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Nichtoffener Wettbewerb | 07/2013

EnergiePlusHäuser

Straßenansicht

Straßenansicht

1. Preis

Preisgeld: 8.000 EUR

ACMS Architekten GmbH

Architektur

GERTEC GmbH Ingenieurgesellschaft

Energieplanung

rendertaxi architektur.bilder

Visualisierung

Erläuterungstext

Das +++ Haus Konzept

Zur Schaffung einer hohen Marktakzeptanz für EnergiePlus-Häuser sind Lösungen
gefragt, die mit einem möglichst geringen Einsatz von Ressourcen
herausragende Qualitäten bzgl. Gestaltung, Funktionalität, Behaglichkeit und
Wirtschaftlichkeit präsentieren. Im Sinne eines nachhaltigen Gebäudeentwurfs ist
die zentrale Aufgabe eines integralen Planungsprozesses, für diese
Anforderungen ein Gesamtkonzept zu entwerfen.
Das +++ Haus ist daher nicht mit dem Anspruch konzipiert worden, nur im
Grenzbereich der Energieeffizienz ein einseitiger Spezialist zu sein. Vielmehr
wird ein ganzheitliches Angebot für den aktuellen Nutzerbedarf konzipiert,
welches sich bereits erprobter und am Markt in breiter Masse kostengünstig
verfügbarer Komponenten bedient. Gleichzeitig wird ohne
Qualitätseinschränkung eine positive Energiebilanz ausgewiesen. Für diesen
Ansatz und eine imageprägende Realisierung steht +++.

+++ für bedarfsgerechte Wohnform

Das +++ Haus wächst mit seinen Nutzern. Als Alternative zu den unflexiblen
Grundrissangeboten für die immer gleichen Vierkopf-Idealfamilien - die
nachweislich nicht oder nur für kurze Lebensabschnitte existieren - kann im +++
Haus eine Wohnlandschaft modular durch die Nutzer gestaltet werden. Vom 65
m² großen Wohnloft
über unterschiedliche zweigeschossige Einheiten mit bis zu 130 m² und eine
Teilung in zwei getrennte Wohneinheiten mit jeweils 65 m² sind unterschiedliche
Belegungsvarianten möglich. Eine flexible, zerstörungsfreie Umnutzung ist
jederzeit möglich.

+++ für zweckorientierter Materialeinsatz

Der Ressourceneinsatz für die Herstellung und Instandhaltung unserer Gebäude
ist in üblicher Bauweise mittlerweile höher als der Energieverbrauch in der
Nutzungsphase. Für die CO2-Neutralität unserer Gebäude ist es also maßgebend,
die „graue Energie“ durch eine geeignete Auswahl von Baustoffen und Bauteilen
zu minimieren.

Das +++ Haus benötigt nahezu keine ressourcenintensiven Baumassen oberhalb
der Geländeoberkante. Es ist überwiegend in Holzbauweise mit fertigem
Ausbaustandard konstruiert. Mit einfacher Fügetechnik können die Decken- und
Wandelemente zerstörungsfrei umgesetzt werden. Die Haustechnik ist in
kompakten, revisionierbaren Installationskanälen geführt. Die Gebäudehülle wird
über handelsübliche transparente Polycarbonat-Mehrstegplatten gebildet, deren
hohe Ressourceneffizienz im Forschungsbericht AZ 22566 der Deutschen
Bundestiftung Umwelt nachgewiesen wird. Verglichen mit einer konventionellen
Einfamilienhaus-Bauweise konnte in Forschungsprojekten eine Reduzierung des
Ressourceneinsatzes in einer Größenordnung von Faktor 10 aufgezeigt werden.
Das +++ Haus setzt diese Einsparpotentiale um.

+++ für positive Energiebilanz

Den ersten Schritt für eine ausgeglichene Energiebilanz stellt die Reduzierung
des Energiebedarfes dar. Dem entsprechend ist das +++ Haus kompakt mit
einer hoch wärmegedämmten Hülle gebaut, reduziert mit der installierten
Lüftungsanlage die Lüftungs-Wärmeverluste und nutzt mit einfachen Mitteln
passive Solargewinne. Somit wird der tatsächliche Verbrauch zunächst einmal
Richtung Passivhausstandard minimiert. Parallel wird stufenweise ein aktives
Solarkonzept in die Bausteine integriert, welches die regenerative
Energieerzeugung direkt beim Verbraucher ermöglicht. Mit dem Einsatz von
Dünnschichtmodulen und Röhrenkollektoren auf den Dachflächen kann gestaffelt
nach der Anzahl der Nutzer eine regenerative Energieerzeugung mit zusätzlichen
Kapazitäten für die E-Mobilität bereitgestellt werden. Der in der Auslobung
geforderte Überschuss von 1000 kWh pro Jahr kann mit den – je nach
Ausbaustandard nachgewiesenen 5000 - 10000 kWh um das 5 – 10 fache
überschritten werden.
Das +++ Haus wird so zum nutzerfreundlichen EnergiePlus-Haus, in dem den
Bewohnern mehr Wohnqualität CO2-neutral angeboten wird.
Thermische Gebäudehülle
Die Gründung erfolgt als Flachgründung aus Stahlbeton auf einer 60 cm starken
Glasschotterschicht. Hierdurch werden aufwändige Erdarbeiten vermieden und
der Einsatz energieintensiver Perimeterdämmstoffe durch den deutlich
vorteilhafteren Glasschaumschotter ersetzt.
Die Gebäudehülle besteht aus einer Holzkonstruktion, wobei hier die
Holzmassivbauweise mit der Holzrahmenbauweise kombiniert wird. Die innere
Schale besteht aus ca. 10 cm starken Brettsperrholzelementen, die außenseitig
durch Holzrippen zusätzlich versteift werden. Als Dämmstoff kann so außenseitig
Holzweichfaserplatte eingesetzt werden. Hierauf erfolgt die Montage von gebäudehohen Polycarbonatplatten mit einer vergrößerten, durch einfachen
Mechanismus steuerbare Hinterlüftungsebene.
Es entsteht somit ein Außenwandelement, das innenseitig als massive
Holzkonstruktion einen fertigen Ausbaustandard herstellen kann, der äußerst
robust für langjährige Wohnnutzungen genutzt werden kann. Außenseitig
entsteht durch die transparenten Polycarbonatplatten ein zusätzlicher
Sonnenkollektor, der zu einem dynamischen U-Wert der Außenwand führt, der
bei Sonnenbestrahlung im Winter sich in seinem U-Wert als Negativwert sogar
umkehren kann. Zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung wird der
Hinterlüftungsraum vergrößert und ist über einfache Klappen steuerbar. Darüber
hinaus verfügt der Wandaufbau aus Massivholz und Holzweichfaserplatten über
eine sehr große Wärmespeicherfähigkeit, so dass das Gesamtgebäude als
mittelschweres Gebäude eingestuft werden kann.
Der Dachbereich besteht aus einem 200 mm starkem Brettsperrholzelement mit
aufgelegter Dämmung, ebenso aus Holzweichfaserplatten und Folieneindichtung.
Technikkonzept
Das modular aufgebaute Gebäude enthält vier Energieschächte, in denen die
gesamte technische Gebäudeinfrastruktur, inkl. Hauptverteilerleitungen an
zentraler Stelle und somit mit kurzen Leitungswegen zu den jeweiligen
Nutzungsräumen platziert wird.
Das Lüftungselement wird als Flachgerät mittig im Gebäude innerhalb der
gedämmten Hülle in einen Installationsbügel eingesetzt, so dass hier zu dieser
zentralen Stelle die in den Installationsschächten geführten Zu- und Abluftkanäle
mit einfachster Kanalführung und geringstem Strömungswiderstand ausgeführt
werden können. Die Wärmerückgewinnung liegt bei 85 %.
Regenerative Energieerzeugung
Die regenerative Energieerzeugung wird komplett im Dachbereich überwiegend
als Photovoltaikzellen als Dünnschichtmodule (CDTE-Module) mit einer Neigung
von ca. 12 Grad ausgeführt. Bei einer Modulgröße von 60 / 120 cm stehen unter
Berücksichtigung entsprechender Wartungsgänge auf dem Wohnkubus 56,16 m²
zur Verfügung. Dieser lässt sich im Bereich der vorgestellten Carportanlage um
14,4 m² und im vorgestellten Balkon um nochmals 8,64 m² erweitern. Im
Bereich der Carportanlage wird ein ca. 8 m² großes Röhrenkollektorfeld
integriert, das in erster Linie für die Warmwasserbereitung ausgelegt ist und bei
einem entsprechenden Schichtspeicher die Heizungsversorgung unterstützen
kann. Die Wärmezwischenspeicherung erfolgt in einem ca. 2 m³ großen eine der
Versorgungssäulen eingestellten 5 m hohen Schichtspeicher, der aufgrund seiner
schlanken und hohen Ausführung eine besonders gute Wärmeschichtung erzielt.
Auf einen größeren Wärmespeicher wird aus Kostengründen bewusst verzichtet,
da eine komplette Heizungsversorgung hierüber in vertretbarem Aufwand nicht
möglich ist. Insofern muss eine zusätzliche Heizungsversorgung erfolgen. Hierfür
ist ein zwar optimierter, aber doch standardisierter Gasbrennwertkessel
vorgesehen. Um nachzuweisen, dass auch mit einer solchen Technik der
Anspruch des Energieplushauses mit deutlichen Energieüberschüssen (im
kleinsten Fall der Kollektorfläche von ca. 5.000 kWh) erfüllt werden kann. Eine
Kraftwärmekopplung im eigenen Gebäude ist aufgrund des geringen
Wärmebedarfs für ein Einzelhaus dieser Qualität nicht sinnvoll. Nutzung von
anderen alternativen, regenerativen Energiequellen, wie Geothermie oder Wind,
ist im Vergleich zu den Photovoltaikelementen deutlich unwirtschaftlicher. Aus
diesem Grund wird hierauf konsequent verzichtet.
Bei Integration des Gebäudes in ein Gesamtkonzept kann selbstverständlich der
Gasbrennwertkessel entfallen. Die Energiebilanz würde sich dadurch weiter
verbessern.

Fensterelemente

Bei den Fensterelementen wurde bewusst auf die technisch hochwertigsten
Lösungen verzichtet. Der U-Wert des Glases ist auf 0,6 festgelegt, da
höherwertige Gläser nur mit Spezialgasfüllungen zu erheblichen größeren Kosten
zu erwerben sind. Der U-Wert des Rahmens wurde auf 1,0 begrenzt, um hier
einfache Massivholzrahmenelemente einsetzen zu können. Die verbesserten
Fensterrahmenelemente mit U-Werten von 0,7 – 0,8 sind nur als
Mehrschichtaufbau mit PUR, bzw. Puernitkernen verfügbar. Aufgrund der
aufwändigeren Verarbeitung und insbesondere Befestigung der Beschlagstechnik
sind diese aktuell im Markt nur mit deutlichen Aufpreisen zu erhalten. Für die
Erzeugung des Energieplusstandards sind sie – wie aufgezeigt – keinesfalls
notwendig.