Woodstars in green

Der Wettbewerb Punkthäuser Auwiesen Wangen im Allgäu ist einzigartig aufgrund seiner speziellen Aufgabenstellung, dass vor dem Hintergrund der Landesgartenschau die Neubebauung einen wichtigen Ausstellungsbeitrag zu den Themen Innovation Holzbau, nachwachsende Rohstoffe, Klimaschutz, Nachhaltigkeit und zukunftsorientierte Bauformen darstellen soll und dass unter anderem sämtliche Gebäude weitgehend in Holzbauweise (min. zu 50%) errichtet werden sollen.

Die  WOODSTARS, die Sternenhäuser im Grünen, werden diesen hohen Anforderungen als 5 bis 8-geschossige Holzhybridbauten gerecht. Der Anteil der Holzbauweise liegt bei über 75% zu einem Anteil der Massivbauweise von nur 25% – bei Nichtberücksichtigung der Tiefgarage. Die WOODSTARS verfügen aber nicht nur über einen sehr hohen Anteil der Holzbauweise, sie schaffen es auch, den Baustoff Holz zu zeigen. Die sichtbare Holzverschalung der Fassaden, die holzsichtigen Decken und Unterseiten der auskragenden Balkone, sowie die ungekapselten Stützen Wohnungstrennwände in den Wohnungen. Die Besucher der Landesgartenschau finden mit den WOODSTARS spektakuläre 1:1 Exponate zu den Themen Nachhaltigkeit und nachwachsende Rohstoffe vor, eingebettet in einzigartige und offen gestaltete Freianlagen, die die Gebäude großzügig mit Stauden, Gräsern und Bäumen einrahmen.

Städtebau

Das dreieckige Grundstück befindet sich an einer Schnittstelle verschiedenster Einflussbereiche. Der Südring im Norden und die östlich liegenden 5-6 geschossigen Zeilenbauten stellen einen halb urbanen Kontext dar. Nach Süden hin finden man eine offene Bauweise vor, lediglich 1- bis max. 3-geschossig. Der angrenzende Hochkanal und das dahinterliegenden Landesgartenschaugelände stellen einen dritten maßgeblichen Einfluss auf die Planung dar. Aus Sicht des Planverfassers kommt der neuen Bebauung die Aufgabe zu, zwischen diesen unterschiedlichen Bereichen zu vermitteln und ein neues städtebauliches Gelenk zu schaffen, das die unterschiedlichen Bereiche miteinander geschickt verknüpft.

Die WOODSTARS, als freistehende Sternenhäuser konzipiert, nehmen mit Ihren 3 Flügeln die Fluchten der angrenzenden Bebauung und des ERBA-Kanal auf. Sie besetzten als 5-, 7- und 8-geschossige WOODSTARS die Ecken des Grundstücks und schaffen so differenzierte und öffentliche Hofbereiche. Mit Ausnahme der 3 grünen Ecken, wird bewusst auf privat Bereiche verzichtet. So wird eine öffentliche Durchwegung erst ermöglicht und ein Ort der Begegnung und Kommunikation geschaffen.

Sternhaus Typologie – Erschließung

Die WOODSTARS sind von Ihrer Typologie her Sternhäuser. Sie verfügen über ein innenliegenden Treppenraum, von dem aus drei sternförmige Gebäudeflügel abgehen. Aufzug und Treppe sind in die Gebäudeflügel integriert, so dass ein großzügige Treppenraum mit Lichtausschnitt für i.d.R. 6 Wohnungen pro Etage entsteht. Durch ein großzügiges Dachoberlicht und einen verglasten Fahrstuhlschacht verfügt das innenliegende Treppenhaus auch über natürliche Belichtung. Durch die Auffächerung der Fassade entsteht ausreichend Fassadenfläche, um die teilweise sehr kleinen Wohnungen gut zu belichten und zu belüften. Jede Wohnung verfügt über Aussicht in mindestens zwei Himmelsrichtungen, lediglich in den vorgefertigten Badzellen muss auf natürliche Belichtung verzichtet werden.
Durch die unterschiedlichen Breiten und Längen der Gebäudeflügle, die verschieden Geschossigkeit und die Flügelbreiten und die variierenden Winkel der Innenecken entsteht eine einzigartige Vielfalt an räumlichen Situationen, das Gegenteil von stereotyper Wiederholung von gleichen Wohnungen wie man sie vom Zeilenbau her kennt. Die auskragenden Balkone markieren, zu welcher Wohnung die jeweilige Fassade gehört. So entsteht eine Identifikation des Mieters mit seiner Wohnung.

Die Erschließung der WOODSTARS erfolgt jeweils über den Gebäudeflügel, der zum zentralen Platz hin orientiert ist. Über ein großzügiges Foyer mit angrenzenden Abstellräumen für Kinderwagen / Rollstühle erreicht man das Hochparterre und die weiteren Geschosse. Angrenzend befinden sich hinter einer Industrieverglasung die Fahrradabstellräume, in einem effizienten Doppelstockparker System untergebracht.

Freianlagen

Drei Punkthäuser in Holzbauweise verweben sich mit einem atmosphärischen Stadtteppich. Das Hauptmotiv ist eine subtile Gesamtstruktur aus Gräserpflanzungen mit mehrstämmigen Gehölzen und dem steinernen Boden. Dieser unterlagert das Gesamtensemble und besteht aus einem gerichteten, steinernen Bodenmaterial. Ausgehend von den äußeren vegetativen Rändern öffnet sich der Stadtteppich jeweils zwischen den Gebäuden als Gasse und weitet sich im Zentrum zu einer platzartigen Situation. Das Gewebe des Stadtteppichs reagiert in seinem Zuschnitt und seinen Intarsien sowohl auf die unterschiedlichen Bewegungsformen (Verbinden, Verweilen) als auch auf funktionale Anforderungen (Rettungswege, Fahrradparken).

Das städtebauliche Thema des Stadtteppichs findet sich auf der kleinsten Maßstabsebene wieder: Die Baumscheiben durchdringen mit üppigen Gräserpflanzungen die Bodenflächen und bilden eine grüne Insellandschaft mit räumlicher Raffinesse und hoher Aufenthaltsqualität.

Die lockeren Zonierungen des Freiraums schaffen angemessene Räume der Privatheit und der Gemeinsamkeit. Dabei werden die privaten Wohnbereiche der Erdgeschosse in das übergreifende Vegetationsmuster einge­woben ohne den Gemeinschaftsraum zu domi­nieren. Der Zugang zum Hofin­neren erfolgt über die Gassen an der Schwelle zwischen öffentlichem und gemeinschaftlichem Raum.

Sorgfältig platzierte, lockere Baumsetzungen führen das landschaftliche Thema der Landesgartenschau Wangen in den urbanen Raum fort. Die Baumkronen rahmen und inszenieren die Blicke in den Garten. Sie bilden eine bergende Kulisse vor den flankierenden Nachbarschaften ohne sie abzuschotten. Der Substrataufbau oberhalb der Tiefgarage beträgt circa einen Meter und kann durch Retentionselemente im Sinne einer nachhaltigen Regenwassernutzung und –rückhaltung ergänzt werden.

Wohnungsmix + Ausrichtung

Die Konzeption des innenliegenden Treppenraumes und den davon abgehenden Gebäudeflügeln ist bei den drei verschiedenen WOODSTARS im Prinzip identisch. Die aktuelle Planung sieht jeweils zwei 2-Zimmerwohnungen, zwei 3-Zimmerwohnungen und zwei 4-Zimmerwohnungen vor. Allerdings rotieren die verschiedenen Wohnungsgrößen um den Treppenraum, damit der Vermieter in seinem Portfolio unterschiedliche Wohnungen anbieten kann. 4-Zimmerwohnungen nach Südwest auf den zentralen Platz, aber auch 4-Zimmerwohnungen nach Nordwest mit Blick auf das Gelände der zukünftigen Landesgartenschau. Der Wohnungsmix kann in Abstimmung mit dem Bauherrn sehr einfach geändert werden, da jeder Gebäudeflügel verschiedenste Wohnungsgrößen aufnehmen kann. Auch die Zusammenlegung von zwei kleinen Wohnungen ist möglich. Beispielhaft ist die im 8-geschossigen WOODSTAR in den Geschossen 5. – 7. OG dargestellt. Hier wurden unter Berücksichtigung von Tragwerk und Schachtbelegung zwei 2 Zimmerwohnung zu einer 4,5 Zimmerwohnung zusammengelegt, die sich nun zu 3 Himmelsrichtungen hin ausrichtet.
Alle WOODSTARS werden barrierefrei erschlossen, jede Wohnung ist barrierefrei und mit dem Rollstuhl erreichbar. Die Wohnungen im Hochparterre werden barrierefrei nutzbar nach DIN 18040-2 realisiert und erfüllen somit § 35 Wohnungen (1) der LBO Baden-Württemberg.

Brandschutz

Tiefgarage / Kellergeschoss

Beim Kellergeschoss handelt es sich um eine Vollunterkellerung, die sich unter drei WOODSTARS sowie unter weitere Flächen erstreckt. Hier befindet sich die Tiefgarage, sowie die Technik- und Lagerräume, Mieterkeller und zusätzliche Fahrradstellplätze.

Die Zufahrt der Tiefgarage erfolgt ebenerdig an der südwestlichen Grundstücksgrenze mit separater Zu- und Ausfahrt.

Die Tiefgarage ist als Stahlbetonkonstruktion unter dem Gebäudeensemble mit direktem, barrierefreiem Anschluss an die Kellergeschosse und die Treppenhäuser der WOODSTARS konzipiert. Die Decken liegen auf den erdberührten Wänden außen und mittig auf Stützenreihe, bzw. auf Wandscheiben auf. Unter Berücksichtigung von Übersichtlichkeit, Tragwerk, Stellplatzabmessungen, Brandschutz, Wirtschaftlichkeit, Bauzeit, und weiteren Aspekten entschließt sich der Verfasser für ein kompaktes und effizientes Parkhaus.

Insgesamt werden 85 PKW Stellplätze auf einer Parkebene, davon 6 Stück rollstuhlgerecht. Die unterzugsfreie Konstruktion ermöglicht die Verteilung aller Medien wie Beleuchtung, Beschilderung, Abwasser, etc. unter der Decke. Die Tiefgarage ist übersichtlich organisiert, wird gut ausgeleuchtet, Angsträume werden vermieden.

Das Kellergeschoss sowie die Fundamente werden komplett aus Recycling-Beton hergestellt.

Energiedesign

Entsprechend der Aufgabenstellung nehmen die neuen WOODSTARS einen hohen Anteil kleiner Wohnungen auf, die teilweise auch preisgedämpft oder gefördert werden. Vor diesem Hintergrund ist mit einer eher höheren Belegungsdichte zur rechnen (hohe interne Wärmegewinne). Gleichzeitig werden verhältnismäßig große Fensterflächen realisiert um lichtdurchflutete Räume zu schaffen (hohe, passive solare Wärmegewinne). Die Holzbauweise sichert einen sehr guten Dämmstandard (niedrige Transmissionswärmeverluste).

Über das komplette Jahr übertreffen die hohen internen und passiv-solaren Wärmegewinnen die Transmissionswärmeverluste deutlich. Diese überschüssigen passiven Wärmegewinne verringern den verbleibenden Wärmebedarf zum Ausgleich der Lüftungswärmeverluste deutlich. Daher würde die Wärmerückgewinnung einer klassischen Zuluft-/Abluftanlage mit Wärmetauscher nur über sehr kurze Zeiträume des Jahres Lüftungswärmeverluste sinnvoll ausgleichen können – der überwiegende Teil der zurückgewonnenen Wärme wäre nicht nutzbar. Vor diesem Hintergrund wurde eine bedarfsgeführte Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung über eine Abluftwärmepumpe geplant. Diese ermöglicht eine Wärmerückgewinnung sowohl für die Warmwasserbereitung als auch für die Beheizung des Gebäudes und ist über das ganze Jahr nutzbar.

Die thermische Hülle weist einen sehr niedriger HT´-Wert von weniger als 0,27 W/m²K auf. Dafür kommen zum einen Passivhausfenstern (Uw-Wert < 0,75 W/m²K) zum Einsatz, deren hoher g-Wert von 0,61 hohe passive solare Wärmegewinne sichern. Die hohe Lichttransmission dieser 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasungen schaffen lichtdurchflutete Räume. Da alle Außenwände sowie die Dächer als Holzkonstruktionen errichtet werden, ist neben niedrigen U-Werten der Regelbauteile auch eine wärmebrückenfreie Konstruktion vergleichsweise einfach zu realisieren.
Ein detailliertes Luftdichtsheitskonzept ermöglicht die Errichtung einer luftdichten Hülle mit einem n50-Wert von weniger als 0,60-1. Auf Grund des hohen Niveaus des konstruktiven Holzschutzes der Bauteile kann auf chemischen Holzschutz verzichtet werden.

Kernstück der Anlagentechnik ist die Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung über eine Abluftwärmepumpe. Diese Anlage funktioniert in der Weise, dass frische Außenluft über selbstregelnde Außenluftdurchlässe (ALD´s) in die Aufenthaltsräume strömt und so den regulären Lüftungsbedarf der Räume sichert. Die Luft strömt in die den Bereich der Bäder sowie Küchen und wird dort Ventilator gestützt abgesaugt. Feuchtegeführte Abluftventile regeln den Volumenstrom und sorgen dafür, dass der Luftwechsel erfolgt, der notwendig ist. Die Wärme der durch Dachventilatoren abgesaugten Abluft (> 20°C) wird über Kühlregister zurückgewonnen, indem diese die Wärmequelle für den Primärkreis einer Sole-Wärmepumpe bilden. Die Wärmepumpe speist einen großzügig dimensionierten Pufferspeicher und deckt damit den kompletten Warmwasserbedarf sowie annähernd 90% des über Fußbodenheizung eingebrachten Heizwärmebedarfs. Von November bis März unterstützt ein Mini-BHKW bei der Wärmebereitstellung und gleicht damit auch einen Teil der geringeren Stromerträge aus der PV-Anlagen auf dem Dach in dieser Zeit aus. Von März bis November reichen die Erträge den PV-Anlagen um den Energiebedarf des Hauses für Heizung, Lüftung und Warmwasser zu decken. Von April bis Oktober können Stromüberschüsse aus den PV-Anlagen an die Mieter verkauft werden.

Um den sommerlichen Wärmeschutz auch bei den Passivhausfenstern mit Weißglas-Verglasungen (Uw-Wert < 0,75 W/m²K / g-Wert > 0,60) sicher zu gewährleisten, werden die möglichen Fenstergrößen anhand von dynamischen Simulationen zum sommerlichen Wärmeschutz optimiert. Dabei werden die hohen Speichermassen aus Heizestrich, Massivholzdecke sowie Außenwandkonstruktion und, soweit dies aus schallschutztechnischen Gründen möglich ist, eine erhöhte Nachtlüftung über die Fenster berücksichtigt. Nur dort wo eine erhöhte Nachtlüftung nicht möglich ist, werden außenliegende Sonnenschutzanlagen erforderlich.

Die Vorteile des Konzeptes sind:

• die Abluftanlage mit WRG ist wartungsarm und preiswerter als eine Zuluft-/Abluftanlage mit WRG
• die Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung benötigt weniger Platz (= mehr Wohnfläche)
• die kontrollierte Belüftung sichert den Nennluftwechsel nach DIN 1946-6
• über Schallschutz-ALD´s kann auch preiswert den Anforderungen des Schallschutzes genüge getan werden
• die Wärmerückgewinnung aus der Abluft kann (anders als bei einer Zuluft-/Abluftanlage mit WRG)
• ganzjährig genutzt werden (auch zur WW-Bereitung)
• über 60% des Energiebedarfs wird über die PV-Anlagen gedeckt
  • ist ein Warmmietenmodell wirtschaftlich / möglich
• über den Verkauf des überschüssigen erzeugten Stroms stehen neben der Mieten weitere
• Einnahmen zur Verfügung
• Die Häuser erreichen KfW40-Standard und werden mit bis zu 10.000,-EUR pro Wohnung gefördert

Badmodule in Holzbauweise

Alle Bäder werden als vorgefertigte selbsttragenden Badmodule in Holzbauweise realisiert. Die Badmodule beinhalten zusätzlich die vertikalen Schächte und aller darin befindlichen Medien. Das bedeutet, dass nach dem Transport auf die Baustelle, die selbsttragenden Badmodule nur noch auf die Brettsperrholzdecken abgesetzt, die verschiedenen vertikalen Leitungen angeschlossen und die Deckenschotts geschlossen werden.

Die Planung der Badmodule erfolgt in BIM direkt durch den Lieferanten / Hersteller für Badmodule, in Abstimmung Architekt und den verschiedenen Fachplanern.

Die Vorteile die sich durch den Einsatz von Badmodulen ergeben sind neben Zeitersparnis auf der Baustelle vor allem industrielle Qualität, Prozesssicherheit und Preisgarantie.

Schallschutz

Die gesetzlichen Mindestanforderungen werden als nicht ausreichend erachtet und entsprechen aus Sicht des Entwurfsverfassers nicht dem Stand der Technik. Deshalb werden die WOODSTARS nach den Anforderungen der VDI 4100 „Schallschutz von Wohnungen“ Schallschutzstufe II Stand 10-2012 ausgeführt.

Besondere Aufmerksamkeit sind im mehrgeschossigen Holzbau sichtbaren Holzmassivdecken geschuldet. Um die Trittschallanforderungen einzuhalten, muss zum einen die Masse erhöht werden, als auch eine Mehrschichtiger Aufbau Masse-Feder-Masse gewählt werden. Bewährt hat sich hier, eine dispersionsgebundenen Splitt Schüttung auf die Holzmassivdecke aufzubringen. Der Einsatz einer mineralischen Trittschalldämmung zwischen Heizestrich und der Schüttung stellt dann die Feder dar.

Zur Vermeidung von einer Flankenschallübertragung über die sichtbaren Holzmassivdecken ist über den Wohnungstrennwänden eine Schallfuge von 20mm – 30mm anzuordnen. Im Bereich der leichten Außenwand sollte im Bereich von Wohnungstrennwänden ebenfalls eine Schallfuge angeordnet werden.

Der Schutz gegen Außenlärm wird voraussichtlich für den nördlichen WOODSTAR am Südring zu betrachten sein. Um gesundes Wohnen bei dem hohen außen anliegenden Außenlärmpegel zu ermöglichen, werden schallgedämmte Zuluftelemente in den Fensterrahmen, bzw. oberhalb der Fenster vorgesehen.

Holzhybridbau

Das Gebäude wird als Hybridbau aus Holz und Stahlbeton gebaut.
Im inneren Erschließungskern befinden sich die Treppenhäuser und die Auszugschächte. Dieser Kern wird aus Stahlbeton errichtet und dient der Gebäudeaussteifung. Die sternförmig abliegenden Wohnbereiche werden konsequent in einer reinen Holzbauweise errichtet.

Die Decken spannen einachsig von der tragenden Wohnungstrennwand zur Außenwand. Sie werden aus Brettsperrholzelementen hergestellt und bleiben holzsichtig, so dass die Konstruktion im Raum erlebbar ist.
Der Nachweis der Feuerbeständigkeit der Decken (F-90) erfolgt dabei über den Abbrand. Die Dimensionierung erfolgt so, dass im Brandfall auch nach 90 Minuten eine ausreichende Resttragfähigkeit vorhanden ist.
Einzelne Elemente kragen über die Außenwand aus und bilden so die Balkonflächen. Aufgrund der guten thermischen Eigenschaften des Holzes kann auf aufwändige, thermisch trennende Einbauteile verzichtet werden.
Die Decken werden mit einer Splitt Schüttung beschwert und einem schwimmenden Fußbodenaufbau versehen, so dass auch erhöhte Schallschutzanforderungen erfüllt werden.
Die Elemente werden schubstarr verbunden und bilden so die aussteifende Deckenscheibe.

In einigen Gebäudeteilen beträgt der Abstand der Wohnungstrennwand zur Außenwand deutlich über 6m. Um hier unwirtschaftliche Deckenquerschnitte zu vermeiden, wird ein Stahlträger als Zwischenauflager eingebaut. Die Deckelemente werden auf dem Untergurt des Trägers aufgelegt, so dass dieser „deckengleich“ an der Deckenunterseite nicht erkennbar ist.

Eine tragende Wohnungstrennwand aus BSH bildet das Auflager der BSP-Decke im Innenbereich. Um den Flankenschall über die holzsichtigen Decken zu vermeiden, die durch eine Schallfuge von ca. 20mm voneinander getrennt sind, werden Decken und Wand mittels Elastomer Auflagern entkoppelt. Einseitig wird die Brettsperrholzwand mit einer Vorsatzschale in Trockenbau versehen, um so die Anforderungen des Schallschutzes zu erfüllen.

Die tragenden Außenwände werden als Skelettbau aus Stützen und Riegeln gebildet. Der Stützenquerschnitt wird im Deckenbereich zur Lastdurchleitung reduziert und bildet so das Auflager für die eingelegten Riegel. Nichtragende Außenwandbereiche werden in Holztafelbauweise ausgeführt.

Für den Bauablauf wird vorgeschlagen, den Stahlbetonbau vorzuziehen und erst nach dessen Fertigstellung mit dem Holzbau zu starten. Diese Bauweise hat sich in der Praxis bewährt, da der Holzbau durch die Vorfertigung die schnellere Bauweise ist und somit nicht mehr auf den Stahlbeton warten muss.

CO2 Neutralität & Cradle to Cradle

Die WOODSTARS können sowohl in Erstellung als auch in Betrieb CO2 neutral realisiert werden. Die Gründe hierfür sind die geringe Wärmeleitfähigkeit von Holz, die eine optimale Materialeigenschaft für eine hoch gedämmte Gebäudehülle ist, die Holzhülle und Holzkonstruktion, die CO2 speichert (Holzanteil ca. 80%), dass bei der Produktion weniger CO2 anfällt als bei einem klassischen Massivbau mit WDVS, der sehr hoher U-Wert im Verhältnis zur Bauteiltiefe der Außenwand (mehr Nutzfläche / BGF) und die komplette werksseitige Vorfertigung inkl. Fenster und Holzverschalung, dadurch kurze Bauzeit und hohe Qualität.
Die überwiegend aus Holz errichteten WOODSTARS bedürfen im Vergleich zu Massivbauten aus mineralischen Baustoffen (Beton, KS etc.) nur geringen Energiemengen zur Herstellung, stellen auf Grund der Massivholzbauweise einen CO2-Speicher dar und sind beim Rückbau zu 85% recyclebar.

Vorfertigung Elemente und Module

Um eine wirtschaftliche Realsierung der WOODSTARS zu gewährleisten, ist es Ziel des Planverfassers, die Vorfertigung zu maximieren. Neben den vorgefertigten Badmodulen in Holzbauweise sollen möglichst viele Bauteile als Elemente vorgefertigt werden. Die Gebäudehülle wird werksseitig komplett vorgefertigt und kommt inklusive der Holzverschalung und fertig eingebauten Fensterelemente auf die Baustelle.  Die Elemente werden geschossweise im maximal zu transportierendem Format von 10,70m x 3m gefertigt und per Kran montiert. Die Montage des Holzbaus eines kompletten Geschosses beträgt lediglich 1 Woche. Vorteil der Vorfertigung bei der Holzfassade sind die kurze Bauzeit, die hohe Qualität durch werksseitige Vorfertigung und das „leise Bauen“. Neben den Holzbauteilen werden auch die Stahlbetonbauteile vorgefertigt. Treppenläufe als Betonfertigteile, Decken als Filigrandecken und Wände als Doppelwände, bzw. auch als Betonfertigteile.