Solarraupe im Grünen
(in: BAUKULTUR 2_2017, S. 20-21)
Der Neubau der Kindertagesstätte +e liegt an einer Lichtung im Park des Vitosareals in Marburg, einer psychiatrischen Klinik, die im 19. Jahrhundert als Anlage von Einzelhäusern konzipiert wurde. Da die Gebäudehüllflächen an diesem Standort nicht verschattet werden, konnten sie zur Energieerzeugung aus Photovoltaik herangezogen werden. Die Planung des Gebäudes stammt von opus Architekten, Darmstadt.
Lage im Park
Im Sinne eines Pavillons im Park bezieht sich der Entwurf in erster Linie auf die Landschaft und tritt daher nicht in Konkurrenz zum historischen Gebäudebestand. Gleichwohl ordnet sich der zweigeschossige rechteckige Baukörper in das vorhandene orthogonale städtebauliche System ein. Am Hang gelegen ist es so in die Landschaft hineingeschoben, dass es den Kindern in beiden Geschossen einen direkten, stufenlosen Zugang nach draußen ermöglicht.
Durch Faltung des Bauvolumens konnten die Solarmodule optimal ausgerichtet und die solaraktive Oberfläche vergrößert werden (Foto: Eibe Sönnecken)
Plusenergiestandard
Um Plusenergiestandard zu erreichen, wurden die Dachflächen und die südwestliche Fassade im Obergeschoss aktiv für Photovoltaik herangezogen. Diese Bauteile sind als Faltwerk in leichter Holzbauweise ausgeführt. Dadurch entstand ein differenziertes Erscheinungsbild mit starken Identifikationsmöglichkeiten. Durch die Faltung wird darüber hinaus die Ausrichtung der Solarmodule optimiert und die solaraktive Oberfläche vergrößert. Die Solarmodule werden nicht additiv, sondern als integraler und gestaltbildender Bestandteil der Gebäudehülle eingesetzt.
Erschließungsbereich (Foto: Eibe Sönnecken)
Energiekonzept
Im Planungsverlauf konkretisierte sich die Vorstellung eines prototypischen, hocheffizienten Baus soweit, dass der eigentlich für Wohngebäude entwickelte Standard des „Effizienzhaus Plus“ nach der Definition des BMVBS für die Kindertagesstätte adaptiert wurde. Der Standard berücksichtigt neben dem Energiebedarf für den Gebäudebetrieb auch den Energiebedarf der Nutzung und strebt eine positive Energiebilanz sowohl für End- als auch Primärenergie über das Jahr an. Zur grundlegenden Senkung des Energiebedarfs wurde auf einen kompakten Baukörper und eine optimierte Orientierung der transparenten Flächen geachtet. Für die Qualität der Gebäudehülle waren hoher Wärmeschutz, reduzierter Einfluss von Wärmebrücken und hohe Luftdichtheit mit einem Wert von n50 ≤ 1,0/h angestrebt. Durch den Einsatz von Bauteilen nahe Passivhausqualität konnte der Energieverlust durch Transmission begrenzt werden. Der für Wände und den Fußboden gegen Erdreich eingesetzte Schaumglasschotter bietet darüber hinaus hohe Dauerhaftigkeit und Wärmebrückenfreiheit in diesen Bereichen. Der mittlere auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust unterschreitet den Wert des Referenzgebäudes um 43 %. Für die Validierung der Bauausführung und Reduzierung der Lüftungswärmeverluste im Projekt wurde eine Blower-Door-Messung durchgeführt, deren Messergebnis von 0,69/h ebenso hohe Qualität ausweist.
Gruppenraum (Foto: Eibe Sönnecken)
Einfache Gebäudetechnik
Der stark reduzierte Energiebedarf im Gebäude wird über eine für das hohe energetische Ziel eher einfache Gebäudetechnik bereitgestellt. Die zentrale Lüftung mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung dient die Räume über Weitwurfdüsen an. Die Wärmeübergabe erfolgt über eine Fußbodenheizung.
Durch Auskragungen über allen Gruppenräumen verschattet der Baukörper sich selbst, sodass der außenliegende Sonnenschutz seltener genutzt werden muss. Im Bereich der sich nach Westen öffnenden Gruppenräume wurde der Sonnenschutz von der Fassade abgerückt, wodurch ein sonnengeschützter Spielbereich zwischen Fassade und Verschattung entsteht. Um in der Übergangszeit und im Sommer die Lüftungsanlage nicht betreiben zu müssen, wurden in der Fassade Lüftungsklappen integriert. Sie sind ferner für die Kühlung mit kalter Nachtluft geeignet. Zwei Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugen die für den Gebäudebetrieb notwendige Energie. Eine als Splitgerät ausgeführte Anlage mit 25 kW Leistung liefert Heizwärme auf einem Temperaturniveau von 35°C. Der äußere Teil der Anlage steht dabei zusammen mit der Zuluftansaugung nördlich des Gebäudes. Ein weiteres Kompaktgerät liefert Warmwasser auf einem Temperaturniveau von 55°C. Durch die anlagentechnische Trennung von Warmwasser und Heizung konnte die Effizienz der Anlagentechnik im Vergleich zu einem einzelnen Erzeuger weiter deutlich gesteigert werden. Trotzdem verbleibt für das Gebäude ein Endenergiebedarf von über 25.000 kWh Strom pro Jahr.
Photovoltaik
Zur Deckung des Strombedarfs wurde eine in die Architektursprache integrierte PV-Anlage verbaut. Sie ist an drei Wechselrichter gekoppelt und hat eine Gesamtmodulleistung von 52,22 kWpeak. Ihr Ertrag liegt im Mittel bei 40.690 kWh/a. Der Referenzwert für den Primärenergiebedarf nach EnEV wird mit 27,57 kWh/m2a um 83% unterschritten, und dies obwohl im Küchenbereich aus hygienischen Gründen eine Lüftungsanlage ohne Wärmerückgewinnung eingesetzt werden musste. Tatsächlich jedoch ergibt sich für das Gebäude nach der Rechenmethode Effizienzhaus Plus mit allen Verbrauchern über das Jahr eine positive Primär- und Endenergiebilanz. Damit trägt es im Betrieb zur Entlastung der Umwelt bei.