In Heidelberg entsteht ein Bürogebäude, das ohne klassische Heizung, Kühlung und Lüftungssysteme behaglich bleibt. Es zeigt, wie bauphysikalische Prinzipien ein stabiles Raumklima und eine außergewöhnliche Langlebigkeit ermöglichen.
BAUEN, DAS GENERATIONEN ÜBERDAUERT
Während übliche Büroneubauten auf eine Lebensdauer von rund 50 Jahren ausgelegt sind, soll mit dem Projekt „Speicherschmid“ in Heidelberg ein Gebäude geschaffen werden, das zu 200 Jahren genutzt werden kann. Je länger ein Bauwerk Bestand hat, desto geringer fallen die ökologischen und ökonomischen Aufwände für Neubau, Sanierung oder Abriss im Lebenszyklus aus.
Früh zeigte sich im Planungsteam: Die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) – also Heizungs-, Klima- und Lüftungssysteme – verursacht über den Lebenszyklus hinweg die größten Kosten:
- hohe Investitionskosten,
- regelmäßige Wartung, Reparatur und Instandsetzung,
- Betriebskosten,
- begrenzte Lebensdauer der Haustechnik (typischerweise 15–25 Jahre) im Vergleich zur Baukonstruktion.
Eine Reduktion oder sogar der Verzicht auf TGA bedeutet daher nicht nur eine Kostensenkung, sondern auch eine deutliche Verlängerung der maximalen gebäudeseitigen Nutzungsdauer.
Damit ein Gebäude ohne klassische Heiz- oder Klimasysteme auskommt, muss es also bauphysikalisch so optimiert sein, dass die thermische Behaglichkeit möglichst allein aus der Architektur heraus sichergestellt werden kann.
Im Auftrag der Heinrich Schmid Immobilien GmbH berät Müller-BBM Building Solutions das gesamte Spektrum der Bauphysik – Wärme- und Feuchteschutz, Bauakustik, Raumakustik, Tageslicht sowie ganzheitliche Gebäudesimulationen. Die Objektplanung erfolgte durch Florian Nagler Architekten mit Sitz in München.
GEBÄUDEKLIMA IM STUNDENTAKT
Die thermische Bilanz eines Gebäudes lässt sich grundsätzlich als Summe aus Wärmequellen und Wärmesenken beschreiben. Solare Gewinne sowie interne Lasten durch Personen und Geräte wirken als Quellen, während Transmissions- und Lüftungswärmeverluste als Senken auftreten. Die zentrale Herausforderung bei dem vorliegenden Bauvorhaben besteht darin, nachzuweisen, dass zu jeder Stunde eines Jahres behagliche Raumkonditionen – insbesondere operative Innenraumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und CO₂-Konzentration – nachzuweisen. Standardisierte Monatsbilanzverfahren, wie z. B. nach Gebäudeenergiegesetz, reichen hierfür nicht aus, da sie die Dynamik eines Systems nicht abbilden. Um dennoch ein verlässliches Konzept zu entwickeln, wurde ein innovativer Ansatz mit dynamischen, ganzheitlichen Gebäudesimulationen gewählt. Dies ermöglicht, die Raumkonditionen stundenweise unter realen Randbedingungen zu bewerten.
In einem ersten Schritt wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt, um den Einfluss einzelner Maßnahmen zu untersuchen – u.a.:
- Fenstergröße und g-Wert der Verglasung,
- unterschiedliche Wand- und Deckenkonstruktionen,
- die Ausbildung des südseitigen Laubenganges,
- verschiedene Nutzungsszenarien.
Darauf aufbauend erfolgte eine integrale Whole-Building-Simulation, um das Gesamtkonzept zu validieren und mögliche Schwachstellen zu identifizierten.
SÜDORIENTIERUNG FÜR LICHT, RUHE UND KLIMA
Eine besondere projektspezifische Herausforderung stellte die direkt nördlich verlaufende sechsspurige Straße dar, die tagsüber zu Außenlärmpegeln von bis zu 74 dB(A) verursachte. Unter diesen Bedingungen wäre eine konventionelle Fensterlüftung über die Nordfassade für die zukünftigen Nutzenden unzumutbar gewesen. In Zusammenarbeit mit Florian Nagler Architekten wurde daher ein innovatives Fassaden- und Lüftungskonzept entwickelt:
Die Ausrichtung der Aufenthaltsräume erfolgte bewusst nach Süden, Nebenräume wurden möglichst auf der Nordseite vorgesehen. Auf der Südseite wurden großzügige Fensterflächen angeordnet, die solare Gewinne ermöglichen und Tageslicht tief ins Gebäude leiten.
Im Norden hingegen wurde der Fensterflächenanteil bewusst auf das tageslichttechnisch erforderliche Minimum reduziert. Damit wird einerseits der Einfluss der stark befahrenen Straße hinsichtlich Lärm und Luftqualität minimiert, andererseits die winterliche Wärmeverluste verringert. Um dennoch eine Querlüftung der Räumlichkeiten zu ermöglichen, werden in regelmäßigem Abstand auf der Nordseite Kamine vorgesehen, die jeweils von einer Nutzungseinheit bis über die Dachhaut geführt werden. Aufgrund des thermischen Auftriebs entsteht hier ein Unterdruck, wodurch die Kamine als Abluftöffnung fungieren.
Auf der Südseite übernehmen automatisch gesteuerte Lüftungsklappen die Zuluft. Sie öffnen und schließen sich nach einem von Müller-BBM Building Solutions entwickelten Regelschema. Dafür werden in jedem Raum Sensoren vorgesehen, die kontinuierlich die Innenraumtemperatur sowie den CO2-Gehalt der Luft messen. So kann sich das Gebäude in Abhängigkeit der Außentemperaturen ohne Eingriff der Nutzenden selbst regulieren.
DIE KRAFT DER SPEICHERMASSE
Eine zentrale Erkenntnis der thermischen Gebäudesimulationen war, wie stark die Speichermasse in den Geschossdecken zur Klimastabilität in den Aufenthaltsräumen beiträgt. Die massiven Geschossdecken können erhebliche Energiemengen aufnehmen, zwischenspeichern und zeitversetzt wieder abgeben. Auf diese Weise werden interne Lasten wie Personen- und Geräteabwärme sowie solare Gewinne nicht sofort als Temperaturspitzen im Raum spürbar, sondern gleichmäßig über mehrere Stunden verteilt.
Im Winter trägt dies dazu bei, die Raumtemperatur stabil auf einem behaglichen Niveau zu halten, ohne dass eine konventionelle Heizung erforderlich ist. Im Sommer wird die Deckenmasse in den Nachtstunden durch natürliche Lüftung abgekühlt und dient tagsüber als Wärmepuffer gegen Überhitzung.
Damit übernimmt die Speichermasse eine doppelte Funktion: Sie ersetzt Teile der klassischen Heiz- und Kühltechnik und sichert gleichzeitig ein dauerhaft angenehmes Raumklima.
RAUMAKUSTIK DURCH INTEGRALE PLANUNG
Neben der thermischen Bauphysik wurde auch die Bau- und Raumakustik durch Müller-BBM Building Solutions umfassend beraten. Ziel war es, in allen Aufenthaltsbereichen eine dem Stand der Technik entsprechende akustische Qualität zu gewährleisten und damit sowohl Sprachverständlichkeit als auch Aufenthaltskomfort sicherzustellen.
Das Speicherschmid-Konzept stellte dabei besondere Anforderungen, da konventionelle Lösungen wie vollflächig abgehängte Decken, Teppichböden oder Deckensegel nicht in Frage kamen. Diese Elemente besitzen zwar gute akustische Eigenschaften, hätten jedoch den Wärmeübergang und den Strahlungsaustausch der massiven Decken erheblich eingeschränkt.
In den meisten Räumen konnte die erforderliche akustische Dämpfung durch die gezielte Gestaltung der Innenwände erreicht werden. Darüber hinaus ergab sich ein Synergieeffekt mit einer bereits aus thermischer Sicht vorgesehenen Maßnahme:
Vor der Pfosten-Riegel-Fassade auf der Südseite wird ein schwerer, automatisch gesteuerter Vorhang eingesetzt, der in den Nachtstunden geschlossen wird, um Wärmeverluste zu reduzieren und gleichzeitig eine akustische Funktion übernimmt. Während der Nutzungszeit wird der Vorhang vor die Innenwände gezogen, um Tageslicht in die Räume zu lassen. Gleichzeitig wirkt der Vorhang so als großflächiger Absorber, wodurch die Nachhallzeiten in den Räumen deutlich verringert werden können.
ERKENNTNISSE UND NÄCHSTE SCHRITTE
Das Projekt Speicherschmid zeigt, dass sich durch eine konsequent bauphysikalisch optimierte Planung Gebäude realisieren lassen, die ohne klassische Heizungs-, Kühl- und Lüftungstechnik auskommen. Grundlage dafür sind eine höchsteffiziente Gebäudehülle, die Nutzung solarer Gewinne durch konsequente Südausrichtung, eine bedarfsorientierte natürliche Lüftung sowie vor allem die thermische Speichermasse der massiven Decken. Ergänzend werden akustische Anforderungen durch integrative Lösungen wie schallabsorbierende Vorhänge erfüllt, ohne die thermische Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.
Die größte Herausforderung lag darin, die Behaglichkeit ganzjährig und stündlich nachzuweisen – sowohl hinsichtlich Temperatur als auch Luftqualität. Standardisierte Nachweisverfahren reichten dafür nicht aus, weshalb dynamische Gebäudesimulationen eingesetzt wurden, um das Konzept unter realen Randbedingungen abzusichern. Auch projektspezifische Randbedingungen wie der hohe Außenlärmpegel durch die sechsspurige Straße im Norden konnten durch innovative Lösungen wie eine geschlossene Nordfassade mit Abluftkaminen erfolgreich adressiert werden.
Die bisherigen Simulationsergebnisse zeigen, dass im Winter operative Innenraumtemperaturen über 21 °C erreicht werden können, während im Sommer 26 °C nur in Ausnahmefällen überschritten werden.
Die weitere Beratung durch Müller-BBM Building Solutions bis zum Baubeginn konzentriert sich darauf, die in den Simulationen entwickelten Ansätze in die Praxis zu übertragen. Ein zusätzlicher Schwerpunkt liegt auf der Absicherung des Konzepts gegenüber möglichen Störeinflüssen – etwa außergewöhnlichen Witterungsereignissen (z. B. langanhaltende Hitzeperioden oder extreme Kältewellen), oder unvorhersehbarem Nutzerverhalten (dauerhaft geöffnete Fenster, hohe interne Lasten durch Geräte).
Ein Nachfolgeprojekt nach dem Speicherschmid-Konzept am Standort Karlsruhe ist bereits in Planung. Mehr Infos zum Projekt finden Sie unter speicherschmid.de.
Ein Beitrag von Arvand Vaghari Fard, Carolin Uhlenbrock und Domenic Hampel, Müller-BBM Building Solutions GmbH
Diesen Beitrag teilen:
