Geschickt gefaltet

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„Wir sehen Energieeffizienz immer im Zusammenhang mit Innenraumkomfort“, erläutert Ursula Schneider, Geschäftsführerin des Architekturbüros „POS Architekten“, ihre Entwurfsphilosophie im Dachgeschossatelier nahe dem Wiener Rathaus. Nichts weniger als die Vereinigung von Energieeffizienz, dem Einsatz erneuerbarer Energien und einem angenehmen Arbeitsumfeld schwebte der Architektin für das Bürogebäude mit dem programmatischen Namen Energybase vor. Das innovative Haus liegt im nördlichen Wien jenseits der Donau, etwa 40 Nahverkehrsminuten vom Zentrum entfernt.

Hier draußen in der Giefinggasse, schräg gegenüber der Großbaustelle des Siemenskonzerns, möchte der Wiener Wirtschaftsförderungsfond (WWFF) den ersten Technologiestandort mit dem Schwerpunkt auf Erneuerbare Energien in der österreichischen Hauptstadt etablieren.

Noch nicht komplett vermietet

14 Millionen Euro investierte der WWFF in die Immobilie, die im August 2008 fertiggestellt wurde. Noch sind allerdings nicht alle Flächen vermietet. „Der Standort ist an sich nicht sehr attraktiv“, gibt Gregor Rauhs, der das Projekt beim WWFF betreut, zu. „Aber das Gebäudekonzept wird hoffentlich die passenden Mieter anziehen, die sich mit Themen rund um den Einsatz erneuerbarer Energien identifizieren.“ Im September haben zwei Fachhochschulen ihren Betrieb im Energybase aufgenommen. 160 Studenten der „Urbanen Erneuerbaren Energietechnologien“ werden sich von dem experimentellen Gebäudekonzept inspirieren lassen. Mit dem Einzug drei weiterer Firmen ist nun die Hälfte der Flächen belegt. Rauhs rechnet mit einer Vollverwertung des Gebäudes noch in diesem Jahr.

Besonders bei Bürogebäuden spielt das Thema Energieeffizienz heute eine große Rolle. Durch die intensivere Nutzung ist der Energiebedarf in Bürobauten viel höher als in Wohnhäusern. Kühlung, Lüftung und Beleuchtung machen dabei den größten Anteil aus, während das Heizen weniger stark ins Gewicht fällt. Die Büroflächen des Energybase vermietet der WWFF zu den ortsüblichen Preisen. „Die Mieter profitieren jedoch von rund 80 Prozent niedrigeren Nebenkosten“, weiß Gregor Rauhs. Denn durch das ausgeklügelte Gebäudekonzept, einen effizienten Energieeinsatz, konsequente Tageslichtnutzung und temperierte Oberflächen ist der Energieverbrauch sehr viel niedriger als bei einer Standardimmobilie.

Während üblicherweise in Bürogebäuden fast die Hälfte der Fläche ausschließlich mit künstlichem Licht ausgeleuchtet wird, werden alle Arbeitsplätze im Energybase mit Tageslicht versorgt. Brunnenwasser aus 16 Meter Tiefe zirkuliert in den Betondecken und macht den Einsatz einer Klimaanlage überflüssig. Die aktivierten Speicherdecken werden das ganze Jahr über auf rund 20 Grad Celsius gehalten. Aus Beton gefertigt sind lediglich Decken, Stützen und Treppenläufe. Die Nord-, Ost- und Westfassaden wurden als Holzkonstruktion ausgeführt und außen mit Holzfaserplatten belegt. „So ist das Gebäude einfach rückbaubar“, erläutert der Bauherrenvertreter.

Architektonisch attraktiv

Der langgestreckte Baukörper überzeugt aber nicht nur energetisch, sondern auch architektonisch. Vorbei an einer Vielzahl von Fahrradständern betritt man das Energybase auf der Querseite. Die Materialien wirken angenehm schlicht. Schiefer, Sichtbeton und Eichenholz prägen den ersten Eindruck. Blickfang in den oberen Etagen sind die gefaltete Fassade und die Pflanzenpuffer. Das sind gläserne Raumteiler, in denen Zyperngras wächst, das im Winter zur Luftbefeuchtung eingesetzt wird. Die gefaltete Glasfront gibt den Räumen Weite und vor allem viel Licht. Auf 7.500 Quadratmetern sind hier Büroflächen mit erstaunlichen Ausblicken entstanden. Trotzdem bleibt es selbst an heißen Augustnachmittagen angenehm kühl in den großzügigen Südräumen. Durch die Schrägstellung der Glaselemente verschattet sich die gefaltete Fassade im Sommer selbst. Die Photovoltaikmodule verwerten die gesamte Sonneneinstrahlung. In Form von Bändern strukturieren die um 31,5 Grad geneigten Modulflächen mit insgesamt 400 Quadratmetern die Südansicht.

Im Winter dringt das Licht der tiefer stehenden Sonne in die großen Räume ein und heizt sie auf. Überschüssige Wärme wird hinter der Fassade eingefangen. Mittels Wärmetauscher und kontrollierter Lüftung gelangt sie in die nördlich gelegenen kleineren Büroräume. „Das hat im ersten Winter bereits gut funktioniert“, berichtet Rauhs zufrieden. „Bis zu zwei Grad konnten wir die Temperatur in den Nordräumen mit Hilfe der eingefangenen Sonnenwärme heben.“

Solare Kühlung integriert

Den Dachabschluss auf der Südseite bildet eine gebäudeintegrierte Solarkollektoranlage. Im Winter unterstützt sie die Grundwasserwärmepumpe, im Sommer treibt sie eine Sorptionskältemaschine an, die die Zuluft kühlt. Praktischerweise liefern die 300 Quadratmeter Solarkollektoren den Großteil der Energie während der Sommermonate, wenn auch der Kühlbedarf am höchsten ist. „Sorptionsrotoren sind gar nichts Neues, die werden schon lange in der industriellen Trocknung eingesetzt“, erläutert Anita Preisler von Arsenal Research die Anlage, die zum ersten Mal in dieser Größenordnung in Österreich eingesetzt wird. „Die Regelung der solaren Kühlung im Gebäude ist die eigentliche Herausforderung.“ Dafür gibt es einen Facility Manager, der immer vor Ort ist und die Haustechnik überwacht.

Mit einer Spitzenleistung von 47,5 Kilowatt gehört die Photovoltaikanlage zu den größten fassadenintegrierten Systemen der Alpenrepublik. Sie erstreckt sich in sechs Modulreihen über die gesamte Länge des Gebäudes. „Ich hätte gern noch mehr Solarstrom gehabt. In meinem Entwurf sind die schrägen Fassadenflächen der Dachaufbauten ebenfalls mit Modulen bestückt. Auch Pergolen für die Dachterrassen würden sich eignen, um das hausinterne Kraftwerk aufzustocken.“ Erklärtes Ziel der Architektin war es, die Hülle als energetische Gewinnfläche maximal zu verwerten. Schneider wünscht sich eine Vollversorgung des Gebäudes. „Mit den 400 Quadratmetern produzieren wir nur rund 25 Prozent des Strombedarfs selbst.“ Leider lohne es sich noch nicht, die Nordfassade ebenfalls zur Stromerzeugung heranzuziehen, da die Wirkungsgrade noch zu gering seien.

PV-Zellen in Isolierglas einzubetten, hält Architektin Schneider für unklug. Die Erträge seien schlechter als bei hinterlüfteten Modulen. „Ich würde die Module immer außen aufbringen.“ Deshalb sind die Glas-Glas-Module von Solarwatt außen an den opaken, hochwärmegedämmten Fassadenelementen mit Klipphalterungen befestigt. Die gebäudeintegrierte Solarstromanlage produziert nicht bloß Strom, sondern wird außerdem zu Forschungszwecken genutzt. Zwei Drittel der Anlage hat die Installationsfirma ATB Becker aus Absam dafür flexibel verschaltet. Hier führen die Wissenschaftler von Arsenal Research Wechselrichtertests durch, bei denen unterschiedliche Fabrikate und Leistungsgrößen unter realen Bedingungen erprobt werden.

Im oberen Drittel der Solarstromanlage haben die Installateure ein Modultestfeld angelegt. Drei Zelltechnologien werden dort im Einsatz vermessen – Module mit mono- und polykristallinen Zellen sowie polykristallinen Zellen mit Rückseitenkontaktierung. „Ich habe geschluckt, als ich hörte, dass Arsenal verschiedenartige Module an der Fassade installieren will. Man sieht die farblichen Unterschiede recht deutlich“, gibt Architektin Schneider zu. „Aber wir betreiben hier Forschung, das muss ich also akzeptieren.“ Die Mitarbeiter von Arsenal Research, die zwei Hausnummern weiter auf dem eigenen Dach einen Teststand zur Modulzertifizierung betreiben, überwachen seit Fertigstellung des Gebäudes die Oberflächentemperaturen an den PV-Modulen sowie Spannung, Strom und Energieausbeute. Parallel dazu ermitteln Sensoren auf dem Dach Strahlungswerte und Außentemperatur. Über insgesamt 43 Messpunkte nehmen die Wissenschaftler die Funktion der Anlage während des Betriebs genauestens unter die Lupe.

Optimaler Mittelweg

„Wir haben umfangreiche Simulationen durchgeführt, um die Glasqualität, den Glasflächenanteil und die exakte Neigung der Solarmodule so abstimmen zu können, dass ein optimaler Mittelweg zwischen Tageslichtversorgung, Energieerzeugung, Überhitzungs- und Blendschutz erzielt wird“, erläutert Anita Preisler ihren Part bei der Konzeption von Energybase. Die Projektleiterin hatte einen Logenplatz während der Bauphase. In ihrem Büro im dritten Stock vis-à-vis konnte sie den Baufortschritt genauestens verfolgen. Und würde am liebsten selbst drüben einziehen. „Wir wollen natürlich gerne ins Gebäude rein, um noch besser messen und testen zu können.“

Denn die Messungen in der Praxis sind für Arsenal Research besonders spannend. Daten von insgesamt 500 Messpunkten werden regelmäßig über ein Bussystem zur Auswertung an Arsenal übermittelt. „Dieses Monitoring dient einerseits der weiteren Optimierung der Regelungsstrategien“, erklärt Preisler. „Gleichzeitig soll es aber vor allem auch wichtige neue Erkenntnisse für die nächste Generation nachhaltiger Bürobauten auf nationaler und internationaler Ebene liefern.“ Sicherlich sei es ein mutiger Schritt von Seiten des WWFF gewesen, den Prototypen zu bauen. „Wir waren bereit, das Experiment Energybase einzugehen“, sagt Gregor Rauhs. „Die Erfahrungen, die wir hier sammeln, sollen direkt zukünftigen Projekten energieeffizienter Bürogebäude zugutekommen“, erläutert er die Strategie seines Unternehmens, einer hundertprozentigen Tochter der Stadt Wien.

„Dass aus dem Forschungsprojekt ein reales Gebäude wurde, liegt am Engagement aller Beteiligten“, sagt Ursula Schneider. „Arsenal, der WWFF als Investor und wir Architekten wollten das Gebäude umsetzen.“ In der Materialität und der Ausgestaltung der Details am Gebäude spürt man ihre soliden Kenntnisse über Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Das Konzept des Energybase geht auf Ergebnisse des vorangegangenen Forschungsprojekts „Sunny Research“ zurück, an dem die Pos-Architektin in Kooperation mit Preislers Team gearbeitet hat.

Pflanzenpuffer im Test

Im September wurden schließlich die 500 Zyperngraspflanzen geliefert, die zusätzliche Feuchtigkeit für die Zuluft im Winter liefern. „Die Pflanzenpuffer sind etwas ganz Neues, das wir in diesem Gebäude ausprobieren wollen“, erklärt Schneider. „Die Pflanzen werden im Zuluftstrom in abgeschlossenen gläsernen Räumen gepflanzt, sind also Teil der Lüftungsanlage.“ Für die wissenschaftlichen Untersuchungen sei die Abgeschlossenheit der Pflanzenpuffer wichtig, um messen zu können, wie viel Feuchtigkeit die Zyperngräser tatsächlich produzieren. Außerdem ergebe sich dadurch der Vorteil, die Feuchtigkeit in den Sommermonaten einfach aus dem Luftkreislauf herausnehmen zu können. Noch sind die Pflanzen klein, tragen aber trotzdem schon ihren Teil zur notwendigen Luftfeuchte bei. Während des Sommers werden sie dann richtig in die Höhe schießen und ihr wahres Potenzial entfalten.

Seit Januar liegen erste belastbare Zahlen aus den Messreihen im Gebäude vor, die der WWFF in Zusammenarbeit mit Arsenal Research noch detailliert auswerten wird. Wie erwartet wird Energybase nicht mehr Energie als 25 Kilowattstunden pro Quadratmeter verbrauchen. „Die Resonanz der Mieter im Vergleich zu anderen Immobilien des WWFF ist bereits extrem positiv“, sagt Gregor Rauhs. Der Geschäftsführer einer eingemieteten IT-Firma beispielsweise freut sich über die Bilanz des ersten Winters im Energybase. Keine einzige Krankmeldung gab es unter seinen 30 Mitarbeitern.