Bis zum Jahr 2020 wird im Rahmen des Modellprojekts "InnovationCity Ruhr | Modellstadt Bottrop" ein komplettes Stadtviertel zum Musterquartier für Energieeffizienz umgewandelt. Angestrebt ist die Halbierung der CO2-Emissionen durch eine "Energiewende von unten".
Das bedeutet unter anderem, dass Gebäude, die bislang ausschließlich Energie verbrauchten, in Zukunft einen Energieüberschuss erzeugen sollen – und das mit zukunftsweisenden Technologien wie Kraft-Wärme-Kopplung, Stromspeichern und erneuerbaren Energien. Voraussetzung hierfür ist der Einsatz von Hochleistungs-Dämmstoffen, die entscheidend zur Steigerung der Energieeffizienz beitragen – wie die Sanierung eines Geschäftshauses mit Polyurethan-Hartschaumplatten in der Bottroper Innenstadt beispielhaft veranschaulicht.
Das Geschäftshaus aus den 1960er Jahren in der Bottroper Innenstadt wurde durch energetische Sanierung zum Plusenergiegebäude (Foto: Bayer MaterialScience)
Als Partner des Projekts wurde unter anderem Bayer MaterialScience gewonnen. Das Unternehmen leistete dabei nicht nur einen maßgeblichen Beitrag zur Energieeinsparung durch den Hochleistungs-Dämmstoff Polyurethan (PU), sondern unterstützte die Umsetzung auch mit dem integralen Know-how seiner Industriepartner aus dem EcoCommercial Building Programm (ECB).
Das heutige "Zukunftshaus" mit einem Jahres-Heizenergiebedarf von nur 15 kWh/m² geht auf einen 2012 ausgelobten Wettbewerb zurück. In dieser Ausschreibung wurden drei für die Ruhrregion typische, in die Jahre gekommene Immobilien aus den Kategorien Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus und Geschäftshaus gesucht, die nach ihrer Metamorphose zum Plusenergiegebäude den aktuellen Stand der Technologie- und Produktentwicklung im Bausektor widerspiegeln. "Da es das einzige, uns bekannte Geschäftshaus weltweit ist, das sich durch eine Komplettsanierung zum Energieplushaus gewandelt hat, messen wir dem Gebäude eine globale Vorbildfunktion in Sachen Nachhaltigkeit bei", unterstreicht Bauherr und Projektentwickler Oliver Helmke die Bedeutung des Projekts. Für die Ausführungsplanung und Bauleitung war Architektin Anna Vering verantwortlich, die ebenfalls zum Team von Oliver Helmke aus Bottrop gehört.
Energieeffiziente und nachhaltige Einzelmaßnahmen greifen intelligent ineinander
Der 5-geschossige Stahl-Beton-Skelett-Bau aus dem Jahr 1964 stellte die Planer neben seiner energetisch nachteiligen Konstruktion durch die beengte innerstädtische Lage vor zusätzliche Herausforderungen: So ist nicht nur der Tageslichteinfall durch die unmittelbar angrenzende Nachbarbebauung auf der Nord-, West- und teilweise Ostseite deutlich reduziert, auch bot das Flachdach relativ wenig Installationsfläche für Solartechnik. Darüber hinaus galt es die Innenstadt mit einer neuen straßenseitigen Fassade architektonisch aufzuwerten. Für die Senkung des Energieverbrauchs um fast 75 % setzte das Planungsteam auf eine wärmebrückenfreie Dämmung der Gebäudehülle mit U-Werten der Außenwände von 0,13 W/m²K (Passivhaus-Niveau) sowie auf Fenster mit Dreifachverglasung und integriertem Sonnenschutz, Photovoltaik, Geothermie und intelligente Licht- und Gebäudetechnik. Als Dämmmaterial für die vorgehängte hinterlüftete Metallfassade, das Wärmedämmverbundsystem, die Isolierung der Kellerdecke sowie des Flachdaches kamen hocheffiziente PU-Hartschaumplatten mit Rohstoffen von Bayer MaterialScience zur Anwendung. Die Mindestanforderung an den Primärenergiebedarf nach EnEV 2014 ist – gemäß DIN V 18599 zur Bewertung des Energiestandards – um 78 % unterschritten, bei den U-Werten liegt die Unterschreitung bei 53 %. Die Berechnung des Energiebedarfs stellte das IJP Ingenieurbüro P. Jung aus Köln vor einige rechnerische Herausforderungen. "Um die gewünschten Werte eines Energieplushauses zu erzielen, haben wir sehr viele Einzelmaßnahmen intelligent kombiniert", so Projektleiter Patrick Jung.
Mit Wärmeleitfähigkeitsstufen von 023 bis 026 kann die Dämmung mit PU-Hartschaum im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen um bis zu 40 % dünner ausfallen (Foto: Bayer MaterialScience)
Variable Dämmstoffdicken passen sich der geschwungenen Metallfassade an
In beengten Innenstadtlagen wie in Bottrop zahlen sich PU-Hartschaumplatten zur Dämmung der Gebäudehülle gleich auf mehrfache Weise aus. Mit Wärmeleitfähigkeitsstufen (WLS) von 023 bis 026 können – im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen – die Dämmschichten bis zu 40 % dünner ausfallen. Das kann wertvolle Nutzfläche im Innenraum schaffen und notwendige Gebäudeabstandsflächen im Außenbereich sichern.
Die Ost- und Südseite des Zukunftshauses erhielten im Zuge der Sanierung eine hochwertige hinterlüftete Metallfassade mit "Eisblumen-Optik" von ThyssenKrupp Steel Europe, die sich als Sonderkonstruktion in sanften Wellen um das Geschäftshaus schmiegt. Die Herausforderung bestand darin, die 1,25 mm dicken Stahlblech-Elemente als geschwungene Linien unsichtbar an der Unterkonstruktion zu befestigen. Als Dämmmaterial kamen bauseits PU-Hartschaumplatten zum Einsatz, die sich durch unterschiedliche, teilweise nur zehn Zentimeter dicke Platten der geschwungenen Fassadengeometrie anpassen, ohne dabei Einbußen beim geforderten Wärmeschutz auf Passivhaus-Niveau in Kauf nehmen zu müssen.
Die PU-Hartschaumplatten bieten eine Druckfestigkeit von 120 kN/m² und bilden so einen dauerhaft sicheren und druckstabilen Untergrund für die Solaranlage (Foto: Bayer MaterialScience)
Druckstabile Dachdämmung für die aufgeständerte Photovoltaikanlage
Seine Vorzüge spielt PU-Hartschaum des Weiteren auf dem Dach aus: Auf dem Zukunftshaus kamen rund 180 m² PU-Hartschaumplatten "Linitherm PAL Universal" von Linzmeier Bauelemente aus Riedlingen zur Anwendung. Wie das gesamte Gebäude musste auch das Dach bis auf die tragenden Bauteile komplett erneuert werden. Eine Dampfsperre, die Flachdachdämmung und eine Abdichtung unter der aufgeständerten Photovoltaikanlage ersetzen heute den alten Aufbau. In Summe ergibt sich daraus ein exzellenter U-Wert des Dachs von 0,11 W/m²K. „Da die Attikahöhen von Sanierungsobjekten in der Regel für zeitgemäße Dämmpakete zu niedrig sind, zahlte sich auch in Bottrop die geringe Wärmeleitfähigkeit von Polyurethan-Hartschaum aus", betont Ralf Scheffler, Leiter Projektmanagement bei Linzmeier Bauelemente. "Bei einer durchschnittlichen Gesamtdicke von nur 200 mm besitzen die beidseitig mit Aluminiumfolie kaschierten Linitherm PAL Universal Dämmplatten eine WLS von 023". Der Fachmann entschied sich außerdem für eine Druckfestigkeit von 120 kN/m² der 1600 x 1200 mm großen Elemente, um unter der Solaranlage für einen druckstabilen Untergrund zu sorgen.
Wärmedämmverbundsystem mit leistungsstarker Komponente
Auf der Gebäude-Nordseite war ab dem 3. Obergeschoss ein Wärmedämmverbundsystem mit dem Hochleistungsdämmstoff „purenotherm" als Systemkomponente die richtige Wahl, um bei einem schlanken Aufbau die gewünschte hochwärmedämmende Gebäudehülle zu erzielen.
purenotherm von puren ist ein PUR/PIR-Hartschaum aus Rohstoffen von Bayer MaterialScience, der bereits ab einer Dicke von 120 mm einen U-Wert von 0,209 W/m²K aufweist. Im Herbst 2014 erhielt das Produkt nach mehrjährigen, umfassenden Untersuchungen und Prüfungen durch renommierte Institute die „Allgemeine Dämmstoffzulassung für Wärmedämmverbundsysteme" durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DiBt). Bereits vor einiger Zeit bestätigte das DiBt die Zulassung von purenotherm als Brandschutzriegel für diverse Vollwärmeschutz-Fassadensysteme.
Sicherheit in Sachen Brandschutz
Der Einsatz als Brandschutzriegel ist nur möglich, weil PU-Hartschaumplatten generell eine deutlich verringerte Brennbarkeit gegenüber anderen Dämmmaterialien aufweisen und somit einen effizienten Brandschutz gewährleisten. In Abhängigkeit von Rohdichte und Deckschicht können sie dauerhaft Temperaturen zwischen -30 ºC und 110 ºC vertragen, kurzzeitig halten sie sogar Temperaturbelastungen von bis zu 250 ºC stand. PUR/PIR-Hartschaum wird in der Baustoffklasse B2 angeboten. Er neigt nicht zum Glimmen, schmilzt im Brandfall nicht und tropft auch nicht brennend ab, sodass sich ein Brand nicht unbemerkt in der Dämmschicht ausbreiten kann.
Autor: Thomas Adenauer, Bayer MaterialScience
Weitere Informationen: www.materialscience.bayer.de