Energie aus der Fassade
Der Neubau des Freiburger Rathauses im Stühlinger wurde im November 2017 eröffnet. Das fünfgeschossige Verwaltungsgebäude versorgt sich mit erneuerbarer Energie selbst, denn der Siegerentwurf von Ingenhoven Architects setzt auf Photovoltaik-, Solarthermie- und Geothermie-Anlagen. Die Stadt Freiburg, das Fraunhofer Institut für Solarenergiesysteme und Drees & Sommer gestalten dabei gemeinsam ein Forschungsvorhaben zum Thema netzreaktive Gebäude. Die Hauptfassaden des neuen Freiburger Rathauses sind im Grundriss polygonal angeordnete Aluminium Pfosten-Riegel Fassaden mit einer 3-fach- Wärmeschutzisolierverglasung. Der Gesamt-U-Wert der Fassade, Uw (bestehend aus Pfosten, Riegeln, Öffnungselementen, Verglasung und Unterkonstruktionen) beträgt 0,8 W/m²K und erfüllt damit Passivhausstandard. Die Fassade hat manuell öffenbare Lüftungsflügel in jeder zweiten Fassadenachse, mit denen natürlich gelüftet werden kann. Die Flügel sind, schmale raumhohe, hoch wärmgedämmte, opake Dreh-Kipp-Flügel.
Ein außenliegender Sonnenschutz ist als Aluminium-Raffstore ausgeführt:
- Aluminium-Lamellen, 80 mm breit, seilgeführt, elektromotorisch übergeordnet angesteuert und manuell übersteuerbar
- Windstabile Ausführung
- Mit aerophysikalisch ausgelegter Lamellenknüpfung im oberen Bereich zur Gewährleistung der erforderlichen Luftumspülung des Sonnenschutzes und zur Tageslichtlenkung
Der thermische Komfort im Sommer wird über einen moderaten Anteil von verglasten Flächen, die ca. 50 % der Fassadenfläche ausmachen, erreicht, weiter über den hoch wirksamen äußeren Sonnenschutz, über g-Werte der Verglasung von ca. 40 % und über entsprechend ausgelegte Lüftungsflügel. Der thermische Komfort im Winter wird über die hoch wärmedämmende 3-fach Isolierverglasung Ug = ca. 0,5 W/m²K, in Verbindung mit der hoch gedämmten Aluminium-Pfosten-Riegel-Fassade und den ebenfalls hoch wärmedämmenden opaken Bereichen sichergestellt. Den Außenfassaden vorgelagert sind feststehende vertikale Aluminiumrahmen-Lamellen, die nach dem Sonnenstand ausgerichtet sind. Vorderseitig sind integrierte und entspiegelte PV-Elementen angebracht, rückseitig sind die Lamellen mit unbehandelten Holzelementen beplankt.
Fassade dauerhaft ausgeführt
Durch den Einsatz von Glas, unbeschichtetem Holz, Aluminium und Mineralwolle, sind alle Fassaden und Materialien auf eine hohe Dauerhaftigkeit aufgelegt. Dazu gehört auch eine langfristige Reparatur- und Unterhaltsfreudigkeit, die durch die Wahl einfacher Konstruktionen - Pfosten-Riegel-Fassaden, vorgehängte hinterlüftete Bekleidungen, Standard-Sonnenschutzelemente, gewährleistet ist.
Fassade auf Passivhaus-Niveau
An der Aluminiumfassade, einer Pfosten-Riegel-Konstruktion, sind vertikale Photovoltaikelemente platziert, an Flächen, an denen die Sonneneinstrahlung als optimal berechnet wurde. Auch das Flachdach ist mit diesen Modulen ausgestattet, die dort 75% der Fläche belegen. Teilweise sind es PVT-Module, die gleichzeitig Wärme und Strom erzeugen. Dadurch wird die Flächenkonkurrenz zwischen photovoltaischer und solarthermischer Nutzung aufgelöst. Durch die Sonnenenergie wird der Strombedarf des Gebäudes – Beleuchtung, Lüftung und der Betrieb von zwei Wärmepumpen – gedeckt. Letztere sind Teil der der geothermischen Anlage und dienen mit jeweils 200 Kilowatt der Wärmeerzeugung, vor allem im Winter. Für die Warmwasserversorgung sind die PVT-Module auf dem Dach zuständig. Die PV-Anlage auf dem Dach leistet 440 kWp, an der Fassade 220 kWp, der Primärenergiebedarf (EnEV) des Gebäudes liegt bei 45 Kwh/m2a.
Autoren:
Prof. Dr. Michael Bauer ist Partner der Drees & Sommer-Gruppe und verantwortet den Bereich Engineering. Zu seinen Schwerpunkten zählen die gewerksübergreifende Planung sowie die Entwicklung innovativer Energiekonzepte. Als Honorarprofessor lehrt er an der Universität Stuttgart.
Dipl.-Ing. Herwig Barf ist Senior Project Partner und Teamleiter in Stuttgart für den Bereich Fassadentechnik im gleichen Unternehmen.
