Im österreichischen Ernstbrunn stellte das Architekturbüro Reinberg 2014 das ökologisch und energetisch konsequente Verwaltungsgebäude der Firma Windkraft Simonsfeld fertig. Die Firma errichtet und betreibt Windkraftanlagen. Sie ist aus einer lokalen Initiative entstanden, die sehr erfolgreich mit der Unterstützung von Kleinanlegern gewachsen ist. Für ihren Neubau von Büros, Werkstatt und Lager schrieb sie einen Wettbewerb aus, der ein nachhaltiges, ressourcenschonendes und energieeffizientes Gebäude mit attraktiven und motivierenden Arbeitsplätzen forderte. Das Architekturbüro Reinberg gewann mit einem integralen Entwurf, der allen Anforderungen entsprach. Zudem optimieren sie das Raumklima durch baubiologische Materialien und führten die Baustelle möglichst umweltfreundlich aus. Energieeffizient ist das Gebäude durch die Integration von Sonne, Wasser und Wind (s. Grafiken).

Die Sonnenwärme wird in einem 3.000 Liter fassenden Pufferspeicher und massiven Bauteilen gespeichert. Im Sommer werden die Baumassen durch Wasser aus Tiefenbohrungen und Nachtlüftung gekühlt. Den Server schließlich kühlt ein Grundwasserbrunnen. Die südliche Energiefassade versorgt das Gebäude im Sommer- wie im Winterbetrieb zu 100 %. Ihre Verglasung mit besten Dämmwerten integriert thermische Kollektoren und PV zur Verschattung. Mit Passivhauskomponenten entstand letztendlich ein Plus-Energie-Gebäude, das auch die Mobilitätsenergie der Mitarbeiter deckt. Das Energiekonzept spart Betriebskosten, da zunächst passive Komponenten zum Tragen kommen: reduzieren der Wärmeverluste durch hohe Dämmung, beste Gläser, Luftdichtigkeit, Sommernachtkühlung, Beschattung, Belüftung und passive Solarnutzung im Winter. Wenn eine mechanische Unterstützung nötig ist, betreibt zuerst Windkraft diese Mechanik. So fördert sie z. B. das Kühlwasser für den Server und saugt die Abluft über Tornadolüfter aus dem Gebäude. Erst wenn es zu wenig Wind gibt, erfolgt der Betrieb dieser mechanischen Geräte mit Hilfe von Strom.

(1) 3.000 Liter fasst der Pufferspeicher, der in der Halle über zwei Stockwerke geht
(2) Das Verwaltungsgebäude der Windkraft Simonsfeld erzeugt einen Überschuss an Energie durch intensive Nutzung erneuerbarer Energien und Investitionen in Handwerk anstatt in Technik
(3) 637 m² Photovoltaik auf dem Dach und der Fassade und 34 m² Solarthermie runden das regenerative Energiekonzept ab
(4) Im Sommer wird die große Halle durch transluzente Solarzellen beschattet. Im Winter kann die tief stehende Sonne das Gebäude wärmen
(5) Im Lageplan ist die Wasserfläche zu sehen, die das Gebäude besonders in der Nacht passiv kühlt

Sinnfällige Konstruktion

Außen- und Innenwände, Zwischendecken und das Dach sind aus Brettsperrholz. Der vom Hersteller eingesetzte PUR-Kleber ist zwar baubiologisch nicht empfehlenswert, aber der Leimverbrauch wurde auf 0,2 kg/m2 reduziert. Nur die Fundamente, die Bodenplatte, die Mittelwand und statisch notwendige Wände sind aus Stahlbeton. Nach einem Kostenvergleich entschieden sich die Architekten auch für Holzdecken. Werkstatt und Lager sind praktisch ungedämmt sehr einfach konstruiert und außen mit Holz verschalt. Auch beim Bürobau wurde so sinnfällig wie möglich konstruiert. So erhielt er eine im Detail optimierte Dämmung. Die Büros werden ausschließlich über Norden belichtet. Auf eine das Tageslicht reduzierende Verschattung konnte so verzichtet werden. Die Decke wurde sichtbar belassen. Baubiologisch vorbildlich sind die vielen z. T. aussteifenden Bretterverschalungen z. B. bei der obersten Dachschicht. OSB-Platten wurden lediglich für die luftdicht zu erstellende Schicht im Dach zwischen Innenraum und Zellulosedämmung verwendet.

Thermischer Komfort

So sympathisch Holzleichtbauweisen sind, so haben sie doch einen großen Nachteil. Ohne Einbringung schwerer Baustoffe sind sie zu leicht, um für einen ausgeglichenen Verlauf der Raumtemperatur zu sorgen. Im Vergleich zu schweren Bauweisen, z. B. aus Beton oder schweren Natursteinen, können sie tags wenig Sonnenwärme puffern und nachts entsprechend wenig Kühle speichern, so dass sich im Sommer mehr oder weniger schnell das berüchtigte Barackenklima einstellen würde. Durch thermische Simulationen wurde in Ernstbrunn die Wirkung von Speichermassen auf den thermischen Komfort und den Energieverbrauch geprüft und optimiert. Die Oberflächen der Holzwände und die Mittelwand aus Beton sind deshalb mit Lehm verputzt. In die Betonwand und den Boden eingelegte Leitungen aktivieren die Baumassen zur Kühlung und zur Beheizung. Auch die Treppe, der obere Gangbereich und Steinböden in der Halle puffern Temperaturspitzen und bieten ausreichend Speichermasse. Durch diese passive Solarnutzung im Winter und passive Nachtkühlung im Sommer kann die Technik auf ein Minimum reduziert werden. Für ein gutes Innenraumklima sorgen neben den sorptionsfähigen Oberflächen aus mit Kalk gestrichenem Lehm und Holz auch Schafwolledämmung in den Bürotrennwänden. Alle ökologischen Baumaterialien sind reparaturfreundlich und einfach wiederverwertbar.

Stimulierende Architektur

Die Besucher empfängt eine großzügige, zweigeschossige Halle, deren Wände kalkweiß, die Decken holzfarben und die Böden hellgrau sind. Durch eine komplette Südverglasung schafft sie einen intensiven Bezug zur Umgebung, zur Sonne und zum Wetter. Im Winter ist die Halle vollständig direkt besonnt, im Sommer durch die außen liegenden PV-Elemente gänzlich beschattet. Ein üppig grünes Pflanzenbecken unterstützt die Feuchteregulierung, ist schallhemmend und staubbindend. Das Becken ist so positioniert, dass es unter anderem mit Kondenswasser gegossen wird, das gegebenenfalls an den Luftaustritten anfällt. So aufgewertet wird die Halle auch von den Mitarbeitern rege genutzt – hier gibt es Raum, um zu kommunizieren und die Sinne anregen zu lassen. Sie bietet auch klimatisch eine Abwechslung zu den Büroräumen.

Baudaten Netto-Plus-Energiegebäude in Ernstbrunn, Niederösterreich 2014

BauherrWindkraft Simonsfeld
NettonutzflächeBüro: 890 m2 | Lager: 513 m2
AußenwandUnterputz + Silikat-Dünnputz 0,5 cm | Holzfaserplatte 6,0 cm |
Zellulose-Einblasdämmung 22 cm | Luftdichte Folie sd = 0,5 – 2,0 m |
Brettsperrholz 10,8 cm | Schilfmatte | 3-lagiger Lehmputz 2 cm stark | Kalkfarbe | U = 0,129 – 0,149 W/m2K
Innenwändezwischen den Büros Gipskartonplatten | Schafwolldämmung |
kernaktivierter Beton | 2-lagiger Lehmputz 2 cm | Kalkfarbe
Holzfenster3-fach verglast | Rahmen mit Kork überdämmt | U = 0,82 W/m2K
Glasfassade3-fach verglast | U = 0,66 W/m2K | keine beweglichen Elemente
DachU = 0,084 W/m2K
BodenU = 0,138 W/m2K
PlanungArchitekturbüro Reinberg ZT GmbH, reinberg.net
ZertifizierungenPassivhaus, Klimaaktiv Haus
AuszeichnungenÖsterreichischer Solarpreis 2015, Klimaaktiv Plakette GOLD 2014

Energiedaten

Heizungkontrollierte Lüftungsanlage 1.850 m3/h mit
Wärmerückgewinnung | Betonkernaktivierung
Wind NutzungLüftungsanlage windgestützt durch Tornadolüfter | Grundwasserpumpe
wird von einem langsam laufenden Windrad unterstützt | passive Nachtkühlung durch Thermik
Solare Nutzung637 m2 Photovoltaik (193 m2 an der Fassade, 444 m2 am Dach) mit
knapp 50 Kwp | 34 m2 thermische Kollektoren | 3.000 Liter
Pufferspeicher | passive Solarnutzung
GeothermieWärme- und Kühlleistung über 11 Tiefenbohrungen | Wärmepumpe
(20 KW) | Kühlung des Servers mittels Grundwasser
Heizwärmebedarf
(PHPP 8.2)
15,29 kWh/m2a
Kühlbedarf
(PHPP 8.2)
2,74 kWh/m2a
Primärenergiebedarf
(PHPP 8.2)
101 kWh/m2a

Geschlossener Wasserkreislauf

Ganz ökologisch wird auch der Kreislauf des Regenwassers geschlossen. Es wird in Mulden gesammelt und versickert vor Ort. Das Wasser zur Kühlung des Servers wird aus einem Brunnen gepumpt, danach in einer Zisterne gesammelt und zum Gießen des Rasens verwendet. Der Überschuss wird ebenfalls vor Ort versickert. Ein Schwimmteich ist vor den Schlitzen der Zuluft positioniert. Bei der Nachtkühlung senkt er ihre Temperatur.

Hoch gedämmte Fassaden

Die geschwungene Südfassade ist überwiegend verglast. Zur Verschattung wurden transluzente Solarkollektoren angebaut. In der Anschaffung und dem Betrieb teure, bewegliche Verschattungselemente wurden stark reduziert: Nur die Dachflächenfenster und die Glasschrägen des Besprechungsraums erhielten innen liegende Rollos. Alle Fassaden sind sehr gut gedämmt und luftdicht. Für die Luftdichtigkeit sorgen eine innen liegende luftdichte Folie und eine passivhausgerechte Detaillierung der Architekten. Auf den Nord- und Ostfassaden wurde als Wärmedämmung eine Holzfaserplatte mit natureplus-Zertifikat auf eine Unterkonstruktion getackert und mit Zellulose-Dämmung ausgeblasen. Nach einem mineralischen Armierungsmörtel, Glasfasergewebe und einem dispersionssilikatischen Voranstrich folgte als Oberputz ein Dispersonssilikat-Dünnputz. Er enthält keine biozide Filmkonservierung, allerdings eine Hydrophobierung.

Baubiologisches Raumklima

Den Architekten ist ökologisches Bauen eine Herzensangelegenheit. Dazu gehört auch ein gutes Raumklima. Baubiologische Materialien haben sie bei ihren Wohnbauten erprobt und ihre Verwendung optimiert. Auch bei dem integralen Bürogebäude puffern Lehm- und Holzoberflächen die Feuchtigkeit, die durch Nutzer und Pflanzen entsteht und sorgen so für eine ausgeglichene Raumluftfeuchte. Auch die Wärmeabgabe ist menschengerecht: In einem Pufferspeicher gespeicherte Solarwärme wird in die mit Lehm verputzte Betonwand und weitere aktivierte Bauteile geleitet. Eine Wärmepumpe speist zusätzliche Erdwärme aus 11 Tiefenbohrungen in den Speicher. Im Sommer kühlen die aktivierten Bauteile über die Bohrungen.

Wind, Wasser und Sonne

Aufbauend auf einer thermischen Gebäudesimulation wurde die natürliche Querlüftung des Wintergartens mittels Windturbinen im Dachbereich und Öffnungen in der Fassade passiv optimiert. Weitere Windturbinen unterstützen die kontrollierte Wohnraumlüftung. Sie wurden so auf dem Dach platziert, dass sie die PV-Anlage möglichst wenig beeinträchtigen. Ein langsam laufendes Windrad fördert Grundwasser zur Serverkühlung. Da das Grundwasser unvorhergesehen knapp ist, wird über Tiefenbohrungen weitere Wärme bzw. Kälte gefördert. Wärme gab es nun im Überangebot. Die thermische Kollektoranlage wurde entsprechend verkleinert, die PV auf das förderbedingte optimale Ausmaß ausgeweitet und an der Fassade dichter belegt. Schon im ersten Jahr wurde innerhalb der Monatsbilanzen in 5 von 12 Monaten der gesamte Strombedarf des Gebäudes gedeckt.

Erfolgreiches Monitoring

Für die Evaluierung und Optimierung des Gebäudebetriebes waren die notwendigen Messeinrichtungen eingebaut worden. Durch ein Monitoring konnten einige Probleme in der Haustechnik identifiziert werden (z. B. die zuerst nicht richtig arbeitende Wärmepumpe). Der tatsächliche Stromverbrauch ist höher als der prognostizierte. Dies liegt vor allem am höheren Strombedarf für die Haustechnik, mit weit mehr Geräten als in der Simulation angenommen. Das integrale Gebäude hat 2015 den österreichischen Solarpreis erhalten, erreichte 94 % in der höchsten Kategorie des österreichischen Nachhaltigkeitssiegel .GNB und erhielt 97 % bei Klimaaktiv Gold. Der Mehraufwand bei Planung, Ausführung und Monitoring hat sich gelohnt.

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