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KLIMZUG-NORD Projekt des Monats Februar 2014

Innovationen im Bauen zur Klimaanpassung - Dachaufstockungen in Massivholzbauweise (TP 2.4)

Für zukünftiges wärmeres Klima ist es besonders wichtig, Grün- und Freiflächen zu erhalten. Dachaufstockungen bieten im innerstädtischen Bereich die einzige Möglichkeit der Nachverdichtung, ohne dass zusätzliches Bauland erschlossen oder weitere Flächen versiegelt werden. Diese sollten dabei nicht nur architektonisch ansprechend sondern auch ökologisch und nachhaltig sein sowie die steigenden Ansprüche an die Innenraumqualität erfüllen.

Abb1b_Wentorf_2.jpg   Abb1a_Wentorf_1.jpg Abb. 1: Aufstockung von Mehrfamilienhäusern
in Wentorf 2009

Nachverdichtung durch Aufstockungen

Um den Flächenbedarf einer wachsenden Einwohnerzahl in Städten wie Hamburg zu decken, bieten ausschließlich Dachaufstockungen die Möglichkeit einer klimaangepassten Nachverdichtung und Stadtentwicklung. Die Aufstockung nutzt dabei nicht nur die vorhandene infrastrukturellen Gegebenheiten, sondern auch das Bestandsgebäude als Gründung und erweitert dieses „nach oben". Viele Gebiete, die in den 1970er und 1980er Jahre erschlossen worden, bieten die Möglichkeit einer höheren Flächennutzung. Dadurch stünden trotz höherer Einwohner- und Bürodichte in Ballungsräumen mehr Grün- und Naturflächen zur Verfügung. Die Dachaufstockung ermöglicht so eine klimaverträgliche Nachverdichtung.

Abb2a_Bebelallee_1.jpg Abb2b_Bebelallee_2.jpg Abb. 2: Moderne Dachaufstockung "Treehouses"
Bebelallee 64-70 in Hamburg

Bei der Auswahl des oder der Gebäude, bei denen eine Aufstockung ausgeführt werden soll, spielt die vorhandene Dachform eine untergeordnete Rolle. Lediglich im Rahmen der Rückbaumaßnahmen findet sie Bedeutung (Menge des erforderlichen Abrisses). So erfolgt der Abbruch normalerweise bis zur obersten Decke oder den tragenden Außenwänden des obersten Geschosses. Danach ist ggfs. die vorhandene Decke zu verstärken oder eine neue Decke einzuziehen. Sollen mehr Geschosse aufgestockt werden oder die Tragfähigkeit des bestehenden Gebäudes reicht nicht aus, müssen zusätzliche Maßnahmen zur Lastabtragung ergriffen werden. Diese können die Ertüchtigung bzw. Verstärkung der vorhandenen Konstruktion sein oder die Erstellung eines neuen unabhängigen Tragwerkes ausschließlich für die aufgestockten Geschosse.

Vorteile von Massivholzkonstruktionen

Besonders die Massivholzbauweisen zeichnen sich gegenüber anderen Bauweisen durch viele Vorteile aus: hohes CO2-Speicherpotential, gute Wärmespeicherfähigkeit, monolithisches schichtenarmes Bauen sowie sebsttragende Dämmwände. Aufstockungen aus Massivholz bieten darüber hinaus deutliche Vorteile gegenüber anderen Baustoffen wie Beton oder Mauerwerk. So werden die Lasten von Aufstockungen in Holzbauweise problemlos von der bestehenden Konstruktion aufgenommen, da Massivholz nur 1/4 der Masse von Beton hat. Gleichzeitig kann die Massivholzbauweise flexibel an das vorhandene Bauwerk angepasst werden und verfügt über außergewöhnliche Wärmedämm- und Speichereigenschaften. So besitzt Vollholz im Gegensatz zu Beton einen 14-fach besseren Dämmwert und eine doppelt so hohe Speicherfähigkeit.

Abb3a_Dach Massivholz.jpg Abb3b_Fassade.jpg Abb. 3: Dämmung Dach und intelligente Fassade

All diese Vorteile sind in konventioneller Bauweise nur schwer oder gar nicht zu erreichen. Durch die Verwendung eines Massivholzsystems mit hohem Vorfertigungsgrad lässt sich der zeitliche Umfang der Baumaßnahmen reduzieren. Durch die Vorfertigung kann ein Großteil der Außendämmung bereits im Werk montiert werden. So lassen sich sowohl die Zeiten für den Rohbau als auch für den Ausbau erheblich verringern. Auf der Baustelle müssen nur noch die Fassadenarbeiten sowie der Einbau von Fenstern und Türen erfolgen. Darüber hinaus bieten einige Systeme die Möglichkeit, die Innenwände in Sichtqualität herzustellen, sodass vor Ort nach Aufstellen der Wände keine weiteren Arbeiten wie Verkleiden oder Tapezieren erforderlich sind.

So bietet ein Wandaufbau aus Massivholz mit außenliegender Dämmung und hinterlüfteter Fassade ein optimales Verhältnis von Wärmeschutz und -speicherfähigkeit. Für die Nutzer bedeutet dies, dass im Winter nur wenig Energie für die Beheizung erforderlich ist und im Sommer ganztägig angenehme Temperaturen im Innenraum herrschen, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Klimatisierung erforderlich sind, erst recht wenn innen sorptionsfähige Lehmbaustoffe zum Einsatz kommen.

Abb4a_Schallschutz_Massivholz_1.jpg Abb4b_Schallschutz_Massivholz_2.jpg Abb. 4: Schallschutz bei Massivholzkonstruktionen in Raumzelle
und beim Woodcube IBA 2013

Neben den vielen Vorteilen der Holzmassivbauweise sind jedoch auch einige Besonderheiten zur Erreichung eines guten Schallschutzes zu beachten und insbesondere bei Gebäuden mit mehreren Wohnungen anzuwenden: Wände, die zwei Wohnungen oder Nutzungen voneinander trennen, müssen höhere schallschutztechnische Anforderungen erbringen und sollten daher zweischalig ausgeführt werden. Alternativ dazu können massive Bauteile entkoppelt gelagert werden, sodass die Schallübertragung unterbrochen wird. Wie die bei Versuchsbau Raumzelle getestet wurde. Derartige Vorkehrungen sind bereits bei der Planung der Konstruktion zu berücksichtigen und erfordern später, bei der Ausführung, ein besonderes Augenmerk und eine hohe handwerkliche Qualität.

Brandschutz bei Aufstockungen

Mehrgeschossige Aufstockungen führen häufig zu einer Änderung der bauordnungsrechtlichen Einstufung, was meistens mit einem höheren brandschutztechnischen Niveau verbunden ist. Bauordnungsrechtlich unterscheidet man verschiedene Gebäudeklassen, die sich aus der Höhe und Nutzung des Objektes ergeben. Diese haben unterschiedliche Anforderungen an die zu verwendenden Bauteile. So ist pauschal davon auszugehen, dass mit zunehmender Höhe des Gebäudes auch das brandschutztechnische Niveau (Feuerwiderstandsdauer) der verwendeten Konstruktionen steigt. Bedingt durch die neue Höhe können sich so auch neue Anforderungen an die Bauteile des ursprünglichen Gebäudes ergeben. Es ist daher im Vorfeld zu prüfen, ob hier Anpassungen erforderlich sind und wenn ja, in welchem Umfang oder wenn sich aus der Aufstockung keine Änderung für den bestehenden Gebäudesteil ergibt, hier die Regelungen des Bestandsschutzes greifen.

Erschwerend kommt bei der Verwendung von Massivholzkonstruktionen hinzu, dass Planer und Behörden aus Unwissenheit diese modernen Systeme mit deren verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten ablehnen oder falsch bewerten. Im Rahmen der Genehmigung von Dachaufstockungen aus Massivholz ist daher die Erstellung individueller Konzepte mit einer prüffähigen Nachweisführung notwendig. Zur Internationalen Bauausstellung 2013 IBA Hamburg wurden zahlreiche „Mustergebäude" errichtet, so dass diese Bauweise in der Metropolregion Hamburg zukünftig besser anerkannt bzw. die Genehmigung erleichtert wird.

Synergien von Gründächern

Abb5a_Gründach_1.jpg Abb5b_Gründach_2.jpg Abb. 5: Gründach „re-natur" auf der "Raumzelle" in der Anwuchsphase
und nach einem Jahr

Dachaufstockungen werden vorwiegend mit flach geneigten Dächern errichtet. In diesem Zusammenhang bietet sich die Ausführung als Gründach an. Je nach Art der Begrünung und Ausführung der Unterkonstruktion ist so eine zusätzliche Nutzung als Freizeitfläche möglich. Aufgrund ihrer Dicke (hoher Aufbau mit verschiedenen Funktionsschichten) und der Speicherfähigkeit von Regenwasser verfügen Gründächer ebenfalls über einen positiven Einfluss auf das Innenraumklima, da das gespeicherte Wasser im Sommer durch Verdunstung einen kühlenden Effekt hervorruft und im Winter aufgrund des hohen Dachaufbaus gute Dämmwirkungen erzielt werden.

Erstellung einer Raumzelle (Doppelbüro) zur Demonstration- und Forschung

Abb6a_Bau Raumzelle_1.JPG Abb6b_Bau Raumzelle_2.jpg Abb. 6: Bau der Raumzelle auf dem Campus
der FH Lübeck durch Studierende

Die Fachhochschule Lübeck hat im Arbeitspaket 8 des Teilprojektes 2.4 einen innovativen Ansatz für eine Dachaufstockung aus nachwachsenden Rohstoffen und verbessertem Innenraumklima entwickelt. Dazu wurde zu Forschungs- und Demonstrationszwecken ist eine Raumzelle als Büromodell auf dem Gelände der FH-Lübeck realisiert. Sie besteht im Rohbau aus zwei unterschiedlichen Bauweisen. Der östliche Teil ist klassisch als Holzrahmenbau und der westliche in Brettsperrholzbauweise (CLT) gefertigt. Der gesamte Baukörper ist mit einer 30 cm Dämmschicht aus Zelluloseflocken hochwärmegedämmt und ist außenseitig mit verschiedenen Fassadenmaterialien verkleidet. Auf der Südseite erhält die Glasfassade „intelligente Gläser" für den sommerlichen Wärmeschutz. Das Gebäude ist vollflächig mit einem extensiven Gründach der Firma "re-natur" versehen. Dadurch erfolgt eine positive klimarelevante Regenwasserrückhaltung als Beispiel zur Verbesserung des Innenstadtklimas in Ballungsgebieten.

Abb7a_Reetfassade.jpg Abb7b_Lüftungsgerät.jpg Abb. 7: Herstellen der Reetfassade an der Raumzelle und
dezentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung

Ausblick - Nachhaltigkeit

Die Südseite der Raumzelle wird in der zweiten Baustufe als Klimafassade mit einem Lüftungsgerät „school-Air" der Fa. Trox ausgebildet. Aktuell erfolgt die Lüftungswärmerückgewinnung mit dem Einzelraumgerät Aeromat VT WRG 1000 der Firma SIEGENIA-AUBI K. Derartige Lüftungsgeräte stellen eine Alternative zu zentralen Heizungs- und Lüftungsanlagen in Bürogebäuden dar. Ein Teil der WEST-Fassade hat vor der Massivholzaußenwand einen „Pelz aus 25 cm Reet". Eine vergleichende Betrachtung mit dem AP 4 im gleichen Teilprojekt: „Passive Klimatisierung im Verwaltungsbau" erfolgt in unserer Schlussdokumentation.

Zur Beheizung im Winter und als Luftfeuchteregulator sind Lehmwandheizplatten der Fa. WEM montiert. In Kombination mit den diffusionsoffenen unbehandelten Massivholzwänden entwickelt sich so ein angenehmes durch Naturbaustoffe beeinflusstes Innenraumklima mit Kühleffekten im Sommer.

Abb8a_Büroarbeitsplatz.jpg Abb8b_Fenster.jpg
Abb. 8: Büroarbeitsplatz "Raumzelle" mit
Lehmwandheizung/-kühlung und intelligente Fenster mit E-Control

In der Folgezeit nach Abschuss von KLIMZUG-NORD wird das Doppelbüro „Raumzelle" vom Institut für Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen als Dauerversuch nachhaltig genutzt. Ausführliche Informationen finden Sie nach Projektende im April 2014 in der Dokumentation und auf der Webseite: www.regionalhaus.info .

Kontakt

Fachhochschule Lübeck
Prof. Dipl.-Ing. Georg Conradi, Dipl.-Ing. Steffen Slama
Institut für Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen
Mönkhofer Weg 239
23562 Lübeck

Telefon: +49 451 300-5145
Fax: +49 451 300-5143
georg.conradi@fh-luebeck.de
www.regionalhaus.info

Abb9_Raumzelle.jpg Abbildung 9: Fertige Raumzelle

Abb10_Poster Raumzelle.jpg

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Termine

North American Symposium on Climate Change Adaptation

Veranstalter: Hamburg University of Applied Sciences, Manchester Metropolitan University (UK), Columbia University (USA). New York, 16. bis 18. August 2016.

European Meteorological Society – Annual Meeting – EMS & ECAM

Veranstalter: European Meteorological Society, Trieste (Italien),11. bis 16. September 2016.

Exkursion zu einem Pilotprojekt zur Mitbenutzung von Flächen als Rückhalteraum: Regenspielplatz in Neugraben-Fischbek

Mit Erläuterungen von HAMBURG WASSER zur Planung, Umsetzung und Übertragbarkeit. Fischbeker Holtweg, 21149 Hamburg, 21. September 2016 ab 14.30 Uhr.

Wetter.Wasser.Waterkant.2016

Hamburgs kostenfreie Bildungswoche zu Klima, Wetter und Nachhaltigkeit. Workshops, Vorträge und Exkursionen für alle Jahrgänge, Hamburg 26. bis 30. September 2016.