Erste Modulbau-Kita als Plusenergie-Gebäude

Kindergärten aus dem Modul-Baukasten

Das Dortmunder Wohnungsbauunternehmen DOGEWO21 hat acht Kindertagesstätten in Modulbauweise errichten lassen. Ein Objekt, die Montessori-Kita am Phoenixsee, funktioniert sogar als Plusenergie-Haus.
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 Bild: Adobestock/unknown
Bild: Adobestock/unknown

Alle acht Kitas hat die DOGEWO21 mit dem Modulbauunternehmen ALHO aus Friesenhagen gebaut. Das innovative Energiekonzept des Montessori-Hauses wurde vom Bochumer Ingenieurbüro Wortmann-Scheerer zusammen mit ALHO entwickelt. „Es galt zunächst 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 – Kinder, Betreuer und Hilfskräfte – an fünf Tagen die Woche jeweils elf Stunden lang genutzt wird.“

Insgesamt hat das Haus eine Bruttogrundfläche von 1.089m2. Die ALHO Modulbauweise erreicht mit ihrer hocheffizienten Dämmung aller Bauteile in fast allen Bereichen per se passivhaustaugliche Werte, was sich bereits grundlegend positiv auf den Energiebedarf im Gebäude auswirkt. Die wesentlichen Einflussfaktoren für eine gute Energiebilanz sind neben der guten Wärmedämmung aber der Lüftungswärme-, der Warmwasser- sowie der Energiebedarf der ausgewählten Pumpen und Lüftungsgeräte.

Laut einem Bericht der EnergieAgentur.NRW liegt der tatsächliche Heizwärmebedarf des Hauses bei rund 13 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Die nötige Heizwärme wird von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (Leistungszahl: 4,8) bereitgestellt. Dazu führen fünf Tiefenbohrungen 122 m hinab ins Erdreich. Beim Verteilnetz mit 45 °C Vorlauftemperatur wurde auf die Zirkulationsleitung verzichtet, sodass die Verteilverluste gering bleiben.

Zudem verfügt das zweigeschossige Gebäude über eine zentral und CO2-abhängig gesteuerte Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. „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 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.

Für regenerativ erzeugten Strom sorgen 160 Photovoltaik-Module auf dem Kita-Dach. Sie bedecken eine Fläche von 228 m2 und haben eine Leistung von 36,4 kWp. Ihr Jahresertrag liegt bei rund 31.000 kWh.

Warum modular bauen?

Wann immer Gebäude mit vielen identischen Nutzungseinheiten erstellt werden, macht der Einsatz von seriell reproduzierbaren Moduleinheiten Sinn. Auch Objekte mit speziellen Anforderungen an Gebäude- und Ausbautechnik lassen sich mit den präzise vorgefertigten und ausgestatteten Raummodulen optimal umsetzen. Zahlreiche expandierende Unternehmen setzen darum auf die qualitativ hochwertige Bauweise des Modulbauunternehmens ALHO: So realisierte beispielsweise der mittelständische Kaffeeröster Darboven in Hamburg seine Hauptzentrale als Modulgebäude, ebenso das Technologieunternehmen Phoenix Contact in Blomberg. Und auch Konzerne wie Volvo, Audi, Siemens, Merck und F. Hoffman La Roche vertrauen auf die präzise geplanten und schnell errichteten Bauten.

Modulgebäude sind konventionell errichteten Gebäuden absolut ebenbürtig und bieten darüber hinaus eine ganze Reihe von Vorteilen. Planungssicherheit dank Termin- und Festpreisgarantie, Flexibilität durch freitragende Rahmenkonstruktionen, hohe Qualität durch die kontrollierte, industrielle Vorfertigung, sehr kurze Bauzeit dank paralleler Abläufe im Werk und auf der Baustelle, leise und saubere Abläufe bei Montage und Ausbau, bewährte Detaillösungen und Standards sowie das Planen und Bauen aus einer Hand – mit dem Modulhersteller als Generalunternehmer. Er liefert ein Komplettpaket aus Beratung, Kalkulation, Planung und Ausführung, Technische Gebäudeausstattung, Projekt- und Bauleitung.

27 Raummodule aus Stahl wurden in der Raumfabrik individuell vorgefertigt und in nur vier Tagen vor Ort zu einem Neubau montiert. Vereinzelte holzverschalte Flächen kontrastieren mit hellen Putzflächen. Während die Nordseite – energetisch sinnvoll – eher geschlossen gestaltet ist und nur kleine Fensteröffnungen aufweist, wendet sich die Südseite mit großen Glasflächen der Sonne zu. 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.

Stahlmodulbau steht für Nachhaltigkeit

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 cm 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, die Kopplung mit regenerativen Systemen wie Photovoltaik oder Erdwärme kann dann zu einem Jahresprimärenergiebedarf deutlich unterhalb des Passivhausniveaus bis hin zum EnergiePlus-Haus führen.

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. Die Stahlmodule, die in Werkhallen mit modernen Fertigungsstraßen witterungsunabhängig vorgefertigt und präzise konfiguriert werden, haben rundum eine gute Ökobilanz. Bereits die neuen Module werden zu einem bestimmten Prozentsatz aus Recycle-Stahl hergestellt. Außerdem können die Raummodule am Ende ihrer langen Nutzungszeit leicht demontiert, umgesetzt oder ohne Qualitätsverlust zu 100 Prozent recycelt werden.

Viernheim: Kindertagesstätte „Entdeckerland“ in Modulbauweise

Das Modulsystem verkürzt die Bauzeit um bis zu 70 Prozent und spart den Kommunen bares Geld. Und doch sind Modulgebäude individuell entworfene und auf die jeweilige Aufgabe zugeschnittene Bauten, bei denen jedoch auf Systemgutachten, Typenstatiken und bewährte Standard-Details zurückgegriffen werden kann. Dies vereinfacht und beschleunigt den weiteren Planungs- und Genehmigungsprozess deutlich und sichert ihn qualitativ ab. Diese Vorteile hat auch die Stadt Viernheim genutzt, als sie die Kindertagesstätte „Entdeckerland“ für fünf Gruppen in Modulbauweise errichten ließ.

Kommunale Bauherren wie die Stadt Viernheim stehen derzeit unter enormem Druck und müssen neue Schulen und Kitas in sehr kurzer Zeit errichten. „Wir hatten zuvor noch keine Erfahrung mit der Modulbauweise. Insofern starteten wir das Bauvorhaben mit einer gewissen Spannung“, erinnert sich Yvonne Meyer-Blankenburg, Architektin bei der Stadt Viernheim und verantwortlich für das Projekt. ALHO lieferte nicht nur die 22 präzise im Werk vorgefertigten Module für den eingeschossigen rund 1.000 m2 umfassenden Neubau, sondern auch die technische Planung und Ausarbeitung des Entwurfs, der als Systemgrundriss von Yvonne Meyer-Blankenburg erarbeitet wurde und Bestandteil des Leistungsprogramms war.

Kompakt und übersichtlich

Lediglich drei Tage dauerte die Montage der Raummodule vor Ort, dann konnte sofort mit dem Ausbau der Kindertagesstätte begonnen werden. Im Oktober 2018 konnten die 115 Kinder und 18 Erzieher das Gebäude fristgerecht beziehen. Im Gebäude reihen sich auf einer kompakten Grundfläche von etwa 26 m auf 36 m die Stationen des vielseitigen Raumprogramms gut durchdacht aneinander. Dieses wurde von einer Gruppe aus Erziehern, Sozialarbeitern und Mitarbeitern des Jugendamtes im Vorfeld erarbeitet, mit der Zielsetzung, optimale Verhältnisse für die Kinder und Erzieher zu schaffen. Zur Eingangsseite präsentiert sich das Gebäude als schlanker, langer Riegel und wird durch das mittig angelegte Foyer geteilt. Zur Gartenseite zeichnen sich vier der insgesamt fünf Gruppeneinheiten wie Einzelhäuschen ab. Diese gestalterische Kleinteiligkeit ist kindgerecht und erleichtert den kleinen Nutzern die Orientierung. Zwischen den Gruppeneinheiten mit jeweils einem rund 50 m2 großen Aufenthaltsraum und 20 m2 Nebenraumzone sind eingerückt die Sanitärzonen platziert. Der Grundriss wird in beiden Richtungen von einem Flur zoniert, der mit verglasten Eingangspforten in alle Himmelsrichtungen stets einen Blick ins Freie ermöglicht. Auf der Haupteingangsseite sind neben einem großen Krippenraum mit Schlafbereich die Büros für die Einrichtungsleitung, die Personal- und ein Elternsprechzimmer angelegt.

Klimafreundliche Energieversorgung

Die Projektverantwortlichen legten besonderen Wert darauf, dass der Neubau hohen Energieeffizienzstandards entspricht und die Kindertagesstätte Entdeckerland mit ihrem Strom- und Wärmeverbrauch nicht zum Klimawandel beiträgt. Auf dem Dach des Entdeckerlandes befindet sich eine Photovoltaikanlage, die jährlich rund 70.000 kWh regenerativen Strom erzeugt. Diese Energie reicht aus, um bilanziell den gesamten Strom- und Wärmebedarf der Kita zu decken. Ein Pellet-Brennwertkessel versorgt die Fußbodenheizung nahezu klimaneutral mit Wärme. Außerhalb der Heizperiode wird keine Energie für eine aktive Klimatisierung eingesetzt. Eine smart gesteuerte Lüftungsanlage misst die Innentemperaturen im Haus und regelt die Nachtauskühlung im Sommer automatisch. Ziel ist es, ein gutes sommerliches Raumklima durch optimierte Fensterflächen in Verbindung mit einem außenliegenden Sonnenschutz und einer passiven Nachtauskühlung herzustellen.

Nach dem ersten Betriebsjahr hat sich das Energiekonzept bestätigt. Die sehr gute Wärmedämmung der Gebäudehülle, mit U-Werten unter 0,15 W/(m2K) hat in der Verbindung mit der Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage die Grundlage für ein klimaneutrales Gebäude geschaffen.

So trägt die neue Kita der Stadt Viernheim vorbildlich zum Klimaschutz bei. Mit einem Primärenergiebedarf von nur 39,6 kWh (m²a) gemäß Energieausweis liegt das Gebäude weit unter den Anforderungen an einen Neubau.

Iris Darstein-Ebner

Iris Darstein-Ebner
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Artikel Kindergärten aus dem Modul-Baukasten
Seite 34 bis 36
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