Firmen im Artikel
Solar Decathlon Europe: OnTop zeigt, wie nachhaltiges Bauen funktioniert
Comfortboard 23 und Diamant, Wärmetauscher und Photovoltaik: Der Frankfurter Beitrag des Solar Decathlon Europe Symbiont kombiniert energieeffiziente Bauweise mit energetischer Hochleistungstechnik. Eine perfekte Symbiose.
Insgesamt 20 Studenten-Teams aus 16 Ländern traten beim Solar Decathlon Europe 2014 im Wettbewerb gegeneinander an. Gemeinsam stellten sie sich am Austragungsort Versailles einer alle Nationen betreffenden Aufgabe: Wohnhäuser weiter zu entwickeln, die mit Solarenergie versorgt werden. Im Fokus des diesjährigen Wettbewerbs stehen in diesem Zusammenhang die Themen Nachverdichtung im städtischen Raum, Mobilität, Innovation, Bezahlbarkeit und minimierter Energiebedarf.
OnTop, das Team der FH Frankfurt/Main, widmete sich einer besonderen Herausforderung: Mit ihrem Projekt Symbiont simulierten 30 Studenten eine Aufstockung auf einem 1958 errichteten Bestandsgebäude der Nassauischen Heimstätte Wohnstadt in der Mousonstraße 35 in Frankfurt als Plusenergie-Konzept. Die zweigeschossige, rund 100 Quadratmeter große Wohneinheit kann auf das bestehende Gebäude aufgesetzt werden und versorgt sich und den Bestand darunter mit Solarenergie.
In Versailles ahmte ein explizit gefertigtes Geschoss in Holzständerbauweise die Frankfurter Realität nach und ermöglichte es den Juroren, den Echtzustand – also die Konsequenzen der Aufstockung für den Bestand – vor Ort nachzuvollziehen. Entsprechend der Komplexität dieser Herausforderung dauerte die Vorarbeit der Studenten für ihren Wettbewerbsbeitrag ganze zwei Jahre. Den Prototyp fertigte das Team in anderthalb Monaten komplett bei Bien Zenker im hessischen Schlüchtern vor. Im Anschluss wurde dieser an bestimmten Fügepunkten auseinandergenommen und in Gestalt einzelner Elemente nach Versailles transportiert. Neben den am Stück transportierten vier Außenwänden und den einzelnen Innenwänden reisten die Geschossdecken und das Dach in Streifen nach Versailles.
Ein Prinzip, mehrere Varianten
Die Außenwände sind entsprechend der an sie herangetragenen Bedingungen nach einem generellen System aufgebaut, berücksichtigen dabei aber individuelle Anforderungen. So sind die Wände des fiktiven Bestands außen mit dem mineralischen Oberputz Noblo 3 mm auf SM 700 Pro als Unterputz von Knauf verputzt. Bei der Aufstockung dienen Zementplatten auf Lattung und Konterlattung als äußerste Schicht. Auf der Südseite ist das Basisgeschoss analog zum Aufbau des Bestandsgebäudes in Frankfurt zudem mit dem Knauf System Warm-Wand-Basis mit 16 cm EPS-Dämmung bekleidet. Alternativ nutzt der Symbiont Holzfaserdämmung auf Spanplatte als Putzträger.
Die statisch wirksame Tragkonstruktion des Projekts in Versailles besteht aus einem 20 cm dicken Holzständerwerk. Die Zwischenräume sind mit Holzfaserdämmung gedämmt. Zur Rauminnenseite hin schließt eine Dampfbremse an. Dahinter folgen Knauf Diamantplatten. An den Wänden, an denen Leitungen verlaufen, sind zudem Installationsebenen vorgesehen.
Comfortboard 23 gleicht Temperaturspitzen aus
Davor sind in allen Räumen die Spezialgipsplatten Comfortboard 23 verbaut. In dieser äußerlich von einer Standardlösung nicht zu unterscheidenden Gipsplatte verbergen sich Micronal® PCM-Perlen (PCM = Phase Change Material), ein Latentwärmespeicher, der selbstständig auf Temperaturänderungen reagiert und diese ausgleicht. Der Kern der Micronal® PCM-Perlen schmilzt, wenn die Raumtemperatur 23 Grad Celsius übersteigt. Statt den Raum weiter aufzuheizen, wird die Umgebungstemperatur in den mit dem Comfortboard 23 beplankten Decken und Wänden gespeichert. Die Oberflächentemperaturen bleiben konstant, die Räume an warmen Tagen angenehm kühl. Sinkt die Raumtemperatur – zum Beispiel in der Nacht – verfestigen sich die Perlen wieder und stehen dann für einen neuen Einsatz am nächsten Tag bereit.
Als rauminnenseitige Beplankung dienen Knauf Diamantplatten. Sie decken gleichzeitig erhöhte Schallschutzanforderungen, Brandschutzanforderungen und hohe Anforderungen an die Robustheit ab. Zusätzlich dient die Diamantplatte im Holzbau als aussteifende Beplankungsebene. Gestrichen wurden die Wände innen durchgängig mit der mineralischen, hoch diffusionsoffenen Innenfarbe Knauf Diamantweiß E.L.F. „Beim eigentlichen Bauvorhaben in Frankfurt schließen die Wände mit Comfortboards 23 ab. Aufgrund der Brandschutzanforderungen des Wettbewerbs mussten wir in Versailles noch jene zusätzliche Lage Diamantplatten vor den Comfortboards 23 verbauen“, kommentiert Martin Krämer, der seitens OnTop den Aufbau von Wänden und Decken maßgeblich begleitet hat.
Das Dach des Gebäudes ist auf der Südseite mit PV-Modulen bestückt. Darunter liegt die eigentliche Trapezblechdeckung auf Traglattung und Konterlattung. Als weitere Schichten folgt eine atmungsaktive Unterdachbahn oberhalb der Holzfaserdämmung, die sowohl auf als auch zwischen den Sparren verlegt wurde. Zur Rauminnenseite hin ist die Sparrenlage mit einer variablen Dampfbremse bekleidet und mit zwei Lagen Knauf Diamantplatten auf Lattung beplankt. Diese wurden ebenfalls mit Knauf mit Diamantweiß E.L.F. gestrichen. Auf der Nordseite variiert der Dachaufbau: Stehfalzblecheindeckung ersetzt die Trapezblecheindeckung mit den darauf montierten Photovoltaikmodulen.
Geschulter Aufbau geht schneller
Bei den Zwischendecken ist Schallschutz oberste Priorität. Für den Fußbodenaufbau wählten die Studenten daher Flüsterparkett auf zwei Lagen mit je 12,5 mm Diamantplatten und einer Lage formaldehydfrei verleimter Spanplatten. Auf der Unterseite sind die tragenden und mit Holzfaserdämmung gedämmten Balken der Zwischendecken ebenfalls mit zwei Lagen je 12,5 mm dicken Diamantplatten auf Lattung beplankt und mit Knauf Diamantweiß E.L.F. gestrichen. Die Aufbauten auf der Terrasse beziehungsweise im Erdgeschoss oder an der Auskragung wurden entsprechend der dortigen Anforderungen minimal verändert, sind jedoch im Grundsatz identisch mit dem Aufbau der Zwischendecken.
Montiert wurde das komplette Gebäude – inklusive des simulierten Bestandsgeschosses von den Studenten in Versailles binnen zehn Tagen. Damit nichts schief lief, unterstützte ein Vorführmeister von Knauf das Team mit Rat und Tat. In Schlüchtern hatten die mit dem Aufbau betrauten Hochschüler zudem eine Schulung von Knauf erhalten, bei der sie unter anderem lernten, wie Trockenbauwände verschraubt, verspachtelt und professionell geschliffen werden. So ausgerüstet, waren sie in Versailles derartig schnell, dass sie in der vorgegebenen Aufbauzeit fristgerecht fertig wurden. Dafür durften sie sich fünf Zusatzpunkte im Wettbewerb gutschreiben lassen.
Im Test aufs Siegertreppchen
Weitere Punkte ermittelten Tests und Monitoringverfahren, die das Verhalten von Symbiont im Betrieb dokumentieren. Temperatur, Co2-Gehalt und Luftfeuchtigkeit sowie andere Werte wurden täglich gemessen. Und zwar unter realistischen Bedingungen: Der Kühlschrank lief, die Studenten kochten für die Nachbarteams, es wurde gewaschen und gespült. Maßgeblich beeinflusst wurden die aus diesen Tätigkeiten resultierenden energetischen Werte von der technischen Ausstattung des Objekts: Die Photovoltaikanlage auf dem Dach erzeugt Strom. Eine Solarthermieanlage liefert warmes Wasser. Eine Lüftungsanlage mit Wärmetauscher und adiabater Kühlung senkt in Zusammenarbeit mit den Comfortboards 23 die Temperaturen bei Bedarf. Eine Wärmepumpe liefert Energie für das im Gebäude installierte Luftheizungssystem. Batterien speichern die von der Photovoltaikanlage erzeugte Energie, sodass diese bei Bedarf abgerufen werden kann. Ein Warmwassertank mit Schichtenspeicher hortet das im Gebäude benötigte Warmwasser.
„Wir haben bei der nachhaltigen Versorgung auf eine Symbiose zwischen dem Bestand und der Aufstockung gesetzt“, verrät Edgar Vogel, Teamsprecher von OnTop. Während die neue Wohneinheit erneuerbare Energien liefert, „liefert das existierende Gebäude die Struktur und die bestehende Infrastruktur sowie nicht genutzte Verluste“, ergänzt Teammitglied Hans Krause. Mit anderen Worten: Über den Umweg über den Wärmetauscher in der Lüftungsanlage nutzt Symbiont die Abwärme vom Bestand, um das gesamte Gebäude zu heizen. Gleichzeitig produziert die neue Einheit mehr Energie als sie alleine verbrauchen kann. Also versorgt sie auch den Bestand ¬mit Warmwasser und Elektrizität.
So viel nachhaltiges Denken macht sich bezahlt. So hat der Frankfurter Beitrag in der Sonderwertung „European Social Housing Award“, der von CECODHAS Housing Europe, dem europäischen Dachverband für sozialen, kommunalen und genossenschaftlichen Wohnungsbauden, vergeben wurde, den ersten Platz erzielt. Kriterien wie die Wiederholbarkeit des Projekts durch soziale Wohnraumanbieter, die Benutzerfreundlichkeit der Energie Funktionen sowie die Erschwinglichkeit für Benutzer und das Zusammenleben – Evolution der Art und Weise des Lebens, neue Bedürfnisse sowie neue Dienstleistungen – trugen dazu bei, dass OnTop in dieser Kategorie auf dem Siegertreppchen ganz oben landete.
