Passivhaus Bruck

Ein Drittel der weltweiten CO2 Belastungen der Atmosphäre entsteht durch den Betrieb von Gebäuden. Um diese Produktion zu reduzieren und die Vorgaben der weltweiten Klimaschutzziele zu erreichen wird allerorts über hoch energieeffiziente Bauweisen geforscht und ihre Umsetzung entwickelt. Zentrales ganzheitliches Konzept den Primärenergiebedarf eines Gebäudes für Heizung, Kühlung, Beleuchtung, Geräte und Anlagen auf 120 kwh/m2a zu begrenzen, ist das Passivhaus, das durch eine optimierte Gebäudehülle und effiziente Lüftungsanlage die strengen Vorgaben einhält. In Deutschland und Europa in einer gemäßigten Klimazone schon seit Jahrzehnten erprobt, eingeführt und dokumentiert, war bis dato das Passivhaus als Wohngebäude in ein feucht-warmen, subtropischen Klimazone Südchinas gänzlich unbekannt. Und dies obwohl mehr als die Hälfte des weltweiten Gebäudeenergieverbrauches nicht für die Heizung von Gebäuden, sondern für deren Kühlung verwendet wird. Durch die weltweite Klimaerwärmung wird dieser Anteil in naher Zukunft stetig steigen.

Hierbei ist der zentrale Lastfall für den komfortablen Aufenthaltes in Gebäuden die Sommersituation mit Aussentemperaturen von über 40 Grad Celius und ein Luftfeuchtigkeit, die höher als 90% liegt. Im Winter sinken die Temperaturen kaum unter den Gefrierpunkt. Unter diesen widrigen Klimabedingungen ein hoch energieeffizientes Gebäude im Passivhausstandard zu erstellen wurde im Jahr 2011 an das Berliner Architekturbüro Peter Ruge Architekten herangetragen. Das Büro hat eine langjährige Expertise im Bereich des nachhaltigen Bauens, die sich an einem umfangreichen Portfolio von bereits nachhaltig zertifizierten Gebäuden zeigt. Schon mehr als einem Jahrzehnt plant und realisiert Prof. Peter Ruge Gebäude und Stadtplanungen in der Volksrepublik China und unterrichtet nachhaltiges Entwerfen am Dessau Institute of Architecture und an der Zhejiang Sci-Tech University.

Das Passivhaus Bruck ist das Kernstück des westlich von Shanghai gelegenen Forschungs- und Entwicklungszentrums des chinesischen Immobilienentwicklers Landsea. Ziel der Architekten war es, sich als erste mit einem Pilotprojekt für ein energieeffizienten Wohngebäude im feucht-warmen Klima zu positionieren. In den folgenden zwei Jahren haben die Architekten das Projekt in Akribie und unzähligen energieeffizienten Optimierungsschritten zum Passivhaus in detaillierter Ausführungsreife geplant. Das fünfgeschossige Gebäude beherbergt auf 2.200 m2 insgesamt 36 Ein-Raum-Apartments, 6 Zwei-Raum-Executive-Suites sowie 4 Drei-Zimmer-Musterwohnungen. Die ortstypischen Wohnungen sind so angelegt, dass interessierte chinesische Familien zur Probe wohnen können, um ihre eigenen Erfahrungen mit nachhaltigem Wohnen zu sammeln. Das Passivhaus Bruck wurde im Sommer 2014 fertiggestellt und feierlich eröffnet.

Das Passivhaus Bruck ist das erste Wohngebäude, das in der feuchtwarmen, südchinesischen Klimazone durch das deutsche Passivhaus Institut in Darmstadt als Passivhaus zertifiziert wurde und mit einer ca. 95-prozentigen Energieeinsparung im Vergleich zu einem konventionellen chinesischen Wohngebäude in Betrieb gegangen ist. Der weltweit einheitliche Passivhaus-Standard gibt neben zahlreichen bauphysikalischen Qualitätskriterien wie zum Beispiel einer wärmebrückenfreien Konstruktion und einer luftdichten Gebäudehülle strengere Grenzwerte für den Energieverbrauch eines Gebäudes vor, als sie z.B. in Deutschland durch die Energieeinsparverordnung gesetzlich vorgeschrieben sind.

Mit einem Primärenergiebedarf von nur 106 kWh/m²a wurde das Projekt im Sommer 2014 vom Passivhaus Institut offiziell als erstes Passivhaus-Wohngebäude in Südchina zertifiziert.

Maßanzug für das Klima
Für Peter Ruge Architekten war die größte Herausforderung bei der Entwurfs- und Ausführungsplanung des Projekts das südchinesische feucht-warme Klima. Doch das von den Architekten verfolgte Passivhaus-Konzepts spielt hier seine Stärken voll aus: Die sehr gute Wärmedämmung des Gebäudes minimiert den Energieeintrag durch die Außenwände.

Um die opaken und transparenten Teile der Außenhülle zusätzlich gegen die intensive direkte und reflektierte Sonnenstrahlung zu schützen, wurde um die thermische Außenhülle ein Verschattungsband aus vertikalen Terrakottastäben gelegt. Auf der Südseite wurde dieses Band vor den Fenstern durch speziell geformte Laibungselemente ersetzt, um den Bewohnern einen ungehinderten Ausblick aus den Apartments zu bieten und möglichst lange auf künstliches Licht im Innenraum verzichten zu können, deren Energieverbrauch in die Gesamtleistungsbilanz des Hauses einzustellen ist.

Für zahlreiche Bauteile des Fassadensystems wurden stets mehrere Varianten entwickelt und die Leistungsfähigkeit in wiederholten Simulationen geprüft. Die Optimierungsmaßnahmen des Verschattungssystems gingen so weit, dass das gesamte Gebäude im Zuge des Entwurfsprozesses um 45 ° gedreht wurde. Durch die nun optimale Südausrichtung des Gebäudes wird der Wirkungsgrad der Verschattungselemente entscheidend erhöht. Um eine einfache und fachgerechte Ausführung der Gebäudehülle zu gewährleisten wurde bereits früh im Entwurfsprozess besonderes Augenmerk auf die Berücksichtigung der am Projektstandort verfügbaren Bautechnologie gelegt; mit dem Ziel, Wärmebrücken durch Ausführungsfehler zu minimieren, Kosten zu reduzieren und den späteren Nutzern maximalen Komfort zu bieten.
Es sind diese maßgeschneiderten Lösungen des Fassadensystems, die die äußere Erscheinung des fertiggestellten Passivhaus Bruck bestimmen.

Passive Gebäudetechnik
Ebenso wie die Fassade wurde auch die Gebäudetechnik speziell auf das Projekt zugeschnitten. Die Planung erfolgte in enger Abstimmung mit den Ingenieuren des Passivhausinstituts.

Anders als im winterkalten Mitteleuropa ist in Südchina das besonders energieintensive Kühlen und Entfeuchten der Zuluft im Sommer entscheidend für die klimatische Behaglichkeit im Innenraum. Auch hier ist Passivhaus-Konzept ausschlaggebend für die Effizienz: Die von Peter Ruge Architekten detailliert geplante luftdichte Gebäudehülle ist die Voraussetzung für den Einsatz einer geregelten Zu- und Abluftanlage mit einer hocheffizienten Wärme- und Feuchterückgewinnung. Die im Gebäude benötigte, im Sommer jedoch viel zu warme und zu feuchte Frischluft gibt bereits vor dem Einströmen ins Gebäude einen Großteil ihrer Wärme und Feuchtigkeit an die gleichzeitig aus dem Gebäude herausströmende kühlere und trockenere, aber verbrauchte Luft ab. Somit bleibt die einmal ins Gebäude eingebrachte Kälteenergie weitgehend im Gebäude und der aktiv einzubringende Energiebedarf reduziert sich beträchtlich.

Drei solcher Lüftungssysteme versorgen die unterschiedlichen Bereiche des Gebäudes mit Frischluft. Zusätzlich benötigte Kälte/Entfeuchtung - und auch Wärme im Winter - wird zentral über zwei Luft-Wärmepumpen auf dem Dach zur Verfügung gestellt und über die Frischluft ins Gebäude eingebracht. Bei Bedarf hat jeder Nutzer die Möglichkeit für einen begrenzten Zeitraum, über in den Appartments installierte Umluftgeräte zusätzliche Kühlleistung anzufordern. Eine auf dem Dach installierte Solarthermieanlage deckt nahezu den gesamten Jahresbedarf an Brauchwasserwärme.