelluloseflocken die technischen Anforderungen erfüllt werden.

 

Die Ausführung entspricht im Wesentlichen der Variante Var1 mit den ökologischen Vorteilen einer Weißtannen-Vorsatzschale. Im Bereich tragender Elemente konnten die ökologisch und wirtschaftlich vorteilhafteren Zelluloseflocken gegenüber einer Hanfdämmung zum Einsatz gelangen, da auch durch Verwendung von Zelluloseflocken die technischen Anforderungen erfüllt werden.

 
Variantenvergleich Bodenplatte
Abbildung:
Variantenvergleich Bodenplatte; 

Bodenplatte

 

Tabelle 7: Aufbau Fußboden gegen Erdreich

Variante 0 (Fb02)

Variante 1

Ausführung

Wasserverdünnbare Kunstharz-Versiegelung

Wasserverdünnbare Naturharz-Versiegelung

Naturöl-Versiegelung

Industrieparkett

wie Variante 0

wie Variante 0

Klebstoff Kunstharz

Klebstoff zementär

wie Variante 0

Estrich

wie Variante 0

wie Variante 0

Dampfbremse

Papiertrennlage

wie Variante 0

EPS 25

Poröse Holzfaserplatte

wie Variante 0

Bitumenabdichtung

Entfällt

wie Variante 0

WU-Beton armiert

wie Variante 0

Beton ohne Einharzung

PE-Folie

wie Variante 0

wie Variante 0

XPS-Dämmung

Schaumglas in Polymerbitumen

wie Variante 0

Sauberkeitsschicht (Magerbeton-Trennlage-Rollierung-PP Filtervlies-Erdreich)

entfällt

wie Variante 0

 

 

Tabelle 8: Aufbau Bodenplatte Akustikraum

Variante 0 (Fb03)

Variante 1

Ausführung

Wasserverdünnbare Kunstharz-Versiegelung

Wasserverdünnbare
Naturharz-Versiegelung

Linoleum

2xSpanplatte

Schiffboden

wie Variante 0

PE-Dampfbremse

Papiertrennlage

wie Variante 0

Dämmung Mineralwolle zw. Polsterhölzer

Dämmung Schafwolle zw. Polsterhölzer

wie Variante 0

Mineralwolle Trittschalldämmung

Holzfaser- Trittschalldämmung

wie Variante 0

Bitumenabdichtung

Entfällt

wie Variante 0

WU-Beton armiert

wie Variante 0

Beton ohne Einharzung

PE-Folie

Entfällt

wie Variante 0

XPS-Dämmung

Schaumglas in Polymerbitumen

wie Variante 0

Sauberkeitsschicht (Magerbeton-Trennlage-Rollierung-PP Filtervlies-Erdreich)

entfällt

wie Variante 0

 

 

Die ökologischen Kennwerte sind hier vor allem durch den Beton geprägt. Durch die ökologischen Optimierungen können daher nicht so hohe Verbesserungspotenziale an der Gesamtkonstruktion erzielt werden, wie bei den vorhergehenden Konstruktionen. Dennoch sind je nach Ökokennzahl Verbesserungen von rund 20% beim Primärenergieinhalt und bis zu 51% beim Photosmog (Fb02_Var1) möglich.

Beim Treibhauspotenzial ist der ökologische Unterschied der Varianten eher gering. Bei der Variante Fb03_Var1 liegt das netto Treibhauspotenzial sogar um einige Prozente höher als jenes der Ausgangsvariante. Dies hat seine Ursache an der geringeren Holzmenge (und damit CO2-Bindung), die durch einen 24 mm Schiffboden anstatt 32 mm Spanplatten eingebracht wird. Aus ökologischer Sicht ist in diesem Fall trotz des etwas schlechtern Netto-Treibhauspotenzials die Materialeinsparung als vorteilhaft zu bewerten.

Auf Grund dieser sehr stark Beton geprägten Ökokennzahlen rückten wirtschaftliche Aspekte im Optimierungsprozess mehr in den Vordergrund. Folglich wurden im Wesentlichen die Varianten 0 (Fb02_Var0 und Fb03_Var0) ausgeführt, da auf der einen Seite technische Anforderungen (Vorgaben des Bauphysikers) eingehalten werden mussten, wie z.B. EPS-Platten und Mineralwolledämmung anstatt Holzfaserplatten und Schafwolledämmung (Feuchterisiko) oder Spanplatten anstatt Schiffsboden (akustische Anforderungen), und auf der anderen Seite wirtschaftliche Aspekte maßgebend waren. Im Bereich der Perimeterdämmung waren die relativ hohen Mehrkosten der Schaumglasschüttung (siehe Kapitel 4.5.2 Mehrkosten – bauteilspezifisch) ausschlaggebend.

 
Variantenvergleich Kellerdecke
Abbildung:
Variantenvergleich Kellerdecke; 

Kellerdecke

 

Tabelle 9: Aufbau Kellerdecke unbeheizt

Variante 0 (Fb09)

Variante 1 (unbeheizt)

Ausführung

Wasserverdünnbare Kunstharz-Versiegelung

Wasserverdünnbare Naturharz-Versiegelung

Naturöl-Versiegelung

Industrieparkett

wie Variante 0

wie Variante 0

Klebstoff Kunstharz

Klebstoff zementär

wie Variante 0

Estrich

wie Variante 0

wie Variante 0

Dampfbremse

wie Variante 0

wie Variante 0

Mineralwolle Trittschalldämmung

Holzfaser- Trittschalldämmung

wie Variante 0

EPS 25

Perliteschüttung

wie Variante 0

Stahlbetondecke

wie Variante 0

wie Variante 0

 

 

Tabelle 10: Aufbau Kellerdecke beheizt

Variante 0 (Fb09A)

Variante 2 (beheizt)

Ausführung

Wasserverdünnbare Kunstharz-Versiegelung

Wasserverdünnbare Naturharz-Versiegelung

Naturöl-Versiegelung

2xSpanplatte

Schiffboden

Industrieparkett

 

 

Estrich

Dampfbremse

Baupapier

wie Variante 0

Dämmung Mineralwolle zw. Polsterhölzer

Dämmung Schafwolle zw. Polsterhölzer

 

Mineralwolle Trittschalldämmung

Holzfaser-
Trittschalldämmung

wie Variante 0

EPS 25

 

Perliteschüttung

Stahlbetondecke

wie Variante 0

wie Variante 0

 

A     Die Optimierung erfolgte anhand des Bauteilaufbaus von Fb09 (EG gegen UG unbeheizt), wobei der beheizte Fußboden im EG gegen UG dem Kellerdeckenaufbau Fb10 (EG gegen UG beheizt) entspricht.

Der ökologische Aufwand zur Herstellung des Bauteils wird vor allem durch den Stahlbeton verursacht. Dadurch ergibt sich ein ähnliches Bild wie bei den Bodenplatten, bei denen die ökologischen Kennwerte vor allem durch den Beton geprägt sind. Die Umweltbelastungen werden durch Variante Fb09_Var1 (Nassestrich) um durchschnittlich ca. 5-10%, bei Variante Fb09_Var2 (Schiffboden) um ca. 10-20% verringert. Das dargestellte GWP-Einsparungspotenzial liegt dabei sogar bei rund 13% bei Variante Fb09_Var2 und 30% bei Variante Fb09_Var2.

 

Wie auch bei den Bodenplatten rückte der wirtschaftliche Aspekte im Optimierungsprozess bei den Kellerdecken mehr in den Vordergrund, angesichts der sehr stark Stahlbeton geprägten Ökokennzahlen. Folglich wurde im Wesentlichen die Variante 0 ausgeführt, da einerseits technische und konstruktive Anforderungen eingehalten werden mussten und andererseits wirtschaftliche Aspekte maßgebend waren. Im Bereich des Trittschallschutzes waren die relativ hohen Mehrkosten der Holzfaser-Trittschalldämmung (siehe Kapitel 4.5.2 Mehrkosten – bauteilspezifisch) ausschlaggebend.

 
Variantenvergleich Zwischengeschossdecke
Abbildung:
Variantenvergleich Zwischengeschossdecke; 

Zwischengeschossdecke

 

Tabelle 11: Aufbau Zwischengeschossdecke

Variante 0 (Fb15)

Variante 1

Variante 2

Ausführung

Wasserverdünnbare Kunstharz-Versiegelung

Wasserverdünnbare Naturharz-Versiegelung

wie Variante 0

Naturöl-Versiegelung

Industrieparkett

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

Klebstoff Kunstharz

Klebstoff zementär

wie Variante 0

wie Variante 0

Estrich

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

PE-Folie

Papiertrennlage

wie Variante 0

wie Variante 0

Mineralwolle- Trittschalldämmung

Holzfaser- Trittschalldämmung

wie Variante 0

wie Variante 0

Zementgebundene Perliteschüttung

Verdichtete Perliteschüttung

wie Variante 0

wie Variante 0

3-Schichtplatte

wie Variante 0

entfällt

wie Variante 0

Mineralwolle zw. Träger BSH 280mm

Schafwolle

Stahlbetonplatte 300 mm

Schafwolle

3-Schichtplatte

wie Variante 0

entfällt

wie Variante 0

Mineralwolle zwischen Schwingbügel

Schafwolle

entfällt

SchafwolleA

GK-Feuerschutzplatte

Gipsfaserplatte2

entfällt

wie Variante 0

Mineralwolle zwischen Schwingbügel

Schafwolle

wie Variante 0

SchafwolleA

Weißtanne

wie Variante 0

wie Variante 0

wie Variante 0

 

A     Im Bereich von Fluchtwegen und öffentlichen Gängen musste aus brandschutztechnischen Auflagen anstatt Schafwolle Mineralwolle in den abgehängten Decken verwendet werden.

 

Die Ausführung ist eine Mischung zwischen der Ausgangsvariante Fb15_Var0 und der ökologisch optimierten Variante Fb15_Var1. Die Variante Fb15_Var2 stellt eine Massivbaukonstruktion dar, deren ökologische Kennwerte vor allem durch die Stahlbetonplatte geprägt sind. Dadurch ergibt sich für die Variante Fb15_Var2 ein ähnliches Bild, wie bei den vorher beschriebenen Bauteilen Bodenplatte, Kellerdecke und Zwischengeschossdecke. Hingegen wurde mit der Ausgangsvariante bereits eine relativ gute ökologische Bauteilkonstruktion vorgeschlagen. Die Reduktion der Umweltbelastungen ist durch die ökologisch optimierte Variante Fb15_Var1 nur noch mit rund 10% möglich, wobei das abgebildete GWP-Einsparungspotenzial mit ca. 30% am höchsten liegt. Auf dieser Basis erfolgte die Auswahl von Bauteilproduktalternativen zur ökologisch empfohlenen Variante Fb15_Var1 vor allem auf Grund technischer (zementgebundene anstatt verdichtete Perlite) Anforderungen und wirtschaftlicher (Mineralwolle- anstatt Weichfaser-Trittschalldämmung, (siehe Kapitel 4.5.2 Mehrkosten – bauteilspezifisch) Gesichtspunkte. Mit der Substitution der Mineralwolldämmung durch Schafwolldämmung wurde das größte Einsparungspotenzial im Bereich der Bauteilprodukte erzielt.

 
Variantenvergleich Balkone
Abbildung:
Variantenvergleich Balkone; 

Zugang zu den Büros, Balkone

 

Tabelle 12: Aufbau Balkone

Variante 0 (Fb17)

Variante 1

Ausführung

Lattenrost

wie Variante 0

wie Variante 0

Querlattung

wie Variante 0

wie Variante 0

Punktuell Neoprenlager

wie Variante 0

wie Variante 0

Bitumenabdichtung
2-lagig

PE-Abdichtung verschweißt, darüber PP-Schutzvlies

FPO-Dachabdichtungsbahn (flexibles Polyolefine verschweißt)

Steinwolle-Trittschalldämmung

Holzfaser-Trittschalldämmung

wie Variante 0

EPS25

Perliteschüttung

 

 

 

FPO-Unterdachbahn (flexibles Polyolefine, verschweißt

Aludampfsperre

wie Variante 0

 

 

 

3-Schichtplatte

Brettstapeldecke (BS11)

Massivholzplatte Holzdübel

Mineralwolle zw. Träger (Brettstapeldecke BS11)

3-Schichtplatte

wie Variante 0

wie Variante 0

 

 

Alukaschierte Dampfbremse in Bereichen gegen Außenluft

Mineralwolle zwischen Schwingbügel

Schafwolle

Schafwolle zwischen Schwingbügel

GK-Feuerschutzplatte

Gipsfaserplatte2

wie Variante 0

Mineralwolle zwischen Schwingbügel

Schafwolle

Schafwolle zwischen Schwingbügel

 

 

PP-Vlies

Weißtanne

wie Variante 0

wie Variante 0

 

Die Ausführung ist eine Mischung zwischen der Ausgangsvariante Fb17_Var0 und der ökologisch optimierten Variante Fb17_Var1. Wie auch im vorhergehenden Bauteil der Zwischengeschossdecke wurde mit der Ausgangsvariante bereits eine relativ gute ökologische Bauteilkonstruktion vorgeschlagen, wodurch sich hier ein analoges Bild ergibt, jedoch mit einem Reduktionspotenzial der Umweltbelastungen von rund 25 bis 35% und einem GWP-Einsparungspotenzial mit ca. 30%. Neben ökologischen Aspekten war die Bauproduktauswahl für die Ausführungsvariante maßgeblich durch technische Anforderungen bestimmt. Steinwolle anstatt einer Holzfaser-Trittschalldämmung wurde auf Grund der Anforderungen an den technischen Trittschall und Mineralwolle anstatt Zellulosedämmung zwischen den Trägern auf Grund von Verarbeitungsgrenzen der Zelluloseflocken (konnten nicht eingeblasen werden) vom Planungsteam gewählt. Die Auswahl der weiteren Bauprodukte entspricht im Wesentlichen der empfohlenen Variante Fb17_Var1.

 
Variantenvergleich Dach
Abbildung:
Variantenvergleich Dach; 

Dach

 

Tabelle 13: Aufbau Dach

Variante 0 (Da1)

Variante 1

Ausführung

Bitumenbahn beschiefert

PE-Dichtungsbahn mech. befestigt

Bitumenbahn (2-lagig)

Bitumenbahn (2-lagig)

Holzschalung sägerau

Bitumenbahn (1-lagig) mech. befestigt

Steinwolleplatten in EPS-Gefälledämmung verklebt

Hinterlüftung

wie Variante 0

Aludampfsperre

Dachauflegebahn verschweißt diffusionsoffen

wie Variante 0

 

Holz-Streuschalung

 

 

3-Schicht-Platten auf Balkenlage aufgedoppelt, dazw. Zellulose

 

Holzschalung Fichte

 

 wie Variante 0

Balkenlage S10

Balkenlage S10, dazw. Zellulose

MassivholzbalkenlageA

 

Holzschalung

 

 

PE-Dampfbremse

 

Mineralwolle zwischen Abhängung

Schafwolle zw. Abhängung

Schafwolle zw. Abhängung

PP-Vlies

wie Variante 0

wie Variante 0

Weißtanne

wie Variante 0

wie Variante 0

 

A     Aus statischen Gründen musste die Vollholzbalkenlage (sägerau) teilweise aus Brettschichtholz bzw.Leimbindern, 3S-Platten und metallischen Deckenaussteifungen ausgeführt werden (Haus C).

 

Die ökologisch optimierte Empfehlung ist ein hinterlüftetes Flachdach, wodurch eine Reduktion der Umweltbelastungen um ca. 70% bezüglich der Ausgangsvariante möglich ist, mit Ausnahme des Photosmogs, der durch Verwendung einer PE-Abdichtung deutlich erhöht ist. Auf Grund des hohen Einsatzes heimischen und regionalen Holzes liegt das dargestellte GWP-Einsparungspotenzial der Variante Da01_Var1 bezüglich der Ausgangsvariante Da01_Var0 sogar noch wesentlich höher bei rund 220%. Aus Kosten- und architektonischen Gründen entwickelte sich im Optimierungsprozess des Planungsteams als „beste Variante“ ein optimiertes Warmdach, das mit ein paar Abwandlungen dem Aufbau der Ausgangsvariante entspricht. Die ursprünglich angedachte Dachkonstruktion mit Deckenelementen (Multibox) konnte durch eine Vollholzbalkenlage (sägerau) mit Rauhspundschalung ökologisch optimiert werden.

 
 

Übersicht ökologisch motivierter Baumaßnahmen

Die folgende Tabelle zeigt eine Zusammenfassung der Diskussionsergebnisse des Planungsteams aus der bauökologischen/-biologischen Bauteiloptimierung im Hinblick auf die ökologisch motivierten und umgesetzten Maßnahmen.

 

Tabelle 14: Übersicht ökologisch motivierter Maßnahmen

 

Standard

umgesetzte ökologische Alternative

Wandaufbauten

GK-Bauplatte

Holzbeplankung aus regionaler Weißtanne

OSB-Platten

Weißtannen-Diagonalschalung (regionales Weißtannenvollholz), 3-Schichtplatten

Metallständer

Baulatten (regionales Weißtannenvollholz)

Mineralwolle-Dämmung

Schafwolle-Dämmung,

Zelluloseflocken

Böden und Decken

Kunstharz-Versiegelung

Naturöl-Versiegelung,

Linoleum

Spanplatten

Industrieparkett

Mineralwolle

Schafwolle

2-lagige Bitumenabdichtung

Flexible Polyolefine verschweißt

EPS 25 Dämmplatten

Perliteschüttung

Brettschichtholz bzw. Leimbinder

Massivholzbalkenlage (sägerau)

Fenster und Türen

Holz/Alu

Passivhaustaugliche Holzfenster und –türen  aus regionaler Weißtanne

PU-Schaum (Ortschaum)

Stopfwolle (Schafwolle)

Allgemein

PVC-Baustoffe

Polyolefine-Baustoffe, EPDM, Faserbetonleisten, verzinkte E-Trassen

Verklebte Befestigungen

Mechanische Befestigungen

Chemischer Holzschutz und Beschichtungen

Konstruktiver Holzschutz

Lösemittelhaltige Beschichtungen

Wasserverdünnbare Beschichtungen

 
 

Energiekennzahlen und Gebäudebewertung

 

Gebäudestruktur

Auf Basis des architektonischen Entwurfs des Gesamtkomplexes, resultieren für die Berechnung autarke Gebäudekomplexe, welche mit den Benennungen „Haus A“, „Haus B“ und „Haus C“ definiert sind.

 

Die einzelnen „Häusern“ sind in sich nur im Kellergeschoss miteinander verbunden, wobei nur für das „Haus B“, beheizte Nutzerräume im Kellergeschoss zugeordnet werden können.

 

Aus bautechnischer Sicht sind die unbeheizten Lagerräume unter den Häusern A und C, thermischen voneinander getrennt.

 

Die Ausnahme bildet die verglaste Verbindungsbrücke im Bereich Haus B und Haus C, welche aber über eine Abtrennung mittels Türelement im Bereich Haus A verfügt und sich somit rechnerisch zuordenbar darstellt.

Berechnungsverfahren

Aufgrund der Komplexität des vorliegenden Projektes hinsichtlich Nutzung, anlagentechnischer Ausstattung und räumlicher Gliederung, sind für die Berechnung der Energiekennzahl auf Basis der vordefinierten U-Wert-Berechnung der Gebäudehüllenbauteile sinngemäß zwei unterschiedliche Berechnungsverfahren anwendbar.

 
Passivhaus Nachweis Haus A
Passivhaus Nachweis Haus B
Passivhaus Nachweis Haus C
Abbildungen:
Passivhaus Nachweis Haus A;
Passivhaus Nachweis Haus B;
Passivhaus Nachweis Haus C;
 

Berechnung mittels PHPP 2005

Als Nachweis des Passivhaus-Standards wurde die Passivhausberechnung des Gemeindezentrums Ludesch mit dem Programm „Passiv-Haus-Projektierungs-Paket“ (PHPP) des Passivhaus- Institutes in Darmstadt durchgeführt.

 

Wesentlichstes Merkmal der Berechnung mittels dieses Projektierungspakets, stellt die Rückführung auf die Nettonutzfläche als Energiebezugsfläche im Vergleich zu anderen Berechnungsmethoden dar.

 

Weiters werden die anlagentechnisch, relevanten Daten wie Wirkungsgrade von heizungs-, Lüftungs- und Warmwasserbereitungen detailliert angeführt. Ebenso ist

die Eingabe von Personenanzahlen für die Berechnung der internen Abwärmelasten.

 

Die zusammengefassten Gesamtergebnisse für jedes zuordenbare „Haus“ (A, B, C) sind aus den nachstehend angeführten Auswertungen ersichtlich.

 

Bei der Auswertung zu beachten ist bei diesem Bauvorhaben, der etwas verfälschte Primärenergie-Kennwert für „WW, Heizung und Hilfsstrom“ bei Haus B. Dieser resultiert daraus, dass bei der Berechnung der Standort der Anlagenteile in der gemeinsamen Technikzentrale im Haus B zugrunde gelegt wurde – sich aber die Hilfsstromwerte eigentlich auf die Häuser A und C aufzugliedern sind.

 

Größte Problematik beim Berechnungsverfahren nach PHPP ist die fehlende Möglichkeit zur Eingabe komplexer Anlagentechnik mit definierten Nutzungszeiten.

Gerade die Regelung von technischen Anlagen hinsichtlich Leistung, Nutzungszeit und Intervallen, ermöglicht es den Primärenergieverbrauch eines Gebäudes deutlich zu senken.

 

Aus diesem Grund, wurde die PHPP-Berechnung für den vergleichbaren Nachweis der Anlagen mit anderen Gebäuden erstellt, für die Projektierung der Gesamtanlage aber auf die detaillierte und dynamische Simulation mittels TRNSYS zurückgegriffen.

 
Vergleich der Energiekennzahl PHPP-TRNSYS
Vergleich der Primärenergiekennzahl PHPP-TRNSYS
Abbildungen:
Vergleich der Energiekennzahl PHPP-TRNSYS;
Vergleich der Primärenergiekennzahl PHPP-TRNSYS; 

Berechnung mittels TRNSYS

Mittels eines Mehrzonenmodells wurde der gesamte Gebäudekomplex unter denselben Grundlagen wie bei der PHPP-Berechnung dynamisch simuliert, um die

Energiekennzahl vergleichbar zu ermitteln.

 

Der Vergleich zeigt keine signifikanten Abweichungen der Ergebnisse für die „Energiekennzahl“ der jeweiligen Häuser:

 

Die zuvor bereits beschriebene Problematik der PHPP-Berechnung hinsichtlich Berücksichtigung von komplexer Anlagentechnik, macht sich besonders bei der Auswertung des „Primärenergiekennwertes für WW, Heizung und Hilfsstrom“ bemerkbar.

 

Hier sind deutliche Unterschiede zwischen den Berechnungsverfahren aus nachstehender Grafik zu erkennen.

 

Diese Unterschiede resultieren aus der Möglichkeit mit TRNSYS auch die Anlagentechnik mit entsprechenden Regelparametern dynamisch bei der Gesamtsimulation zu berücksichtigen.

 

Der Primärenergiekennwert stellt schlussendlich für den Betreiber der Anlage, den wichtigsten Wert dar, da dieser mittels geeigneter Zählereinrichtungen für Wasser, Strom, Wärme, etc. mit Gruppenaufteilungen durch eine zukünftige Energiebuchhaltung, die Betriebskosten definiert. Durch die Auswertung der im laufenden Betrieb erhaltenen Verbrauchswerte, ist eine Weiteroptimierung der Gesamtanlage und eine Analyse des Nutzerverhaltens möglich.

 

Ein starker Einflussfaktor stellt dabei die Nutzung der jeweiligen Bereiche dar, welcher im Vorfeld nur durch Annahmen theoretisch in die Berechnungen bzw. Simulationen einfließen kann. Beispielsweise sei hier die Betriebszeiten inkl. der Vorbereitungszeiten für das Cafe/Restaurant des Gebäudes oder Gemeindeveranstaltung im Bereich Veranstaltungsaal-Foyer-Bibliothek genannt.

 

Mehrere Workshops mit dem Bauherrn und Nutzer haben dazu beigetragen, zumindest grobe Anhaltswerte für die wöchentlichen Nutzungszeiten auch außerhalb der normalen Geschäftszeiten zu erhalten. Trotzdem ist mit einer mehr oder minder starken Abweichung der Primärenergiebedarfszahlen abhängig von den Betriebsstunden einzelner Nutzungsbereiche und Anlagen zu rechnen.

 

Besonderheit öffentlicher Gebäude

Das PHPP-Berechnungsmodell wurde für den Wohnbau entwickelt und ist für öffentliche Gebäude aufgrund unterschiedlicher Nutzungsanforderungen nur bedingt anzuwenden. Bislang sind allerdings in Österreich keine angepassten stationären Berechnungsmodelle verfügbar.

 

Übliche Nachweisberechnungen gehen von einem Frischluftwechsel zwischen 0,5 und 0,6 h-1 aus, welcher zur Beheizung ausreichen muss. Für öffentliche Gebäude sind aus hygienischen Abforderungen  höhere Luftwechsel notwendig (z.B. bei Versammlungsräumen). Der üblicherweise berechnete Pimärenergiebedarf entspricht damit nicht dem tatsächlichen Bedarf.

 
Vergleich der Primärenergiekennzahl
Abbildung:
Vergleich der Primärenergiekennzahl Passivhausbauweise/Vorarlberger Bautechnikverordnung 

Primärenergiebedarf

Der gemäß PHPP berechnete Primärenergiebedarf (ohne Haushaltsstrom) mit der sehr komplexen Anlagentechnik ist im Vergleich zu anderen realisierten Projekten sehr gering.

 

Zur Veranschaulichung wird ein Gebäude mit derselben Anlagentechnik wie das projektierte Passivhaus mit U-Werten gemäß den derzeitigen Standard der Vorarlberger Bautechnikverordnung verglichen.

 

Es ergeben sich Einsparungen im Primärenergieverbrauch zwischen 70 und 80%, welche sich für den Nutzer zukünftig mit deutlich geringeren Betriebskosten bemerkbar machen werden.

 
Kühlenergiebedarf pro Jahr
Flächenspezifischer Kühlenergiebedarf
Abbildungen:
Kühlenergiebedarf pro Jahr;
Flächenspezifischer Kühlenergiebedarf;  

Kühlenergiebedarf

Die Anlagendimensionierungen gem. VDI ergibt eine erforderliche Kühllast von 42 kW für alle drei Häuser.

 

Dabei berücksichtigt sind interne Abwärmelasten von Geräten und Personen sowie die äußeren Lasten bei aktiviertem Sonnenschutz.

 

Durch das dynamische Simulationsverfahren wurde der Kühlenergieverbrauch für jeden Gebäudekomplex unter den oben genannten Randbedingungen der Lasteinträge bzw. Lasterträge ermittelt, welcher aus nachstehender Grafik zu entnehmen ist.

 

Es ergibt sich ein Gesamtenergieaufwand von 21.067 kWh/a, um eine maximale Raumtemperatur von 24 °C bei einer Außentemperatur von +32 °C zu erreichen.

 

Für die Berechnung wurde eine durchschnittliche Personen- und Gerätebelegung der Räume angenommen.

In der Abbildung 45 wird die flächenspezifische Kühlenergie dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Orientierung der Gebäude ergeben sich markante Unterschiede.

 

Der Sonnenschutz wurde in Form von vorgehängten Screens mit hinterlüftetem Abstand zur eigentlichen Fassade ausgeführt. Diese Screens erlauben trotz Verschattung eine Blickdurchlässigkeit aus dem Innenraum. Die großflächigeren Verglasungen des Eingangsbereiches und Cafes sind gegen Norden ausgerichtet – dies erhöht zwar einerseits den Heizenergiebedarf, jedoch ergeben sich andererseits geringe Kühllasten und eine gute Tageslichtnutzung.

 
Tabelle 15: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus A
Tabelle 16: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus B
Tabelle 17: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus C
Ökokennzahlen – Primärenergiebedarf GMZ Ludesch (Haus A B und C – ohne Keller) im Vergleich
Ökokennzahlen – Treibhauspotenzial GMZ Ludesch (Haus A B und C) im Vergleich
Ökokennzahlen - Versäuerung GMZ Ludesch (Haus A B und C) im Vergleich
Tabellen:
Tab. 15: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus A;
Tab. 16: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus B;
Tab. 17: Ökokenndaten GMZ Ludesch – Haus C;

Abbildungen:
Ökokennzahlen – Primärenergiebedarf GMZ Ludesch (Haus A, B und C – ohne Keller) im Vergleich;
Ökokennzahlen – Treibhauspotenzial GMZ Ludesch (Haus A, B und C) im Vergleich;
Ökokennzahlen - Versäuerung GMZ Ludesch (Haus A, B und C) im Vergleich;

Fußnoten:

[1] Ein Gebäude wird linear über einen Zeitraum von 80 Jahren auf 25% des Ausgangswertes (ökologischer Sockelbetrag) abgeschrieben.

[2] Referenzgebäude: Gleiche Geometrie und Dämmstandard wie das ausgeführte Gebäude aber mit folgenden Baustoffen und Konstruktionen: Massivbau mit Außenwänden aus Stahlbeton mit EPS, Decken und Zwischendecken aus Stahlbeton, Unterste Geschossdecke aus Stahlbeton mit XPS, Dach aus Stahlbeton mit EPS und Fensterrahmen aus PVC [ÖKI].

Ökostufe 1: Durchschnittskenndaten von beispielhaften Wohnanlagen gemäß der Vorarlberger Wohnbauförderung 2004, Ökostufe 1, berechnet vom Büro Spektrum GmbH.

 

Primärenergieinhalt, Treibhauspotenzial und Versäuerung

In den nachstehenden Tabellen sind die Ökokennzahlen PEIn.e. (Primärenergieinhalt nicht erneuerbar), GWP (Treibhauspotenzial) und AP (Versäuerung) für die jeweiligen Häuser A, B und C des Gemeindezentrums Ludesch dargestellt. Die ökologischen Kenndaten für die Berechnung der Ökokennzahlen werden vom Österreichischen Institut für Baubiologie und -ökologie (IBO) bereitgestellt und sind hier aus Gründen der Vergleichbarkeit in Bezug auf die beheizte Bruttogeschossfläche (BGF) ohne Keller dargestellt.

 

Um eine Vergleichbarkeit der Ökokennzahlen zu erreichen, werden diese anstatt auf die Konstruktionsoberfläche (KOF) auf die beheizte Bruttogeschossfläche (BGF) ohne Keller bezogen. Wird der Primärenergieinhalt (verbaute Energie) in Relation zum Heizwärmebedarf gesetzt, muss zusätzlich für den Primärenergieinhalt PEIn.e. der Bilanzierungszeitraum, die Gebäudelebensdauer, eingerechnet werden. Die Gebäudelebensdauer[1] wird mit 80 Jahren berücksichtigt.

Daraus ergibt sich ein PEIn.e. (verbaute Energie) von 5,4 kWh/m²aBGF für das Gemeindezentrum Ludesch (ohne Keller). Berücksichtigt man zusätzlich das Kellergeschoss ergibt sich ein PEIn.e.von etwa 11 kWh/m²aBGF.

Betrachten wir das eingangs formulierte Ziel, den Primärenergieinhalt (verbaute Energie) herkömmlicher Passivhäuser von 29 kWh/m²aBGF zu halbieren, wurde dieses Ziel beim Gemeindezentrum Ludesch übererfüllt.

 

Die nachstehende Graphik zeigt das Ergebnis der bauökologischen/-biologischen Bauteiloptimierung (siehe Kapitel 4.3) auf der Berechnungsbasis des nachstehenden Gebäudeausweises im Hinblick auf Heizwärmebedarf und verbauter Energie im Vergleich zu herkömmlichen Passivhäusern und Standardneubauten in der Verwaltung[2]. Die Graphik zeigt sehr anschaulich, dass trotz energieeffizienter Bauweise, die zusätzliche Wärmedämmmaßnahmen erfordert und dadurch eine Zunahme der verbauten Energie erwarten lässt (vgl. verbaute Energie herkömmlicher Passivhäuser), eine Reduzierung der verbauten Energie möglich ist. Dieses Ergebnis zeigt sehr anschaulich das bauökologische Verbesserungspotenzial als Erfolg der bauökologischen Bauteiloptimierung. Ähnliche Erfolge zeigen das Treibhauspotenzial (GWP) und die Versäuerung (AP).

 
OI3-Indikator GMZ Ludesch (Haus A
Abbildung:
OI3-Indikator GMZ Ludesch (Haus A, B und C) im Vergleich mit Standardneubauten;

Fußnoten:

[1] Berechnung der Energiekennzahl nach OIB (Österreichisches Institut für Bautechnik, http://www.oib.or.at)

[2] OI3-Bewertung (0–100 Punkte) = (OI PEI + OI GWP + OI AP)/3 bzw. OI3-BGF Punkte x (BGF/KOF)

BGF – Bruttogeschossfläche

KOF – Konstruktionsoberfläche

[3] Referenzgebäude: Gleiche Geometrie und Dämmstandard wie das ausgeführte Gebäude aber mit folgenden Baustoffen und Konstruktionen: Massivbau mit Außenwänden aus Stahlbeton mit EPS, Decken und Zwischendecken aus Stahlbeton, Unterste Geschossdecke aus Stahlbeton mit XPS, Dach aus Stahlbeton mit EPS und Fensterrahmen aus PVC [ÖKI].

 

OI3-Indikator

Bei der OI3-Bewertung werden die Baustoffe bzw. Baukonstruktionen stufenkumuliert bis Zeitpunkt „Produkt ab Werk“ bilanziert. Es werden somit alle vorgelagerten Prozesse bis zum auslieferfertigen Produkt berücksichtigt.

Der Ökoindex 3 beurteilt die ökologische Materialqualität im Hinblick auf

  • Primärenergieinhalt (PEIne) – Herstellungsenergie nicht erneuerbarer Primärenergie (verbaute Energie)
  • Treibhauspotenzial (GWP) – Globale Erwärmung durch Treibhausgase
  • Versäuerungspotenzial (AP) – Regional wirksam auf Böden, Wald, Gewässer, etc.

 

Die Öko-Kennzahlen werden jeweils zu 1/3 gewichtet (quantitative Bewertung) und auf einen Wertebereich von 0 bis 100 Punkte abgebildet. Je niedriger der Wert, desto weniger belastet das Gebäude die Umwelt. Für Werte des PEIne ? 500 MJ/m², GWP ? -50 CO2eq/m² und AP ? 0,21 SO2eq/m² werden 0 Punkte vergeben, für Werte des PEIne ? 1.500 MJ/m², GWP ? 150 CO2eq/m² und AP ? 0,46 SO2eq/m² werden die max. 100 Punkte vergeben.

Der Ökoindex 3 ist im Gebäudeausweis der Vorarlberger Wohnbauförderung integraler Bestandteil. Im Gebäudeausweis (siehe Kapitel 3.5.6) wird mit einer linearen Funktion dieser Wertebereich auf 0 bis 25 Punkte umgerechnet, wobei hier der höchste Wert, die geringste Umweltbelastung darstellt.

Der OI3-Indikator wird wie auch der HWB (Heizwärmebedarf) im Energieausweis auf die Bruttogeschossfläche[1] bezogen, wobei auch die Zwischengeschossdecken berücksichtigt werden. Das Bewertungsverfahren ist im OI3-Leitfaden des Österreichischen Instituts für Baubiologie und Bauökologie in Wien (IBO, www.ibo.at) detailliert beschrieben.

 

Zur verständlicheren Darstellung der Ökokennzahlen sind nachstehend die OI3-BGF Punkte auf die OI3-Bewertung (0 – 100 Punkte)[2] für das Gemeindezentrum Ludesch dargestellt:

 

Gemeindezentrum Ludesch       OI3-Indikator = 30,65 Punkte

Haus A                                    OI3-Indikator = 26,04 Punkte

Haus B                                    OI3-Indikator = 31,15 Punkte

Haus C                                    OI3-Indikator = 32,20 Punkte

 

Betrachten wir das Ziel, den ökologischen Herstellungsaufwand (spezifisches Treibhauspotenzial, Primärenergieinhalt, Versäuerung) zumindest auf die

Hälfte gegenüber nicht optimierten Gebäuden zu senken und vergleichen damit den OI3-Indikator mit konventionellen Gebäuden[3], die einen OI3-Indikator von mehr als 90 - 100 aufweisen, wurde eine Reduktion von bis zu ca. 70 % erreicht.

Würden z.B. die ökologisch vorteilhaftesten Bauteilvorschläge der Innen- oder Außenwände mit dem OI3-Indikator bewertet, wären 0 Punkte erreicht. In den erzielten Punkten zeigt sich daher vor allem der Einfluss der Stahlbetonteile der Fundamentplatten bzw. des betonierten Kellers. Im Gegensatz zum Herstellungsaufwand von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen sind die Zement- und Stahlherstellungsprozesse sehr energieintensiv mit einer Reihe an Nebenprodukten (Abgase, Abwässer, Abfälle, etc). Der relativ niedrige OI3-Indikator zeigt auf der einen Seite einen relativ sparsamen Einsatz von Betonbauteilen und natürlich auf der anderen Seite die optimierten Ergebnisse aus dem Planungsteam (siehe Kapitel 4.3 Bauökologische/-biologische Bauteiloptimierung).

 
Themenschwerpunkte der Vlbg. Wohnbauförderung
VWBF-Maßnahmenkatalog A-C f. Gemeindezentrum Ludesch (Haus A
VWBF-Maßnahmenkatalog D-E f. Gemeindezentrum Ludesch (Haus A
Abbildungen:
Themenschwerpunkte der Vlbg. Wohnbauförderung;
VWBF-Maßnahmenkatalog A-C f. Gemeindezentrum Ludesch (Haus A B und C);
VWBF-Maßnahmenkatalog E-F f. Gemeindezentrum Ludesch (Haus A B und C);

Fußnoten:

[4] Die Ausstellung des Energieausweises ist durch die Gebäude-Richtlinie der europäischen Union geregelt und in der Wohnbauförderung des Landes Vorarlberg verankert.

[5] Die Öko-Kennzahlen der ökologischen Beurteilung werden jeweils zu 1/3 gewichtet (quantitative Bewertung) und auf einen Wertebereich von 0 bis 100 Punkte abgebildet. Je niedriger der Wert, desto weniger belastet das Gebäude die Umwelt. Im Gebäudeausweis wird mit einer linearen Funktion dieser Wertebereich auf 0 bis 25 Punkte umgerechnet, wobei hier der höchste Wert, die geringste Umweltbelastung darstellt.

 

Gebäudeausweis

In Vorarlberg wird anhand des Gebäudeausweises der Vorarlberger Wohnbauförderung die ökologische Qualität eines Gebäudes bewertet. Der Energieausweis[4] sowie eine ökologische Beurteilung der Materialien[5] (siehe Kapitel 3.5.5 OI3-Indikator) ist Teil des Gebäudeausweises.

Der ökologische Gebäudeausweis ist „auf 5 Säulen“ mit 50 Maßnahmen (siehe nachstehende Abbildungen) von der Planung bis zur Umsetzung aufgebaut.

 

Detailliertere Informationen über den Gebäudepass sind per Internet beim Land Vorarlberg, Abteilung IIId – Wohnbauförderung (http://www.vorarlberg.at) oder beim Energieinstitut Vorarlberg (http://www.energieinstitut.at) unter „Ökologischer Gebäudeausweis“ abrufbar.

 

Um eine Vergleichbarkeit des Mehrzweckgebäudes (Gemeindeamt, Café, MZR, Bücherei, Spielgruppe, Geschäfte, Büros und Vereinsräumlichkeiten) „Gemeindezentrums Ludesch“ mit anderen Vorarlberger Wohnbauten bzw. um eine Anpassung an den Gebäudeausweis der Vorarlberger Wohnbauförderung herzustellen, wurde der Heizwärmebedarf (Energiekennwert Heizwärme) der PHPP-Berechnung (siehe Kapitel 3.5.1.3), der sich auf die beheizte Nettogeschossfläche bezieht, auf die Bruttogeschossfläche umgerechnet. Daraus ergibt sich ein vergleichbarer Heizwärmebedarf für den Gebäudeausweis von rund 8 kWh/m²aBGF. Mit diesem Heizwärmebedarf, den OI3-Punkten (siehe Kapitel 3.5.5) und den umgesetzten Maßnahmen werden mit der Vorarlberger Wohnbauförderung 2006 294 von 300 Ökopunkten erzielt.

Dieses Ergebnis zeigt wiederum, dass das projektierte Gemeindezentrum Ludesch im Gesamten eine sehr gute ökologische Qualität aufweist. Objekte, die über 150 Punkte erreichen, entsprechen der höchsten Ökoförderstufe (Ökostufe 2).

Knapp 10 % der geförderten Wohnbauten erreichten im Jahr 2005 dieses Ziel. Aus dem nachstehenden ökologischen Maßnahmenkatalog sind die noch letzten zwei möglichen „i“-(Öko)Punkte ersichtlich. Diese Maßnahmen konnten auf Grund der Gebäudestruktur und –konzeptes (Regenwassernutzung oder Dachbegrünung, siehe Kapitel 4.3.9 Abdichtungen), fehlender technischer Alternativen (PVC-freie Fenster, Türen, Rolläden - Sonnenschutz, siehe Kapitel 4.4.1 Angebotsprüfung) oder erst angedachter Aktivitäten in naher Zukunft (Beteiligung an Car-Sharing-Modell – Autoteilen) noch nicht umgesetzt werden.

 
 

Fortsetzung folgt ....