Wo finde ich was. Systeme Seite 2. Abhängigkeiten Seite 8. Kosten Seite Wie hoch sind die Investitionskosten? - Wie sieht die Amortisation aus?

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1 Seite 1 Inhaltsverzeichnis Wo finde ich was Systeme Seite 2 - Atrium - Wintergarten Komponenten Seite 4 - Verglasung - Wärmespeicher / Nachtisolation - Überhitzungsschutz - Lüftung / Kühlung - Möblierung Abhängigkeiten Seite 8 - Klima / Orientierung - Baustandard - Bauliche Anforderungen - Kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung - Heizung / Steuerung Kosten Seite 12 - Investitionskosten - Amortisationskosten Erfahrungen Seite 13 Checklisten Seite 13 - Faustregeln - Planungsregeln - Simulationsprogramme Adressen Seite 16 - Für BauherrInnen - Für Architekten und Planer Literatur Seite 17 Solargebäude Frankfurt, Commerzbank Neuenburg, BfS Schwyz, Lenherr Würzburg, Götz Zollikofen, Wydacker Zug, Landis & Gyr Zürich, EWZ WG/ ATR ATR WG ATR WG ATR ATR Die nachfolgend zehn häufigsten Fragen von BauherrInnen und ArchitektInnen bei der Planung von Atrien und Wintergärten werden Ihnen auf den folgenden Seiten beantwortet. Systeme Seite 2 - Welche Möglichkeiten bieten Atrien und Wintergärten? - Welches System eignet sich für welche Nutzung? Abhängigkeiten Seite 8 - Welche Abhängigkeiten existieren für Komponenten und System? Kosten Seite 12 - Wie hoch sind die Investitionskosten? - Wie sieht die Amortisation aus? Checklisten Seite 13 - Welche Faustregeln gelten für die Planung? - Was muss ich bei der Ausführung beachten? Adressen Seite 16 - Bekomme ich Fördergelder? - An wen kann ich mich als BauherrIn wenden? (Adressen Planer, Architekten) - An wen kann ich mich als ArchitektIn wenden? (Adressen Spezialisten, Hersteller) Gebäude Unter der Rubrik 'Solargebäude', siehe auch linke Spalte, finden Sie ausgewählte Gebäude zum Thema ausführlich dokumentiert. Sie sind in der Web-Übersicht mit dem Kürzel 'ATR' für Atrien und 'WG' für Wintergärten bezeichnet und werden auf je sechs Seiten wie folgt beschrieben: Seite 1 Kurzbeschrieb und wichtigste Kenndaten Seite 2 Gebäudepläne und Gebäudebeschreibung Seite 3 Energiekonzept und Systemdaten Seite 4 Konstruktionsdetails Seite 5 Mess- / Simulationsgrafiken und Systemkosten Seite 6 Erfahrungsberichte und Adressen

2 Seite 2 Atrien und Wintergärten bilden in erster Linie eingeschränkt nutzbare, wettergeschützte repräsentative Räume mit gutem Tageslichtangebot. Ihr energetischer Beitrag an den Heizwärmebedarf des angrenzenden Gebäudes ist aufgrund der Nutzungsanforderungen bezüglich komfortablen Temperaturen stark reduziert. Atrien und Wintergärten sind daher architektonisches Gestaltungsmittel vor Energielieferanten. Ausserdem muss berücksichtigt werden, dass sie als Direktgewinnsystem mit nur beschränkter Wärmespeicherung die Direktgewinne des angrenzenden Gebäudes konkurrenzieren. Werden sie als klimatische Pufferräume konzipiert und richtig genutzt, kann eine Reduktion des Energieverbrauchs von 2% bis zu 25% zu einer Variante ohne Atrium respektive Wintergarten erreicht werden. Atrium, Ministerium VROM, Den Haag, Hoogstad Architekten, 1992 Systeme Die Unterscheidung von Atrium zu Wintergarten erfolgt lediglich über die Grösse, d.h. die Geschosshöhe. Vereinfacht ausgedrückt sind Atrien grössere und daher komplexere Wintergärten mit erhöhten Anforderungen. Ihr tatsächlicher Energiegewinn hängt stark von der geplanten Nutzung und dem effektiven Betrieb ab. Die gewählte geometrische Anbindung an das Hauptgebäude sollte dementsprechend mit der geplanten Nutzung übereinstimmen, da ansonsten eine fehlerhafte Nutzung vorprogrammiert ist, und das System zur Energieschleuder wird. Obwohl das durchschnittlich gebaute Atrium gegenüber der Variante ohne Atrium 1% und der durchschnittliche Wintergarten gegenüber der Variante ohne Wintergarten 3% mehr Energie benötigt, sind Atrien und Wintergärten in den Köpfen stark mit ökologischem Bauen verknüpft und somit ein architektonisches Ausdrucksmittel für Energiegewinn. Atrium Atrien lassen sich in verschiedene geometrische und klimatische Typen unterteilen. Sie können als reine klimatische Pufferräume konzipiert werden, d.h. mit Beschattungseinrichtungen, passiver Kühlung und ohne Beheizung. Hierfür eignen sich alle geometrischen Atriumstypen, jedoch sind die Massnahmen für die passive Kühlung bei das Gebäude umfassenden Atrien aufgrund der grossen horizontalen und schrägen Verglasungsflächen sehr aufwendig. Ein bekanntes Beispiel für ein umfassendes Atrium stellt die 1999 in Herne-Sodingen realisierte Akademie Mont-Cenis, der Architektin Françoise-Hélène Jourda aus Paris dar. Die umfassende Wetterhülle aus Glas mit Beschattungslamellen im Dach ermöglicht vollkommen flexible Innenbauten. Die anfallende solare Energie in Atrien lässt sich auch durch eine Kombination mit der Lüftungsvorwärmung des Hauptgebäudes nutzen. Das Atrium wird dabei ebenfalls nur passiv beheizt und gekühlt und ist deshalb nach wie vor grösseren Temperaturschwankungen ausgesetzt, Wintergarten, Bad Salzuflen, Reinhard Hanisch, 1994 Oberlichter zur Entlüftung Kollektoren als Beschattung passive Kühlung über Wasser Schema Akademie Mont-Cenis, Herne-Sodingen mit Beschattungsmassnahmen und passiver Nachtauskühlung, Jourda & Perraudin, Paris, 1999 Innenansicht Akademie Mont- Cenis, Herne-Sodingen

3 Seite 3 IBN-Forschungsinstitut Wageningen, Behnisch & Partner, 1998 Wissenschaftspark Gelsenkirchen, Kiessler & Partner, 1995 Wissenschaftspark Gelsenkirchen, Atrium geschlossen im Frühling und offen im Sommer Turnhallen Schulhaus Waidhausenstrasse, Wien, Helmut Richter, 1994 welche die Atriumsnutzung einschränken. Jedoch lassen sich mit lüftungskombinierten Atrien bei richtiger Planung grössere Energiegewinne erzielen. Für diese Lösung eignen sich auch die anliegenden und vollständig innenliegenden Atriumstypen wie das vom Stuttgarter Architekturbüro Behnisch & Partner 1998 realisierte IBN-Forschungsinstitut in Wageningen, Niederlande. Im Sommer werden die Büros durch direkte Fensterlüftung über die bepflanzten Atrien mit Frischluft versorgt. Im Winter erfolgt die Belüftung mechanisch über Ventilatoren. Für erhöhte Nutzungsansprüche wie Konzerte und Vorträge sowie eine ansprechende Ausstattung der Atrien mit Pflanzen ist eine punktuelle Beheizung oder die Bereitstellung von Temperaturen über dem Gefrierpunkt notwendig. Damit der Energieverbrauch von teilweise beheizten Atrien die solaren Gewinne nicht übersteigt, ist ein sorgfältiges Konzept auszuarbeiten und eine gute Planung mit klarer Festlegung der Atriumsnutzungen unerlässlich. Werden hier falsche Vorstellungen bei den Benutzern geweckt, wird das Atrium zum Energiefresser. Für beheizte Atrien eignen sich teilweise oder vollständig innenliegende Atriumstypen, bei denen die Verlustflächen möglichst klein gehalten werden und eine gute Besonnung in den Übergangsmonaten gewährleistet ist. Das 1995 realisierte und an einem See liegende Atrium des Wissenschaftsparks Gelsenkirchen der Architekten Kiessler & Partner, München wird im Winter teilweise beheizt. Das Atrium verbindet die Büropavillone; die Schrägfassade kann im Sommer geöffnet werden. Vollständig konditionierte Atrien, welche das ganze Jahr über beheizt und gekühlt werden müssen, respektive mit den normalen Innenräumen offen verbunden sind, verbrauchen deutlich mehr Energie, als sie je bereitstellen können. Die Anforderungen eines normalen Innenraumes bezüglich Wärmeschutz, Überhitzung und Blendung können von einer grossen Glashaut allein nicht erfüllt werden. Manchmal sind Kompromisse aufgrund einer speziellen Belichtungssituation notwendig, jedoch übersteigen die energetischen Aufwendungen für die klimatische Konditionierung die Einsparungen von Beleuchtungsenergie. Solche Massnahmen sind daher durch Tageslichtanforderungen oder durch die architektonische Gestaltung zu begründen. Zwei Beispiele hierfür sind die 1994 erstellte Dreifachturnhalle der Schulanlage Waidhausenstrasse in Wien vom Architekturbüro Helmut Richter, welche bei Bedarf auf 16 C beheizt wird und der 2 vom Architekturbüro Sir Norman Foster und Partner überdachte Zentralhof des British Museums in London, welcher mit den Museumsräumen offen verbunden ist und an dem gleichen Heiz-Kühlsystem angeschlossen ist. British Museum, London, Sir Norman Foster & Partner, 2 Wintergarten Kleinere verglaste Räume werden als Wintergärten bezeichnet und lassen sich grundsätzlich in die gleichen Typologien wie die Atrien unterteilen. Der Ursprung der Wintergärten liegt in den Gewächshäusern, welche mit einfachster Verglasung und Konstruktion den Pflanzen bessere Wachstumsbedingungen bieten sollten. Schon im 19. Jahrhundert entwickelte sich dann der Wintergarten, in welchem die importierten

4 Seite 4 exotischen Pflanzen überwintern sollten, und welcher daher auch teilweise beheizt wurde. Bessere Verglasungen und tiefe Energiepreise liessen denn auch die Anforderungen an Wintergärten immer weiter steigen, bis hin zur ganzjährigen Bewohnbarkeit. Soll ein Wintergarten auch energetisch genutzt werden, sind die Parameter Nutzung, Temperatur, Beschattung und Belüftung zu optimieren. Diese stehen in der Regel im Widerspruch zueinander, denn für die solare Nutzung sind möglichst hohe Temperaturen erwünscht, welche jedoch der Nutzung als Aufenthaltsraum oder einer Bepflanzung entgegenstehen. Moderne Gewächshäuser, New Eden Projekt mit unterschiedlichen Klimatas, Cornwall, Nicolas Grimshaw & Partners, 21 Komponenten Der energetische Beitrag von Atrien und Wintergärten erfolgt über die Reduktion der Transmissionsverluste der angrenzenden Räume und der solaren Wärmeproduktion an sonnigen kühlen Tagen. Die Kühlung erfolgt durch natürliche Belüftung oder nächtliche Querlüftung mit thermischem Kamineffekt. Verglasung Die Wahl der Verglasung und Rahmenkonstruktion hängt im Wesentlichen von der geplanten Nutzung ab. Mit Einfachverglasungen kann lediglich eine thermische Pufferwirkung erzielt werden. Die Temperaturen schwanken erheblich und schränken so die Nutzungsdauer stark ein. Einfachverglasungen eignen sich daher vor allem für Gewächshäuser oder allenfalls für Balkonverglasungen unsanierter Gebäude. Um eine Überhitzung des angrenzenden Raumes zu verhindern, sollten Gewächshäuser möglichst keine verglasten Verbindungen zum Gebäude aufweisen und gut durchlüftet werden können. Für Atrien und Wintergärten kommen in der Regel Doppelverglasungen, sogenannte Isolierverglasungen und Wärmeschutzverglasungen zum Einsatz. Mit Wärmeschutzgläsern lassen sich die grössten energetischen Einsparungen erzielen, aber diese Gläser sind auch teurer. Eine gut isolierte äussere Verglasung lässt hingegen auch mehr Nutzerspieraum zu, weist einen höheren Komfort auf und mindert die Auswirkungen von Benutzerfehlverhalten. Die typischen unangenehmen Zugserscheinungen bei Atrien und Wintergärten treten vor allem an grossen schlecht isolierten Glasflächen auf. Die Luft in Glasnähe gibt ihre Wärme über die Verglasung an die kalte Aussenluft ab, wird dadurch schwerer und fällt zu Boden. Eine sogenannte Kaltluftwalze entsteht. So eignen sich Doppelverglasungen für nicht oder nur schwach temperierte Atrien und Wintergärten mit winterlichen Innentemperaturen von 5 C. 2- oder 3-fache Wärmeschutzverglasungen sollten hingegen bei temperierten Atrien und Wintergärten mit winterlichen Innentemperaturen zwischen 5-16 C verwendet werden. Dachverglasungen stellen einen gesonderten Aspekt dar, da die Wärme nach oben steigt und hier auch die grössten Wärmeverluste erfolgen, weshalb zusätzlich auf gut isolierende Gläser geachtet werden Moderne Gewächshäuser, New Eden Projekt, Cornwall Energiesparpotential [%] optimal bedient immer geschlossen immer offen Balkontüre gv/ug ev/ug gv/ig ev: einfacheverglasung gv: gute Verglasung ug: unisoliertes Gebäude ig: isoliertes Gebäude Simulation Energiesparpotential durch südorientierte verglaste Balkone D: 2WS IF: DV D: DV IF: DV D: 2WS IF: EV D: DV IF: EV D: keine IF: 3WS [%] D: Dach DV: Doppelverglasung IF: Innenfassade EV: Einfachverglasung 2WS: 2-fach Wärmeschutz 3WS: 3-fach Wärmeschutz ev/ig Simulation Energieverbrauch bei verschiedenen Verglasungsvarianten des Atriums (Innentemp. 16 C), Technische Universität Trondheim, Per Knudsen, 1986

5 Seite 5 Technische Universität Trondheim, Per Knudsen, 1986 sollte. Auch ist für Dachverglasungen aus Sicherheitsgründen wegen Bruchgefahr Verbundsicherheitsglas zu verwenden. Dachverglasungen bringen wegen der im Winter flach einfallenden Solarstrahlung, welche zudem grösstenteils reflektiert wird, vor allem Energiegewinne in der Übergangszeit und im Sommer. Sie verbessern also in erster Linie die Belichtung von angrenzenden Räumen. Diese wiederum wird eingeschränkt durch die Verglasung selbst, d.h. ihren g-wert, die Rahmenprofile und allfällige Beschattungssysteme. Bei Atrien sollten die inneren Fassaden deshalb mit zunehmender Distanz zum Dach stärker geöffnet werden, um eine gute Belichtung der Arbeitsplätze zu gewährleisten. Bei Wintergärten kann sich eine teilweise opake Gestaltung des Daches durchaus positiv auf den Komfort und die Energiegewinne auswirken. Die Lösungen sind im Einzelfall zu prüfen. Verbesserte Tageslichtnutzung durch grössere Öffnungen in den unteren Geschossen der inneren Atriumsfassaden Einsparung [kwh] % Anteil opak % 12% Anteil opak 36% Dach Wintergarten 2% Anteil opak 1% Simulation Einfluss des opaken Dachanteils im Wintergarten auf die Heizenergie des Gebäudes Wärmespeicher / Nachtisolation Speichermasse in Wintergärten und Atrien kann durch ihre thermische Trägheit einen Teil der einfallenden Wärme aufnehmen und zeitverzögert an den Raum oder an das dahinterliegende Gebäude wieder abgeben. Vor allem bei Wintergärten ist dies deutlich spürbar. Je mehr Speichermasse eingesetzt wird, desto kleinere Temperaturschwankungen, und desto weniger Feuchte- und Frostprobleme treten auf. Andererseits resultiert aber aus einer grossen Speichermasse auch eine lange Aufwärmzeit und dadurch wieder eine Nutzungseinschränkung. Bei Atrien ist die Auswirkung der Speichermasse aufgrund der Grösse nur marginal spürbar. Auch der regulierende Einfluss auf eine Überhitzung wird oft überschätzt, da Erfahrungen und Simulationsrechnungen gezeigt haben, dass lediglich 3% der Überhitzungsspitzen sich durch einen vermehrten Einsatz von Speichermasse vermeiden lassen. Idealerweise sollte die Speichermasse möglichst so angeordnet werden, dass sie im Winter und in den Übergangsmonaten durch die solare Direktstrahlung aufgeladen werden kann und im Sommer beschattet wird. So kann sie optimal für eine Nachtabstrahlung genutzt werden, ohne die angrenzenden Räume im Sommer zu überhitzen. Der nächtliche Wärmeverlust von Wintergärten und Atrien ist aufgrund der Wärmeverluste von Glas und Rahmen relativ hoch. Bei Atrien kann mit einer flexiblen Abschottung einer oberen thermischen Pufferzone die Energiebilanz um bis zu 9% verbessert werden. Bewegliche Isolationssysteme für die Nacht sind aber vor allem für Wintergärten verhältnismässig teuer und bedienungsaufwendig, respektive wartungsanfällig. Allenfalls sollten zusätzlich reflektierende Beschichtungen bei Beschattungseinrichtungen geprüft werden. Grundsätzlich ist jedoch eine Verbesserung der Aussenhülle zu empfehlen, respektive eine Nachtisolation zum Kerngebäude. Überhitzungsschutz EWZ Zürich durch abgrenzende horizontale Beschattung und Entlüftung der obersten thermischen Pufferzone Überhitzungsschutz Der Erfolg des solaren Wintergarten-Systems ist sehr stark vom richtigen und vorausschauenden Verhalten der Bewohner abhängig und verlangt daher von der jeweiligen Bauherrschaft ein gewisses Mass an

6 Seite 6 Verständnis der Energieflüsse und Handlungsbereitschaft bezüglich Lüftung und Beschattung. Andernfalls wird der Wintergarten im Sommer zum Komfortproblem und im Winter zur Energieschleuder. Die wirksamste Massnahme gegen Überhitzung ist das Verhindern des Wärmeeintrages durch die Glashaut. Alle anderen Massnahmen wie innere Abschottung durch eine innenliegende Beschattung, die zeitliche Einlagerung der Wärme in Speichermasse und das Weglüften der Wärme können das Problem der Überhitzung nur abfedern. Konkret bedeutet dies, ein Eindringen der sommerlichen Solarstrahlung in den Wintergarten oder das Atrium zu verhindern. Bei Wintergärten ist dies gut möglich, indem ein Teil des Daches opak gestaltet wird und der transparente Teil mit einer aussenliegenden Beschattung geschützt wird. Doch schon die aussenliegende Beschattung bringt Reinigungsprobleme mit sich und erzeugt oft unangenehme Windgeräusche. Bei Atrien ist eine aussenliegende Beschattung zudem aus Wartungsgründen unpraktisch. In der Praxis werden daher in der Regel innenliegende Beschattungssysteme bei Atrien wie auch bei Wintergärten ausgeführt, leider jedoch oft ohne die notwendigen Konsequenzen zu ziehen. Die Wärme staut sich im Wintergarten oder Atrium und kann nicht innert nützlicher Frist abgeführt werden. Eine Überhitzung, auch der angrenzenden Räume, ist die Folge. Um dies zu verhindern, ist auf eine ausreichende Durchlüftung des Wintergartens oder Atriums zu achten. Vor allem sollte die Beschattung als Pufferraum ausgebildet werden, d.h. eine Durchmischung der erwärmten Luftschicht zwischen Glas und Beschattung mit der übrigen Raumluft sollte möglichst vermieden werden. Ausserdem ist vor allem bei Wintergärten auch die Situation während der Abwesenheit der Bewohner miteinzubeziehen. Für die angrenzenden Räume des Gebäudes empfiehlt sich eine separate Lüftungsmöglichkeit direkt zum Aussenraum. Andernfalls sollten sich grosse Teile der Wintergartenfassade im Sommer öffnen lassen. Vor allem sollte im Sommer die Dach- und Westflächen beschattet werden können. Auch wenn es mit innenliegenden Beschattungssystemen bei gleichzeitiger guter Durchlüftung möglich ist, eine Überhitzung zu vermeiden, sollte bei der Planung berücksichtigt werden, dass innenliegende Beschattungssysteme bei Wintergärten oft die Bepflanzung stark beeinträchtigen. Diese ist dann in Glasnähe nicht mehr möglich. Auch sollten Beschattungssysteme gewählt werden, welche den Sichtkontakt nach aussen weiterhin ermöglichen. Wird bei Wintergärten das Dach verglast, um die Tageslichtsituation in den angrenzenden Räumen zu optimieren, so ist eine grössere Wintergartenhöhe von Vorteil, um die Temperaturschichtung und Entlüftung zu verbessern. Bei der Planung ist zu berücksichtigen, dass eine grosse Höhe sich im Winter leicht negativ auswirkt, da hier die Temperaturschichtung einen Kaltluftsee erzeugt, welcher erst von der Solarstrahlung erwärmt werden muss. Atrien sind generell einer verstärkten Überhitzungsgefahr ausgesetzt, da durch die Temperaturschichtung die oberen Geschosse schnell einmal unerträglichen Temperaturen ausgesetzt sind. Zudem befinden sich Innenliegende Beschattung, Wintergarten mit passiver Belüftung Lichtdurchlässige Beschattung mit Sichtkontakt nach aussen Zweistöckige Wintergärten, Variante Vollgeschoss und abgeschrägt, Siedlung Kamillenweg Wien, Reinberg, Treberspurg, Raith, 1994 Temperatur [ C] EG Atrium DG Atrium OG Atrium Aussentemp : 6: 12: 18: : 6: 12: 18: : 6: 12: 18: : Simulation Atriumstemperaturen, Prismagebäude Frankfurt, Auer, Weber & Partner, Stuttgart, 22

7 Seite 7 Prismagebäude Frankfurt, Auer, Weber & Partner, Stuttgart, 22 Solare 82.5 Direktstrahlung Diffusstrahlung Teilbeschattung durch Prismenverglasung, Kongressgebäude Linz, Herzog & Partner, 1993 Ausstellungshalle Kongressgebäude Linz Natürliche Belüftung von Büros, Commerzbank, Frankfurt, Sir Norman Forster & Partner, 1997 Nächtliche Querlüftung, BfS, Neuenburg, Bauart, 1998 hier oft Büronutzungen, welche selbst eher Wärmeproduzenten sind und daher nur einen kleinen Restwärmebedarf aufweisen. Eine gute Beschattung und eine ausreichende Durchlüftung des Atriums ist also unerlässlich für ein gutes Raumklima. Bewährt haben sich zudem Lüftungssysteme, welche mit dem Atrium kombiniert werden können. Um die sommerliche Überhitzung in Atrien zu reduzieren, wurden auch einige spezielle Verglasungssysteme entwickelt. So wird bei Prismenverglasungen die steil einfallende sommerliche Solarstrahlung grösstenteils reflektiert. Lüftung / Kühlung Die Lüftung / Kühlung von klimatischen Pufferräumen erfolgt immer passiv durch Thermik, d.h. dass warme Luft leichter ist, steigt und somit selbst eine Strömung erzeugt. Die Lüftung der angrenzenden Räume kann wahlweise direkt über den Glasraum erfolgen, jedoch ist hier auf die Akustik und allfällige Geruchsübertragungen zu achten. Wie das 1997 fertiggestellte Gebäudebeispiel der Commerzbank in Frankfurt zeigt, lassen sich mit einer Kombination von Atrien und Wintergärten auch innenliegende Räume natürlich belüften und gleichzeitig die Tageslichtsituation verbessern. Die natürliche Thermik kann ebenfalls als Unterstützung zur nächtlichen Querlüftung und Auskühlung der Speichermassen des Gebäudes herangezogen werden, wie das beim Gebäudebeispiel des Bundesamtes für Statistik in Neuenburg der Fall ist. Auf diese Weise kann die Kühlenergie um ca. 5-1% reduziert werden. Bei lüftungskombinierten Atrien dient die solar erwärmte Atriumsluft zur Vorwärmung der mechanisch belüfteten Räume des Gebäudes. Das mechanische Lüftungssystem verbraucht bei richtiger Planung deutlich weniger Energie als mit der Vorwärmung gewonnen werden kann. So wurde bei dem 1992 von den Architekten Bosshard & Sutter realisierten Gebäudebeispiel der Landis & Gyr Grafenau in Zug eine 13%- ige Reduktion des Gebäudewärmebedarfes erreicht. Nebst der Luftqualität ist bei lüftungskombinierten Atrien die Temperaturregulierung im Atrium selbst zu berücksichtigen. Je grösser die Luftentnahme im Atrium, desto höher steigen die Transmissionsverluste der angrenzenden Räume und desto kühler und allenfalls unkomfortabler wird es im Atrium. Des weiteren sollte bei diesen Atrien die Atriumsbeschattung nicht als Blendschutz für die angrenzenden Räume geplant werden, da sonst ein Zielkonflikt zwischen solarer Luftvorwärmung und Tageslichtansprüchen der Benutzer entsteht. Bei Wintergärten kommen in der Regel aus Kostengründen nur passive Lüftungssysteme für klimatische Pufferräume zum Einsatz. Eine entsprechende manuelle Bedienung von Fenstern und Lüftungsklappen ist wegen Abwesenheit der Bewohner aber oft nicht möglich, weshalb Auskühlung und Überhitzung viel öfter auftreten, d.h. die Energie nicht optimal genutzt werden kann. Temperaturgesteuerte Lüftungsklappen können hier Abhilfe schaffen. Obwohl der Wintergarten eine kleine Bauaufgabe im Vergleich zu Atrien ist, lassen Zugserscheinungen, Windgeräusche oder blockierte Lüf-

8 Seite 8 tungsklappen durch Beschattungen den Traum vom exotischen Wintergarten schnell zu einem Albtraum werden. Die Lüftungssituation sollte daher unbedingt sorgfältig geplant werden. Auch empfiehlt es sich, für die angrenzenden Räume eine direkte Lüftungsmöglichkeit ins Freie vorzusehen. Möblierung Entscheidend für ein optimal funktionierendes und genutztes Atrium sind nebst der Wärmeverteilung respektive Thermik und Überhitzung, die Möblierung und Akustik. Mit Atrien holt man sich vom Empfinden die Plazas der Mittelmeerregion ins Gebäude. Die Gestaltung dieser Plätze und Aufenthaltszonen entscheidet denn auch über Akzeptanz und Komfort der Nutzer einerseits und andererseits über deren Ansprüche und damit den Energieverbrauch des Atriums. Wird zum Beispiel ein Atrium wie beim 1992 errichteten Gebäudebeispiel in Zug der Architekten Bosshard + Sutter für den Restaurantbetrieb genutzt, sind die Lärm- und Geruchsimmissionen für die angrenzenden Büros mit zu berücksichtigen. Würde die temporäre Nutzung des Atriums vorher nicht klar definiert, entstünde schnell einmal der nachträgliche Wunsch für eine teilweise Beheizung oder vollständige Konditionierung aufgrund von Pflanzen oder Komfort der Restaurantbesucher. Eine Klärung vor Baubeginn ist daher für ein optimal funktionierendes Atrium unumgänglich. Bei Wintergärten und Atrien ist auf die Auswahl der Pflanzen zu achten. Viele Pflanzen können an leicht tiefere Temperaturen gewöhnt werden, jedoch ist auch die Verträglichkeit von höheren Temperaturen, kurzzeitigem Frost oder Luftzug zu berücksichtigen. Bei Wintergärten empfiehlt sich eine Topfbepflanzung und ein ebenerdiger Ausgang ins Freie. So können die Pflanzen im Sommer nach draussen gestellt und der Einmarsch der Insekten besser kontrolliert werden. Ein Gespräch mit einem professionellen Gärtner lohnt sich hier auf jeden Fall. Ausserdem dürfen die Pflanzen die Wärmespeicherung und Durchlüftung des Atriums / Wintergartens nicht beeinträchtigen. Abhängigkeiten Heizenergiebedarf Gebäude [MWh/a] WRG H / K Wärmerückgewinnung nach Luftvorwärmung, Landis & Gyr, Zug, Bosshard & Sutter, ohne Atrium Atrium als klimatischer Pufferraum lüftungskombiniertes Atrium Simulation Energiereduktion durch klimatische Pufferwirkung und solare Vorwärmung der Zuluft (Luftwechsel =.2 h -1 ), Landis & Gyr, Zug, 1992 Name Min. Temp. Max. Temp. Eigenschaft Kiwi -1 2 laubwerfend Palmlilie -1 2 immergrün Obstfeige 25 laubwerfend Olivenbaum 25 immergrün Kamelie () 3 2 Blüten Feb-Mai Mimose () 4 2 Blüten Herbst/Winter Eukalyptusbaum () 5 2 immergrün Gewürzlorbeer () 5 25 immergrün Mönchspalme () 5 25 immergrün Passionsblume () 5 2 Blüten Sommer Stechapfel () 5 3 laubwerfend Strauchmargerite () 5 2 Blüten Winter Zitronenbaum () 5 25 immergrün Zwergpalme () 5 3 immergrün Riesenpalmlilie 5 2 immergrün Myrtengewächs () 6 25 Blüten März-Mai Oleander () 1 25 Blüten Feb-Sep Für Atrien und Wintergärten geeignete Pflanzen mit Angabe der erforderlichen Temperaturspannweite in C. Manche Pflanzen können auch an leicht tiefere Temperaturen gewöhnt werden ( C). Atrien und Wintergärten sind aufgrund ihrer relativ schlechten Wärmespeichereigenschaften vor allem für eine Verkürzung der Heizperiode im Frühling und Herbst geeignet. Allerdings ist die begrenzte Nutzertoleranz in Bezug auf mögliche Temperaturschwankungen zu berücksichtigen, da verglaste Räume nicht primär Solarkollektoren sondern Nutzräume sind. Klima / Orientierung Für optimale Energiegewinne sollten Atrien und Wintergärten eine ±3 Südorientierung aufweisen, um auch die solaren Gewinne der tiefstehenden Wintersonne nutzen zu können. Bei einer östlichen, respektive nördlichen Ausrichtung verringern sich die Energiegewinne deutlich. Klimagerechte Bepflanzung eines Atriums, welches für die Erschliessung zwischen zwei Mehrfamilienhäusern dient, Amstelveen, Atelier Z, Rotterdam, 1995

9 Seite 9 Energie [MWh] Lüftungsgewinne via Balkontür Direkte Solarnutzung Direkte Solarnutzung ohne Balkonverglasung O SO S SW W 1% Gebäude Süd ohne WG -> weniger Verluste und solare Gewinne Einfluss Fassadenorientierung auf die Solarenergienutzung von verglasten Balkonen Solargewinne verkürzen wie verbesserte Isolation die Heizperiode [kwh/m 2 a] beheiztes Atrium [18 C] Atrium als thermischer Pufferraum ohne Atrium Simulation Heizenergieverbrauch für ein Gebäude in Zürich Tageslichtfaktor [%] weiss grau schwarz Atriumsproportion h/b [h=1, b=1-4] Tageslichtfaktor in Abhängigkeit von Proportion und Oberfläche [%] Zwar kann hier ein Wintergarten oder Atrium immer noch als thermischer Pufferraum realisiert werden, jedoch ist dieser deutlich weniger im Jahr als Aufenthaltsraum nutzbar und somit ein teurer Abstellraum. Eine stärkere Orientierung nach Westen bringt zwar ebenfalls eine Reduktion der Energiegewinne gegenüber der Südausrichtung, jedoch kann mit einer günstigen Speicheranordnung eine gute Komfortsituation für die späten Nachmittagsstunden erreicht werden. Gleichzeitig ist aber auf eine tadellos funktionierende Beschattung für die tiefstehende Sonne zu achten, da der Glasraum sonst im Sommer unerträgliche Temperaturen erreicht. Baustandard Wintergärten und Atrien sind solare Direktgewinnsysteme und stehen damit in Konkurrenz zu einer direkten Solarnutzung via Fenster. Der energetische Beitrag wird durch die Benutzung des Raumes zu Aufenthaltszwecken gegenüber Kollektorsystemen eingeschränkt. Die klimatische Pufferfunktion ist bei Bauten mit Minergie- oder Passivhaus-Standard stark eingeschränkt, da diese Bauten bereits eine sehr gut gedämmte Aussenhülle aufweisen. Solche Bauten müssen vor allem während Schlechtwetterperioden beheizt werden. Die Luftvorwärmung erfolgt aber gerade bei Wohnhäusern im Minergie-Standard oder Passivhaus-Standard heute üblicherweise über kontrollierte Systeme mit Wärmerückgewinnung und Vorwärmung im Erdregister, welche wiederum in Konkurrenz zu einem Wintergarten stehen. Daher lohnen sich aus energetischer Sicht lediglich Atrien zur Luftvorwärmung eines gut isolierten Neubaus. Bei Sanierungen müssen die Massnahmen am Objekt selbst bewertet werden, da hier der zusätzliche Wohnwert eines Wintergartens durchaus die finanzielle Investition vor einer reinen Fassadenisolation rechtfertigen kann. Ausserdem ist es z.t. möglich, dass der Wintergarten nicht der Ausnutzungsfläche angerechnet wird, sofern er unbeheizt ist, und das Gebäude ohne Wintergarten die erforderlichen Wärmedämmwerte erreicht. In jedem Fall sind Wintergärten und Atrien vom Hauptgebäude thermisch zu trennen. Ausserdem sind die indirekten Aussagen der Konstruktion über die Nutzungsmöglichkeiten des Glasraums zu prüfen und den Nutzern die Planungsvoraussetzungen mitzuteilen, denn die prominente Lage und Aussicht verführen immer wieder zu energetischem Missbrauch. Bauliche Anforderungen Die Komplexität von Wintergärten und Atrien erfordert Planungsvorgaben in den Bereichen Materialien, Feuchtigkeit, Dichtigkeit und Reinigung. Bei Atrien kommen zusätzlich noch Aspekte einer verbesserten Tageslichtnutzung, der Akustik und des Brandschutzes hinzu. Nachfolgend werden die wichtigsten Massnahmen kurz besprochen. Schema Lichtreflektor EWZ, Zürich, Atelier WW, 1994 Tageslicht / Akustik Bei Atrien wird der Komfort der angrenzenden Räume massgeblich durch die Tageslichtsituation und Akustik im Atrium bestimmt. Nebst

10 Seite 1 den erwähnten Massnahmen einer transluzenten Atriumsbeschattung und einer zunehmenden Transparenz der Fassade bei tieferen Geschossen, kann die Tageslichtsituation in den Räumen durch Lichtlenksysteme stark verbessert werden. Die Lichtlenkelemente können einerseits vor Direktstrahlung schützen, andererseits den Diffuslichtanteil erhöhen. Kombiniert mit stufenlosen Beleuchtungsdimmern in den Räumen kann eine optimale Beleuchtung erreicht werden. Die Lichtlenkelemente des Gebäudebeispiels des Elektrizitätswerkes Zürich vom Architekturbüro Atelier WW, wurden zusätzlich mit einer Akustikbeschichtung versehen, welche die Schallübertragung einerseits innerhalb und andererseits von Räumen über das Atrium eindämmt. Wintergarten mit Alurahmen, Zollikofen, Aarplan, 1995 Material Um eine hohe Dichtigkeit der Hülle gegen Wasser zu gewährleisten, wird heute hauptsächlich als Material für die Wintergartenkonstruktion Aluminium verwendet. Die hohen Temperaturschwankungen im Wintergarten erfordern grosses Augenmerk bei den Bauteilverbindungen. Aluminium hat sich hier nicht zuletzt wegen seiner Langlebigkeit und Feuchteresistenz sehr bewährt. Imprägnierte Holzkonstruktionen aus Fichte und Lerche sind eher selten geworden und kommen allenfalls für tragende Dachbalken zum Einsatz. Für den Boden eignen sich leicht poröse Materialien aus Keramik, welche auf einem frostsicheren Fundament verlegt werden. Wasser / Kondensat Nebst der Überhitzung stellt Wasser das grösste Problem dar. Durch die grossen zeitlichen Temperaturschwankungen, aber auch innerhalb des Atriums und die relativ hohe Luftfeuchte bei Bepflanzung kondensiert immer wieder Wasser an den kalten Gläsern und fliesst nach unten ab. Obwohl das feuchte Klima gut für die Pflanzen ist, so stört die Tropferei auf dem Sitzplatz schnell einmal. Die innenliegenden Stoffrollos bekommen unansehnlich Flecken, Holz als Bodengitter oder in der Rahmenkonstruktion beginnt zu quellen, wenn das Wasser liegen bleibt. Im schlimmsten Fall verursacht ein starker nächtlicher Frost Schäden in der Konstruktion. Es ist daher bei allen Materialien auf eine wärmebrückenfreie Konstruktion, den Abtransport des Tauwassers und auf eine gewisse Wasserresistenz zu achten. Die Dachneigung sollte mindestens 2 betragen und nur wenige Querprofile aufweisen, damit das Tauwasser entlang der Konstruktion abfliessen kann, anstatt herunterzutropfen. Über dem Wintergarten liegende Balkone sind zu isolieren. Ein nach aussen führender Wasserablauf mit einer inneren Ablaufrinne empfiehlt sich zumindest dann, wenn eine starke Bepflanzung geplant wird. Der Bodenbelag sollte wegen Rutschgefahr auf allfälligem Tauwasser offenporig sein. Stein und Keramik sind zudem gute Speichermaterialien und frostbeständig. Auch ein mangelhafter Schneeabrutsch im Winter, mit blockierter Regenrinne, kann zu Tauwasser Rückstauungen und Bauschäden führen. Das Prinzip des ungebremsten Wasserabflusses gilt also auch aussen. Automatisch gesteuerte Lüftungsklappe im Dach [ C] Simulation Luftströmung, innenliegendes unbeheiztes Atrium [ C] Simulation Luftströmung, eingeschobenes unbeheiztes Atrium Schema tiefliegender Fassadenlüftungsklappen mit verbessertem Rauchabzug