Einfach Bauen - Integrale Strategien für energieeffizientes, einfaches Bauen mit Holz, Leichtbeton und hochwärmedämmendem Mauerwerk - Untersuchung der Wechselwirkungen von Raum, Konstruktion und Gebäudetechnik
Dem Vorhaben liegt die folgende Hypothese zugrunde: Wohngebäude mit hochwertiger und gleichzeitig suffizienter Architektur, robuster Baukonstruktion und reduzierter Gebäudetechnik sind - über einen Lebenszeitraum von 80-100 Jahren - bei besserer Aufenthaltsqualität sowohl üblichen Standardwohngebäuden (mit Baukosten von ca. 1.600 €/m² Wohnfläche) als auch aktuellen Passiv- und Plusenergiehäusern hinsichtlich Ökobilanz und Lebenszykluskosten überlegen. Eine neue Baukultur der Vereinfachung ist denkbar:Stringente und vielseitige Raumstrukturen, nutzungsflexible und hochwertig gestaltete Räume mit auskömmlicher Fläche (ca. 15-18 m²) und Höhe (ca. 2,60 m - 3,00 m), schichtenarme Bauteilaufbauten aus Holz, Beton oder Mauerwerk, zeitbeständige und haptisch ansprechende Oberflächen, einfache Anschlussdetails, Raumklimakonzepte mit reduzierter und anpassbarer Gebäudetechnik sind Bestandteile einer neuen Strategie. Diese zeichnet sich durch eine sehr ressourcenschonende Erstellung bei vertretbaren Kosten, eine dank hoher Qualität und Flexibilität lange Betriebsphase bei geringem Instandhaltungsaufwand, moderaten Energieverbrauch für Heizung, Kühlung und Lüftung sowie hervorragende Recyclingfähigkeit aus.
Forschungsfrage und Zielsetzung
Ausgangspunkt der Untersuchungen sind die heute hochentwickelten Konstruktionsmaterialien Massivholz, Leichtbeton und hochwärmedämmendes Mauerwerk. Für diese Materialien sollen jeweils optimierte Konstruktionen, Raum- und Technikkonzepte und Detaillösungen entwickelt werden.Zum inhaltlichen Ansatz dieses Vorhabens liegen zwar relevante Pilotprojekte und Einzeluntersuchungen vor. Es fehlt jedoch ein ergebnisoffener und Übersicht schaffender Vergleich unterschiedlicher Konstruktionssysteme und die systematische Verknüpfung zu den jeweils adäquaten Techniklösungen. Der vorliegende Antrag hat zum Ziel, diese Wissenslücke zu schließen und eine valide Grundlage für weitere Forschungen zu schaffen, aber auch eine direkte Umsetzung der Lösungen in Pilotprojekten zu erleichtern. Sinnvolle Möglichkeiten der Reregulierung, Anforderungssenkung und Vereinfachung der gesetzlichen und normativen Rahmenbedingungen werden lokalisiert, um zukunftsweisende Diskussionen auch in der Baugesetzgebung zu eröffnen.Die Bedeutung von gutachterlichen Verfahren und gerichtlichen Prozessen zur Beilegung von Konflikten im Bauwesen nimmt zu. Eine Vereinfachung der Bauweisen kann auch auf diese Fehlentwicklung eine positive Wirkung entfalten und Planung und Ausführung produktiver und effizienter zu gestalten helfen.Die Hauptmotivation der neuen Strategie liegt in ihrem ökologischen, ökonomischen und ästhetischem Potenzial begründet.
Forschungsansatz
Die Komplexität der Beziehungen zwischen Baukonstruktion, Raum, Raumklima, Gebäudetechnik und Nutzerverhalten ist hoch und erfordert einen ganzheitlichen und integralen Ansatz. Beispiel: Die Veränderung der Raumhöhe beeinflusst den Lüftungsbedarf und die Temperaturverteilung im Raum, die Wirksamkeit von Speichermassen und Nachtlüftung, die Größe der zur Belichtung notwendigen Fassadenöffnungen, die Transmissionswärmeverluste und die Leitungslängen, das Tragsystem, die Baukosten, die Aufenthaltsqualität, die Nutzungsflexibilität und damit die Lebensdauer. Für die Materialien Massivholz, Leichtbeton und hochwärmedämmendes Mauerwerk soll jeweils Raum, Konstruktion und Techniklösung optimiert werden. Es sind auch entwurflich divergierende Ergebnisse zu erwarten.Die Haustechnik wird integral betrachtet, soweit wie möglich reduziert und und auf passive Komponenten basiert. Die Vermeidung oder Minimierung von Schächten, Installationsschichten und Haustechnikräumen hat Priorität. Die geringe Lebensdauer von Installationen und der Bedarf an mehrmaligem Austausch im Lebenszyklus wird in der Konzeption berücksichtigt. Der Wissenstand zum Nutzerverhalten fließt bei der Wahl der Technik differenziert nach Bauaufgabe ein. Der Ansatz ist ergebnisoffen, es werden beispielsweise weder kontrollierte Wohnraumlüftung noch Fensterlüftung a priori ausgeschieden.
Untersuchungsmethodik
Auf der Ebene des Einzelraums werden erfolgversprechende Kombinationen der genannten Komponenten entwickelt und bewertet. Dabei werden als Themenfelder die Raumgeometrie (mit den veränderlichen Parametern Raumgröße, Raumhöhe, Proportion, Öffnungen, Orientierung), die Konstruktion/Gebäudehülle (mit den Parametern Material, Schichten, Anschlüsse, Fensterkonstruktion, Sonnenschutzsystem), das Raumklima (mit den Parametern Belichtung, Lüftung, Heizung, Kühlung, sommerlicher/winterlicher Wärmeschutz, Sonnenschutz, Speichermassen) unter Berücksichtigung des Nutzerverhaltens untersucht. Auf der zeichnerischen und modellhaften Darstellung der Räume, Berechnung von U-Werten, Schall- und Brandschutzbedingungen, Entwicklung und Beurteilung von Aufbauten und Anschlussdetails aufbauend werden in LCC/LCA- Berechnungen und Raumklimasimulationen Optimierungen hinsichtlich Ökobilanz und Lebenszykluskosten durchgeführt und die Aufenthaltsqualität bewertet. Die Erkenntnisse werden anhand von Beispielentwürfen auf die Gebäudeebene übertragen und können so mit realen Projekten verglichen werden.