Projekt 18023/01

Entwicklung ganzheitlicher Sanierungsstrategien im Verwaltungsbau der 60er und 70er Jahre am Beispiel des Hochhauses BS4

Projektträger

Technische Universität BraunschweigInstitut für Gebäude- und Solartechnik (IGS)
38106 Braunschweig

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Demonstrationsprojekt Komfort- und energiegerechte Sanierung im 10. OG des Bürogebäudes BS4 (gefördert durch die DBU Osnabrück, Förderkennzeichen 12176) und die Untersuchungen des Staatshochbauamts I zur Fassadendichtigkeit im Frühjahr 2000 kommen zu dem Ergebnis, dass bei der Sanierung im laufenden Betrieb die Sanierungsziele für das Hochhaus nur mit einer Doppelfassade auf den wetterbeaufschlagten Seiten erreicht werden können. Ziel des Vorhabens ist anhand einer Demonstrationsdoppelfassade der Nachweis, dass die nachfolgend genannten Einzelziele durch ein integrales Konzept erreicht und aufgrund geringst möglicher Investitions- und Betriebskosten auf dieses und andere Gebäude anwendbar sind.
Die Ziele in Stichworten:
Sanierung im laufenden Betrieb, Witterungsschutz, Lüftungstechnik und freie Fensterlüftung, sommerlicher Überhitzungsschutz und freie Kühlung, Integration von Photovoltaik, Tageslicht und Blendschutz, thermischer, visueller und akustischer Komfort am Arbeitsplatz, Minimierungspotenzial von Investitions- und Betriebskosten, städtebauliche Aufwertung


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Demonstrationsdoppelfassade, eingebunden in ein ganzheitliches Sanierungskonzept für das 13-geschossige Gesamtgebäude, soll wie folgt untersucht werden:
Phase 1: Planung:
Vorbereitende Untersuchungen (z.B. zum Abbau der Böigkeit in Doppelfassaden); Berechnungen und Planung der Muster-Doppelfassade im Rahmen eines Gesamtsanierungskonzepts; Überprüfen von Alternativen mit Hilfe von Simulationen;
Phase 2: Ausführung:
Realisierung einer Muster-Doppelfassade auf der Westseite des BS4 Hochhauses;
Phase 3: Monitoring
Technische und bauphysikalische Überprüfung der Planung, wirtschaftliche und ökologische Optimierung im Rahmen des Monitorings;
Phase 4: Auswertung:
Empfehlungen für die Ausführung der Gesamtmaßnahme; Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation.


Ergebnisse und Diskussion

Die Auswertung führte zu folgenden wesentlichen Ergebnissen:Die sommerliche Überhitzung kann im Vergleich zum Bestand deutlich reduziert werden, der hygienisch erforderliche Luftwechsel wird im Sommer durch Dauerlüftung und im Winter mit einer Stoßlüftung durch einseitige Fensterlüftung über einen einzelnen Kippflügel sichergestellt. Die Tagestemperaturamplituden der beiden Messräume unterscheiden sich trotz unterschiedlich großer aktivierbarer Speichermassen nicht. Die Wirksamkeit einer größeren thermischen Speichermasse konnte nicht nachgewiesen werden. Der Schallschutz wird insbesondere in Bezug auf den Raumschallpegel verbessert und ermöglicht eine gute bis sehr gute Sprachverständlichkeit bei dauerhaft geöffnetem Kippflügel. Der Schlagregenschutz kann ebenso sichergesellt werden wie die durch hohe Staudrücke verursachten Pfeifgeräusche vermieden werden können. Die Integration von PV-Modulen in eine Sekundärfassade ist ein sinnvolles und empfehlenswertes Einsatzgebiet. Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich folgender Sanierungsvorschlag für das Gebäude:
· Neue Nutzung: Die zur Verfügung stehende Fläche kann in der Gesamttiefe von 25 m als Kombibüro neu genutzt werden. Dadurch können 50 m² neue Nutzflächen je Geschoss gewonnen und die Nutzungsdichte deutlich erhöht werden. Die neue Nutzung sollte eine Belichtung der Innenzonen ermöglichen, sowie die Voraussetzungen zur Querlüftung schaffen.
· Konstruktion: Die Sekundärfassade kann bündig zwischen die tragenden Leichtbetonstützen mit un-terspannten Trägern in jedem 2.Geschoss ohne Eingriff in die Bestandsfassade eingehängt werden.
· Brandschutz: Die vorgeschlagene geschossweise getrennte Doppelfassadenkonstruktion mit der Anbindung von ein bis zwei Büroräumen je vertikalem Schott ist mit einem nur geringen Risiko verbunden.
· Fassade: Auf der Nord- und Ostseite soll die bestehende Primärfassade saniert werden, da sie erheblich geringeren Witterungseinflüssen ausgesetzt ist. Dies beinhaltet das Umglasen mit Wärmeschutzverglasung, das Überarbeiten von Dichtungen und den Austausch der Kippflügel. Auf der Süd-, Südwest- und Westseite wird eine Doppelfassade vor der sanierten Primärfassade vorgeschlagen. Dabei sollte es sich um eine geschossweise getrennte ESG-verglaste Doppelfassadenkonstruktion mit 5% effektivem Öffnungsanteil handeln. Die Öffnungen sind geschossweise anzuordnen, die Tiefe des Fassadenzwischenraums sollte wie in der Demonstrationsfassade ca. 1m betragen. Eine Mehrgeschossfassade kommt nicht in Betracht, da zur Vermeidung von Temperaturschichtungen ohnehin Öffnungen auf Geschosshöhe erforderlich wären, ebenso Roste zur Wartung und Reinigung. Weitere Vorteile einer Geschosstrennung ergeben sich für den Brandschutz und die interne Schallübertragung aus fremden Arbeitsräumen. Zur Verringerung der Transmissionswärmeverluste und Erhöhung der Oberflächentemperaturen sollten die Stützenpaare eine Innendämmung erhalten. Diese Fassade kommt ohne bewegliche Konstruktionen aus.
· Bauablauf: Die Fassadensanierung kann unabhängig von der Geschosssanierung mit sehr geringer Beeinträchtigung des laufenden Betriebs realisiert werden. So kann der Tatsache Rechnung getra-gen werden, dass Teile des Gebäudes bereits saniert wurden.
· Gebäudetechnik: Eine neue RLT-Anlage kann auf Sondernutzungen und nicht frei belüftbare Flächen beschränkt werden. Das statische Heizsystem wird in der Regelung angepasst. Die Erneuerung der Beleuchtungsanlage und Medienversorgung kann im Zuge einer Geschosssanierung erfolgen.
· Die Nettobaukosten der Gesamtsanierung betragen 387,--€/m² BGF. Davon entfallen 267,--€/m² auf die Fassadensanierung, 117,--€/m² auf die Geschosssanierung und 120,--€/m² auf die technischen Anlagen. Bezogen auf die Fassadenfläche betragen die Kosten für die Fassadensanierung auf der Nord- und Ostseite 202,-- €/m² und für die Doppelfassade auf der Süd, Südwest und Westseite 705,-- €/m². Eine neue Einfachfassade liegt mit 760,-- €/m² in der Summe für das Gesamtgebäude um mehr als 50% über den vergleichbaren Fassadengesamtinvestitionskosten. Die daraus resultierenden geringeren Kapitalkosten bedeuten auch geringere Betriebskosten der Doppelfassade im Vergleich zur Einfach-Fassade. Der Wärmeverbrauch sinkt von 184 kWh/(m²NGFa) um 67% auf 60 kWh/(m²NGFa), der elektrische Energieverbrauch beträgt nach einer Hochrechnung 42 kWh/(m²NGFa).


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

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Ergebnisse und Diskussion

Die Auswertung führte zu folgenden wesentlichen Ergebnissen:Die sommerliche Überhitzung kann im Vergleich zum Bestand deutlich reduziert werden, der hygienisch erforderliche Luftwechsel wird im Sommer durch Dauerlüftung und im Winter mit einer Stoßlüftung durch einseitige Fensterlüftung über einen einzelnen Kippflügel sichergestellt. Die Tagestemperaturamplituden der beiden Messräume unterscheiden sich trotz unterschiedlich großer aktivierbarer Speichermassen nicht. Die Wirksamkeit einer größeren thermischen Speichermasse konnte nicht nachgewiesen werden. Der Schallschutz wird insbesondere in Bezug auf den Raumschallpegel verbessert und ermöglicht eine gute bis sehr gute Sprachverständlichkeit bei dauerhaft geöffnetem Kippflügel. Der Schlagregenschutz kann ebenso sichergesellt werden wie die durch hohe Staudrücke verursachten Pfeifgeräusche vermieden werden können. Die Integration von PV-Modulen in eine Sekundärfassade ist ein sinnvolles und empfehlenswertes Einsatzgebiet. Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich folgender Sanierungsvorschlag für das Gebäude:
· Neue Nutzung: Die zur Verfügung stehende Fläche kann in der Gesamttiefe von 25 m als Kombibüro neu genutzt werden. Dadurch können 50 m² neue Nutzflächen je Geschoss gewonnen und die Nutzungsdichte deutlich erhöht werden. Die neue Nutzung sollte eine Belichtung der Innenzonen ermöglichen, sowie die Voraussetzungen zur Querlüftung schaffen.
· Konstruktion: Die Sekundärfassade kann bündig zwischen die tragenden Leichtbetonstützen mit un-terspannten Trägern in jedem 2.Geschoss ohne Eingriff in die Bestandsfassade eingehängt werden.
· Brandschutz: Die vorgeschlagene geschossweise getrennte Doppelfassadenkonstruktion mit der Anbindung von ein bis zwei Büroräumen je vertikalem Schott ist mit einem nur geringen Risiko verbunden.
· Fassade: Auf der Nord- und Ostseite soll die bestehende Primärfassade saniert werden, da sie erheblich geringeren Witterungseinflüssen ausgesetzt ist. Dies beinhaltet das Umglasen mit Wärmeschutzverglasung, das Überarbeiten von Dichtungen und den Austausch der Kippflügel. Auf der Süd-, Südwest- und Westseite wird eine Doppelfassade vor der sanierten Primärfassade vorgeschlagen. Dabei sollte es sich um eine geschossweise getrennte ESG-verglaste Doppelfassadenkonstruktion mit 5% effektivem Öffnungsanteil handeln. Die Öffnungen sind geschossweise anzuordnen, die Tiefe des Fassadenzwischenraums sollte wie in der Demonstrationsfassade ca. 1m betragen. Eine Mehrgeschossfassade kommt nicht in Betracht, da zur Vermeidung von Temperaturschichtungen ohnehin Öffnungen auf Geschosshöhe erforderlich wären, ebenso Roste zur Wartung und Reinigung. Weitere Vorteile einer Geschosstrennung ergeben sich für den Brandschutz und die interne Schallübertragung aus fremden Arbeitsräumen. Zur Verringerung der Transmissionswärmeverluste und Erhöhung der Oberflächentemperaturen sollten die Stützenpaare eine Innendämmung erhalten. Diese Fassade kommt ohne bewegliche Konstruktionen aus.
· Bauablauf: Die Fassadensanierung kann unabhängig von der Geschosssanierung mit sehr geringer Beeinträchtigung des laufenden Betriebs realisiert werden. So kann der Tatsache Rechnung getra-gen werden, dass Teile des Gebäudes bereits saniert wurden.
· Gebäudetechnik: Eine neue RLT-Anlage kann auf Sondernutzungen und nicht frei belüftbare Flächen beschränkt werden. Das statische Heizsystem wird in der Regelung angepasst. Die Erneuerung der Beleuchtungsanlage und Medienversorgung kann im Zuge einer Geschosssanierung erfolgen.
· Die Nettobaukosten der Gesamtsanierung betragen 387,--€/m² BGF. Davon entfallen 267,--€/m² auf die Fassadensanierung, 117,--€/m² auf die Geschosssanierung und 120,--€/m² auf die technischen Anlagen. Bezogen auf die Fassadenfläche betragen die Kosten für die Fassadensanierung auf der Nord- und Ostseite 202,-- €/m² und für die Doppelfassade auf der Süd, Südwest und Westseite 705,-- €/m². Eine neue Einfachfassade liegt mit 760,-- €/m² in der Summe für das Gesamtgebäude um mehr als 50% über den vergleichbaren Fassadengesamtinvestitionskosten. Die daraus resultierenden geringeren Kapitalkosten bedeuten auch geringere Betriebskosten der Doppelfassade im Vergleich zur Einfach-Fassade. Der Wärmeverbrauch sinkt von 184 kWh/(m²NGFa) um 67% auf 60 kWh/(m²NGFa), der elektrische Energieverbrauch beträgt nach einer Hochrechnung 42 kWh/(m²NGFa).


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

· Rozynski, M., Fisch, M. N., 4. Wiss. Symposium Solarenergieforschung in Niedersachsen, 08 2002
· Rozynski, M., Fisch, M. N., ISES Solar World Congress 2003, 14.-19.Juni Göteborg
· Rozynski, M., Fisch, M. N., TAB Technik am Bau 08/2003


Fazit

Zur Sanierung hoher Verwaltungsgebäude eignet sich die Doppelfassade insbesondere dann, wenn die Sanierung im laufenden Betrieb erfolgen soll, Anforderungen an den Schallschutz bestehen, der Witterungsschutz zu verbessern ist und die Investitionskosten gering gehalten werden sollen. Bei richtiger Auswahl und Anordnung des Sonnenschutzes kann auch die sommerliche Überhitzung deutlich reduziert werden. Dann kann eine nachhaltige Sanierung, die das Gebäude im städtebaulichen Rahmen aufwertet und einen sehr hohen Nutzungskomfort bietet, realisiert werden. Photovoltaik kann sinnvoll in die Sekundärfassade integriert werden. Bauwerk und Technik können so ressourcenschonend saniert werden.

Übersicht

Fördersumme

57.162,43 €

Förderzeitraum

07.08.2001 - 22.04.2004

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Kulturgüter
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik