Brunnshög, Lund, Schweden · Lund University, 2024
Wohngebäude im Passivhausstandard
Thermische und feuchtetechnische Aspekte im Zusammenspiel
Für ein mehrgeschossiges Wohngebäude mit rund 900 m² beheizter Fläche standen drei Bauplätze in Brunnshög zur Wahl, einem der wachsenden Stadtquartiere von Lund. Geschosszahl, Ausrichtung und Form waren offen, sodass der Entwurf selbst zum ersten Ergebnis wurde: Standort und Gebäudeform wurden jeweils im Variantenvergleich bestimmt.
26
kWh/m²·a Heizwärmebedarf — der Grenzwert nach BBR liegt bei 35
< 10 %
der Zeit über 26 °C, Anforderung nach FEBY12
≤ 0,03
Schimmelindex in allen Schichten, VTT-Modell
Ziel des Projekts
Entwurf eines mehrgeschossigen Wohngebäudes in Lund, Schweden: energieeffizient in Richtung Passivhauskriterien, feuchtesicher und unter Einhaltung der Anforderungen an den thermischen Komfort.
Aufgabe
Das kalte, feuchte Klima Südschwedens stellt zwei Anforderungen gegeneinander: Die Hülle muss im Winter möglichst viel Sonne aufnehmen, ohne die Wohnungen im Sommer zu überhitzen, und sie muss über die Nutzungsdauer luftdicht und schimmelfrei bleiben.
Abgesehen von der Anpassung an die Höhe der Umgebungsbebauung war der Entwurf offen, sodass jeder Schritt im Variantenvergleich statt nach Annahme entschieden wurde — Standort, Baukörper, Verglasung und Verschattung wurden jeweils simuliert, und jeder Konstruktionsaufbau wurde vor der Festlegung feuchtetechnisch nachgewiesen.
Mein Anteil
Gruppenprojekt mit Elena Boyadzhieva und Denis Kosovac. Meine Arbeitspakete:
- Vorbereitende Energiesimulation und Variantenvergleich
- Untersuchung von Fensterflächenanteil, Verglasungseigenschaften und Verschattung im Hinblick auf Heizwärmebedarf und thermischen Komfort
- Handrechnung zur Bodenplatte
- Dachaufbau für den finalen Entwurf
Vorgehen
01
Standortwahl
Der nördlichste Bauplatz erhält die meiste direkte Sonne und benötigt am wenigsten Heizwärme.
- Sonnenbahn, Einstrahlung und direkte Sonnenstunden für alle drei vorgegebenen Bauplätze untersucht.
- Auf jedem Bauplatz dasselbe Testgebäude simuliert, um die Standorte vergleichbar zu machen.
- Nördlichster Bauplatz gewählt — am wenigsten von der Umgebungsbebauung verschattet.
02
Baukörperstudien
Die Kompaktheit bestimmt den Heizwärmebedarf — jede zusätzliche Außenwand kostet Energie.
- Riegel, L-Form, gestaffeltes Volumen und V-Form auf dem gewählten Bauplatz untersucht.
- Verglichen nach Heizwärmebedarf, maximaler operativer Temperatur und Oberflächen-Volumen-Verhältnis.
- Vier Geschosse gewählt: bei gleicher beheizter Fläche die kompakteste der untersuchten Höhen.
03
Gewählte Form
Ein kompakter Riegel, zweifach zur V-Form geknickt: Die Arme öffnen sich nach Süden, der Scheitel schließt das Gebäude nach Norden.
- Südfassade weit geöffnet für solare Gewinne im Winter, Nordfassade klein gehalten.
- Arme um 15° nach Westen und 45° nach Osten gedreht, der Grundstücksgrenze und dem Sonnenverlauf folgend.
- Wohnräume an Süd- und Westfassade, Erschließung im verschatteten Norden.
- Vier Wohnungen je Geschoss, Fensterflächenanteil 30 %.
04
Konstruktionsdetails
Feuchtesicherheit und Wärmebrücken
Wand, Dach und Bodenplatte wurden über drei Jahre nachgewiesen — das Dach blieb nur als warmer Aufbau schimmelfrei.
- Wand, Dach und Bodenplatte in WUFI simuliert, die Schimmelbildung mit dem VTT-Modell bewertet.
- Außenwand: Holzschalung, hinterlüftete Luftschicht, Holzfaserdämmung, Porenbeton, EPS und Dampfbremse.
- Kalte Dachaufbauten führten zu Schimmel in den äußeren Schichten; die Dämmung wurde ober- und unterhalb des Porenbetons angeordnet.
- Bodenplatte als flach gegründete Platte mit umlaufender EPS-Dämmung ausgeführt.
- Wärmebrücken in Heat2 für Bodenplatte, Geschossdecke und Dachanschluss berechnet.
Schimmelindex
≤ 0,03 VTT-Modell, alle Schichten unter 75 % rel. Feuchte
Wärmebrücken
0,023–0,062 W/m·K Dachanschluss, Bodenplatte und Sockel
05
Thermischer Komfort
Die Überhitzung bleibt mit fester Verschattung und nach Orientierung abgestimmter Verglasung unter dem FEBY12-Grenzwert — ohne maschinelle Kühlung.
- Ohne Verschattung überschritten alle Wohnungen die zulässige Überhitzungsdauer.
- Auskragungen und vertikale Lamellen an einer Testzone verglichen — Auskragungen weisen zugleich Regen ab und verstellen die Aussicht nicht.
- Natürliche Lüftung wurde nicht angerechnet, das Ergebnis liegt damit auf der sicheren Seite.
Verglasung nach Orientierung
Durchgehend Dreifachverglasung, nach Fassade abgestimmt: hohe solare Transmission nach Süden für den Wintergewinn, niedriger g-Wert nach Osten und Westen, wo tief stehende Sonne schwer zu verschatten ist, und der niedrigste U-Wert nach Norden.
| Orientierung | Geschoss | U-Wert W/m²K | g-Wert | Tvis |
|---|---|---|---|---|
| Norden | 1–4 | 0,59 | 0,31 | 0,55 |
| Osten, Westen | 1–3 | 0,66 | 0,16 | 0,30 |
| Süden | 1–3 | 0,68 | 0,30 | 0,55 |
| Süden, oberstes Geschoss | 4 | 0,65 | 0,21 | 0,51 |
Feste Verschattung
Die Auskragungen wachsen von 0,7 m im unteren Geschoss auf 1,0 m im obersten, ergänzt um eine vertikale Wange an den kritischen Ost- und Westfenstern.
Software
- Rhino
- Grasshopper
- ClimateStudio
- Ladybug
- WUFI
- Heat2
- MATLAB
- Revit
M.Sc. Energy-efficient and Environmental Building Design, Lund University