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Deutschlandweit erste Modulbau-Kita als EnergiePlus-Gebäude
Nur passiv ist zu wenig



blogbild Nach inzwischen fünf mit ALHO erfolgreich realisierten Kitas hat das Wohnungsbauunternehmen DOGEWO21 am Dortmunder Phönixsee nun eine Betreuungseinrichtung fertiggestellt, die nicht nur mit kindgerechten, funktionalen Räumen von sich reden macht. Das zweigeschossige, in bewährter ALHO Qualität erstellte Gebäude für vier Kindergruppen ist ein sogenanntes EnergiePlus-Gebäude, das – wie der Name schon verrät – mehr Energie erzeugt, als es selbst verbraucht. Ein Novum in Dortmund und über die Stadtgrenzen hinaus.

Der Architekt Andreas Haus aus Herborn hat viel Erfahrung mit dem Bau von Kindertagesstätten. Allein für die DOGEWO21 hat er inzwischen neun Betreuungseinrichtungen realisiert, fünf davon zusammen mit ALHO in Modulbauweise. Doch die Realisierung einer der neuesten Kitas der Wohnungsbaugesellschaft, am Nordufer des Phönixsees in der Weingartenstraße gelegen, war auch für den erfahrenen Planer etwas Besonderes: Der zweigeschossige Gebäuderiegel wurde als Energie-Plus-Haus konzipiert, deckt seinen Verbrauch für Heizung, Warmwasser und Hilfsenergie aus erneuerbaren Energien und soll laut Vorgabe darüber hinaus mindestens 1.000 kWh/a erzeugten Ökostrom ins Netz speisen. EnergiePlus-Gebäude übertreffen jeden bisherigen Energie-Standard, denn auch Niedrigenergiehäuser verbrauchen, wie Experten betonen, noch zu viel Energie, und selbst Passivhäuser emittieren weiterhin schädliches CO2 in die Atmosphäre. „Die Kita in der Weingartenstraße hat Pilotcharakter,“ sagt Andreas Haus nicht ohne Stolz. „Sie ist wegweisend für ganz Deutschland, da sie bundesweit als erste Modulbau-Kita EnergiePlus-Standard erreicht. Für mich als Architekten war das eine spannende Herausforderung, der ich mich gerne gestellt habe.“

Dass ALHO Modulgebäude auf Passivhausniveau realisieren kann, ist seit dem Neubau der LVR-Klinik in Düren bekannt. Mit der neuen Kita setzt der Modulbauspezialist nun erneut ein Zeichen für nachhaltige, energieeffiziente Architektur. Im Mai 2014 begannen die Bauarbeiten für eine Klimaschutzsiedlung „An den Mühlenteichen“ am Dortmunder Phoenixsee. Im Rahmen der Kampagne „100 EnergiePlus-Häuser für Dortmund“ entstehen dort 17 Wohnhäuser, die mehr Energie produzieren als sie verbrauchen. Auch Bestandsgebäude werden dort energetisch aufgerüstet. Im Zentrum des Wohngebiets steht die neue Modulbau-Kita, die selbstverständlich dieselben energetischen Vorgaben erfüllt. Ziel ist es, umweltverträgliches Bauen als einen wichtigen Bestandteil einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung zu fördern. Die Siedlung am Phoenixsee übertrifft die Landesanforderungen an die Energieeffizienz sogar noch deutlich, da sie die höheren Standards der Kampagne „100 EnergiePlus-Häuser für Dortmund“ einhält. Jedes Haus dort erzeugt einen Endenergieüberschuss von mindestens 1.000 kWh pro Jahr. Architekt Haus hatte die nicht ganz leichte Aufgabe, seinen Baukörper in ein Areal bestehend aus Neubauten und Bestandsgebäude zu integrieren. So gab der Bebauungsplan strenge Baugrenzen vor, innerhalb derer sich der Architekt mit der Konzeption seines Modul-Neubaus mit 1089 Quadratmeter Bruttogrundfläche bewegen durfte. Außerdem lag eine Anbauverpflichtung an ein dreigeschossiges Wohngebäude vor. „Sowohl städtebaulich als auch energetisch eine optimale Lösung bezogen auf Gebäudekubatur, Gebäudeausrichtung und Angliederung an die Freiflächen zu finden, war hier nicht ganz einfach,“ erklärt Andreas Haus, „Viele unterschiedliche Aspekte mussten bedacht werden. Unser Entwurf hat den Gestaltungsbeirat der Stadt Dortmund jedoch sogleich überzeugt, sodass ALHO unverzüglich mit der Modulbau-Planung beginnen konnte.“ 27 Raummodule wurden in der Raumfabrik individuell vorgefertigt und in nur vier Tagen vor Ort zu einem rund 36 Meter langen, 26 Meter breiten und 7 Meter hohen Neubau montiert.

Die von der Caritas als Montessori-Kinderhaus geführte Kindertagesstätte ist als zweigeschossiges Gebäude angelegt und bietet vier Kindergartengruppen mit insgesamt 75 Kindern – 16 davon in der U3-Betreuung – ausreichend Platz zum kreativen Spielen und Lernen. Die Gebäudekubatur ist kompakt gestaltet und erreicht im Verhältnis zwischen Außenhülle und Volumen den günstigen Wert von 0,45 m-1. Auch im Innern ist der Neubau klar gegliedert und bietet auf übersichtlichem Grundriss kindgerechte Orientierung und diverse Blickbezüge nach draußen. Im Norden ist die Erschließungs- und Verwaltungszone angeordnet, im Kernbereich liegt die Flurzone mit Garderobe, Sanitärbereichen und Technik, nach Süden hin orientieren sich die Gruppenräume und die zugehörigen Nebenräumen – auf jeder Etage je zwei Gruppenräume. Im EG mündet der Flur auf der Ostseite in das Büro der Einrichtungsleitung und im Westen in einen 55 Quadratmeter großen Mehrzweckraum der direkte Anbindung an die Gartenfreifläche hat. Die Versorgungsspange schiebt sich ebenerdig teilweise aus der Gebäudeflucht heraus. Mit ihrem extensiv begrüntem Flachdach und der Holzverschalung hebt sie sich von den hellen Putzflächen des Haupt-Baukörpers ab. Auch findet die Lärchenholzverkleidung eine Wiederholung an den Brüstungen der Gruppenraumloggien im OG. Die Eingangsfront ist als Rahmenfassade gestaltet und wirkt wie ein großes Tor, das jeden Morgen die Kinder begrüßt. „Diese Idee ist dominierendes Gestaltungselement“, erklärt der Architekt. „Eine behütende, einladende Geste, die den Charakter des gesamten Hauses als einen freundlichen Ort symbolisieren soll, der jeden Tag die Kinder aufs Neue Willkommen heißt.“

Die Lage des Flurs, der als Verkehrs- aber auch als Spiel- und Aufenthaltsfläche zentrale Doppelfunktion besitzt, lässt sich an der Fassade durch ein die Etagen übergreifendes vertikales Fensterband ablesen. Während die Nordseite – energetisch sinnvoll – eher geschlossen ist und nur kleine Fensteröffnungen aufweist, wendet sich die Südseite mit großen Glasflächen in Pfosten-Riegel- Konstruktion der Sonne zu. Diese fangen viel Tageslicht ein und schaffen eine lichtdurchflutete und freundliche Atmosphäre in den Gruppenräumen. Bei flachem Sonnenstand im Winter sind effektive solare Energiegewinne möglich, im Sommer sorgen große Dachüberstände für baulichen Sonnenschutz und angenehme Verschattung, Dachbegrünung für ein angenehmes Mikroklima.

Das Konzept für das EnergiePlus-Haus erstellte ALHO in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro für Wärme- und Energietechnik Wortmann & Scheerer in Bochum. „Zunächst galt es eine Energiebilanz für das Kita-Gebäude aufzustellen, um dann errechnen zu können, wie viel Energie wir produzieren müssen, um die Vorgaben zu erreichen“, erläutert Klaus Wember, Geschäftsführer bei Wortmann & Scheerer und für das Energiekonzept verantwortlich. „Dabei gingen wir davon aus, dass die Kita von insgesamt 100 Personen – Kindern, Betreuern und Hilfskräften – an fünf Tagen die Woche jeweils 11 Stunden lang genutzt wird.“ Die wesentlichen Einflussfaktoren für die Energiebilanz sind die Wärmedämmung, der Lüftungswärmebedarf, der Warmwasserbedarf, sowie der Energiebedarf der ausgewählten Pumpen und Lüftungsgeräte. Die ALHO Modulbauweise erreicht mit ihrer hocheffizienten Dämmung aller Bauteile in fast allen Bereichen passivhaustaugliche Werte, was sich bereits grundlegend positiv auf den Energiebedarf im Gebäude auswirkt. „Beim Lüftungskonzept gingen wir in den Gruppenräumen und Gruppennebenräumen von einem möglichst geringen Luftwechsel bei ausreichender Luftqualität aus und legten die Luftmenge pro Person auf mindestens 15 m³/h fest“, so Wember weiter. „Höhere Luftmengen hätten einen höheren Energiebedarf der Anlage bedeutet, und sie führen zudem zu trockener Luft im Winter. Eine weitere Energieeinsparung für die Lüftung wird durch CO2-gesteuerte Luftmengen erreicht, die bei nicht belegten Räumen die Luftmenge reduzieren. Die Fenster des Gebäudes sind trotz der mechanischen Lüftung zu öffnen. Es ist also eine zusätzliche natürliche Belüftung durch die Fenster im Sommer jederzeit möglich“.

Darüber hinaus sieht das Konzept eine Wärmerückgewinnung durch die Lüftungsanlage von 80 Prozent vor und Geräte mit geringem Stromverbrauch. Jeder Raum der Kita wird durch die Belüftungsanlage mit Zu- und Abluft versorgt. Die Temperaturregelung über die Lüftungsanlage und Heizung erfolgt im Gebäude automatisch. Als zentrale Wärmeerzeugung für Fußbodenheizung und Warmwasserbereitung dient eine Sole-Wasser-Wärmepumpe. Für die Installation der dafür nötigen Erdsonden, waren auf dem Gelände fünf 122 Meter tiefe Erdreichbohrungen notwendig. „Um den Warmwasserbedarf zu ermitteln, konnten wir weder auf standardisierte DIN- noch auf real gemessene Werte aus anderen DOGEWO Kitas zurückgreifen. Der Bedarfswert wurde auf 8 Liter pro Person und Tag festgelegt“, erläutert Klaus Wember die Berechnungsgrundlage. Fußbodenheizung und Warmwasserbereitung werden über dezentrale „Wohnungsstationen“ eingebunden. Eine optionale elektrische Nachheizung sorgt, wenn gewünscht, für höhere Wassertemperaturen, beispielsweise in der Kita-Küche. Das Verteilnetz mit ca. 45°C Vorlauftemperatur reicht jedoch in der Regel für die Warmwasserbereitung aus, zumal gerade in einer Kita die Warmwassertemperaturen niedrig zu halten sind, um Verletzungen durch Verbrühen bei den Kindern vorzubeugen.

Energetisch kommen beim Modulbau die positiven Eigenschaften der eingesetzten Leichtbaukonstruktionen zum Tragen, die bei schlanken Bauteilquerschnitten hoch wärmedämmende Konstruktionen ermöglichen. Die Kindertagesstätte weist Dämmstärken mit bis zu 28 Zentimetern auf. Der U-Wert der dreifach-verglasten Fenster beträgt 0,60 W/(m2K) für die Scheiben und 1,30 W/(m2K) für die Rahmen. Selbstverständlich werden im Modulbau alle Anforderungen der jeweils gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllt, durch die Kopplung mit regenerativen Systemen wie Photovoltaik oder Erdwärme kann jedoch ein Jahresprimärenergiebedarf deutlich unterhalb des Passivhausniveaus bis hin zum Energie-Plus-Haus erreicht werden, wie die Kita in der Weingartenstraße eindrucksvoll beweist. Das gelegentlich angeführte Problem der hohen Wärmeleitfähigkeit der tragenden Stahlkonstruktion wird durch Überdämmung des Stahlrahmens soweit minimiert, dass der im Außenwandquerschnitt liegende Stahl keine relevante Wärmebrücke mehr darstellt. In diesem Zusammenhang gilt es zu beachten, dass die Berechnung des U-Wertes nach der für den Modulbau gültigen Norm DIN EN ISO 10211 unter Berücksichtigung der Wärmebrücken zu führen ist, da die Berechnung nach DIN EN ISO 6946 für Gebäude in Stahlmodulbauweise per Definition nicht zulässig ist. Um die projektierten Energiebedarfswerte für die Beheizung, die Warmwasserbereitung und die Lüftungstechnik verifizieren zu können, wurde im Gebäude eine umfangreiche Messtechnik installiert. Von besonderem Interesse dürfte hier sein, in welchem Umfang die CO2-Steuerung der Lüftungsanlage zu einer Energieeinsparung beitragen kann. Zur Energiegewinnung dient eine 228 Quadratmeter große Photovoltaikanlage, die sich – mit Ausnahme der Durchgangswege zur Wartung und des Dachaufbaus für Technikelemente verschatteten Bereiche – über das gesamte Dach der Kita erstreckt. „Der Jahresertrag der Photovoltaikanlage liegt bei etwa 30.940 kWh. Stellt man diesem Wert den Energiebedarf von insgesamt 26.941 kWh/a gegenüber, ergibt sich ein Überschuss von fast 4.000 kWh/a – und somit haben wir die Vorgaben der Kampagne „100 EnergiePlus-Häuser für Dortmund“ sogar noch übertroffen“, fasst Wember zusammen.

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