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Bauen und Erhalten

Projektarbeiten Bachelor BA Architektur in Hildesheim

SMART LIVING BOX IV

Plusenergiehaus in Systembauweise

Name:
Jan-Philipp Schäfer, Babak Mafi

Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Alfred Breukelman

Modul:
BAV-15 Energieeffizientes Bauen WiSe 2015/16

Aufgabenstellung:
Die SMART LIVING BOX ist ein Wohnhaus in Systembauweise, welches kostengünstiges Bauen und einen geringen Flächen- und Raumbedarf mit größtmöglicher Wohnqualität verbindet. Es erlaubt eine größtmögliche Nutzungsflexibilität, so dass sich das Haus an unterschiedliche Standorte und Klimabedingungen, Wohnvorstellungen und sich ändernde Nutzungsanforderungen anpassen kann - das Gebäude soll also „mitwachsen“ und sich neuen Lebenssituationen anpassen können. Nutzungsszenarien für Flüchtlinge, Studierende, temporäre Nutzungen (z.B. Sportveranstaltungen), Hotels oder Herbergen sind denkbar. In der Basisversion hat das Haus eine Nutzfläche von ca. 50 m², erweiterbar auf 75 und 100 m². Die Wohnbox eignet sich insbesondere für die innerstädtische Verdichtung z.B. durch Schließung von Baulücken und Nutzung von Brachflächen. Dazu ist im Raum Hildesheim ein geeigneter Standort auszuwählen. Für das Energiekonzept der SMART LIVING BOX sind geeignete (passive und aktive) Planungsstrategien zu entwickeln, die eine größtmögliche energetische Eigenversorgung bzw. positive Primärenergie-Jahresbilanz nach dem Vorbild des Plusenergiestandards zum Ziel haben. Bei der Materialwahl ist den Anforderungen einer wohngesunden und ökologischen Bauweise mit geringstmöglichem Verbrauch an nicht erneuerbarer Primärenergie für Herstellung und Konstruktion („Graue Energie“) Rechnung zu tragen. Bauteile sollen wenn möglich recycelbar und wiederverwendbar sein.

Das SMART LIVING HOUSE ist:

  • modular
  • transportabel
  • montabel, demontabel
  • flexibel und anpassbar
  • umweltgerecht und energieeffizient
     

Entwurfsbeschreibung:

Wohnen in Systembauweise

Mit dem Entwurf der modularen Wohnsysteme wird eine Antwort auf die Frage nach kostengünstigem Wohnraum zum Beispiel für Flüchtlinge oder Studierende gegeben. Aber auch für Familien oder als Arbeitsstätte sind sie gut geeignet.

Als Standort wurde das Gelände der ehemaligen Mackensenkasernen gewählt. Durch die zentrale Lage des Standorts sind die Innenstadt sowie Einkaufsmöglichkeiten und das Klinikum in direkter Nähe erreichbar. Das modulare Wohnsystem sorgt für eine Mischnutzung auf dem Gelände und für eine Erweiterung der bestehenden temporären Einrichtungen für Flüchtlinge.

Der Grundgedanke des Entwurfs ist die „Smart Living Box“, die kostengünstiges Bauen mit hoher Wohnqualität verbindet. Ursprung des Entwurfs ist eine Wohneinheit mit einer Wohnfläche von 50 m², verteilt auf zwei Geschosse mit einer jeweiligen Innenraumabmessung von 4 x 6,25 m. Im Erdgeschoss befinden sich der Wohn- und Essbereich, eine Kochzeile, ein WC mit Dusche sowie eine Garderobe unter der Treppe. Das Obergeschoss bietet einen großzügigen Schlaf- und Arbeitsraum. Große Fenstertüren in beiden Geschossen führen auf eine 1,5 m tiefe und raumbreite Loggia. Ein im Erdgeschoss vorgelagerter Technikraum definiert den Eingangsbereich zum Gebäude. Das Modulhaus ist so konzipiert, dass es sowohl als Solitär wie auch als Reihenhausmittel- und -endhaus eingesetzt und auf unterschiedliche Standortbedingungen reagieren kann.

Das 50 m²-Grundmodul lässt sich zu 75 und 100 m² großen Einheiten erweitern, um für unterschiedliche Nutzergruppen ein Angebot schaffen und auf wechselnde Anforderungen reagieren zu können. Die Grundkonstellation ist bei allen Varianten gleich: Nord-Süd-Ausrichtung mit Erschließung im Norden und Loggien im Süden.

Konstruktion

Der Holzbau nutzt als Holztafelbau die Möglichkeiten der Vorfertigung und Mobilität. Alle tragenden Elemente (Wände, Decken) werden als Fertigteile auf die Baustelle geliefert und in kürzester Zeit montiert. Lange Trocknungszeiten wie im konventionellen Massivbau entfallen. Das System ist demontierbar und ermöglicht den Wiederaufbau an anderer Stelle.

Die Holzbalkenbodenplatte liegt auf vorgefertigten Stahlbeton-Streifenfundamenten auf, die einen ca. 50 cm starken Hohlraum zur Belüftung bilden. Um die Bodenplatte zusätzlich vor Feuchtigkeit zu schützen, besteht die untere Beplankung aus zementgebundenen Spanplatten. Boden- und Deckenplatte der Loggien sind thermisch von den Hauptelementen der Decke getrennt, wodurch ein wärmebrückenfreier Übergang gegeben ist. Estriche sind als Trockenestriche mit Gipsfaser-Verlegeplatten auf einer Mineralfaser-Trittschalldämmung ausgeführt. Für die tragenden Ständer der Holztafelwände im Achsabstand von 83,3 cm sind Boxträger vorgesehen, welche mit außen und innen mit OSB-Platten beplankt werden. Der Hohlraum von 30 cm wird mit Dämmung gefüllt. Die Holztafeln werden außen mit einer weiteren, 8 Zentimeter starken hydrophobierten Holzfaserplatte bekleidet und mit hinterlüfteten Lärchenholzlamellen (Norden und Süden) sowie Photovoltaikelementen (Osten und Westen) bekleidet. Auf der Innenseite der Wände befindet sich eine gedämmte Installationsebene mit einer Bekleidung aus Gipsfaserplatten. Blend- und Flügelrahmen der Fenster erfüllen die Anforderungen an den Passivhaus-Standard in Verbindung mit einer Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung.

Energiekonzept

Das Gebäude erreicht mindestens die Wärmeschutzanforderungen des Passivhaus-Standards, u.a. einen U-Wert von 0,15W/m2K für alle opaken Bauteile und eine luftdichte, wärmebrückenfreie Gebäudehülle. Die gewählte Holzrahmenbauweise bietet sich an, um bei verhältnismäßig dünnem Wandquerschnitt einen guten Wärmedämmwert sowie darüber hinaus einen niedrigen Primärenergiebedarf zu erreichen. Große Fensterflächen im Süden ermöglichen passive solare Einträge in den Wintermonaten. Die Decken- und Dachüberstände der Loggia sorgen in den Sommermonaten für eine Verschattung und Vermeidung sommerlicher Überhitzung. Auf der Ost- und Westseite übernehmen Raffstoreanlagen den erforderlichen Sonnenschutz. Eine mechanische Lüftungsanlage garantiert die Frischluftzufuhr und minimiert die Lüftungswärmeverluste. Als integrierter Bestandteil des Kompaktgerätes übernimmt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die Warmwasserbereitung. Der Strombedarf für Lüftung- und Warmwasserbereitung wird durch eine Photovoltaikanlage auf dem Flachdach kompensiert. In der Jahresbilanz deckt diese den erforderlichen Strombedarf. Überschüssige elektrische Energie wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist.