Nachverdichtung in der Stadt : Holz on top

Etwa die Hälfte aller Siedlungsflächen in Österreich gilt als versiegelt, dort ist der Boden zu 100 Prozent mit einer wasser- und luftundurchlässigen Schicht abgedeckt. 2020 wurden hierzulande täglich aber rund 11,5 Hektar Bodenfläche verbraucht, bis 2030 soll sich dieser Wert auf 2,5 Hektar pro Tag reduzieren – die österreichische Bevölkerung wächst indessen. Wie nun das Vermeiden weiterer Bodenversiegelung mit dem steigenden Bedarf an – vor allem – innerstädtischen Wohnraum vereinbaren? 

Diesem Ziel hat sich ein Konsortium rund um die holz.bau forschungs GmbH, das Institut für Holzbau und Holztechnologie, das Institut für Architekturtechnologie, das Institut für Bauphysik, Gebäudetechnik und Hochbau (alle TU Graz) sowie Rosenfelder & Höfler Consulting Engineers im Projekt HOT – Holz-on-Top angenommen. Die entwickelten Methoden machen eine Nachverdichtung von Gründerzeitgebäuden mittels modularisierten Holzbaus möglich, ohne den ursprünglichen Charakter der Gebäude zu beeinträchtigen.

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Zu Beginn des Projekts stand eine Erhebung des Bestands. Dafür besichtigten die Forschenden 45 Dachtragwerke von Gründerzeitgebäuden in Graz und evaluierten deren baulichen Zustand. Für geeignete Dachtragwerke wurde dann ein Nachverdichtungskonzept entwickelt, mit dem der Bestand unter Beibehalt der Dachform um bis zu zwei Geschosse aufgestockt werden kann. Darauf aufbauend entwickelte das Team ein modulares Gebäudetechnik-Konzept und einen bauphysikalischen Leitdetailkatalog. 

Die Basis für die Aufstockung ist ein mit Brettsperrholz abgedeckter Stahlbeton-Trägerrost. Das neue Dachtragwerk bildet ein neuartiger Faltwerkträger, bei dem es sich um einen dreiecksförmigen Brettsperrholzträger handelt. Um die Lösung möglichst breitenwirksam zu machen, standen neben einem geringen Eingriff in den Bestand auch ein hoher Vorfertigungsgrad sowie eine kurze Baustellendauer im Fokus. Zudem ist der Grundriss flexibel gestaltbar, um auf verschiedene räumliche Verfügbarkeiten und unterschiedliche Wohnraumwünsche reagieren zu können. 

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Die Integration der Gebäudetechnik ist flexibel gestaltet – eine minimalen und eine umfassende Ausstattung wurden dabei detailliert ausgearbeitet:

• Die minimale Ausstattungsvariante konzentriert sich auf eine möglichst einfache Grundausstattung. Die Warmwasserbereitung erfolgt dabei dezentral mit Elektrowarmwasserspeichern im Bad und in der Küche. Die Kalt-, Warm- und Abwasserleitungen werden zum Schutz der tragenden Holzkonstruktion in einer dichten Wanne geführt. Bodenkonvektoren, die mit einem Umluftgebläse ausgestattet sind, sorgen für den Wärmeeintrag und die Raumkühlung der Wohnungen. Für die Wärmebereitstellung und -abfuhr ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe in Form eines Split-Geräts vorgesehen. Das Außengerät selbst ist in das Dach integriert, sodass es von außen nicht sichtbar ist und Geräuschemissionen reduziert werden. Zudem ist eine Wohnraumlüftung mit Pendellüftern vorgesehen.
   
• Bei der umfassenden Ausstattungsvariante ist die Warmwasserbereitung hingegen wohnungszentral ausgeführt. Die Elektrowarmwasserspeicher sind an ein zentrales Energiemanagementsystem angeschlossen, das die Beladung regelt. Den Großteil des dafür benötigten Stroms liefert eine PV-Anlage, die bei dieser Ausstattungsvariante auf der Dachfläche vorgesehen ist. Der Strom wird auch zur Versorgung der Komponenten Luft-Wasser-Wärmepumpe und Lüftungsgeräte verwendet. Sollten diese Systeme keine elektrische Energie benötigen, wird die mittels der PV generierte Energie in Batterien zwischengespeichert und bei Bedarf an die Gebäudetechniksysteme abgegeben. Die Raumtemperierung im ersten Dachgeschoss erfolgt mit Niedertemperatur-Heizkörpern und einer Deckenkühlung, im zweiten Geschoss kommen als Variante eine Fußbodenheizung/-kühlung und eine Deckenkühlung zum Einsatz. Für die Wohnraumlüftung ist eine zentrale Wohnraumlüftungsanlage mit einem Enthalpie-Wärmetauscher und einem Heizregister vorgesehen.

Gemein haben beide Varianten, dass die Längen der wasserführenden Leitungen aufgrund der Grundrissgestaltung möglichst kurzgehalten sind: Die Installationsbereiche sind konzentriert angeordnet, was kurze Anschlusswege ermöglicht. In Bereichen, wo eine horizontale Leitungsführung notwendig ist, erfolgt diese in definierten Zonen, die durch Maßnahmen wie etwa die Ausbildung dichter Wannen geschützt sind, um die tragende Holzkonstruktion im Falle schleichender Wasser-Leckagen vor Schädigung zu bewahren. Auch der Einsatz dezentraler Warmwasseraufbereitung unterstützt die Reduktion der Leitungslänge.

Die Konzepte zur Gebäudeaufstockung setzen zudem auf möglichst umfassende Vorfertigung von Elementen. Das betrifft auch die Gebäudetechnik: Der Technikraum und die Sanitärräume werden in den Konzepten vollständig im Werk vorgefertigt, sodass sie nur noch in das jeweilige Geschoss gehoben werden müssen. Auch weitere Komponenten, wie Bodenkonvektoren und Heizkörper werden so weit wie möglich im Werk an bzw. in die jeweiligen Holzelemente montiert, um die Bauphase kurzzuhalten.

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Eine weitere Besonderheit: Die Konzepte setzen darauf, die neuen Geschosse möglichst unabhängig und mit minimalen Eingriffen und Beeinträchtigungen der bestehenden Gebäude umzusetzen - auch im Bereich der Gebäudetechnik. Dementsprechend zeigt das Projekt, dass eine weitgehend unabhängige Versorgung der aufgesetzten Geschosse mittels Luft-Wasser-Wärmepumpe möglich ist. 

Die entwickelten Methoden treffen den Zahn der Zeit – und des Bestands. „Wir haben das fertige Planungskonzept von „Holz-On-Top“ bereits hinsichtlich seiner Anwendbarkeit auf Basis der uns bekannten Dachstühle analysiert. Es ist auf 85 Prozent von ihnen anwendbar“, freut sich Projektleiter Dominik Matzler. „Mit unseren detaillierten Leitfäden für die Planung sowie einer frei verfügbaren Planungssoftware (CLTdesigner) zur Berechnung von Holz-Beton-Verbundelementen sind alle Werkzeuge vorhanden, um die Ergebnisse von „Holz-on-Top“ in die Umsetzung zu bringen – nicht nur bei Gründerzeitgebäuden, sondern auch bei anderen Bestandsgebäuden.“ Nun liege es an den Entscheidungsträger*innen und Immobilienbesitzer*innen, das Konzept aufzugreifen.