Wohngebäude in Hamburg - DeepGreen Development

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2014 ¥ 1   ∂Green
Wohngebäude in Hamburg
Residential building in Hamburg
Haus ohne Zusatzstoffe
A house without additives
Sieht so die Zukunft des Wohnens aus? Die »Neue Mitte Wilhelmsburg«, die im Rahmen der Internationalen Bauausstellung
(IBA) 2013 in Hamburg entstanden ist, sollte nach dem Willen
der IBA-Initiatoren Möglichkeiten aufzeigen, wie künftige Wohngebäude ökologischer, flexibler, attraktiver gestaltet und dennoch bezahlbar bleiben könnten. Manches an diesem Vorhaben
– der Innovationsgedanke, der Ausstellungscharakter, der Fokus
auf Kosten und Bezahlbarkeit – knüpft an vergangene Internationale Bauausstellungen an. Vieles ist hingegen neu, etwa die verwendeten Effizienztechnologien oder die (gerade für Hamburg
bislang untypische) Beschäftigung mit Methoden des modernen, vorgefertigten Holzbaus.
Herausgekommen ist bei dem Unterfangen eine recht bunte
Sammlung aus 15 Solitärbauten, die außer ihrer Höhe (sie sind
mit wenigen Ausnahmen vier- bis fünfgeschossig) wenig gemeinsam haben. Seine Genese als Ausstellungsgelände ist dem
Areal noch deutlich anzumerken: Die Neubauten stehen weitgehend unvermittelt auf der grünen Wiese; die niedrigen Hecken
bieten bisher nur geringen Sichtschutz. Eine Differenzierung
zwischen öffentlichen, halb öffentlichen und privaten Bereichen
findet so gut wie nicht statt.
Der fünfgeschossige »Woodcube« steht genau in der Mitte des
Quartiers. Er wirkt gestalterisch zurückhaltender und in sich verschlossener als die meisten seiner Nachbarn und ist zugleich
derjenige Neubau im Quartier, der den ökologischen Anspruch
der Bauausstellung auf die Spitze treibt. Das Haus trägt das
Holz nicht nur im Namen und an der Fassade, sondern besteht
bis auf das Kellergeschoss und den Aufzugskern – einschließlich Wärmedämmung – fast komplett aus diesem Material. Und
damit nicht genug: Die Konstruktion ist leim-, lack- und lösemittelfrei. Alle Baumaterialien wurden auf ihre baubiologische Verträglichkeit hin überprüft; ferner gab der Projektentwickler eine
komplette Ökobilanz in Auftrag, um den ökologischen Fußab-
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druck des Gebäudes – einschließlich Bau- und Rückbauphase –
zu überprüfen. Heizung, Warmwasser und Stromversorgung
sind CO2-neutral; der Primärenergiebedarf des Neubaus unterschreitet die Vorgaben der EnEV 2009 um fast 70 %. Damit erfüllt der Woodcube den Förderstandard »Effizienzhaus 40« der
KfW und liegt im Bereich des Niedrigstenergiestandards, der
EU-weit ab 2021 für alle Neubauten zur Pflicht werden soll.
Wohnungsvielfalt mit einheitlicher Hülle
Acht Wohnungen mit Größen zwischen 79 und 185 Quadratmetern finden in dem Gebäude Platz; die Auswahl reicht von Einzimmerapartments über eine Maisonette bis zur Dachgeschosswohnung mit Rundumblick, die eine komplette Etage einnimmt.
Alle Wohneinheiten erstrecken sich von Nord nach Süd durch
das gesamte Gebäude und erlauben so die – energetisch und
in puncto Wohnqualität sinnvollste – Ausrichtung der Schlafzimmer nach Norden und der Wohnräume nach Süden. West-, Südund Ostfassade sind weitgehend gleich behandelt: Die horizontale Lärchenholzverschalung wird von unregelmäßig angeordneten, schwarz gerahmten Fensteröffnungen und Balkontüren
durchbrochen; hinzu kommen die ebenfalls wie zufällig über die
Fläche verteilten Öffnungen der dezentralen Fassadenlüftungsgeräte. Einen Materialkontrast zur Holzhülle bilden die knapp
neun Quadratmeter großen Balkone mit ihren Brüstungen aus
Verbundsicherheitsglas. Die Unterseiten der Balkone erhielten
ebenfalls eine Lärchenholzverkleidung, sodass sie wie aus der
Fassade »herausgeklappt« erscheinen.
Lediglich an der Eingangsseite im Norden hat das Haus keine
Balkone. Die Erdgeschossfassade ist hier leicht zurückversetzt,
um einen wettergeschützten Zugang ins Gebäude zu ermög
lichen. Schlanke Stahlstützen fangen das Gewicht der Ober
geschosse ab; die zurückversetzte Außenwand erhielt eine
graue Putzschicht statt der sonst üblichen Holzverkleidung.
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3 Nachhaltige Architektur
1Luftaufnahme von
Wilhelmsburg-Mitte
von Norden
2Luftaufnahme von
Osten
3Lageplan Maßstab 1:1000
4Ansicht von Süd
westen
1Aerial photo of Wilhelmsburg-Mitte from
the north
2Aerial photo of the
site from the east
3Site plan Scale 1:1000
4 Southwest elevation
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Bauherr/Client:
Woodcube Hamburg GmbH, Hamburg
Projektentwicklung/Project development:
DeepGreen Development GmbH, Hamburg
Architekten/Architects:
architekturagentur, Stuttgart
Tragwerksplanung/Structural engineering:
Isenmann Ingenieure, Haslach
Bauphysik, Brandschutz/Building physics,
fire protection:
TSB Ingenieure, Darmstadt
Ökobilanz/Life cycle assessment:
ina Planungsgesellschaft, Darmstadt
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Die Unterkellerung des Hauses ist eher eine Ausnahme im Quartier. Untergeschosse sind aufgrund des hohen Grundwasserstands in Wilhelmsburg kostspielig zu erstellen, weshalb die Investoren zahlreicher Nachbargebäude darauf verzichteten. Dort
musste dann zusätzlicher Stauraum in den Wohnungen oder im
Erdgeschoss geschaffen werden. Solche Kompromisse waren
beim Woodcube nicht erforderlich. Letztlich war der durch das
Kellergeschoss frei werdende zusätzliche Wohnraum sogar eine
Voraussetzung, um das Projekt für den Investor überhaupt rentabel zu machen.
Vom Architektenwettbewerb zum fertigen Bau
Wie manch andere der experimentellen IBA-Neubauten hat auch
der Woodcube eine wechselhafte Entstehungsgeschichte hinter
sich. Am Anfang stand ein von der IBA 2010 ausgelobter Architektenwettbewerb, bei dem Entwürfe für sogenannte »Smart Pri-
ce Houses« gesucht waren. Die reinen Baukosten (Kostengruppe 300 + 400) sollten dabei nicht über 1000 €/m2NGF brutto liegen. Den Wettbewerb gewann ein Planungsteam unter Federführung des Instituts für urbanen Holzbau (IfuH) aus Berlin, das
noch ohne Investor antrat. Dieser fand sich alsbald mit dem Projektentwickler DeepGreen Development aus Hamburg. In der
Folge trennten sich Investor und Planer, und der Bauherr – der
mit seinem finanziellen Engagement auch die Nutzungsrechte
am Entwurf erworben hatte – beauftragte das Stuttgarter Büro
architekturagentur mit einer Überarbeitung der Pläne. Die Ziele
waren hierbei vor allem maximale Haltbarkeit, ein besserer
Schallschutz und eine noch konsequenter an ökologischen Prinzipien orientierte Konstruktion. Decken und Außenwände sollten
nun komplett aus Massivholz bestehen; die Konstruktion wurde
weitestgehend von Kunststofffolien, Lacken, Leimen und Verbundwerkstoffen befreit.
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Wohngebäude in Hamburg
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Massivholzbau mit Rekord-Dämmwert
Die Massivholzkonstruktion wurde innerhalb von dreieinhalb Wochen auf der Baustelle errichtet. Sie besteht aus 31 Zentimeter
starken Außenwandelementen sowie 23,5 Zentimeter starken
Geschossdecken aus leimfrei verdübeltem Kreuzlagenholz, die
im Schwarzwald hergestellt wurden. Die Deckenelemente laufen
jeweils zwischen dem Aufzugskern und der Außenwand stützenfrei durch; die Zimmer- und Wohnungstrennwände dazwischen
sind ein leichtes Metallständerwerk mit Beplankung aus Gipsfaserplatten. An den Balkonen kragen die Geschossdecken ohne
Unterbrechung oder zusätzliche Dämmung ins Freie aus.
Die Wärmebrückenwirkung ist dennoch minimal, weil das hier
verwendete Holzbausystem eine Wärmeleitfähigkeit von nur
0,079 W/mK besitzt – ein Rekordwert unter allen massiven Baustoffen und deutlich besser als bei massivem Nadelholz
(¬ = 0,13 W/mK). Der Hersteller erreicht diese Werte, indem
er in die Längsseiten der einzelnen Brettlagen vor dem Verdübeln Nuten einfräst. Diese ergeben im fertigen Brettsperrholz
element geschlossene Luftkammern, die die Wärmedämm
wirkung verbessern.
Gerade an den Fassaden zeigt das Holzbausystem seine
Dämmwirkung: Mit nur sieben Zentimetern Zusatzdämmung aus
Holzweichfasern wird hier ein U-Wert von 0,19 W/m2K erreicht.
Eine der beiden Dämmschichten war bereits ab Werk in die
Außenwandelemente integriert. Nach der Errichtung des Holzbaus erhielten die Fassaden auf der Außenseite weitere vier
Zentimeter Dämmung, eine vertikale Lattung sowie eine unbehandelte Lärchenholzschalung als Wetterhaut.
Mit dieser Konstruktion kommt das Haus auf einen Heizwärmebedarf von 32 kWh/m2a; der Blower-Door-Test ergab einen Wert
von 0,8 Luftwechseln pro Stunde. Damit unterbietet das Gebäude — auch dank der primärenergetisch günstigen Energieversor-
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5Schlafzimmer mit Massivholzwänden
6Treppenhaus mit Aufzug
7Grundriss 2. Obergeschoss
Maßstab 1:400
8Grundriss 3. Obergeschoss
Maßstab 1:400
9Grundriss 4. Obergeschoss
Maßstab 1:400
10Grundriss Untergeschoss
Maßstab 1:400
11Grundriss Erdgeschoss
Maßstab 1:400
12Grundriss 1. Obergeschoss
Maßstab 1:400
13Detailansicht der Nordfassade mit
dezentralen Lüftungsgeräten
3 Nachhaltige Architektur
5Bedroom with solid wood walls
6 Stairwell with elevator
72nd storey floor plan Scale 1:400
83rd storey floor plan Scale 1:400
94th storey floor plan Scale 1:400
10Basement floor plan Scale 1:400
11Ground floor plan Scale 1:400
12First storey floor plan Scale 1:400
13Detail elevation of the north facade
showing the decentralised ventilation
units
Bruttogrundfläche: 1479 m2 � Nutzfläche: ca.
1000 m2 � Bruttorauminhalt: ca. 4130 m3 � A/VVerhältnis: 0,423 � Baukosten brutto: ca.
2,6 Mio. € (Kostengruppen 300 + 400) � Projektkosten gesamt: 3,8 Mio. € � U-Werte: Außenwand 0,19 W/m2K; Dach 0,105 W/m2K; Kellerdecke 0,16 W/m2K; Fenster 0,75 W/m2K �
Luftdichtheit (Blower-Door-Test): 0,8/h
Gross floor area: 1479 m2 � Usable area: approx. 1000 m2 � Gross volume: approx. 4130 m3 �
SA/V ratio: 0.423 � Gross construction costs:
approx. 2.6 M € � Total project costs 3.8 M € �
U-values: exterior wall 0.19 W/m2K; roof 0.105
W/m2K; floor above basement 0.16 W/m2K; windows 0.75 W/m2K � Airtightness (blower-door
test): 0.8/h
gung — die Vorgaben des KfW-40-Standards um mehr als 20 %.
Als weiteren Vorteil der leimfreien Konstruktion nennen Bauherr,
Architekten und Hersteller deren einfache Rückbaubarkeit. Die
Massivholzelemente können rückwärts durch die Produktionsstraße im Werk geschickt und dabei wieder in ihre Einzelteile
zerlegt werden. Gänzlich frei von Fremdmaterialien ist der Holzbau jedoch nicht: Die einzelnen Elemente sind untereinander
verschraubt und die Geschossdecken mit Stahlwinkeln am Treppenhauskern und an den Fassaden angeschlossen. Ferner wurden an der Oberseite der Massivholzdecken Zugbänder aus
Stahl integriert, um die erforderliche Biegefestigkeit der Elemente zu erreichen.
halten. Letztendlich gelang es jedoch, für fast alle Bauteile geeignete Produkte zu finden, die die Siegel einschlägiger Prüf
institute für Schadstoffarmut trugen. Kritisch waren hierbei weniger die Massivholz- und Betonbauteile als vielmehr die Bodenbeläge und Wandbeschichtungen, Türen und Fensterrahmen
sowie die Installationsleitungen.
Die Parkettböden sind auf ihrem Untergrund vernagelt (statt verklebt) und mit Leinöl versiegelt. Die Gipsfaserplatten an den
Trennwänden enthalten einen Wirkstoff auf Keratinbasis, der wie
ein Katalysator die Raumluft reinigt. Um dessen Wirkung nicht
zu behindern, sind die Wände mit diffusionsoffenen Mineralfarben gestrichen. Sogar bei den Innentüren gelang es, ein leimfreies Produkt mit Zertifikat des Sentinel-Haus Instituts zu finden.
Die Elektroinstallationen sind halogen- und PVC-frei; Sanitärund Heizleitungen bestehen aus Edelstahl- und Kupferrohren
anstelle der heute oft gebräuchlichen Kunststoffverbundrohre.
Ambitioniertes Brandschutzkonzept
Im mehrgeschossigen Wohnungsbau in Deutschland sind unverkleidete Holzkonstruktionen bislang die große Ausnahme. Die
Holzbaurichtlinien der Bundesländer verlangen für vier- bis fünfgeschossige Gebäude (Gebäudeklasse IV), dass Holzbauteile
innen und außen mit nicht brennbaren Materialien ummantelt
werden. Dies hätte dem Charakter des Woodcube jedoch diametral widersprochen, weshalb der Bauherr bei dem Darmstädter Ingenieurbüro Tichelmann & Barillas ein umfangreiches
Brandschutzgutachten in Auftrag gab. Darin wiesen die Ingenieure nach, dass die Massivholzbauteile den geforderten 90-minütigen Feuerwiderstand nicht nur einhalten, sondern deutlich
übertreffen.
Der Grund liegt in der – aus statischen und bauphysikalischen
Gründen ohnehin vorhandenen – Dicke der Bauteile. Die zur
Aussteifung erforderlichen, äußeren Brettlagen der Massivholzelemente müssten erst abbrennen, bevor die Flammen den eigentlich tragenden Kern (in den Fassaden besteht dieser aus
acht Zentimeter starken Tannenholzständern) erreichen. Bis es
so weit ist, sind eineinhalb Stunden jedoch lange vorbei.
Um eine Brandausbreitung in der Hinterlüftungsebene der Fassade zu verhindern, werden dort üblicherweise horizontale
Brandriegel in Form von (außen sichtbaren) Blechen eingebaut.
Auch dies sollte bei dem Hamburger Massivholzhaus vermieden
werden; hier ist der Hinterlüftungsraum daher durch horizontale
und vertikale Latten in nur 50 ≈ 50 Zentimeter große Abschnitte
geteilt. Diese Kleinteiligkeit bremst die Flammausbreitung ebenso wie die relativ diffusionsdichte Holzfaserdämmung, die den
Eintritt von Rauchgasen aus der Wand in den Fassadenzwischenraum hemmt.
Emissionsarm bis auf die Dachabdichtung
Wie plant man ein gesundes Gebäude? Die scheinbar so einfache Frage ist alles andere als trivial, wie die Planer recht bald
herausfanden. Unter den derzeit gebräuchlichen baubiologischen Bewertungssystemen erwies sich keines als umfassend
genug, um für alle Detailfragen die geeignete Lösung bereitzu-
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Wohngebäude in Hamburg
14Ansicht von Westen; links die
Eingangsfassade
15Axonometrie des Holzbaus
16Konstruktions-Axonometrie (Decke
über 4. Obergeschoss entfernt)
— Beton
— Holz
— Stahl
17Energiebilanz gemäß Energieausweis
18Axonometrie des Technikmoduls in
den Küchen mit Installationen und
zentraler Steuereinheit
19Wohn-/Essbereich einer Erdgeschosswohnung
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14West elevation; entrance facade is
on the left
15Axonometric of the wood
construction
16Axonometric of the wood construction (roof above 4th storey removed)
— Concrete
— Wood
— Steel
17Energy balance according to the
German energy certificate
18Axonometric of the building services
module in the kitchen with services
infrastructure and main controls
19Living/dining area of a ground floor
apartment
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Keine wirklich befriedigende Alternative am Markt gab es lediglich für die Dachabdichtung. Ein Produkt auf Kautschukbasis
wäre verfügbar gewesen, doch die Planer trauten ihm nicht die
erforderliche Lebensdauer zu. So fiel die Wahl letztlich auf bewährte, aber wenig umweltfreundliche Bitumenbahnen. Diese
sind immerhin auf einer gesonderten OSB-Platte aufgebracht,
damit die Massivholzdecke bei einem Rückbau der Dachbahn
nicht beschädigt wird.
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16
Dezentrale Lüftung, zentral gesteuert
Energie für Heizung und Warmwasser bezieht der Woodcube
aus dem zur IBA neu angelegten Nahwärmenetz in Wilhelmsburg-Mitte. Es wird ausschließlich aus regenerativen Quellen
gespeist und bildet damit eine wichtige Grundlage für den
exzellenten Primärenergiestandard des Hauses. Heizkörper
übertragen die Wärme an die Raumluft.
Zur Be- und Entlüftung verfügt jeder Raum über ein bis zwei
dezentrale Fassadenlüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung.
Diese waren nicht nur kostengünstiger als eine zentrale Lüftungsanlage mit entsprechendem Luftkanalnetz. Sie ermöglichten es auch, die Holzkonstruktion deutlich einfacher zu halten.
Denn das Ziel von Bauherr und Architekten, Wände und Decken
unverkleidet zu lassen, hätte lediglich eine Kanalführung im Fußbodenaufbau zugelassen. Dieser hätte dadurch erheblich an
Aufbauhöhe gewonnen; außerdem wäre bei jeder Kanaldurchführung durch den Estrich eine Brandschutzklappe im Luftkanal
erforderlich geworden.
Ein wesentlicher Baustein im Energiekonzept ist die zentrale
Steuerung der gesamten Haustechnik. In einem Schrankmodul
in der Küche sind der Sicherungskasten, die Steigleitungen für
Heizung und Elektro und ein Wärmemengenzähler für die Heizung zusammengefasst. Hier befindet sich auch die zentrale
Steuereinheit jeder Wohnung, die die Lüfter, die Jalousien, die
Stellmotoren der Heizkörper sowie die Fensterkontakte miteinander vernetzt. Das System regelt die Zuluftmenge automatisch
abhängig vom CO2-Gehalt (und im Bad auch je nach Feuchtegehalt) der Raumluft und dreht selbsttätig Heizung und Lüftung
ab, wenn ein Fenster geöffnet wird. Außerdem können die Bewohner – beispielsweise über einen Tablet-Computer – die Heizzeiten und einzelne Raumtemperaturen einstellen. Der Stromverbrauch an jeder Steckdose kann ermittelt und unterbrochen werden, und ganze Stromkreise lassen sich mithilfe des Systems
abschalten, um Stand-by-Verbräuche und Elektrosmog zu vermeiden.
Auch außerhalb der Wohnungen setzt sich das Stromsparkonzept fort: In den Gemeinschaftsbereichen wie Aufzug, Ein
gangsbereich und Keller wurden ausschließlich LED-Leuchten
installiert, der Aufzug verfügt über eine Bremsenergierückge
winnung. Den Strombedarf dieser Anlagen wird künftig eine –
noch zu installierende – 9-kWp-Photovoltaikanlage decken, die
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aKüchenabluft (Umluft)
bElektro/Sicherungen
cHeizungs-Absperrventil und
Wärmemengenzähler
dzentrale Steuereinheit
eElektro-Steigleitung
fHeizungs-Steigleitung
gKüchenzeile
hOberschrank
iKühlschrank
Energiebilanz gemäß Energieausweis/
Energy balance according to German energy certificate
• Heizwärmebedarf/Heating demand
• Endenergiebedarf/Final energy demand
• Primärenergiebedarf/Primary energy demand
= Unterschreitung EnEV 2009 um/
exceeds EnEV requirements by
= Unterschreitung KfW-40-Standard um/
exceeds KfW 40 standard by
• CO2-Emissionen/CO2 emissions
• spezifischer Transmissionswärmeverlust H'T/
specific transmission heat loss of the building envelope
= Unterschreitung EnEV 2009 um/
exceeds EnEV requirements by
32,4 kWh/m2a
42,0 kWh/m2a
20,8 kWh/m2a
–69,4 %
–23,5 %
11,5 kg/m2a
0,263 W/m2K
–47,3 %
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den größten Teil des Dachs einnehmen wird. Zur Deckung ihres
privaten Stromverbrauchs vermittelt der Bauherr den Wohnungskäufern Verträge eines Hamburger Ökostromanbieters. Diese –
freiwillige – Option wurde bislang von allen Erstkäufern angenommen.
Qualität hat ihren Preis
Der letztlich realisierte Qualitätsstandard hinsichtlich Ökologie,
Wohngesundheit und Wohnqualität geht deutlich über das hinaus, was 2010 im Wettbewerbsentwurf vorgesehen war. Mit dem
Anspruch sind jedoch auch die Kosten gestiegen. Zur IBA wurde das Haus daher nicht länger als »Smart Price House«, sondern als »Smart Material House« vorgestellt. Die Kaufpreise der
Wohnungen lagen bei über 4000 Euro je Quadratmeter und damit weit jenseits dessen, was in Hamburg-Wilhelmsburg bislang
üblich war.
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aKitchen exhaust ventilation
bElectrical/fuses
cHeating blocking valve and
heat quantity counter
d Main controls
e Electricity rising main
f Heating rising main
gKitchenette
h Upper cabinet
iRefrigerator
Die Preissteigerung kommt nicht von ungefähr: Der Projektentwickler beziffert allein die Forschungs- und Entwicklungskosten
für den Neubau auf fast eine Million Euro. Die reinen Baukosten,
so DeepGreen Development, hätten nur 5 —10 % über jenen eines konventionell errichteten Gebäudes gelegen — und das, obwohl die baubiologisch hochwertigen Ausbaumaterialien teils
deutlich mehr kosteten als herkömmliche Alternativen. Im Gegenzug sind Bauherr und Architekten zuversichtlich, in Hamburg
ein besonders langlebiges und wartungsarmes Gebäude realisiert zu haben. Je länger der Woodcube steht, desto mehr dürften sich die hohen Baukosten daher durch geringere Instandhaltungskosten relativieren. Auch für den Projektentwickler waren
die hohen Entwicklungskosten eine Investition in die Zukunft:
Bereits jetzt gibt es Anfragen von Interessenten, die mit dem hier
verwendeten Bausystem eigene Projekte – vom Einfamilienhaus
bis zum Pflegeheim – realisieren wollen.
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The five-storey ‘Woodcube’ apartment building is part of a new
housing development in the centre of the Hamburg district of Wilhelmsburg. The building was erected for the International Building
Exhibition (IBA) in Hamburg in 2013. Although its design seems
more reserved and introverted than most of its neighbours, it is in
fact the single new building in the ensemble where the architects
have most seriously tried to take ecological design to a higher level.
The building is composed almost exclusively from wood – including
the thermal insulation – with the exception of the basement level
and the lift shaft. Furthermore, the construction itself is free of toxic
glues, paints and solvents. All construction products were vetted
with regard to building ecology; the project developer even ordered
a life cycle analysis to be made for the building, considering not
just its operation but also the construction and demolition phases.
Heating, hot water and electricity supplies are carbon neutral, and
the primary energy demand of the new-build exceeds the current
legal requirements in Germany by nearly 70 %. This places the
building at the ‘nearly zero energy’ standard, which will be required
of all new buildings in Europe from 2021.
Eight apartments, ranging in size from 79 to 185 m² can be found
in the building; the selection spans between one-room apartments,
to maisonettes, or penthouse apartments that cover the entire upper floor area. All the apartments have a north-south orientation, so
that the bedrooms face north and the living rooms face south.
The west, south and east facades are all very similar: the horizontal
lines of the ventilated larch cladding is punctured by irregularly
spaced black-framed windows and balcony doors, as well as small
openings for the decentralised ventilation units. There is a contrast
of materials between the building’s wood shell and the laminated
safety glass balustrades of the almost 9 m2 balconies.
The solid timber construction was erected within only three and a
half weeks on the construction site. The structure consists of
31-cm-thick exterior wall elements, as well as 23.5-cm-thick floors
aDecklage Fichte/Tanne
bWärmedämmung
Holzweichfaser
caussteifende Brettlagen
(vertikal, horizontal +
diagonal)
dtragender Kern (vertikal)
eDübel Buchenholz
a S
pruce/fir layer
b Softwood wood fibre thermal
insulation
c Structural bracing plates (vertical, horizontal + diagonal)
d Load-bearing core (vertical)
e Beechwood dowels
22
of glue-free dowelled cross-grained timbers, which were manufactured in the Black Forest. The ceiling elements span, column-free
between the lift shaft and the exterior walls; the room and apartment partitions consist of light metal stud framing clad with gypsum fibreboard. On the balconies, the floors cantilever outwards
from the building with neither breaks in the construction nor additional insulation.
In spite of this, there is little heat loss due to thermal bridging, as
the timber construction system used here (Holz 100) has a thermal
conductivity of only 0.079 W/mK – a record-breaking value below
all other solid building materials, and significantly better than solid
softwoods (¬ = 0.13 W/mK). The manufacturer achieved these values by cutting grooves along the lengths of the individual boards
before dowelling. This creates closed air pockets in the completed
timber elements, thus improving the thermal insulation.
The thermal insulation properties of the wood building system
are evident on the facades: it only required 7 cm of additional softwood fibre insulation to achieve a U-value of 0.19 W/m²K. Thanks
to this construction, the building has a heating demand of only
32 kWh/m²a; its airtightness according to the ‘blower-door’ test
is 0.8 air changes per hour. The clients, architects and manufacturers claim that a further advantage of the glueless construction is
the easy dismantling of the building.
Great efforts were made to source healthy building materials. Inside the buildings, the parquet floors are nailed to their subfloors
rather than being glued, and are impregnated with linseed oil. The
gypsum fibreboards used for the partition walls contain a Keratinbased agent which acts as a catalyst to purify the air. The walls are
painted with breathable mineral-based paints in order not to impede this effect. The electrical cabling is halogen and PVC-free; the
plumbing and heating pipework is made of stainless steel and copper instead of the more common plastic tubes.
The Woodcube is supplied with energy for heating and hot water
by the local heating grid in Wilhelmsburg-Mitte which was newly installed for the IBA. The building is exclusively powered by regenerative energy sources which is the main reason for its excellent primary energy performance. Radiators transfer heat to the indoor air.
Intake and exhaust ventilation for each room is provided by decentralised facade ventilation units equipped with heat recovery. These
were not only more affordable than a centralised ventilation system
with the requisite air duct network, but also made it possible to
keep the construction simple.
An essential element of the energy concept is the centralised control of all building services. A control box in the kitchen unit of each
apartment regulates the ventilation, the blinds and the heating. The
system automatically adjusts the air intake according to the CO2
content in the air (in the bathrooms according to moisture levels),
and automatically switches the heating and ventilation off when a
window is opened. Using a tablet computer, the inhabitants can
adjust heating periods and room temperatures.
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aa
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3 Nachhaltige Architektur
20Montage des Rohbaus: Geschossdecke mit auskragender Balkonplatte (rechts)
21Außenwand (Fensteröffnung) im Rohbauzustand
22Axonometrie des Wandaufbaus
23Detailschnitt Fassade/Dach Maßstab 1:20
aDach (U = 0,10 W/m2K):
Vegetationsschicht, 100 mm; Dränschicht,
20 mm; Schutzschicht; Filtervlies; Abdichtung
bituminös, zweilagig; Dämmung PIR-T
(WLG 024), 200 mm, im Gefälle; bituminöse
Notabdichtung; Trennlage; OSB-Platte, 28 mm;
Installationsebene, 40 mm; Decke Brettsperrholz, leimfrei verdübelt, 235 mm bAußenwand (U = 0,19 W/m2K):
Rhombusschalung Rotzeder/Lärche, 26 mm;
Lattung vertikal, 30/70 mm, dazwischen Brand
riegel horizontal, 30/50 mm; Wandschalungsbahn, diffusionsoffen; Wärmedämmung Holzweichfaser, 40 mm; Schalung Fichte, 26 mm;
Wärmedämmung Holzweichfaser, 36 mm;
Wandelement Brettsperrholz, leimfrei verdübelt, 250 mm
cTürsturz/Randbalken Massivholz, 200/300 mm
dSonnenschutz Lamellenraffstores
eLaibungsblech Aluminium-Sandwichelement
fBalkontür: Dreifach-Wärmeschutzverglasung in
Holz-/Aluminiumrahmen
gBalkon:
Holzdielen, 25 mm; Lagerhölzer, 75 mm; Bautenschutzmatte, 10 mm; Abdichtung, zweilagig; Gefälledämmung, 50 mm; Geschossdecke Brettsperrholz, leimfrei verdübelt, 235 mm
hGeschossdecke:
Dielenboden Eiche, 25 mm; Lagerhölzer,
25 mm; Filzauflager; Trockenestrich auf Zementbasis, 2≈ 22 mm, dazwischen Trennlage;
Trittschalldämmung Holzweichfaser, 33 mm;
Wabenschüttung, 60 mm; Folie (Rieselschutz);
Decke Brettsperrholz, verdübelt, 235 mm
iKellerdecke (U = 0,16 W/m2K):
Fußbodenaufbau wie h); Dampfbremse;
Wärmedämmung Holzweichfaser, WLG 040,
60 mm; Bodenplatte Stahlbeton, 220 mm;
Wärmedämmung Steinwolle, 120 mm
a
c
b
d
e
c
c
c
c
i
d
f
d
dd
h
g
ce
e
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c
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e gg
f
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f
b
b
b
bb
i
b
i
ii
i
23
i
i
b
g
29
g
20Assembly of the structural planes: intermediate floor
with cantilevering balcony slab (right)
21Exterior wall/window reveal during construction
22Axonometric of the wall construction
23Section detail of the facade/roof Scale 1:20
aRoof (U = 0.10 W/m2K):
Vegetation layer, 100 mm; drainage layer,
20 mm; protective layer; fleece filter; bituminous
sealant, two coats; insulation PIR-T, 200 mm,
laid to falls; bituminous temporary sealant; separating layer; OSB board, 28 mm; space for building service infrastructure, 40 mm; cross-grained
timber element, dowelled (glue-free), 235 mm bExterior wall (U = 0.19 W/m2K):
Red cedar/larchwood rhomboid cladding,
26 mm; vertical lathing, 30/70 mm, with horizontal firebreak inbetween, 30/50 mm; breather
membrane; softwood fibre thermal insulation,
40 mm; spruce cladding, 26 mm; softwood fibre
thermal insulation, 36 mm; wall element: crossgrained timber, dowelled (glue-free), 250 mm
c Solid wood door lintel, 200/300 mm
d Exterior blinds sun protection
e Soffit plate: aluminium composite element
fBalcony door: thermally insulated triple glazing in
wood/aluminium frame
gBalcony:
Timber decking, 25 mm; floor battens, 75 mm;
protection mat, 10 mm; sealant, two coats; tapered insulation, 50 mm; cross-grained timber
element, dowelled (glue-free), 235 mm
hIntermediate floor:
Oak floor boards, 25 mm; floor battens, 25 mm;
felt mat; cement-based dry screed, 2≈ s22 mm,
separating layer inbetween; softwood wood fibre
impact sound insulation, 33 mm; honeycomb infill, 60 mm; plastic sheet to prevent spillage;
cross-grained timber element, dowelled (gluefree), 235 mm
iFloor above basement (U = 0.16 W/m2K):
Floor construction as in h); vapour barrier; softwood wood fibre thermal insulation, WLG 040,
60 mm; reinforced concrete floor slab, 220 mm;
stone wool thermal insulation, 120 mm
30
Wohngebäude in Hamburg
2014 ¥ 1   ∂Green
Ökobilanz und Ressourcen
effizienz beim »Woodcube«
Life cycle assessment and
resource efficiency of the

Woodcube
Joost Hartwig
1
Während der Planung erstellte die ina Planungsgesellschaft für
den Woodcube eine Ökobilanz zur Abschätzung der Primärenergieverbräuche und der potenziellen Umweltwirkungen (z. B.
der Beiträge zum Treibhauseffekt und zum Ozonabbau). Eine
Ökobilanz betrachtet den gesamten Lebensweg eines Gebäudes und seiner Bauteile von der Rohstoffgewinnung über Herstellung, Betrieb, Instandhaltung, Entsorgung und Recycling bis
zur endgültigen Beseitigung (»von der Wiege bis zur Bahre«).
Die Ökobilanz wurde mit dem sogenannten vereinfachten Verfahren ermittelt, das die Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges
Bauen (DGNB) für die Gebäudezertifizierung entwickelt hat. Ergänzend wurde auch der Haushaltsstromverbrauch überschläAußenwand
Massivholz/External
wall, massive
timber
gig ermittelt
und in die Bilanz
einbezogen.
Massivholzdecken
mit Parkett/Intermediate
floors,mit
massive
timber, with
parquet
Die Ökobilanz des
Woodcube wurde
derjenigen
eines
Referenzgebäudes
verglichen, das
Balkonplatten
Massivholz/Massive
timberebenfalls
balconies im Bewertungssystem
der
definiert
ist. Für dieses Referenzgebäude
hat die
DachDGNB
Massivholz
mit Flachdachaufbau/Massive
timber roof with roofing
DGNB
die
Umweltwirkungen
der
Konstruktion
festgelegt,
wähMassivholzdecken Bäder/Intermediate floors in bathrooms, massive timber
rend für die Umweltwirkungen des Gebäudebetriebs das RefeInnentüren in Wohnungen/Interior doors inside apartments
renzgebäude nach EnEV als Vergleichsmaßstab dient. Damit
Wohungstüren/Apartment doors
repräsentiert dieses Referenzbauwerk einen durchschnittlichen
Terrassen
Neubau nach derzeitigem gesetzlichem Standard.
Der Woodcube hat damit eine nahezu ausgeglichene CO2-Bilanz in der Gebäudekonstruktion. Lediglich die am Standort Wilhelmsburg erforderliche, aufwendige Pfahlgründung verhindert
eine vollständig ausgeglichene oder sogar negative CO2-Bilanz.
Fernwärmeanschluss
Ökobilanz der Gebäudekonstruktion
Bei der Gebäudekonstruktion
des Woodcube wirkt die massive
Kellerdecke
Eingangsbereich
Das bedeutet, das gebundeHolzkonstruktion
COx2-Speicher.
Kleines
Quadratfensterals
0,70m
0,70m
während
ne
CO2 trägt
Eingangstür
4,30m
x 2,30m der Nutzungsphase nicht zum Treibhauseffekt bei. Durch die thermische Verwertung der Holzkonstruk
Mittleres Quadratfenster 0,95m x 0,95m
tion am Ende des Lebenszyklus lässt sich zusätzliche Energie
Innenwände Keller
gewinnen, die Energie aus anderen, nicht erneuerbaren Quellen
Kellerdecke
Bäder wirkt sich positiv auf das Treibhauspotenzial aus.
ersetzt.
Beides
Kellerdecke
Außenbereich
(Eingang)
Beim Woodcube gleichen
die positiven Effekte des Holzes die
Wohnungstrennwände
vorhandenen
Emissionen aus anderen Bauteilen, insbesondere
aus
den verbleibenden
Stahlbetonbauteilen,
aus (Abb. 2).
Außenwand
Treppenhauskern über
Dach
432,05
Fazit zur Ökobilanz
Der Woodcube ist kein Plusenergiehaus, sondern kann als Null562,56
CO2-Haus in Konstruktion und Betrieb bezeichnet werden. Dies
752,44
ist derzeit mit keiner anderen Bauweise erreichbar. Abb. 3 ver858,59
gleicht die CO2-Bilanz des Woodcube mit derjenigen des Refe1.136,10
renzgebäudes. Sichtbar wird dabei die ausgeglichene Bilanz
1.708,22
des Woodcube über den gesamten Betrachtungszeitraum. Hin1.750,95
gegen weist das Referenzbauwerk nicht nur in der Konstruktion
eine ungünstigere Bilanz auf, sondern emittiert auch im Betrieb2.024,41
2.492,08
(Beheizung mit 50 % Erdöl und 50 % Erdgas) ständig CO2.
Ein Vergleich in den anderen Wirkungskategorien der Ökobilanz
2.845,86
Kellertüren
Ökobilanz des Gebäudebetriebs
Maßgeblich für die Umweltwirkungen des Gebäudebetriebs sind
die Wärmeversorgung des Gebäudes sowie der Stromverbrauch
durch die Gebäudenutzer. Das Haus bezieht Heizwärme und
Warmwasser aus dem Energieverbund Wilhelmsburg-Mitte, der
zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen gespeist wird.
Darüber hinaus könnte der Woodcube mittels einer Photovoltaik–82 808 (zurzeit noch nicht installiert) auf dem Dach jährlich
anlage
–45 385 Strom produzieren. Dies entspricht etwas
23 000 kWh Stunden
mehr als dem jährlichen–22
Strombedarf
im Gebäude. Überschüssi136
ger Strom wird in das Stromnetz –5548
eingespeist und in der Ökobilanz gutgeschrieben. Die Deckung
des Strombedarfs über die
–2197
Photovoltaikanlage und die Einspeisung des überschüssigen
–608
Stroms gleichen die ohnehin geringen CO2-Emissionen aus der
–176
Wärmebereitstellung über den Energieverbund
aus. Der Wood0,00
cube hat somit auch im Betrieb eine ausgeglichene CO2-Bilanz.
302,90
3.091,97
Betondecke Treppenhaus
Außenwand
wall, massive timber
Kellerdecke Massivholz/External
mit Parkett
Massivholzdecken
mit Parkett/Intermediate floors, massive timber, with parquet
Dach über Treppenhaus
Balkonplatten
Massivholz/Massive
timber balconies
Großes Quadratfenster
1,40m x 1,40m
Dach Massivholz
mit Flachdachaufbau/Massive
Innenwand
Treppenhaus
zu unbeheiztem Keller timber roof with roofing
Massivholzdecken
Bäder/Intermediate
floors
in bathrooms, massive timber
Innenwände
in Wohnungen/Interior
walls
in apartments
–82 808
3.438,10
–45 385
4.697,63
–22 136
5.240,39
–5548
–2197
Innentüren in Wohnungen/Interior
doors inside apartments
Terrassen-/Balkontüren
4,00m x 2,30m/Terrace/balcony
doors, 4,00m x 2,30m
–608
Wohungstüren/Apartment doors
Aufzug/Elevator
–176
Terrassen
Wände
Aufzugsschacht/Concrete walls of elevator shaft
Kellertüren
Kelleraußenwände/Exterior
walls of basement (concrete)
6.050,48
7176
10 409
13 387
0,00
15 173
302,90
17 202
432,05
Fernwärmeanschluss
Wand
Treppenhaus/Concrete walls of stairwell
22 358
Kellerdecke Eingangsbereich
Pfahlgründung/Foundation
piles
24 026
Kleines Quadratfensterfloor
0,70m
0,70mbasement
Bodenplatte/Concrete
slabx under
Eingangstür 4,30m x 2,30m
Mittleres
Quadratfenster 0,95m x 0,95m
2
Innenwände Keller
562,56
37 507752,44
858,59
–100 000 –80 000 –60 000 –40 000 –20 000
0
20 000 40 000 60 000
Treibhauspotenzial [kg CO2 -Äq.]/Global warming potential [kg CO21.136,10
eq.]
1.708,22
Kellerdecke Bäder
1.750,95
Kellerdecke Außenbereich (Eingang)
2.024,41
2
Treibhauspotential [kg CO2-Äq./m NGF a]
2
Global warming potential [kg CO2 eq./m a]
∂Green   2014 ¥ 1
3
3 Nachhaltige Architektur
Joost Hartwig ist geschäftsführender Gesellschafter der ina Planungs
gesellschaft in
Darmstadt und Mitglied der Expertengruppe
»Ökobilanzierung« der Deutschen Gesellschaft
für Nachhaltiges Bauen (DGNB).
45
40
35
30
25
Joost Hartwig is managing partner at ina
Planungs
gesellschaft in Darmstadt, Germany,
and a member of the expert group ‘Life Cycle
Assessment’ of the German Sustainable Building Council (Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen, DGNB).
20
15
10
5
0
Gebäudebetrieb
Building operation
Gebäudekonstruktion
Construction
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Woodcube
Konventionelles Gebäude/Conventional building
45
50
Jahre
Woodcube
zeigt außerdem,
dass die gute CO2-Bilanz des Woodcube nicht
Konventionelles Gebäude
auf Kosten
anderer
Umweltwirkungen erkauft ist (Abb. 4). Am
Conventional building
geringsten ist der Unterschied der beiden Gebäude beim Gesamt-Primärenergiebedarf. Hauptgrund hierfür ist der hohe
Anteil an erneuerbarer Primärenergie (Holz) beim Woodcube.
Ressourceneffizienz
Das Konzept des Woodcube ist auch hinsichtlich der Einsparung nicht erneuerbarer Ressourcen und der Rezyklierbarkeit
des Gebäudes am Ende des Lebenszyklus optimiert.
Alle Bauteile, bei denen dies technisch möglich war, sind als
Vollholzkonstruktion ausgeführt. Dies spart abiotische Ressourcen (Sand, Kies, Zement etc.), die z. B. bei einer mineralischen
Bauweise verbraucht würden. Um eine maximale Recyclingfähigkeit zu erreichen, sind die Bauteilschichten grundsätzlich
trennbar. Dadurch stehen die gebundenen Ressourcen am
Ende des Lebenszyklus sortenrein zur Verfügung und können
ggf. als Bauteil oder Baustoff wiederverwendet werden.
Dies ist vor allem deshalb wichtig, weil die Massivbauweise mit
der nachwachsenden Ressource Holz nicht besonders sparsam
umgeht. Pro Quadratmeter Nettogrundfläche wurden im Woodcube fast 0,5 m3 Holz verbaut. Insgesamt waren es ca. 480 m3
Holz, was der Jahresproduktion von rund 64 ha Wald entspricht.
Derzeit ist dies in Deutschland unproblematisch, da mehr Holz
zur Verfügung steht, als verbraucht wird. Im Schnitt werden zwischen 2003 und 2042 ca. 78,2 Mio. m3 Rohholz jährlich geschlagen werden. Acht Prozent dieser Menge würden ausreichen, um
das gesamte Neubauvolumen im Wohnungsbau (20 Mio. m2 in
2012) als Woodcube zu errichten. Künftig könnte aber, vor allem
unter dem Aspekt der CO2-Speicherung und der Verfügbarkeit
der Ressource Holz (Konkurrenz mit der Nutzung als Energieträger), die Nachnutzung von Bauelementen gegenüber der heute
üblichen thermischen Verwertung an Bedeutung gewinnen.
120 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
90,5 %
80 %
70 %
60 %
50,9 %
40 %
35,0 %
20 %
0, %
1,3 %
GWP
4
31
13,7 %
9,0 %
ODP
POCP
AP
EP
9,7 %
PEne
PEges
Woodcube
Konventionelles Gebäude/Conventional building
Zielwert Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen/DGNB target value
To estimate its primary energy consumption and its potential environmental impact, a life cycle assessment for the Woodcube was
conducted according to the so-called ‘simplified procedure’ developed by the DGNB (German Sustainable Building Council) for
building certification. Additionally, household electricity consumption was roughly estimated and included in the assessment. The
results of the Woodcube were compared to those of a reference
building according to the DGNB certification system. The latter represents an average new building constructed to the standard required by German law in terms of its operational energy demand.
The massive timber construction of the Woodcube functions as
a carbon sink during the building’s operational phase and, when
burned as a fuel source at the end of the building’s life cycle, helps
to reduce the use of fossil fuels for energy generation. Both of
these effects counterbalance the existing emissions from the other
building components, namely the reinforced concrete construction.
The construction of the Woodcube almost has a neutral carbon
balance (Figs. 2, 3.)
The aspects primarily responsible for the environmental impact of
the building’s operation are the heating, as well as the electricity
consumption of the building users. The building draws its heat and
hot water from the Wilhelmsburg-Mitte energy grid, which is completely generated from renewable energy sources. Furthermore,
the Woodcube could produce 23, 000 kWh of electricity annually
by means of a photovoltaic array on the roof (as yet, not installed).
This amount corresponds to a little more than the annual electricity
demand of the building. Surplus electricity will be fed back into the
grid and would balance out the already low-carbon emissions resulting from the heating supplied by the energy grid, effectively
making the Woodcube carbon-neutral during its operation phase.
The Woodcube can thus be referred to as a ‘zero-carbon’ building
in terms of construction and operation – a standard that cannot
currently be achieved with any other form of construction.
1Blick in ein Wohngeschoss während der Bauphase
2Beitrag ausgewählter Bauteile zum Treibhauspotenzial des Gebäudes
(in absoluten Zahlen; dargestellt sind nur die Extremwerte)
3Entwicklung der CO2-Bilanz über einen Nutzungszeitraum von 50 Jahren
4Vergleich des Woodcube mit einem konventionellen Gebäude (100 %) in
allen Wirkungskategorien der Ökobilanz
(GWP = Treibhauspotenzial; ODP = Ozonabbaupotenzial; POCP =
Sommersmogpotenzial; AP = Versauerungspotenzial; EP = Überdüngungspotenzial; PEne = Primärenergie nicht erneuerbar; PEges = Primärenergie
gesamt)
1Interior view during the construction phase.
2Contribution of selected construction elements to the global warming potential
of the building (in absolute figures)
3Development of the carbon balance over a 50 year period
4Comparison between the Woodcube and a (100 %) conventional building in all
impact categories of the life cycle assessment (GWP = Global warming potential; ODP = Ozone depletion potential; POCP = Photochemical ozone depletion
potential; AP = Acidification potential; EP = Eutrophication potential; PEne = nonrenewable primary energy; PEges = total primary energy)

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