B10 Aktivhaus

Dieser Kasten ist die Antithese zum Low-Tech-Gebäude. Der mutmaßliche Schrecken aller biederen Hausmänner. Die Horror-Vision der kurzsichtigen Lichtschalter-Betätiger. Es hat so viel Technik inside, das einem schwindlig werden kann.
Und doch, an diesem Glaskasten von Stuttgarts Ober-Architekt Werner Sobek kommen wir alle nicht vorbei. Dazu hat er mit einer Armada von Partnern und Mitarbeitern zu viel in diese Wundertüte hineingepackt, in ein Forschungshaus, das im Sommer 2014 aufgestellt und 2016 unter dem „zero waste“-Aspekt entsorgt werden soll. Werner Sobeks Haus „B10“ in Stuttgart ist für die Nachbarn zuerst einmal ein Segen: Es wurde mit dem Kran geliefert, hatte alle Installationen intus und war in einem Tag „gebaut“.



Werner Sobek lässt das auf seiner Website (www.aktivhaus-b10.de) so zusammenfassen: „Am Anfang des Projekts stand die Vision eines innovativen und nachhaltigen Gebäudes, das nicht nur sämtliche im Haus benötigte Energie selbst aus nachhaltigen Quellen erzeugt und das zu 100 % wieder in den Stoffkreislauf zurückgeführt werden kann. Das Gebäude sollte auch eine Verbindung zwischen gebauter Umwelt und Elektromobilität schaffen − und Wege aufzeigen, wie durch ein Smart Grid Energieerzeugung und Energieverbrauch optimal auf lokaler Ebene aufeinander abgestimmt werden können.“
Das 2-Millionen-Forschungs-Musterhaus steht im Bruckmannweg 10, im Herzen der berühmten Stuttgarter Weißenhofsiedlung. Grundlage von B10 ist eine Holzständerkonstruktion mit Abmessungen von ca. 14,5 m x 6 m im Grundriss und einer Höhe von ca. 3 m. Das Haus steht auf einem Stahlträgerrost, der aus optischen Gründen etwas von den Außenkanten des Gebäudes zurückgesetzt ist.
 
 
Weiße Schuhschachtel
Das B10 sieht, wenn es die Klappe hält, aus wie ein weißer Schuhkarton. Soll heißen, wenn es die Klappe, also die  vier Terrassenelemente, nicht heruntergeklappt hat. Nachts zum Beispiel, wenn die Bewohner unterwegs sind. Ja, das ist genauso Teil des Konzeptes: Die Klappe hält die Schachtel dicht, sie hat eine bessere Wärmedämmwirkung als die Spezial-Glasfront. Muss man wollen.
 
Rund um das Holzgerüst spannt sich ein Textilgewebe und hüllt die Dämmung ein. Die beiden Elektro-Smarts zapfen ihren Strom ebenso vom PV-Dach wie zwei E-Bikes. Dank eines ausgeklügelten Energiekonzepts und einer selbstlernenden Gebäudesteuerung soll es das Doppelte seines Energiebedarfs selbst erzeugen. Mit dem gewonnenen Überschuss wird auch das unter Denkmalschutz stehende Haus des Architekten Le Corbusier (seit 2006 Heimat des Weißenhofmuseums) versorgt. Nach Abschluss des Forschungsprojekts wird das Gebäude vollständig zurückgebaut, anderswo wieder aufgebaut oder zu 100 % rezykliert. Das Grundstück wird der Stadt Stuttgart anschließend wieder im ursprünglichen Zustand zurückgegeben.
 
Werner Sobek hat nicht nur Büros von Dubai, Sao Paulo bis Moskau, ist mit seiner WSGreenTechnologies auch Gründungsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen und hat ein Sendungsbewusstsein, das er auch professionell und gerne vermarktet: „Es geht darum, den Generationen, die nach uns kommen, eine gebaute Umwelt ohne gigantische Müllberge oder riesige Energieverbräuche zu hinterlassen. Ich zitiere immer das griechische Bauernsprichwort: Einen Olivenbaum pflanzt man für die Enkel. Das sollte unsere Philosophie im Bauen sein.“ (Interview in der Stuttgarter Zeitung).
 
B10 ist natürlich eine technische Spielerei, die auf den ersten Blick viel zu teuer erscheint. Nur, es lohnt sich einen zweiten zu wagen! Dann sieht der Zweifler, sozusagen aus dem Dschungel der Drähte und Rohre herausragend, einige hidden Champions des energieeffizienten Bauens.
 
Werner Sobek hat sich und uns einen Blick in die Gegenwart-Zukunft geschenkt. Bald wird mit den eigenen Häusern Geld verdient werden – Eigenverbrauch war gestern, jetzt steigern wir den Energie-Export unserer Behausungen.


 
> Konzept der Modularität:
Die industrielle Vorfertigung und die Transportierbarkeit des Baukörpers lagen den Planern besonders am Herzen. Um den Grad der Vorfertigung weiter zu erhöhen und um gleichzeitig ein Maximum an Flexibilität bei späteren Neuplanungen zu ermöglichen, wurden vier Module konzipiert, die unabhängig vom restlichen Gebäude vorgefertigt wurden. Diese Module bieten Raum für die Funktionen „ELT“, „TGA“, „Küche“ und „Nasszelle“. Vorbild für diese Technik-Racks war der Automobilbau, bei dem zur Steigerung der Effizienz einzelne Elemente unabhängig vom eigentlichen Fertigungsprozess vorgefertigt und später als Ganzes in das Automobil eingefügt werden.
 
Die Module sind so konzipiert, dass sie beliebig zueinander versetzt werden können, behaupten die Erbauer. Die Länge von Leitungen und Rohr wird minimiert, "ihre Lage während der Planung dreidimensional bestimmt und nur in extra hierfür vorgesehenen Gebäudeteilen verortet" wie das Büro Sobek es formuliert. Ein intelligentes Puzzle, wenn man so will.
 
Auch den Innenraum will man modular. So ist der große, offene Raum zu unterschiedlichen Nutzungszwecken durch mobile, leicht zu montierende bzw. demontierende Trennwände und Glasschiebetüren unterteilbar.
 
> Textil auf Holz - leicht zu recyklieren
Das Gebäude selbst ist ein hoch wärmegedämmter Holztafelbau. Die Holzbauteile wurden weder gestrichen noch anderweitig beschichtet, um eine perfekte Rezyklierbarkeit zu gewährleisten. Die aus unbehandeltem Holz bestehenden Wände sind innen und außen mit Textil bespannt – eine leicht um- bzw. rückbaubare Konstruktion, die sortenrein zerlegt werden kann. Hierdurch konnte auch auf den sonst üblichen Außenputz verzichtet werden. Verwittern und verfärben werden sich die Wände doch - wie weit, wird der Feldversuch demonstrieren.
 
> Auto in der Wohnung
Die Westfassade bildet im heruntergeklappten Zustand eine Terrasse sowie den Zugang zum Gebäude. Der Zugangsbereich ist auch mit den zum Gebäude gehörenden Elektro-Smarts befahrbar. Das Auto kann so in die Wohnung einfahren, was ein Be- und Entladen unmittelbar in der Wohnung erlaubt.
Praktisch für den Opa wie für Ungern-Einparker jüngeren Datums gleichermaßen, ist ein Hit, der jedenfalls bei der Housewarming Party für schwer zu unterdrückende Schreie der Freude bürgen dürfte:
Dadurch, dass das Fahrzeug auf einem drehbaren Bodenelement zum Stehen kommt, kann das Gebäude wieder im Vorwärtsgang verlassen werden. Sobek: "Ziel ist es zum einen zu untersuchen, inwieweit hierdurch Vereinfachungen beim Ein- und Aussteigen für ältere und/oder behinderte Mitmenschen möglich werden.  Zum anderen soll untersucht werden, inwiefern das Parken eines Elektrofahrzeugs im temperierten Innenraum seine Reichweite erhöhen kann (da während des Fahrens weniger Strom für das Heizen bzw. Kühlen des Fahrzeugs verwendet werden muss)."
 
 
> Vorausschauendes Energiemanagement
Energiemanagementsysteme sind schon fast Mainstream. Es musste also etwas Besonderes sein. Dieses hier kennt alle relevanten Größen, die einen Einfluss auf die Erzeugung und den Verbrauch von Energie haben (Wetter, Komfort- und Mobilitätsbedarf der Bewohner); es kann somit anhand von Last- und Ertragsprognosen die lokale Nutzung und Speicherung der Energie vorausschauend planen. Eine mitlernende App für den Benutzerhaben die Stuttgarter, die mit einer ganzen Armada von Partnern, wie CANDELA Lichtplanung GmbH, Stuttgart,  Beetz-HYDRAULIK GmbH, Ottobeuren oder ISTAB Industrielle Steuerungstechnik GmbH, Freiburg, das Forschungsprojekt gestemmt haben, gleich mitgeliefert.
Die Gebäudeautomation von B10 läuft über eine zentrale Steuereinheit, die alphaEOS BASE. Alle technischen Komponenten des Gebäudes inklusive der Elektromobilität sind in dieses Haussteuerungssystem eingebunden. Um die Nutzung möglichst einfach zu machen, verfügt die App über eine dynamische und kontextabhängige Bedienoberfläche. Diese Oberfläche kann sich an Tages- und Jahreszeiten ebenso wie an die Gewohnheiten der Nutzer anpassen. So rücken beispielsweise bei Dunkelheit die Bedienelemente zur Lichtsteuerung in den Vordergrund; wenn die Elektroautos geladen werden müssen, rücken die Bedienelemente für die Ladetechnik weiter nach vorne etc. pp. – die Bedienung wird dadurch so einfach und intuitiv wie möglich. Eine taktile Interaktion mit der Haustechnik ist nicht mehr erforderlich. Alle Sensoren und Aktuatoren kommunizieren per EnOcean Funk miteinander.
 
> Intelligentes Laden
Die Elektromobilität ist bei B10 keine Zukunft - sie ist Gegenwart. Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule erfolgt über das ISO/IEC 15118 Kommunikationsprotokoll, so dass eine sogenannte Vehicle to Grid Kommunikation (V2G) möglich ist. Für die Ladeinfrastruktur im Aktivhaus wird das von der Keba AG in Kooperation mit der Daimler AG entwickelte Lastmanagementsystem verwendet. Dieses System ist per OCPP-Kommunikationsstandard an das Energiemanagement des Gebäudes angebunden. Dieses kann hierdurch optimierte Ladeprofile an das Fahrzeug senden, so dass das Fahrzeug nach Möglichkeit immer durch im Aktivhaus erzeugte Photovoltaikenergie versorgt wird.
 
 
> Permanentes  Monitoring
Im Innenraum werden die Lufttemperatur, die empfundene Temperatur, die relative Luftfeuchte, die Luftgeschwindigkeit, der CO2-Gehalt sowie die Helligkeit  gemessen. Hierfür werden fest verbaute ebenso wie mobile Sensoren eingesetzt.
Zwei Schwingstrahlkältezähler erfassen die thermische Energie, die dem Eisspeicher zugeführt bzw. die diesem für die Kühlung des Gebäudes entnommen wird. Ein Wärmemengenzähler misst die für die Zubereitung von Warmwasser benötigte Energie.
Die Wärmemengen, die dem Gebäude durch die Solarthemie zugeführt werden, werden über das GoQ-System (Steuerungseinheit für die Technische Gebäudeausrüstung) ausgelesen und (über eine Schnittstelle) ebenfalls im Rahmen des Projekt-Monitoring erfasst.
Im Außenraum werden neben der Lufttemperatur, dem Luftdruck und der relativen Feuchte auch die Windrichtung und –geschwindigkeit sowie die Menge, Dauer und Intensität des Niederschlags erfasst. Hierfür wird ein Kombi-Wettersensor eingesetzt.
 
> Heizen mit Eis
Ein heißes Eis wurde bei der Heizungslogik gekocht. Das Gebäude wird über eine hocheffiziente Wasser-Wasser-Wärmepumpe beheizt. Die Wärmepumpe kann über eine Hydraulikmatrix auf zwei Wärmequellen zugreifen. Erste (und wichtigste) Wärmequelle ist ein 15 m³ großer Eisspeicher, der sich unmittelbar neben dem Gebäude im Erdreich befindet. Aufgrund der minimalen Quellentemperatur im Eisspeicher von 0 °C ermöglicht der Eisspeicher bei hohen Jahresarbeitszahlen einen sehr effizienten Betrieb der Wärmepumpe.
Als zweite Wärmequelle für das Gebäude dienen die auf dem Dach installierten Photovoltaik-Module mit integrierter Solarthermie (PVT). Sobald diese Module in den Wintermonaten und in der Übergangszeit eine ausreichende solare Einstrahlung erhalten (und sich dadurch auf Temperaturen oberhalb der Temperatur des Eisspeichers erwärmen), werden sie automatisch als Wärmequelle angefahren. Hierdurch kann die Quellentemperatur der Wärmepumpe erhöht werden, was sich wiederum positiv auf die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe auswirkt
 
 
In Internetforen haben sich selbstkluge Postler bereits kritisch mit dem "zu kleinen Eisspeicher" oder der "verschatteten PV-Anlage" und dem "energetisch bedenklichen" Pfahlsystem auseinandergesetzt. Mag stimmen. Doch handelt es sich hier auch um Zugeständnisse an das historische Areal, auf dem B10 für drei Jahre Gast ist. Der Markt wird über die Ideen und das Konzept entscheiden.
 
 
Kasten
ÜZ
Interview
 
Titel
Mit Anstand von der Welt gehen
 
Wir fragten Architekt Werner Sobek, wie er sich Modulkonstruktionen und Haus-Industrialisierung in Zukunft vorstellt.
 
Was ist der Unterschied zwischen Ihrem B10-Konzept und Fertighäusern, die ebenfalls modulhaft bestellbar und energetisch optimierbar sind?
 
Werner Sobek:B10 ist wie viele andere Häuser auch aus Modulen aufgebaut und energetisch äußerst effizient. Darüber hinaus gibt es aber (neben einigen konstruktiven und materiellen Innovationen, die wir hier implementiert haben) vor allem einen entscheidenden Unterschied. B10 ist ein Aktivhaus, und zwar weltweit das erste. Ein Aktivhaus reagiert ­- und dies ist die entscheidende Neuerung! - aktiv und vorausschauend auf sich abzeichnende Änderungen im Außenraum (Wetter) bzw. in den Innenräumen (Nutzerverhalten). Es kann so das energetische Verhalten des Gebäudes und/oder den Komfort der Nutzer optimieren. Ein Aktivhaus erzeugt generell mehr Energie, als es selbst benötigt. Gegenüber den bekannten Null- und Plusenergiehäusern, deren energetische Bilanz jeweils über ein ganzes Jahr gezogen wird, die unsere Netze also teilweise extrem belasten, wird bei der Aktivhaustechnologie versucht, Energieerzeugung, Energiespeicherung und Energieverbrauch so zu steuern, dass möglichst wenig Energie in die Versorgernetze eingespeist bzw. aus ihnen entnommen werden muss. Das Aktivhaus steht für mich übrigens nicht in Opposition zum Passivhaus. Ich sehe es vielmehr als nächste, neue Entwicklungsstufe. Mit der Passivhaustechnologie haben wir Fortschritte in Bezug auf die Wärmedämmung und eine effizientere Heizungs- und Lüftungstechnik gemacht. Die Aktivhaustechnologie nimmt einen Teil dieser Lösungen auf und ergänzt sie – und dies ist sehr wichtig - um die intelligente Gebäudesteuerung.
 
Könnten sich in den nächsten Jahren die Methoden der Automobilindustrie (mehr individuelles Customizing) und des Wohnbaus (mehr modulhaftes "Fließband"-Produzieren) annähern?
 
Ein Gebäude muss einen Tag oder auch viele hundert Jahre bleiben können - um dann, wenn unsere Enkel oder Urenkel dieses Gebäude eines Tages nicht mehr so haben wollen, mit Anstand von dieser Welt zu gehen. Ein nachhaltiges Gebäude muss also ephemer sein, es muss abgebaut werden können, ohne hunderte oder gar tausende Tonnen von Müll  zu hinterlassen. Essentiell ist deshalb die Wahl der Füge- und Verbindungstechniken. Denn häufig entstehen Recyclingprobleme dort, wo Materialien oder Bauteile miteinander verbunden werden. Gebäude wie mein eigenes Wohnhaus R128 sind modular aufgebaut und aufgrund des Zusammenbaus durch Steck- und Schraubverbindungen bzw. durch magnetische Halterungen nicht nur leicht auf- und abbaubar. Sie können auch leicht in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt werden und sind dadurch vollkommen rezyklierbar. Voraussetzung hierfür ist natürlich der Verzicht auf nicht reversible Verbindungsformen. Und gerade hier kann das Bauwesen noch sehr viel von der Automobilindustrie lernen – nicht nur bezüglich einer modularisierten, seriellen Fertigung. Sondern auch und insbesondere bezogen auf die Flexibilität hinsichtlich Um-, Aus- und Rückbau.
 
Wie gehts weiter im "Nachhaltigen Bauen"?
 
Das Wichtigste ist es zu erkennen, dass die größte Herausforderung für Architekten und Ingenieure nicht darin liegt, für eine Einhaltung aller relevanten Normen zu sorgen – es geht vielmehr darum, nachhaltiges Bauen durch eine erweiterte Bewusstmachung der Problemstellung insgesamt zum Gedankengut aller zu machen, es durch Innovationen voranzutreiben sowie atemberaubend attraktiv und aufregend zu gestalten. Diese Grundhaltung sollte man sich zu Eigen machen. Wie genau, d.h. mit welchen Mitteln und mit welcher Form man das Ziel dann erreicht, bleibt der Kreativität des Einzelnen überlassen.
 
 
 
 
 
 
Daten & Fakten
Aktivhaus B10 – Abmessungen
 
 
1. Bauherr:
E-Lab Projekt GmbH, Stuttgart
(eine Tochtergesellschaft des Stuttgart Institute of Sustainability Stiftung e.V., Stuttgart)
2. Architekt:
Werner Sobek, Stuttgart
3. Planer:

Generalplanung: Werner Sobek Design GmbH, Stuttgart 

Tragwerksplanung: Werner Sobek Stuttgart GmbH, Stuttgart 

Fassadenplanung: Werner Sobek Design GmbH, Stuttgart 

Energiekonzept: WSGreenTechnologies GmbH, Stuttgart 

Projektkoordination: Werner Sobek Group GmbH, Stuttgart

Interface: Werner Sobek Design GmbH, Stuttgart 

Gebäudeautomation: alphaEOS AG, Stuttgart
L
ichtplanung: CANDELA Lichtplanung GmbH, Stuttgart
4. Ausführende Firmen:

Gebäudekonstruktion: SchwörerHaus KG, Hohenstein 

Gründung: Hanne Bau GmbH, Sankt Johann

Hydrauliksystem: Beetz-HYDRAULIK GmbH, Ottobeuren

Montage Glasfassade und Rinne: Wagner Glas- und Metallbau GmbH, Albstadt 

Schreinerarbeiten und Terrassenbelag: Thomas Hasselwander GmbH, Stuttgart 

Dachabdichtung: Klaus Eberhardt GmbH & Co. KG, Lichtenstein

Installation EPS-Profile: Rafael Schyma Werbetechnik, Freudenberg

Unterkonstruktion PVT-Anlage: Schletter GmbH, Kirchdorf/Haag i.
Werkstoff OB
Corian: Hasenkopf GmbH & Co. KG, Mehring 

Linoleumboden: Forbo Flooring GmbH, Paderborn 

Spanndecken: Art Design Hahn, Stetten a.k.M. 

Licht: CANDELA Lichtplanung GmbH, Stuttgart 

Gartenbau: Jörg Seidenspinner
Garten- und Landschaftsbau GmbH, Stuttgart  

Schlosserarbeiten Außenanlage: Rainer Freese Metallbau, Stuttgart 

Elektroverteiler: ISTAB Industrielle Steuerungstechnik GmbH, Freiburg

Linoleum: JMB Merz GmbH, Pfronstetten-Geisingen
5. Hersteller:

Vakuumglas: Beijing Synergy Vacuum Glazing Technology Co. Ltd., Peking/VRC
Rahmen Glasfassade: R&G Metallbau, Ellikon an der Thur/CH 

Textilfassade: facid.eu 
PVT-Module: PA-ID Process GmbH, Kleinostheim

Vakuum-Isolier-Paneele: Porextherm Dämmstoffe, Kempten 

Thermisches Hydrauliksystem: me.Ahrendt GmbH, Idstein 

Elektrischer Energiespeicher: Knubix GmbH, Bodnegg

Fußbodenheizung: Buderus, Wetzlar

Wand- und Deckenheizung: Variotherm, Leobersdorf/A

Drehscheibe: BUMAT Bewegungssysteme, Hockenheim 

Raffstoren: Warema Renkhoff GmbH, Leinfelden 

Spanndecken: Clipso, Vieux Thann/F

Küchenkorpus:  LEICHT Küchen AG, Waldstetten 

Türen: REINÆRDT Türen GmbH,  Saterland 

Glasschiebetüren: Astec GmbH, Albstadt 

Armaturen: Hansgrohe SE, Schiltach
Eisspeicher: Haase GFK-Technik GmbH, Großröhrsdorf
Wärmetauscher Eisspeicher: MEFA Befestigungs- und Montagesysteme GmbH, Kupferzell

Wärmepumpe: Waterkotte GmbH, Herne
6. Elektromobilität:
Daimler AG, Stuttgart
7. Monitoring:
Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Universität Stuttgart
8. Mobiliar:
WALTER KNOLL AG & Co. KG, Herrenberg
9. Virtuelles Kraftwerk:
Next Kraftwerke GmbH, Tübingen
 
 
 
Außenabmessungen:
b (außen)=ca.14,60m
t (außen)=ca.6,10m
h (weißer Kubus)=ca.3,20m
h (Grasnarbe bis OK Attika)=ca.3,90m
 
Innenabmessungen:
b (Achse pro Modul)=ca.3,50m
t (offener Bereich bis Holzwand)=ca.3,75m
t (Technikräume, Bad etc.)=ca.1,10m
Wandstärke (ohne Textilbespannung) = ca. 290mm
Wandstärke (inkl. Luftzwischenraum und Textilbespannung) = ca. 400mm
 
Flächen:
Bruttogrundfläche BGF (nach DIN277, ohne Terrasse) = ca. 90m²
Wohnfläche nach WFlV (inkl. Terrasse, angerechnet zu ¼, exkl. TGA&ELT-Raum) = ca. 70m²
Offener Bereich netto = ca. 52m²
Pro möglicher Raumtrennung (Wohnen, Schlafen, Essen, Empfang, also ¼ des offenen Bereichs) netto = ca. 13m²
Pro Technik-Modul netto = ca.3,7m²
Terrasse = ca.38m²
PVT-Anlage= ca.68m²
 
Haustechnik
Installierte PVT-Fläche: 40 Module mit je 1,62 m2 Bruttofläche
Installierte elektrische Leistung: 10,4 kWp (STB)
Installierte thermische Leistung: 26 kWp (STB)
Prognostizierte Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe: 5
Kapazität Hausbatterie: 11 kWh
Kompaktlüftungsgerät: Gegenstrom-Wärmetauscher mit über 80% Wärmebereitstellungsgrad
Thermische Nennleistung der Wärmepumpe: 5,9 kW
Max. Luftmenge des Lüftungsgeräts: 300 m³/h (Luftvolumenstrom wird bedarfsabhängig gesteuert)