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Nachhaltiges Energiekonzept

Cooles Haus

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Quelle der Inspiration: Die Fassade aus vorgehängtem Cortenstahl nimmt die Umgebung des Burgberges auf.

Das Büro- und Wohngebäude von ALN Architekten in Landshut steht für moderne Architektur und ein nachhaltiges Energiekonzept, das zur Kühlung die Masse der Betondecken und das vorhandene Hangwasser nutzt.

Text: Markus Neuber

Das Büro- und Wohngebäude liegt am Rande der Landshuter Altstadt am Fuße des Burgberges mit der Burg Trausnitz auf dem Gipfel. Es beherbergt ein Architekturbüro, einen weiteren Geschäftsraum, eine Penthousewohnung sowie im Untergeschoss eine Garage. Die monolithisch wirkende Kubatur aus Stahlbeton (C 25/30) in Sichtbetonqualität hat eine Fassade aus vorgehängtem Cortenstahl, mit dem auch das flache Satteldach gedeckt worden ist. Der Neubau fügt sich somit in die natürliche Umgebung des Burgberges und die umgebende historische Bebauung harmonisch ein. Im Fokus der Planung standen ein nachhaltiges Energiekonzept und eine optimale thermische Behaglichkeit, die ohne aufwendige technische Lösungen auskommt.

Betonkernaktivierung zum Kühlen

Um die Energieversorgung sicherzustellen, war zunächst eine Wasserwärmepumpe mit Entnahme- und Schluckbrunnen geplant. Für den Brunnen erteilte die lokale Wasserwirtschaft jedoch keine Bauerlaubnis, da sich sonst das tertiäre und das quartäre Grundwasserstockwerk der Böden verbunden hätten. Anstelle eines Schluckbrunnens wird nun das hinter dem Gebäude auftretende Hangwasser gesammelt und für die Energieversorgung genutzt. Dafür wird es im Baugrubenwinkel zwischen Gebäuderückwand und dem Baugrubenverbau an der Sohle in einem Gerinne gefasst und in einen Absetzschacht geleitet. Von dort läuft das Wasser in den unter der Bodenplatte der Garage positionierten Sammelbehälter. Dieser fasst 12,5 Kubikmeter Wasser und ist gut fünf Meter tief.

Betondecken aktiviert: Bei diesem Projekt wurde selbst das Satteldach als Massivdach mit Betonkernaktivierung ausgeführt.

Die Kühlung des Gebäudes erfolgt durch Betonkernaktivierung, die die Masse der Bauteile nutzt. Dafür wird dem Auffangbehälter das gesammelte, fünf bis sechs Grad kalte Hangwasser entnommen und über die in den Stahlbetondecken verlegten Rohrregister verteilt. Das Wasser kühlt die Betonmasse und erwärmt sich selbst. Danach wird es wieder zum Wärmetauscher im Technikraum geführt.

Durch die in den Stahlbetondecken verlegten Rohrregister fließt das im Auffangbehälter gesammelte Hangwasser.

Beim großflächigen Einsatz von Bauteilaktivierungen werden die Register vorgefertigt auf Baustahlmatten auf die Baustelle geliefert und nach Verlegeplan verlegt. In diesem Fall wurden die Register direkt auf der Baustelle verlegt. Die Vordimensionierung wurde von den Klimaingenieuren der Transsolar Energietechnik GmbH aus Stuttgart durchgeführt. Die Ausführungsplanung erfolgte direkt durch den Unternehmer. Die Leitungen wurden oberflächennah auf der unteren Bewehrungslage aufgebracht und an dieser befestigt sowie die Bewehrungsarbeiten auf den Ablauf abgestimmt. Auf die Statik haben die Leitungen kaum Auswirkungen – bis auf den Bereich, wo sie gebündelt aus der Decke zum Verteiler geführt werden.

Getrenntes Heizsystem

Auch für die Fußbodenheizung wird Hangwasser aus dem Behälter entnommen und über einen Wärmetauscher der Wärmepumpe zugeführt. Dem Wasser wird die gespeicherte Energie über die Wärmepumpe entzogen. Das dadurch abgekühlte Wasser wird wieder in den Behälter zurückgeführt. Manuel Hilmer, Architekt bei ALN und Projektleiter des Büro- und Wohnhauses: „Der Behälter ist somit eine Art Akku, der sich über den konstanten Zufluss des Wassers regeneriert. Die Wärmepumpe entzieht dem Wasser für das Heizen Energie. Das Wasser kühlt sich somit ab. Durch den weiteren Zufluss von Wasser erwärmt sich der Behälter wieder. Wir haben bewusst auf eine Dämmung des Behälters verzichtet, da auch dadurch das Wasser zusätzlich temperiert wird.“ Somit dient das Wasser aus dem Behälter als Energiequelle. Durch die Wärmepumpe werden mit einem Kilowatt elektrischer Energie circa vier Kilowatt Wärme erzeugt. Diese wird über die Fußbodenheizung im Gebäude verteilt. Zusätzlich gibt es in jedem Geschoss eine Lüftungsanlage. Die Zuluft wird über eine mäandernd verlegte Leitung geführt, die zur Vorkonditionierung der Luft ebenfalls im Baugrubenwinkel verlegt ist.

Puristisch: Das Gebäude wurde mit Sichtbeton errichtet, der auch wegen der thermisch aktivierten Decken gänzlich unverhüllt blieb.

Errechnete Einsparung

Aufgrund der Größe der aktivierten Deckenfläche reicht bereits eine geringe Temperaturunterschreitung gegenüber der gewünschten Raumtemperatur aus, um eine ausreichende Kühlleistung zu erzielen. „Durch die Nutzung des Hangwassers ohne den Einsatz von zusätzlicher elektrischer Energie mit Ausnahme des erforderlichen Pumpenstroms – passive Kühlung für Bauteilaktivierung und Vorkonditionierung der Zuluft – wird das Gebäude auf sehr umweltfreundliche Art gekühlt“, sagt der Sachverständige Hans-Jürgen Ulrich aus München, der ALN Architekten bei der Betonkernaktivierung beraten hat. Ulrich gibt den Nutzenergiebedarf für die Kühlung des Gebäudes rechnerisch mit rund 20.000 kWh/a (nach EnEV) an. Bei einem durchschnittlichen Strompreis von 25 Cent pro kW/h und einem geschätzten Energiebedarf von 20.000 kWh einer Klimaanlage ergibt das Stromkosten in Höhe von 5.000 Euro. Das erwartete Einsparpotenzial durch die Betonkernaktivierung liegt bei rund 82 Prozent (Primärenergie), was umgerechnet 900 Euro ergibt.

Wohltemperiert: Die Betonkernaktivierung der Decken schafft in den Räumen eine optimale thermische Behaglichkeit.

Demnach wird das Gebäude durch die Nutzung des Hangwassers in Kombination mit der Betonkernaktivierung kostengünstig gekühlt. Darüber hinaus erfolgt der Betrieb vollkommen lautlos, auch Zugluft oder Staubaufwirbelungen treten nicht auf, was zusätzlich ein angenehmes und allergikerfreundliches Raumklima schafft.

Markus Neuber ist Bauingenieur, Geschäftsführer und Gesellschafter bei ALN Architekturbüro Leinhäupl + Neuber GmbH in Landshut.

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