01-03/15 Strunz Ar chitekten Metaraum Ar chitekten RSHP Rogers Stirk Harbour Hascher Jehle Architektur - Deerns Deutschland
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01-03/15 Zeitschrift für Architektur und Technik
RSHP Rogers Stirk Harbour
Hascher Jehle Architektur
Strunz Architekten
Metaraum Architekten
4a Architekten
Januar - März 2015
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AUSGABE 90
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INHALT xia Intelligente Architektur 90 xia im Probeabo
xia Intelligente Architektur
Zeitschrift für Architektur und Technik
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DGNB Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 08
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ift Rosenheim I Informationen zur Gebäudehülle . . . . . . . . . . 10
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Unternehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Vorname
HITec in Hannover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Nachname
Literatur I Intro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
ARCHITEKTUR+ Schön hoch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
TECHNIK The Leadenhall Building, London Straße / Hausnummer
Entwurf: Rogers Stirk Harbour + Partners, London
Schön flach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
PLZ
Erweiterung der Akademie der Bildenden Künste Nürnberg
Entwurf: Hascher Jehle Architektur, Berlin
Schön klein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Ort
Generalsanierung eines Reihenendhauses in München
Entwurf: Strunz Architekten, München
Schön schräg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 E-Mail
LVM 5 - Plusenergie-Bürogebäude in Münster
Entwurf: Prof. Duk-Kyu Ryang mit HPP. Düsseldorf
Von Dr. Dieter Thiel
Schön eng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Stadtmuseum Kaufbeuren Ort/Datum
Entwurf: Metaraum Architekten, Stuttgart
Schön frisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Nachhaltigkeit bei Hallen-, Freizeit- und Sportbäderbauten Unterschrift
Von Ulrich Tillmanns
REPORT Technische Gebäudeausrüstung I TGA und BAU 2015 . . . . . 83
Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Alle Informationen über Ihr gesetzliches Wider-
Innovationspreis Architektur+ Office und Dialog by GKT . . . . 100
rufsrecht und die Widerrufsbelehrung finden
Titelbild: Sie unter www.xia-online.de/widerruf.
The Leadenhall Building, London, in context
Entwurf: RSHP; Abbildung: Arup
ARCHITEKTUR+TECHNIK LVM Münster
Schön schräg
LVM 5 – Plusenergie-Bürogebäude in Münster
Von Dieter Thiel Im August 2014 erfolgte die Eröffnung des neuen Bürogebäudes Energiebilanzierung nach EnEV, eine Plusenergiebilanz aufweisen.
Bauherr des Landwirtschaftlichen Versicherungsvereins (LVM) in Müns- Das bedeutet, der Primärenergieverbrauch des Gebäudes für die
LVM Landwirtschaftlicher ter. Das rund 60 Meter hohe Gebäude LVM 5 wurde in das LVM- Raumkonditionierung, die Beleuchtung und Belüftung – also aller
Versicherungsverein a. G.
Quartier in Münster integriert, in dem sich bereits eine Reihe diejenigen Größen, die nach EnEV bilanziert werden – sollte in der
Münster
anderer LVM-eigener Bürogebäude sowie ein Rechenzentrum Jahresbilanz geringer sein als die durch das Gebäude selbst pro-
Architekt duzierte Energie.
befinden. Das neue, 16-geschossige Gebäude bietet Platz für
Entwurf: Architekturbüro
Prof. Duk-Kyu Ryang, 450 bis 500 neue Büroarbeitsplätze.
Düsseldorf Architektur
Planung: HPP Architekten,
Düsseldorf Der LVM wollte ein wirklich zukunftsweisendes Gebäude realisie- Verantwortlich für den Entwurf ist der Südkoreaner Prof. Duk-Kyu
ren, dessen Spezifikationen und Ausstattungsmerkmale bereits Ryang in Zusammenarbeit mit HPP, Düsseldorf. Kennzeichnend für
Bauleitung, -management
ama – auer
heute die zukünftiger Häuser der Generation 2020plus, wie sie die das Haus sind die unterschiedlich geneigten Fassadenflächen. In
management+architektur, Energy Performance of Buildings Directive der EU fordert, erfüllen. den drei Untergeschossen sind die Flächen für Technik, Lager und
Düsseldorf
Der Nachhaltigkeitsansatz in Bezug auf Architektur, Konstruktion knapp 135 Tiefgaragenstellplätze für Autos und für Fahrräder un-
Fassadentechnik und energetische Performance sollte durch eine DGNB Gold-Zerti- tergebracht.
amp Albrecht Memmert & fizierung unterstrichen werden. Unter dem soziokulturellen Aspekt Im Erdgeschoss befindet sich der nach oben offene Eingangsbe-
Partner GbR, IB für Fassaden-
technik, Neuss wurde den Mitarbeitern größte Individualität in Bezug auf die Kon- reich, darüber sind die Besprechungs-, Schulungs- und Akademie-
ditionierung der Arbeitsplätze verschafft. Ganz oben stand dabei bereiche angeordnet. Ab dem 4. Obergeschoss sind die eigentli-
Elektro
IB Nordhorn GmbH, der Wunsch, auch an dem hohen Gebäude eine Fensterlüftung, chen Büroflächen, in der überwiegenden Anzahl als offene Büro-
Münster wenn immer es die meteorologischen Randbedingungen zulassen, arbeitsplätze konzipiert, angeordnet. Abgeschlossen wird das Ge-
HLS Bauteilkühlung
zu gewährleisten. bäude durch einen Vortragsraum sowie eine „Kreativlounge“ in den
Bauphysik Die Anforderungen der EnEV 2009 sollten auch im Hinblick auf das beide oberen Etagen.
Deerns Deutschland GmbH,
Erreichen des höchstmöglichen DGNB-Labels um mindestens Prägend für das Gebäude sind die geschosshohe Verglasung und
Köln
Energiekonzept: 40 Prozent übertroffen werden. Passive Maßnahmen in Bezug auf die doppelschalige Gebäudehülle. Die äußere Fassade bietet Wit-
Dr. Dieter Thiel die Gestaltung, den sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz, terungsschutz, ist horizontal etagenweise abgeschottet und be-
Projektleiter:
Lars Schumacher Wärmebrückenfreiheit sowie das technische Equipment für die sitzt nach außen hin Öffnungen zur Be- und Entlüftung. Die als
Arbeitsplatzausstattung standen dabei im Vordergrund. Erst nach Dreischeibenverglasung ausgeführte Innenfassade verfügt über
Tragwerksplanung
Schlaich Bergermann, Ausschöpfung dieses Potenzials sollte mit aktiven Maßnahmen im eine Holzrahmenkonstruktion und einen unmittelbar davor ange-
Stuttgart Bereich der Technik reagiert werden. Der Nutzung regenerativer ordneten Metalllamellensonnenschutz mit Lichtlenkfunktion.
Otten Beratende Ing. GmbH,
Energien war dabei Vorrang einzuräumen. Das Energiedesign, die Energiebilanzierung, die Planungen für die
Münster Im Idealfall sollte die finale Gebäudeperformance, angelehnt an die gebäudetechnischen Anlagen zur Raumkonditionierung und die
062 I 063 xia 01-03 2015
Foto: HGEsch
Foto: HGEsch
Gebäudestruktur
Gebäudeautomation erfolgten durch die Deerns Deutschland Ergänzt wird die vergleichsweise träge Betonkerntemperierung
GmbH (ehemals Schmidt Reuter Integrale Planung in Köln). Als durch die dezentralen Raumkonditionierungsgeräte, die die Spit-
Ergebnis entstand eine energetische Performance, mit der die zenheizlast und die Spitzenkühllast immer dann decken, wenn eine
Anforderungen der für die Genehmigung relevanten EnEV 2009 schnelle Regelung erforderlich ist.
hinsichtlich des Endenergieverbrauches um 35 Prozent und in Unter dem Gebäude wurden zur Ausnutzung dieser regenerativen
Bezug auf den Primärenergiebedarf um mehr als 40 Prozent über- Energiequelle insgesamt 51 und 140 Meter lange Erdsonden
troffen werden. abgetäuft. Die Sonden verteilen sich auf zwei Felder, um die größt-
Zieht man den gesamten durch die Fotovoltaikanlage und das mögliche Variabilität in Bezug auf die Nutzung freier Kühlung sicher-
BHKW produzierten Strom in die Berechnungen der Jahresbilanz zustellen. Durch dynamische Simulationsberechnungen bei denen
mit ein, ergibt sich für den Neubau über das Jahr bilanziert ein Net- die zukünftige Nutzerstruktur nachgebildet wurde, konnte nachge-
toenergieüberschuss von 22 kWh/m² Primärenergie. Damit er- wiesen werden, dass über den Jahresgang betrachtet, eine ausge-
zeugt das Gebäude selbst mehr Energie, als es für den Gebäu- glichene Energiebilanz zwischen der Nutzung für die Kühlung und
debetrieb exklusive der nutzerspezifischen Verbräuche benötigt. der für die Heizung während des Winters sichergestellt ist. Vorran-
Diese positive Energiebilanz ist einer der wesentlichen Gründe zum gige Betriebsweise der Geothermie ist die freie Kühlung während
Erreichen des DGNB Gold Labels. des Sommers. Das Temperaturniveau reicht aus, das Erdreich wird
Das Energiedesign basiert auf der Ausnutzung der Wechselwirkun- sukzessive erwärmt. Während des Winters wird die Geothermie
gen zwischen Gebäudehülle, der technischen Arbeitsplatzausstat- über reversible Wärmepumpen zum Heizen genutzt.
Doppelfassadenspalt tung für EDV und Beleuchtung, der Nutzung von Umweltenergien Für den Sommerfall ist neben dem Betriebsmodus freie Kühlung
in Form von Geothermie und Fotovoltaik sowie dem Einsatz de- auch die Deckung eines höheren Kältebedarfes mittels der dann
zentraler Lüftungselemente in Kombination mit einer Fensterlüf- für den Kühlbetrieb umgeschalteten Wärmepumpen möglich. Die
tung. Weitere Komponenten sind das mit virtuellem Biogas betrie- umschaltbaren Wärmepumpen haben eine Heizleistung von ca.
bene BHKW sowie der Einsatz innovativer neuartiger Hochleis- 480 kW und arbeiten mit einer Jahresarbeitszahl von 4. Die Kälte-
tungskühldecken mit einem Phase-Changing-Material, die unter leistung liegt bei 300 kW und einer Kältearbeitszahl von 5,5.
Ausnutzung von Nachtkühle regeneriert werden können. Zur Deckung möglichst langer Laufzeiten wird die Kühlsohle aus
den Erdsonden mit einer Temperatur von etwa 16 bis 18 Grad Cel-
Energiekonzept sius direkt ohne die Kältemaschine herangezogen. Auf diese Weise
Geothermie: Die Grundkühlung und Grundbeheizung der Bürobe- können rund 30 Prozent der Jahreskältearbeit ohne mechanische
reiche erfolgt über die Nutzung von Geothermie in Verbindung mit Kühlung gedeckt werden. Erst danach wird zunächst eins der bei-
einer Betonkerntemperierung. Dazu wurden die wasserführenden den Sondenfelder für die mechanische Kühlung genutzt. Steigt der
Leitungen in der neutralen Zone der Betondecke verlegt. Kältebedarf weiter, kann auch das zweite Sondenfeld für die
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ARCHITEKTUR+TECHNIK LVM Münster Erdsondenfelder Schema dezentrale Lüftung mechanische Kühlung herangezogen werden. Aufgrund der Tatsa- de angesaugt. Die Ansaugöffnungen sind analog den Einströmöff- che, dass sich im mechanischen Kühlbetrieb das Erdreich sukzes- nungen in der Doppelfassade angeordnet, sodass das Tempera- sive erwärmt und damit auch das freie Kühlpotenzial reduziert wird, turniveau der Ansaugluft nahezu dem der Außenluft entspricht. wird der mechanische Kältebetrieb so spät wie möglich aktiviert. Die Versorgung der Geräte erfolgt über ein Vierleitersystem mit ge- In Ergänzung der Kühlung unter Ausnutzung von Geothermie steht trennten Kühl- und Heizkreisläufen. eine Kompressionskältemaschine zur Verfügung. Ihre Aufgabe ist Alle Geräte sind zudem über Präsenzmelder gesteuert, sind also nur aber im Wesentlichen die Entfeuchtung der Zuluft für die Akade- dann in Betrieb, wenn sich Nutzer im Büro befinden. Darüber hinaus mie- und Schulungsbereiche. Die hier erforderlichen Temperatur- besitzen sie einen Fensterkontakt, der bei geöffnetem Fenster für ein niveaus des Kühlwassers mit unter 10 °Celsius können durch die Abschalten der mechanischen Raumkonditionierung sorgt. reversiblen Wärmepumpen/Kältemaschinen nicht erreicht werden. Während die Lüftung dezentral erfolgt, wird die Wärmerückgewin- Gleichzeitig bietet dieses Aggregat die Möglichkeit, während der nung aus der Abluft zentral betrieben. Pro Geschossplatte befindet Nichtnutzung der Schulungsbereiche in der Nacht, zu Niedertarif- sich nur eine Ansaugöffnung an der die rund 1.600 m³/h Abluft ge- zeiten im Speicherlademodus die Betonkerntemperierung herun- sammelt und in die Lüftungszentrale im Untergeschoss geführt terzukühlen und die freie Kühlung in der Form zu unterstützen. werden. Über eine Abluftpumpe wird dieser dort die Energie entzo- Dezentrale Lüftungsgeräte: Der Philosophie der LVM entspre- gen und dem Wärmespeicher zur Deckung der diversen Heizauf- chend, hat jeder Nutzer die Möglichkeit, über ein Öffnen der Fen- gaben zugeführt. ster die Raumbelüftung und Raumkonditionierung individuell zu Fotovoltaik: Als eine weitere regenerative Energiequelle wird die beeinflussen. Dies erfolgt überwiegend in der Übergangszeit und Sonne in Verbindung mit hocheffizienten monokristallinen Fotovol- im Temperaturbereich zwischen +10 und +20 °C, also dem Tempe- taikelementen mit einem Wirkungsgrad von 19 Prozent versorgt. raturintervall, in dem die Energiebilanz durch ein mögliches Fehlbe- Diese sind im Wesentlichen auf dem Dach des Gebäudes ange- dienen des Fensters und dadurch bedingter erhöhter Lüftungswär- ordnet. Zu einem weiteren Teil konnte zusätzlich das Flachdach me Verluste beziehungsweise Kühllasteinträge nicht gestört wird. des ebenfalls zum LVM gehörenden Nachbargebäudes mitgenutzt Grundsätzlich steht für die Belüftung der Räume in jeder zweiten werden. Durch die flach geneigten Elemente ist eine Peakleistung Achse ein im Doppelboden angeordnetes dezentrales Lüftungs- von rund 100 kW und ein jährlicher Ertrag von 80 mWh/a möglich. gerät zur Verfügung, das eine Luftmenge von 35–40 m³/(h x Per- Dieser Ertrag liegt unter dem Strombedarf des Gebäudes, sodass son) garantiert. Integriert in das System ist ein groß dimensionierter er, abgesehen von den Wochenenden, unmittelbar selbst genutzt Wärmetauscher, der so ausgelegt ist, dass er analog zum Tempe- werden kann. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, Überschüsse raturniveau der Betonkerntemperierung und der Kühlung/Heizung ins öffentlich Netz einzuspeisen. genutzt werden kann. Biogasbetriebenes BHKW: Für die Eigenstromerzeugung ist ein mit Die Außenluft für das Gerät wird unmittelbar aus der Doppelfassa- virtuellem Biogas betriebenes BHKW mit einer elektrischen Leis-
Energiekonzept
tung von ca. 50 kW und einer thermischen Leistung von rund regeneriert und in den festen Ausgangszustand zurückversetzt.
70 kW installiert. Das BHKW ist integriert in die Nahwärmeversor- Besonderheit dabei ist, dass die Regeneration des Materials in
gung für die Liegenschaft. Wie die Messwerte für das Gesamtareal einem Temperaturbereich von 18 bis 20 °C erfolgen kann.
zeigen, besteht auch während der Sommermonate ein kontinuierli- Diese physikalischen Eigenschaften wurden bei der Entwicklung
cher Wärmebedarf, der deutlich oberhalb der Spitzenheizleistung der Decke und bei der erstmaligen Realisierung in dem LVM Ge-
des BHKW s liegt. Insofern sind lange Laufzeiten des BHKWs, bäude konsequent ausgenutzt. Während die kühlende Eigenschaft
theoretisch ein Ganzjahresbetrieb, möglich. der Decke in der Betriebszeit ausreicht, um auch die hochbelegten
Beleuchtung, Tageslichtnutzung: Die Beleuchtung erfolgt überwie- Schulungsräume zu kühlen, kann das am Ende der Nutzungszeit,
gend mittels LED-Technologie. Für die Belichtung der Büroflächen gegen 18.00 Uhr, flüssige Material unter Ausnutzung der Nacht-
sind arbeitsplatzbezogene Direkt-/Indirekt-LED-Leuchten vorgese- kühle heruntergekühlt werden. Dies wird durch die Geothermie
hen. Analog den dezentralen Lüftungsgeräten werden auch diese oder einen Rückkühler mittels freier Lüftung möglich. Die meteoro-
über Präsenzmelder gesteuert. Des weiteren besitzen sie einen logischen Zustände am Standort lassen auf diese Weise zu
integrierten Sensor zur Messung des einfallenden Tageslichtes und annähernd 80 Prozent des Jahres eine Regeneration des Salzhy-
Dezentrale Geräte auf der können je nach Stärke der natürlichen Belichtung auf die am drates ausschließlich mit Außenluft zu.
Geschossplatte
Arbeitsplatz erforderlichen 500 Lux heruntergeregelt werden. Sollte dies nicht ausreichen, steht als weitere regenerative Kühl-
Die Nutzung des natürlichen Lichtes erfolgt durch eine spezielle quelle auch die natürliche Kühlung über die Geothermie zur Verfü-
Ausführung der außen liegenden Sonnenschutzlamellenbehänge. gung. Das innovative und zukunftsweisende System wird im Rah-
Die oberen 30 cm der Behänge werden nicht geschlossen, son- men eines Fraunhofer Forschungsvorhabens zum Einsatz von
dern bieten die Möglichkeit des Lichteintrages von außen. Die PCM in Verwaltungsgebäuden untersucht.
LED-Beleuchtung ermöglicht die Realisierung einer extrem niedri- Plusenergiebilanz: Die Einzelkomponenten setzen sich zu einem
gen künstlichen Beleuchtungsdichte von rund 6 Watt/m². komplexen Gesamtenergiekonzept zusammen. Ein Verfahren zur
Kühldecken mit Phase-Changing-Material (PCM-Decken): Als Herleitung einer Plusenergiebilanz für Bürogebäude gibt es in
Besonderheit ist in den Schulungs- und Akademiebereichen ein Deutschland bis zum Januar 2015 noch nicht. Insofern kann eine
neuartiges Kühldeckensystem realisiert worden. Es handelt sich Bilanzierung nur individuell erfolgen. Ohnehin sind die energeti-
dabei um eine Metalllamellenkühldecke, die mit einem Salzhydrat schen Bilanzierungen durch sich immer wieder verändernde Pri-
gefüllt ist. Dieses Salzhydrat hat die Eigenschaft, ausgehend von märenergiefaktoren nur Momentaufnahmen und auch als solche zu
einer Temperatur von etwa 22 °C sukzessive den Aggregatszu- betrachten. Zur Bewertung der energetischen Performance wurde
stand von fest auf flüssig zu verändern und dabei durch Wärme- das Nachweisverfahren der zum Zeitpunkt der Genehmigung gülti-
entzug den Raum zu kühlen. Dieses dann flüssig gewordene Mate- gen EnEV 2009 zugrunde gelegt, die zwischenzeitlich durch die
rial wird durch eine integrierte wasserführende Kapillare wieder EnEV 2014/2016 abgelöst wurde. Dort werden alle Energiever-
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ARCHITEKTUR+TECHNIK LVM Münster
PV-Dachanordnung
PCM-Kühldecke
bräuche für die Raumkonditionierung, also die Raumtemperierung,
die Lüftung, die Warmwassererzeugung und die Beleuchtung bi-
lanziert. Nicht berücksichtigt werden dabei die nutzerspezifischen
Verbrauchswerte zum Beispiel für den Betrieb der Arbeitshilfen
oder sonstige spezielle Einrichtungen.
Foto: HGEsch
Energiebilanzierung
Unser Autor Dr. Dieter Thiel ist Leiter
Abweichend von der EnEV-Bilanz wurden in Bezug auf die Ener- online Innovationsmanagement bei der Deerns Deutsch-
gieerzeugung durch Fotovoltaik und BHKW nicht die Monatswerte, land GmbH in Köln.
www.hpp.com
sondern eine gesamtjahreszeitliche Betrachtung herangezogen. www.deerns.com
Im Ergebnis ergibt sich so eine Plusenergiebilanz, bei der das Ge- www.ama-auer.de
www.ib-amp.de
bäude rund 20 kWh/(m2a) Primärenergie mehr produziert, als es www.ib-nordhorn.de
verbraucht. www.sbp.de
www.otten-ingenieure.de
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