EcoCommercial Building Programm stellt Studie für nachhaltigen Supermarkt vor

(24.9.2012) Im Rahmen seines EcoCommercial Building Pro­gramms hat Bayer MaterialScience gemeinsam mit dem Archi­tekturbüro Planquadrat eine Studie für einen nachhaltigen Supermarkt in Deutschland erstellt - mit einem um 75% geringerem Energieverbrauch: Dank energetischer Optimierung und auf der Basis einer intelligenten Kombination moderner Materialien und Technologien könnte für das Ein­zelhandelsgebäude mit einer Nutzfläche von 3.500 m² ein energetisches Einsparpo­tenzial von 60.000 Euro pro Jahr erreicht werden - das ergab die Gebäudesimulation im Vergleich zu einem konventionell gebauten Supermarkt. Die Energiekosten würden von 23 Euro auf nur noch 6 Euro pro m² und Jahr sinken. Unter ökologischem Ge­sichtspunkt zählt vor allem die Reduktion des Kohlendioxid- und Stickoxid-Ausstoßes um mehr als die Hälfte. Zudem könnte der Schwefeldioxid-Ausstoß um die Hälfte gesenkt werden. Damit wäre der Supermarkt auch bestens gerüstet für das Gold-Zertifikat der DGNB.

Maßgeblich für die Realisation eines rundum nachhaltigen Supermarkts ist ein integra­ler Planungsprozess, und zwar von Beginn an. Planungsexperten müssen ebenso ein­bezogen werden wie die künftigen Nutzer und Eigentümer sowie Experten auf Produkt­ebene. Nur so lässt sich die optimale Kombination von Gebäudestruktur und Architek­tur, Konstruktion und Materialien finden. Computersimulationen und Analysen geben Aufschluss über den künftigen Energieverbrauch sowie Betriebskosten. Genau dies verspricht das von Bayer MaterialScience ins Leben gerufene EcoCommercial Building Programm (ECB): die Produkt- und Planungsexperten von mehr als 50 Partnern des ECB verknüpfen ihr Know-how für eine ganzheitliche Planung und unterstützen damit Entwickler, Investoren und Planer beim Bau nachhaltiger Gebäude - siehe Nachbar­beitrag.

Als Referenzgebäude für die Studie des EcoCommercial Building Programms diente ein alleinstehender, konventioneller Supermarkt mit einem Gesamt-Jahresenergieverbrauch von rund 198 KWh/m². Der nachhaltige Supermarkt erzielt im Vergleich dazu mit 107 kWh/m² einen deutlich niedrigeren Jahresenergieverbrauch. Grund der optimalen Ener­giebilanz des Einzelhandelsgebäudes ist das Gebäudekonzept – eine Kombination von Entwurf, Planung und innovativen Materialien.

Photovoltaikfassade

Markant ist das Design des Supermarktes, der sich wie ein Hügel aus der Landschaft erhebt. Der Eingang öffnet sich gen Süden und die Front wird komplett von einer Photovoltaikfassade genutzt. Der im Eingangsbereich vorgelagerte Wassergürtel reflektiert das Sonnenlicht und erhöht damit die Effizienz der Photovoltaik-Front zusätzlich:

Entscheidend für den Wirkungsgrad der Photovoltaik-Anlage sind die Ausrichtung und die Neigung der Aufstellflächen. Hohe Energieerträge werden erzielt mit einer nach Süden geneigten Fläche von ca. 30° Grad, wie dies beispielsweise bei einem schrägen Hausdach der Fall ist. Bei der Integration von PV-Modulen in die Gebäudefassade ist dieser Neigungswinkel jedoch aus architektonischen Gründen häufig nicht möglich. Gewöhnliche Gebäudefassaden sind mit der typischen 90°-Neigung nicht optimal aus­gerichtet. Als beste Lösung für Architektur und Gebäudetechnik stellte sich im Falle der Supermarktstudie ein 60°-Winkel heraus. Damit erzielt die Pholtovoltaikfassade einen Jahresmittelwert der Sonneneinstrahlung von 135 W/m²:

Die Solarmodule sind in eine Leichtbau-Kunststoffverscheibung aus Polycarbonat inte­griert. Damit ist zugleich für die notwendige Beschattung im Inneren gesorgt. Da Poly­carbonat etwa 10-mal leichter ist als Glas, kann es meist auch ohne schweres Gerät verarbeitet werden. Zudem wird bis zu 30% weniger Stahl für die Unterkonstruktion benötigt - was sich natürlich auch finanziell auszahlt. Das begrünte Dach macht das Thema Nachhaltigkeit weithin sichtbar. Zugleich trägt es zur Klimatisierung des Innen­raums und zum Rückhalt von Regenwasser bei. Die Dichtigkeit des Gründachs gewähr­leisten bewährte Systemlösungen auf Basis verschweißter Kunststoff­bahnen.

Effizientes Beleuchtungskonzept durch Tageslichtoptimierung

Die frühe Abstimmung zwischen Architektur und Gebäude­technik ermöglichte die Entwicklung eines energieeffizienten Beleuchtungskonzepts, das die Nutzung von Tageslicht mit einschließt: Die Dachfenster des Supermarktes sind bewusst gen Norden ausgerichtet und reduzieren dadurch die Kühllast enorm. Gleichzeitig gelangt natürliches Tageslicht ins Gebäude und senkt den Energiebedarf für die Beleuchtung um bis zu 25%. Der optimale Neigungswinkel der Shedflächen für den Sonneneintrag wurde mit Hilfe einer Simulation ermittelt und beträgt 57°. Ein Winkel von 90° wäre zwar für geringere Wär­meeinträge technisch optimal, dieser ist jedoch architektonisch nicht ansprechend. Ein gestalterisch optimaler Winkel von 27° sorgt wiederum für einen deutlichen Anstieg der Wärmeeinträ­ge und ist energetisch nicht sinnvoll.

Für die Verscheibung der Dachfenster kommen mit Nanogel gefüllte Polycarbonat-Multisteg-Platten zum Einsatz. Sie kombinieren Bruchsicherheit mit einem geringen Gewicht, hoher Transparenz und hervorragenden Dämmeigenschaf­ten: Die eingesetzte Verscheibung Makrolon Ambient S2S-25 besitzt einen Wärme­durchgangskoeffizient von 1,0 W/m²K und entspricht damit in etwa den Werten einer horizontalen Dreischeiben-Verglasung. Dabei weisen die Polycarbonat-Platten jedoch mit ca. 7 kg/m² ein deutlich geringeres Gewicht auf – die Dreischeiben-Verglasung wiegt im Durchschnitt ca. 35 kg/m². Dies ermöglicht eine wesentlich leichtere Kon­struktion mit weniger Befestigungselementen und Verstrebungen.

Trotz intensiver Tageslichtnutzung ist die Verwendung künstlicher Lichtquellen uner­lässlich. LED-Leuchtmittel verbrauchen im Vergleich zu Glühbirnen weniger Energie bei gleicher Lichtmenge. In Supermärkten setzten sie zudem die Ware optimal in Szene und können dennoch den Energiebedarf um 75% und mehr senken. Aufgrund der lan­gen Lebensdauer der LEDs von derzeit etwa 50.000 Stunden reduzieren sich die War­tungskosten.

Die Rückenflächen der Dachfenster lassen sich wiederum für weitere Photovoltaikmo­dule nutzen, was sich ebenfalls positiv auf die gesamte Energiebilanz des Gebäudes auswirkt. Zusammen mit der Photovoltaikfassade erreichen diese einen Gesamtener­gieeintrag von 35 KWh/m² pro Jahr, was damit etwa 32% des tatsächlichen Energie­verbrauchs entspricht.

Die Gebäudehülle als Basis des Konzepts

Das nachhaltige Baukonzept wird getragen von der energie- und ressourceneffizienten Gebäudehülle mit dem Dämmstoff Polyurethan. Je nach Anwendungsbereich werden Lambda-Werte bis zu 0,024 W/mK erreicht, was im Vergleich zu anderen etablierten Dämmstoffen bis zu 40% höhere Dämmleistungen oder entsprechend schlankere Auf­bauten ermöglicht (siehe ?-Werte im Vergleich). Da Polyurethan kein Wasser auf­nimmt, muss er selbst im Falle einer Leckage nicht ausgetauscht werden. Der Werk­stoff ist aufgrund des niedrigeren spezifischen Gewichts auch um den Faktor 7 leich­ter, als die Alternative aus Mineralwolle mit vergleichbarer Dämmleistung.

Konventionelle Heizung, erneuerbare Energien

Durch eine Kombination von konventionellen Heizquellen und erneuerbaren Energien soll sich der Supermarkt wirtschaftlich und ökologisch klimatisieren lassen. Die Behei­zung und Kühlung erfolgt über eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sowie mittels Beton­kernaktivierung über ein Flächensystem im Fußboden und in der Decke. Diese Techno­logie nutzt die hohe Wärme- und Kältespeicherfähigkeit massiver Betondecken und -wände: Im Beton verlegte Rohr- oder Kanalsysteme leiten im Sommer kaltes und im Winter warmes Wasser durch die Bauteile. Die darin enthaltene thermische Energie wird gespeichert und bei Bedarf zum Heizen oder Kühlen freigesetzt.

Bodenbeläge spielen wichtige Rolle beim Unterhalt eines Supermarktes

Der Unterhalt macht bei einem Gebäude den wesentlichen Anteil der Lebenszyklus­kosten aus - etwa 80% der Kosten fallen erst nach Fertigstellung an. Wichtige Fak­toren sind die Reinigung und Haltbarkeit des Bodens. Die Wahl des Belags sollte daher ganz bewusst getroffen werden. Fugenlose Systeme auf Basis von Polyurethanen sind hoch belastbar und lassen sich einfach sauber halten. Wartungsintervalle können ver­längert werden, die Pflege geht schneller und es werden weniger Reinigungsmittel und Wasser verbraucht. Das reduziert die Kosten, die Umwelt profitiert und die Böden sind auch schön in der Optik; es lassen sich ganz individuelle Farben realisieren.

In Summe hat das EcoCommercial Building Programm gemein­sam mit dem Architekturbüro Planquadrat einen rundum nach­haltigen Supermarkt entworfen, dessen Bilanz sich sehen las­sen kann: Wie eingangs erwähnt, liegen die Energiekosten um 75% unter den Werten für ein konventionelles Gebäude, die Emissionswerte um 50 bis 75% unter den Vergleichswerten. Dies zeigt, dass mit sinnvollen Bausystemlösungen auf Basis innovativer Werkstoffe hochgradig nachhaltige Gebäude rea­lisiert werden können. Grundlage ist eine ganzheitliche Planung und Expertenwissen unterschiedlichster Gewerke und Produk­te, wie sie das EcoCommercial Building Netzwerk anbietet.