Das LichtAktiv Haus – Ein Experiment auf der Suche nach dem Bauen und Wohnen der Zukunft

Attraktiver Wohnraum in Verbindung mit nachhaltiger Energieversorgung und optimierter Klimatisierung ist nicht mehr nur dem Neubau vorbehalten. Mit der Modernisierung eines Hamburger Siedlerhauses zum LichtAktiv Haus zeigen die Tageslichtexperten von VELUX im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA) Hamburg, wie sich zukunftsweisendes Wohnen im Bestand mit viel natürlichem Licht bereits heute umsetzen lässt. Dabei verbindet der deutsche Beitrag zum europaweiten VELUX Experiment Model Home 2020, in dessen Rahmen das Unternehmen auf der Suche nach dem Bauen und Wohnen der Zukunft sechs Konzepthäuser umsetzt, beispielhaft intelligentes Energiedesign mit höchstem Wohnwert. So kann die im LichtAktiv Haus benötigte Energie inklusive des Haushaltsstroms vollständig durch erneuerbare Energien erzeugt werden. CO2-neutrales Wohnen im modernisierten Siedlerhaus ist damit erstmals möglich.

Moderne Raumstruktur und hohe Lichtausbeute sorgen für Wohlbefinden
Den Ausgangspunkt bildete eine in Hamburg-Wilhelmsburg gelegene, unsanierte Doppelhaushälfte aus den 1950er Jahren. Mit einer Grundfläche von acht Metern im Quadrat sowie dem kleinen, ursprünglich als Stall genutzten Anbau entsprach das Objekt nicht mehr den aktuellen Ansprüchen an Raumgrößen und -höhen. Um zusätzliche Wohn- und Nutzfläche zu gewinnen und mehr Freiheiten für individuelle Bedürfnisse zu schaffen, wurde der Anbau durch einen neuen Erweiterungsbau ersetzt und das Bestandsgebäude umfassend modernisiert. Dabei wurde die geschlossene, kleinteilige Raumstruktur aufgebrochen und großzügige Aufenthalts-, Erlebnis- und Verkehrsbereiche geschaffen. Zudem konnte im Rahmen der Umbau- und Modernisierungsarbeiten Barrierearmut im Erdgeschoss realisiert werden.

Gleichzeitig versorgt eine anspruchsvolle Tageslichtarchitektur das Gebäude mit viel natürlichem Licht und frischer Luft und sorgt für Wohlbefinden und Behaglichkeit. Hierfür wurde unter anderem die Fensterfläche im Bestandsgebäude verdoppelt. So versorgt nun eine Dachfensterfront von fast fünf Metern Länge den gesamten Raum des neuen offenen Treppenhauses vom Erdgeschoss bis zum Dach mit viel natürlichem Licht. Diese sogenannte „Tageslicht-Lampe“ macht Tageszeiten erlebbar und eröffnet den ungestörten Blick in den großen Garten.

Auch die geschickt angeordnete Treppe bietet mit ihrem Geländer aus weißem Stahlrohr und gespannten Stahlseilen höchstmögliche Transparenz und ermöglicht ungehinderten Lichteinfall. Der Treppenraum – einst dunkel und unspektakulär – ist somit heute Begegnungsort, Multifunktionsmöbel und Bibliothek. Funktional und attraktiv zugleich bildet er ein spannendes Zentrum. Ebenfalls im Bestandsgebäude befinden sich zwei Kinderzimmer, ein Schlafzimmer mit Ankleide sowie zwei Badezimmer. Zudem verwandelt sich der ehemals ungenutzte Spitzboden dank großzügiger Dachfenster in einen zusätzlichen Wohn- oder Bürobereich.

Erweiterungsbau kombiniert Funktionalität und Lebensqualität
Ein eingeschossiger Zwischenbau mit Flachdach, der als Hauseingang und Gartenaustritt dient, verbindet das Bestandsgebäude mit der Holzrahmenkonstruktion des Erweiterungsbaus. Dieser bietet mit einer flexiblen Raumaufteilung Platz für einen Wohn-, Koch- und Essbereich und garantiert dabei ein Höchstmaß an Variabilität. Architektonisches Gestaltungselement und Wetterschutz zugleich sind die großflächigen Glasfassadenelemente von Velfac, mit denen die Außenwände der Süd- und Nordfassade verkleidet wurden. Im westlichen Kopf des Anbaus befinden sich ein Haustechnikraum, eine Vorratskammer sowie ein Gäste-WC. Den Abschluss bildet ein Carport, der aus der Konstruktion des Anbaus hervorgeht. Am östlichen Kopfbereich schließt sich an den Wohnbereich eine überdachte Terrasse an, die in Verbindung mit dem Garten für ein hohes Maß an Lebensqualität sorgt.

Zugleich trägt der Anbau mit einem intelligenten Energiedesign zum Erreichen der energetischen Autarkie bei: Dank des Einbaus von Solarkollektoren entsteht auf dem Erweiterungsbau ein regelrechtes „Energiedach“. Dabei kommen sowohl Solarthermie- als auch Photovoltaik-Module zum Einsatz. Zudem gewährleisten großflächige VELUX Dachfenster ein optimales Zusammenspiel zwischen Belichtung, passiven, solaren Wärmegewinnen und sommerlichem Wärmeschutz.

Energetische Ertüchtigung minimiert Energiebedarf
Voraussetzung für CO₂-Neutralität im Betrieb ist ein möglichst geringer Gesamtenergiebedarf für beide Gebäudeteile. Bei der energetischen Ertüchtigung der Altbausubstanz standen deshalb die Dämmung nach modernsten Erkenntnissen und der Einsatz hoch innovativer Materialien im Mittelpunkt. So erzielt beispielsweise die auf der vorhandenen Betonsohle verlegte Polyurethandämmung gute Dämmwerte trotz niedriger Aufbauhöhen. Für die energetische Optimierung der Fassade sorgt eine 200 Millimeter dicke mineralische Dämmung aus Steinwolle von Knauf. Auch die Sparren des neu errichteten Kehlbalkendachs wurden mit einer Höhe von 220 Millimeter vollständig ausgedämmt und mit einer außenseitig angeordneten, 35 Millimeter starken Holzfaserdämmstoffplatte verkleidet. Beim Einbau der dreifach verglasten VELUX Dachfenster, darunter zwei Lichtbänder und ein Ausstiegsfenster, kam zudem der VELUX Eindeckrahmen EDW zum Einsatz. Dieser ermöglicht den vertieften Einbau der Fenster und sorgt so für eine zusätzliche Reduzierung von Wärmeverlusten in diesem Bereich. Die auf dem Dach eingesetzten hellen Faserzementplatten von Eternit überzeugen nicht nur durch ihre moderne Optik, sondern leisten zudem einen aktiven Beitrag zur Smog-Verringerung: Dank der Zugabe von Titandioxid in den Zement können die Dachplatten gesundheitsschädliche Stickoxide mit Hilfe von Tageslicht in unschädliche Nitrate umwandeln.

Energieeffizienz und natürliche Klimatisierung dank intelligenter Tageslichtarchitektur
Neben der optimierten Wärmedämmung tragen insbesondere die Dachfenster in beiden Gebäudeteilen durch ihren hohen Anteil an der Gesamtfensterfläche dazu bei, den Energiebedarf des LichtAktiv Hauses zu minimieren. Die ausgewählten Fenster schaffen durch Größe, Standortwahl und Beschaffenheit genau die benötigte Balance zwischen erforderlicher Wärmedämmung (U-Wert) und Nutzung solarer, passiver Wärmegewinne (g-Wert). Außerdem lässt sich – je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit – der Einfall von Tages- und Sonnenlicht im Zusammenspiel von Fenstern und Beschattungselementen dynamisch regulieren. Dabei verbindet die optimierte Tageslichtnutzung Energieeffizienz mit hohem Wohnkomfort. Die Bewohner können die Raumhelligkeit flexibel und komfortabel an ihre Bedürfnisse anpassen – der Einsatz von künstlicher Beleuchtung kann gleichzeitig reduziert werden. Die auf Basis der Tageslichtplanung konzipierte Kunstlichtplanung sorgt dabei für höchste Energieeffizienz bei angenehmer und bedarfsorientierter Belichtung.

Darüber hinaus spielen die Dachfenster eine zentrale Rolle bei der Be- und Entlüftung des Gebäudes. In der aus energetischen Gründen luftdichten Bausubstanz öffnen und schließen sich die Fenster automatisch je nach Temperatur, CO₂-Konzentration und Luftfeuchtigkeit. Dabei sorgen Wind und Temperaturunterschiede zwischen außen und innen für eine gute Frischluftzufuhr. Zudem verstärkt die unterschiedliche Höhe der Fenster die Wirkung des sogenannten Kamineffekts und unterstützt eine natürliche Belüftung von unten nach oben. Dadurch wirkt das gesamte System von Rollläden, Sonnenschutzelementen und Fenstern wie eine natürliche Klimaanlage und sichert ein gesundes und behagliches Raumklima.

Mit innovativer Energiegewinnung zum Null-Energie-Haus
Die ganzjährige Bereitstellung von Wärme für Wasser und Heizung übernimmt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe von Sonnenkraft. Diese nutzt dank der Kopplung mit der 22,5 Quadratmeter großen solarthermischen Anlage sowohl die Umweltwärme aus der Luft als auch die Sonnenenergie. Da die Wärmepumpe unmittelbar in den Solarkreis eingebunden ist, erhöht sich ihr Wirkungsgrad gegenüber einer herkömmlichen Anlage um 25 Prozent. Zudem heizt die Wärmepumpe im Heizbetrieb nicht erst den Speicher auf, sondern speist die Heizkreise direkt. So werden Abstrahlverluste durch den Speicher vermieden und der Energieaufwand ist geringer, als bei herkömmlicher Pufferung im Speicher. Eine Niedrigtemperatur-Fußbodenheizung wärmt die Wohnräume. Warmwasser wird im Durchlaufprinzip erzeugt. Für eine Reduzierung des Wasserverbrauchs sorgt eine Zisterne im Vorgarten: Sie fängt Regenwasser auf, das für die Toiletten, die Gartenbewässerung und die Waschmaschine genutzt wird.

Der benötigten Restmenge an Energie wie Haushaltsstrom, Beleuchtung oder Hilfsstrom für die Wärmepumpe stehen in gleichem Umfang Energiegewinne durch Photovoltaik gegenüber. Die eingesetzten Glas-Glas-Photovoltaikmodule von Scheuten Solar haben eine Fläche von insgesamt zirka 75 Quadratmetern und nutzen damit die gesamte verbleibende Dachfläche des Neubauriegels aus. Somit werden alle verursachten CO₂-Emissionen durch regenerative Energieerzeugung vollständig neutralisiert.

Fazit
Das LichtAktiv Haus Experiment von VELUX gibt einen Ausblick auf das Bauen und Wohnen der Zukunft und zeigt beispielhaft, wie sich durch innovative Modernisierung höchster Wohnwert und optimale Nutzung erneuerbarer Energien verwirklichen lassen. Die Grundlage hierfür bildet die auf Energieeffizienz ausgerichtete Architektur sowie die intelligente Gebäudetechnik. Dank ausgefeilter Tageslicht-, Belüftungs- und Beschattungskonzepte sowie einer durchdachten Raumplanung kann der jährliche Energiebedarf für Heizung, Warmwasser und Strom von ursprünglich 293,6 kWh/m² auf 108,4 kWh/m² gesenkt werden. Dieser kann ganzjährig durch die nachhaltig, selbst erzeugte Energieausbeute von insgesamt 108,6 kWh/m² ausgeglichen werden. Dadurch ermöglicht der deutsche Beitrag zum europaweiten VELUX Model Home 2020 Projekt erstmalig CO₂-neutrales, nachhaltiges Wohnen im modernisierten Siedlerhaus und sorgt dafür, dass steigende Energiepreise im LichtAktiv Haus keine Rolle spielen.

Zudem ergab die von der TU Darmstadt durchgeführte Ökobilanz, dass das LichtAktiv Haus geringere negative Umweltwirkungen hat, als das vergleichbare DGNB-Referenzgebäude, und nach nur 26 Jahren CO₂-neutral wird. Mit diesem zentralen Ergebnis unterstützt die Ökobilanz die Annahme, dass die umfangreiche Modernisierung eines Bestandsgebäudes deutliche Vorteile gegenüber einem konventionellen Neubau haben kann und belegt die Relevanz des LichtAktiv Haus Experiments in Deutschland.