Passivhaus- Objektdokumentation

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1 Passivhaus- Objektdokumentation Studentenwohnheim mit 349 Appartements in der Bahnstadt Heidelberg Verantwortlicher Passivhausplaner Dipl.-Ing. (FH) Steffen Czychi Müller-BBM GmbH Bei dem Gebäude handelt es sich um ein Studentenwohnheim in der Bahnstadt Z6 in Heidelberg. Das Studentenwohnheim mit UG, EG und bis zu fünf OG s ist durch einen Innenhof eingeschnitten und nimmt 349 Appartements, einen allgemein genutzten Bereich im EG sowie eine Tiefgarage und Nebenund Funktionalflächen auf. Das Gebäude ist in Massivbauweise errichtet und wird seit 2013 bewohnt. Siehe auch Projekt-ID: 3858 U-Wert Außenwand 0,096 0,500 W/(m²K) PHPP Jahres- U-Wert Kellerdecke 0,125 W/(m²K) Heizwärmebedarf 15 kwh/(m²a) U-Wert Dach U-Wert Fenster 0,087 W/(m²K) im Mittel 0,80 W/(m²K) PHPP Primärenergie 113 kwh/(m²a) Wärmerückgewinnung 79 % Drucktest n 50 0,5 h -1 1

2 1 Kurzbeschreibung der Bauaufgabe Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Beim vorliegenden Gebäude handelt es sich um ein Studentenwohnheim in Heidelberg im Baugebiet Bahnstadt Z6. Dabei entsteht auf dem Gelände des ehemaligen Güter- und Rangierbahnhofs ein komplett neuer Stadtteil für Wohnen, Arbeit und Freizeit. Von der Stadt Heidelberg wurde im Sinne einer nachhaltigen Stadtentwicklung für das gesamte Baugebiet eine flächendeckende Bebauung im Passivhausstandard festgelegt. Das Studentenwohnheim mit UG, EG und bis zu fünf OG s bietet Platz für bis zu 349 Studentenappartements. Der rechteckige Gebäudekörper wird durch einen Innenhof eingeschnitten, der über einen Durchgang im Bereich des nördlich gelegenen Riegels erschlossen werden kann. Die Geschosszahl variiert je nach Orientierung von drei bis sechs Geschosse. Im UG und EG sind auch gemeinschaftlich genutzte Flächen vorhanden. So verfügt das Gebäude über Gemeinschaftsräume für Lernen, Kochen, Waschen und Sport. Neben den Anforderungen an den Passivhausstandard erfüllt das Gebäude auch die Kriterien KfW-Effizienzhaus Projektbeteiligte und Aufgabenbeschreibung Bauherr: Projektsteuerung: Architekt: Haustechnik: Campus Heidelberg Nord GmbH & Co. Bauprojekt KG, Grünwald INVESTA Baumanagement GmbH, München GSP Architekten, München Ingenieurbüro Zwigl & Krutil, Rosenheim Bauphysik und Passivhausprojektierung: Müller-BBM GmbH, München Statik: ELT PH-Zertifizierung: Sacher GmbH, München EPB Service GmbH, Kraiburg ebök Planung und Entwicklung Gesellschaft mbh, Tübingen 2

3 Passivhausprojektierung Die Passivhausprojektierung wurde beim vorliegenden Bauvorhaben durch Müller- BBM, von der auf dem Deckblatt genannten Person Dipl.-Ing. (FH) Steffen Czychi durchgeführt. Im Rahmen der Passivhausprojektierung sind im Wesentlichen folgende Leistungen erbracht worden: Ermittlung der prinzipiellen baulichen und anlagentechnischen Maßnahmen, die zur Einhaltung der Passivhauskriterien erforderlich sind. Fortschreibung der Berechnung und Präzisierung der wärmeschutztechnischen Auslegung der Regelbauteile mit Materialspezifikationen. Beratung des planenden Architekten hinsichtlich einer wärmebrückenfreien bzw. wärmebrückenminimierten Ausbildung der Regeldetails. Wärmebrückenberechnung von Anschlussdetails (Sockel, Traufe, Fensteranschluss, etc.). Beratung des planenden Architekten hinsichtlich luftdichter Anschlüsse der Regeldetails. Abgleich der vom Anlagenplaner vorgesehenen Gerätespezifikationen (Lüftung, Heizung, Beleuchtung) mit den jeweiligen für das Erreichen des Passivhausstandards notwendigen Kennwerten. Baustellenbegehungen zur Überprüfung der Bauausführung hinsichtlich der erforderlichen Passivhausqualitäten. Die dargestellten Leistungen wurden jeweils in enger Abstimmung mit dem mit der Zertifizierung beauftragten Ingenieurbüro ebök durchgeführt. 3

4 3 Ansichtsfotos Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg Nord / Ostfassade mit Haupteingang und allgemein genutzter Berich im EG (Foto: Müller-BBM) Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg Ostfassade (Foto: Müller-BBM) 4

5 . Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg Südfassade und Ostfassade Innenhof (Foto: Müller- BBM) Das Erdgeschoss wird visuell von den oberen Geschossen durch eine Natursteinverkleidung abgesetzt. In diesem Bereich ist eine reduzierte Wärmedämmung im Vergleich zu den oberen Geschossen ausgeführt. Ab dem 1.OG sind zwischen den Fenstern Prismen aus expandierten Polystyrol-Hartschaumplatten aufgeklebt und farblich abgehoben wodurch die Fassade aufgelockert und gleichzeitigt die wärmeschutztechnische Qualität erhöht wird. 5

6 Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg Ansicht Innenhof mit Blick auf die Westfassade (Foto: GSP Architekten) Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg allgemein genutzter Bereich (Foto: GSP Architekten) 6

7 Abbildung Studentenwohnheim Heidelberg Appartement (Foto: GSP Architekten) 7

8 4 Schnittzeichnung Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Ausschnitt Schnitt A SÜD durch den östlichen Gebäuderiegel (Ersteller: GSP Architekten) Der oben dargestellte Schnitt A SÜD durch den östlichen Gebäuderiegel zeigt exemplarisch den Verlauf der thermischen Gebäudehülle (rote Linie). Die Schnittzeichnung zeigt, dass die thermische Gebäudehülle umlaufend konsequent an der Außenseite der Bauteile ausgeführt ist. Das Untergeschoss in diesem 8

9 Gebäudeteil liegt nicht innerhalb der thermischen Gebäudehülle. Kellerwände und flankierende Bauteile, die an die Decke über EG einbinden und dabei die Dämmebene durchdringen, sind mit flankierenden Wärmedämm-Maßnahmen ausgestattet. Der Schnitt zeigt eine Regelaufteilung der Appartements mit mittiger Flurzone, innenliegenden Sanitärzellen und jeweils zu den Fassaden hin orientierten Aufenthaltsbereichen der Appartements. 5 Grundrisse Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Grundriss 1.OG (Ersteller: GSP Architekten) Der oben dargestellte Grundriss des 1. OG zeigt die Aufteilung der Appartements mit einer umlaufenden Erschließung und jeweils zu einem Appartement zugehöriger Sanitärzelle. An allen vier Ecken befinden sich Treppenhäuser, die bis ins Untergeschoss geführt werden, wodurch auch im Untergeschoss teilweise beheizte Bereiche vorhanden sind. 9

10 Grundriss UG mit farblicher Kennzeichnung der beheizten Bereich und aller relevanten Wärmebrücken (Ersteller: GSP Architekten / Müller-BBM) In dem oben dargestellten Grundriss des Untergeschosses sind zur besseren Zuordnung zum einen die beheizten Flächen gekennzeichnet (rot hinterlegt) und ergänzend alle im Untergeschoss vorhandenen relevanten Wärmebrücken farblich markiert. Änderungen von Ausführungsdetails wurden jeweils mit dem Architekten bzw. Generalunternehmer abgestimmt. Sofern erforderlich, wurden die Wärmebrückenberechnungen nachgeführt und die ψ -Werte bzw. die Längen der Wärmebrücke in der PHPP-Berechnung angepasst. 10

11 6 Konstruktionsdetails der Passivhaus -Hülle und - Technik Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Bei der Planung und Ausführung der Außenbauteile wurde eine weitestgehend wärmebrückenfreie Konstruktion angestrebt. Im Bereich von Wärmebrücken, bei denen sich eine wärmebrückenfreie Ausführung konstruktiv z. B. aufgrund von anderen Zwängen (Statik, Brandschutz etc.) nicht realisieren ließen, wurde eine wärmebrückenminimierte Ausführung angestrebt. In den nachfolgenden Abschnitten sind die wesentlichen Konstruktionen hinsichtlich des Bauteilaufbaus und ggf. konstruktiver Maßnahmen zur Vermeidung von Wärmebrücken beschrieben. Bauteile mit nur geringen Flächenanteilen und ggf. reduzierten Wärmedämmquerschnitten werden aufgrund des vergleichsweise geringen Einflusses auf das Gesamtergebnis nicht beschrieben. 6.1 Konstruktion inkl. Dämmung der Bodenplatte bzw. Kellerdecke mit Anschlusspunkten zu Außen- und Innenwänden Detail und Foto Mauerwerksanschluss mittels Kimmstein an die Trenndecke über UG (Detail: GSP Architekten / Foto: Mürlepartner) Zur Verminderung der Wärmebrückenwirkung von an die Kellerdecke anschließenden Mauerwerkswänden wurde eine wärmebrückenminimierte Konstruktion gewählt. So wurden die beiden abschließenden Mauerwerksreihen als Kimmsteinlage ausgeführt. Einbindende Stahlbetonwände wurden mit einer flankierenden Wärmedämmung ausgestattet. Aufbau der Kellerdecke: Kellerdecke 60 mm Estrich; Trennlage; 20 mm Trittschalldämmung (EPS) λ = 0,035 W/(m K); 20 mm Wärmedämmung (EPS) λ 0,035 W/(m K); 220 mm Stahlbetondecke; 250 mm Wärmedämmung (MW) λ 0,045 W/(m K) U-Wert 0,125 W/(m²K) 11

12 6.2 Konstruktion inkl. Dämmung der Außenwände Detail und Foto Fassadenaufbau ab 1.OG (Detail: GSP Architekten / Foto: Mürlepartner) Die Außenwandkonstruktion des Studentenwohnheims Heidelberg besteht im Wesentlichen aus Betonfertigteilen mit außenseitigem WDVS. Das Erdgeschoss setzt sich von den oberen Geschossen durch eine Fassadenbekleidung aus Klinkerriemchen ab. Zur Vermeidung von Wärmebrücken entsprechender Anker wurde auf ein geklebtes System zurückgegriffen. Der Konstruktionsdicke dieser Klinkerriemchen geschuldet, wurde der Wärmedämmquerschnitt von 26 auf 20 cm im Erdgeschoss reduziert. In den oberirdischen Geschossen wurden auf Höhe der Fenster Prismen aus EPS auf die Grunddämmung aufgeklebt, wodurch sich auch die mittlere Dämmschichtdicke der gesamten Fassadenkonstruktion erhöht und damit die wärmeschutztechnische Qualität verbessert. Außenwand UG Außenwand EG Außenwand 1.-5.OG Außenwand (Prismen) 1.-5.OG Stahlbetonwand, 100 mm Wärmedämmung aus (XPS) λ 0,040 W/(m K), Putz, 160 mm Stahlbetonwand, 200 mm Wärmedämmung aus (EPS) λ 0,032 W/(m K), Naturstein auf WDVS geklebt Putz, 160 mm Stahlbetonwand, 260 mm Wärmedämmung aus (EPS) λ 0,032 W/(m K), Naturstein auf WDVS geklebt Putz, 160 mm Stahlbetonwand, i. M. 325 mm Wärmedämmung aus (EPS) λ 0,032 W/(m K), Naturstein auf WDVS geklebt U-Wert 0,362 W/(m²K) U-Wert 0,154 W/(m²K) U-Wert 0,120 W/(m²K) U-Wert 0,096 W/(m²K) 12

13 6.3 Konstruktion inkl. Dämmung des Daches Detail Attika (Ersteller: GSP Architekten) Zunächst wurde in der Planung eine Flachdachkonstruktion mit Stahlbetondecke im Gefälle und gleichbleibende Dämmschichtdicke (320 mm) geplant. Im weiteren Planungsprozess hat man sich dann aber für eine ebene Stahlbetondecke mit Gefälledämmung entschieden. Die vorhandenen Attikahöhen haben ausreichend Spielraum geboten (Hochpunkt der Wärmedämmung), so dass eine energetisch wirksame mittlere Dicke, gemittelt über alle Dachflächen, von 395 mm realisiert werden konnte. Der Wärmedurchgangskoeffizient der Dachkonstruktion beträgt damit U = 0,087 W/(m² K). Dach Nutzschicht/Begrünung inkl. Funktionsschichten, Abdichtung, i. M. 395 mm Wärmedämmung im Gefälle (EPS) λ 0,035 W/(m K), Dampfsperre, 220 mm Stahlbetondecke 0,087 W/(m²K) 13

14 6.4 Fensterschnitte inkl. Einbauzeichnung Detail Fenstereibausituation und Foto (Detail: GSP Architekten / Foto: Mürlepartner) Daten zum Fenster Fenster Kunststoff Fenster Alu Dreifach-Wärmeschutzglas mit U g = 0,6 W/(m² K), Gesamtenergiedurchlasgrad g = 0,48 Glasabstandshalter mit Ψ glasrand =0,032 W/(m K). Kunststoffrahmen ThermoPlus SI 82, Fa Schüco mit U f 0,76 W/(m² K) Dreifach-Wärmeschutzglas mit U g = 0,53 W/(m² K), Gesamtenergiedurchlasgrad g = 0,47 Glasabstandshalter mit Ψ glasrand =0,030 W/(m K). Alurahmen AWS 90.SI+, Fa. Schüco mit U f 1,3 W/(m² K) 14 i. M. 0,80 W/(m²K) i. M. 0,80 W/(m²K)

15 7 Beschreibung der luftdichten Hülle; Dokumentation des Drucktestergebnisses Die Herstellung einer luftdichten Gebäudehülle ist ein wesentliches Element des Passivhauses. Das vorliegende Gebäude ist in Stahlbetonmassivbauweise errichtet worden. Die Luftdichtigkeitsebene sind dabei die Stahlbetonwände, -decken und dächer. Ein besonderes Augenmerk bei der Herstellung der Luftdichtigkeit wurde auf folgende Punkte gelegt: Die Außenwände sind im Wesentlichen aus Stahlbetonfertigteilen errichtet. Im Bereich der vertikalen Fugen der jeweiligen Fertigteile besteht prinzipiell eine erhöhte Gefahr von Undichtigkeiten. Daher wurde die Bauleitung instruiert, auf ein sauberes Ausgießen der Fugen zu achten. Die horizontale Verteilung der Warmwasser-, Heiz- und Lüftungsleitung erfolgt maßgeblich im Untergeschoss außerhalb der thermischen Gebäudehülle. Die vertikale Verteilung der Leitungen erfolgt in einer Vielzahl von Schächten, wobei die thermische Hülle jeweils durchstoßen wird. Um im Bereich der Deckendurchbrüche die erforderliche Luftdichtigkeit zu erreichen, wurden diese besonders sorgfältig mit leichtflüssigem Beton satt ausgegossen, so dass Undichtigkeiten aufgrund von Fehlstellen weitestgehend vermieden werden. Die Einbausituation der Fenster erforderte einen Wechsel der luftdichten Verklebung von außen (seitlicher und obere Anschluss) nach innen (unterer Anschluss. Hier wurde ein Überlappen der Folien gefordert (Verklebung innen und außen). Zur Sicherstellung der Ausführungsqualität der geforderten Maßnahmen wurde die Luftdichtigkeit währende der Ausführung in einem Musterraum messtechnisch überprüft und das Ergebnis auf die Gebäudehülle übertragen und damit die Einhaltung der gewünschten Gesamtqualität überprüft. Der abschließende Drucktest wurde nach Fertigstellung der luftdichten Hülle durch das Ingenieurbüro ebök durchgeführt. Drucktestmessergebnisse des Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg Messung Gesamtgebäude 50 Pa-Drucktestluftwechsel n 50 h -1 0,5 15

16 8 Lüftungsplanung Die Belüftung des Gebäudes erfolgt über insgesamt 6 Lüftungsgeräte der Fa. Exhausto (Gerätetypen Exhausto V330, V340, V350 und V360) mit Aufstellung im Untergeschoss. 4 Geräte versorgen die Studentenappartements, der Aufenthaltsraum im UG und der allgemein genutzte Bereich im EG wird jeweils über eine separate Anlage versorgt. Die Bewohner der Studentenappartements haben die Möglichkeit, die Lüftung in 2 Stufen zu Regeln (Grundlüftung und erhöhte Lüftung). Die Außenluft und die Fortluft werden jeweils über das Dach angesaugt bzw. ausgeblasen. Außenluft- und Fortluftkanal werden jeweils durch die thermische Gebäudehülle ins UG geführt. Fort- und Außenluftkanal sind zur Verminderung der Wärmeverlust mit 80 mm dicker Wärmedämmung gedämmt. Die horizontale Verteilung der Lüftungskanäle erfolgt im UG außerhalb der thermischen Gebäudehülle und wird in einzelnen Schächten in die Studentenappartements bzw. allgemein genutzten Bereich geführt. Ausschnitt Verteilung Lüftung und Warmwasser (Foto: Mürlepartner) Die ausgeführten Lüftungsgeräte weisen hohe Wärmebereitstellungsgrade zwischen 83 % bis 85 % auf. Für das Gebäude ergibt sich damit ein gemittelter effektiver Wärmebereitstellungsgrad (Wärmeströme über die Außen- und Fortluftkanäle berücksichtigt) von 79 % Die Elektroeffizienz der Ventilatoren liegt zwischen 0,31 0,54 Wh/m³. Der gewichtete Mittelwert der Elektroeffizienz beträgt 0,4 Wh/m³. Die Lüftungsgeräte verfügen über eine sog. Bypass-Enteisung, die im vorliegenden Fall einen Betrieb ohne Vorheizregister bis -7 C ermöglichen und damit stromsparend arbeiten. 16

17 9 Wärmeversorgung Das vorliegende Studentenwohnheim wird über einen Fernwärmeanschluss an das Fernwärmenetz der Stadtwerke Heidelberg mit Wärme versorgt. Die Fernwärmeübergabe erfolgt über eine Kompakt-Übergabestation. Die horizontale Wärme- und Warmwasser-verteilung erfolgt wie bei der Lüftung im UG außerhalb der thermischen Gebäudehülle. Die Wärmeübergabe in den Studentenappartements erfolgt über Heizkörper. 17

18 10 PHPP-Berechnungen Bei Eingabe der Daten des Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg erhält man die im Folgenden dokumentierten PHPP-Ergebnisse (Klima Mannheim). PHPP-Dokument des Endhauses Passivhaus Studentenwohnheim Heidelberg. 18

19 11 Weitere Gebäudedaten Baukosten Angabe der Baukosten vom Bauherren nicht gewünscht Baujahr Projektbeteiligte Siehe Abschnitt 2 Veröffentlichungen Zu dem Projekt liegen keine Veröffentlichungen vor 19