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Die technischen Holzinformationen der Lignum

Lignatec 16/2003 Minergie und Holzbau

Lignum


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Lignatec 16/2003

Inhalt Projektpartner Diese Publikation wurde von folgenden Projektpartnern finanziell unterstützt: – Nationales Förderprogramm des BUWAL holz21 – Verein MINERGIE® – VGQ, Schweizerischer Verband für geprüfte Qualitätshäuser – Architos, Netzwerk von Planungs-Experten – Renggli AG – Casa-Vita /Frefel Holzbau AG – Holzwerkstoffzentrum AG – Gschwind Heiztechnik AG – Zürcher Kantonalbank

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22 Autoren Marco Ragonesi Ragonesi Strobel & Partner AG, Luzern Jürg Fischer Fischer Timber Consult, Bubikon Franz Beyeler Verein MINERGIE®, Bern

29 30 31 32

1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 6 6.1 6.2 6.3 6.4 7 8 9

MINERGIE® und Holzbau: ein innovatives Paar Entwicklung des MINERGIE®-Standards Komfort, Ökologie und Qualität MINERGIE® und Holzbau erobern den Markt MINERGIE®-Standard Definition und Abgrenzung Ein Plus an Komfort und Bauqualität Fünf «harte» Anforderungen MINERGIE®-P: Spitze der Energieeffizienz Planungsgrundlagen Guter Wärmeschutz bei schlanken Bauteilen Details ohne Wärmebrücken Mehrkosten für MINERGIE®-Standard Die Kriterien Vergünstigte Finanzierung Beispiel Konzepthaus Nichtmonetärer Zusatznutzen Prioritäten setzen auf dem Weg zum MINERGIE®-Standard Erste Priorität: Wärmeschutz der Gebäudehülle Zweite Priorität: Passive Solarnutzung Dritte Priorität: Komfortlüftung mit WRG Vierte Priorität: Heizsystem und Energieträger Holzbau von hoher Qualität Albert Einsteins Wahl Entscheid für Holzbau in früher Planungsphase Kriterien für qualitativ hochwertigen Holzbau Qualität dank konsequenter Überwachung durch VGQ Qualitätssicherung mit System Schwerpunkte der Qualitätssicherung Prüfkriterien Betriebliche Anforderungen Systemdokumentation Eigenüberwachung Fremdüberwachung Qualität dank vernetzter Planung Wahl der Projektpartner Sechs Leitsätze von Architos Planungsphilosophie Zertifizierung von MINERGIE®-Bauten Anforderungen MINERGIE®-Standard MINERGIE®-P-Standard Vorgehen bei der Zertifizierung MINERGIE®-Bauten MINERGIE®-P-Bauten Zertifizierungsstellen Energetisch optimierte Holzbauten Einfamilienhaus in Stäfa: MINERGIE®-Standard Wohn- und Geschäftshaus Renggli AG in Sursee: MINERGIE®-Standard Einfamilienhaus in Dintikon: Erstes MINERGIE®-P-Zertifikat Weitere MINERGIE®-Bauten Normen, Literatur Adressen, Projektpartner Glossar Impressum


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Lignatec 16/2003

MINERGIE® und Holzbau: ein innovatives Paar 1.1

Entwicklung des MINERGIE®-Standards

Figur 1a: Energieeffiziente Holzbauten erfüllen auch hohe Ansprüche an die Architektur.

Holzbau und MINERGIE®-Bauweise haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und gehören heute zu den innovativsten Bereichen der Bautechnik. Es ist kein Zufall, dass fort-schrittli-

1.2

Komfort, Ökologie und Qualität

Entscheiden sich Architekten und Bauherren für den MINERGIE®-Standard, stehen vier Argumente weit vorne: hoher Komfort, tiefer Energieverbrauch, gute Noten in Ökologie und langfristige Wertsicherung. In all diesen Bereichen bietet auch der Holzbau Vorteile: • Holz ist ein natürlicher Baustoff. Er bietet ideale Voraussetzungen für ein gesundes Raumklima und eine ausgeglichene Luftfeuchtigkeit. • Holzbau ermöglicht eine weitgehende Vorfabrikation und dadurch eine hohe Präzision am Bau. Die vom MINERGIE®-Standard verlangte

Peter C. Beyeler Präsident Verein MINERGIE® Landammann und Regierungsrat des Kantons Aargau

che Architekten und Bauherren die bei-den Techniken häufig kombinieren. Der MINERGIE®-Standard lässt Architekten und Bauherrschaften bei der Wahl der Baustoffe und Konstruktionen freie Hand. Obwohl keine Statistik über die verwendeten Baukonstruktionen besteht, ist bekannt, dass der Holzbau bei den MINERGIE®-Bauten einen deutlich grösseren Anteil einnimmt als bei herkömmlichen Gebäuden. Rudolf Graf – zuständig für die Zertifizierung im Kanton Zürich – rechnet damit, dass rund ein Drittel aller MINERGIE®-Wohnbauten in Holz ausgeführt werden. Nimmt man den im Jahr 2002 vom Kanton Bern durch-geführten MINERGIE®-Wettbewerb als Grad-messer, fällt die Bewertung noch deutlicher aus: Von 15 eingereichten Einfamilienhäusern waren über zehn Holzbauten. Auch unter den Schulhäusern, Bürogebäuden und repräsentativen Bauten finden sich zahlreiche Beispiele von Architektur aus Holz.

MINERGIE® ist ein wichtiges Element in der Schweizerischen Energiepolitik. Wer nach MINERGIE®-Standard baut, unterstützt die ra-tionelle Energieanwendung in Gebäuden und gewinnt gleichzeitig ein Vielfaches an Wohn- und Lebensqualität. In der Schweiz ist MINERGIE® in den vergangenen Jahren als Teil einer prag-matischen Energiepolitik zum breit abgestütz-ten Baustandard geworden, getragen von Politik, Wirtschaft sowie der privaten und insti-tutionellen Bauherrschaft. Durch die Kombination von MINERGIE® und Holzbau lassen sich die gesteckten Ziele gleich in mehrfacher Hinsicht in idealer Weise erreichen.

Dichtigkeit der Gebäudehülle zur Vermeidung von Bauschäden und unkontrollierten Energieverlusten lässt sich dadurch besser erzielen. Dasselbe gilt für die Vermeidung von Wärmebrücken. • Der für Holzkonstruktionen typische mehrschichtige Aufbau erleichtert die Installation von Komfortlüftungssystemen, wie sie der MINERGIE®-Standard verlangt. • Hochdämmende Aussenwände lassen sich als Holzkonstruktionen mit vergleichsweise geringen Bautiefen erreichen. Dadurch steht mehr Platz für Wohnfläche zur Verfügung. • Eine gute Energiebilanz hängt nicht nur von einem minimalen Einsatz von Betriebsenergie ab (Heizung, Warmwasser), sondern auch von einem tiefen Aufwand an grauer Energie für den Bau und die spätere Entsorgung des Ge-bäudes. Auch in dieser Hinsicht sind Holzbauten optimal. • Holz ist ein erneuerbarer Baustoff. Für viele Bauherrschaften, die ihr MINERGIE®-Haus mit erneuerbaren Energien versorgen, ist dieser Umstand wichtig. • Wie neue Untersuchungen belegen, schneiden Holzbauten auch in der gesamtökolo-gischen Beurteilung besser ab als andere Bau-weisen. • Der Trend zur Elementbauweise im Holzbau


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1.3 führt zu verstärkter Planung und Qualitäts-sicherung. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Bauten aus. • MINERGIE®-Bauherren setzen nicht nur auf zukunftsfähige Technik, sie haben auch entsprechende Ansprüche an die Architektur. Die Entwicklung neuer Holzwerkstoffe und Tragkonstruktionen hat die Möglichkeiten der Gestaltung in den letzten Jahren stark erweitert und den Weg zu einer zeitgemässen und zukunftsweisenden Architektur des Holzbaus eröffnet.

Figur 1b: Meilensteine in der Entwicklung des Energieeffizienten Bauens in den letzten 20 Jahren.

Jahr 1983

Politik, Normen, Anlässe Kanton Zürich beschliesst Energiegesetz

1985

Entwurf SIA-Norm 380/1: Energie im Hochbau

1986

SIA veröffentlicht den ersten Wärmebrückenkatalog

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MINERGIE® und Holzbau erobern den Markt

Sowohl die MINERGIE®-Bauweise als auch der Holzbau gewinnen Marktanteile. Obwohl die ersten MINERGIE®-Bauten erst 1998 zertifiziert wurden, hat der Standard im Jahr 2001 gesamtschweizerisch bereits einen Marktanteil am Hochbau von rund 9 % erreicht (Neubauten und Sanierungen). Bezugsgrösse der Erhebung war die Geschossfläche. Parallel dazu konnte die Holzbau-Branche ihren Marktanteil im Hochbau (Konstruktion und Ausbau) zwischen 1991 und 2000 von 20 % auf 22 % steigern, was einer Zunahme von 10 % entspricht.

1987

Bauwerke, Bautechnik

HIT-Fenster mit U-Wert 0,7 W/m2K

1988

SIA-Norm 380/1: Energie im Hochbau

1989

Wärmedämmvorschriften in Kantonen ZH und BL

1990

Lancierung Schweizer Solarpreis

1991

Start Energie 2000

Erstes Schweizer «Nullenergiehaus» in Oberburg Prototyp des MINERGIE®-Hauses an der Heureka-Ausstellung in Zürich

1992

Klimakonferenz von Rio

1993

1. Schweizerisches Energiegesetz

1994

Entwurf SIA-Norm 380/4: Elektrische Energie im Hochbau

1995

§10a im Energiegesetz des Kantons Zürich limitiert Einsatz fossiler Energie

1996

SIA präsentiert Absenkpfad für Energieverbrauch im Hochbau

1997

Schweiz ratifiziert Kyoto-Protokoll; 1. Hausbau- und MINERGIE®-Messe

1998

Muster-Energieverordnung für Kantone Gründung Verein MINERGIE®

Erste MINERGIE®-Häuser zertifiziert

1999

SIA-Norm 180: Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau. Schweiz beschliesst CO2-Gesetz

Erstes Schweizer Haus nach PassivhausStandard: Siedlung Wegere (Cepheus) in Nebikon

2000

Prototyp von Vakuum-Wärmedämmung für Gebäude

Erste MINERGIE®-Module für Dach & Wand

2001

SIA-Norm 380/1: Thermische Energie im Hochbau. ETH-Forscher präsentieren Idee der 2000-Watt-Gesellschaft. Im Kanton Zürich erreicht MINERGIE® einen Marktanteil von 24%

Bereits 1 Mio. m2 nach MINERGIE® zertifizierte Energiebezugsfläche in der Schweiz. Erstes MINERGIE®-Hotel in Saas-Fee.

2002

SIA-Norm 380/1: Thermische Energie im Hochbau. MINERGIE®-Standards für alle Gebäudekategorien

Erste MINERGIE®-Module für Fenster. Zertifizierung des ersten MINERGIE®Gebäudes in Deutschland.

2003

2500 zertifizierte MINERGIE®-Bauten

Erstes MINERGIE®-P-Haus zertifiziert in Dintikon


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MINERGIE®-Standard 2.1

Definition und Abgrenzung

«Besser bauen, besser leben» heisst der Slogan zu MINERGIE®. Doch was ist MINERGIE® konkret? Welche Anforderungen gelten, wer legt sie fest, und worin besteht der Nutzen? MINERGIE® ist in erster Linie ein Energie-Standard für Gebäude. In Abhängigkeit vom Gebäudetyp gelten für den Energieverbrauch von Raumheizung und Wassererwärmung anspruchsvolle Limiten, die zum Teil deutlich unter den Vorgaben der kantonalen Ener-giegesetze und Wärmedämmvorschriften lie-gen. Ein MINERGIE®-Haus benötigt für Hei-zung und Wassererwärmung lediglich die Hälfte der Wärmeenergie, die für ein herkömmliches Gebäude aufgewendet werden muss. Grund-lage für die Erteilung des Labels bildet eine Kontrolle der Bauten anhand von Planungs-unterlagen. Dafür zuständig sind Zertifizier-ungsstellen, die in den meisten Kantonen den Energiefachstellen angeschlossen sind. Trotz der engen Verknüpfung mit den Kantonen ist MINERGIE® aber ein freiwilliger Standard. Der gleichnamige Verein wird wohl durch Bund und Kantone unterstützt, ist aber unabhängig und privatrechtlich organisiert.

2.2

Ein Plus an Komfort und Bauqualität

Der wesentliche Komfortvorteil in MINERGIE®Häusern ist die thermische Behaglichkeit: Dank der guten Wärmedämmung von Fenstern, Dach und Aussenwänden herrschen ausgeglichene Raumtemperaturen. Unangenehme Strahlungsasymmetrie, Zuglufterscheinungen infolge kalter Oberflächen an Aussenwänden oder Kaltluftabfall vor Fenstern werden vermieden. Dank dem geringen spezifischen Heizleistungsbedarf von MINERGIE®-Bauten ist ausserdem eine angenehme Wärmeabgabe mit Flächenheizungen möglich. Zweiter Pluspunkt: In MINERGIE®-Häusern herrscht gute Luft: Die mechanische Lüftungsanlage garantiert auch bei geschlossenen Fenstern den hygienisch notwendigen Luft-wechsel und führt Schadstoffe aus den Innen-räumen ins Freie. Dadurch reduziert sich das Bauscha-

2.3

Mitglieder sind neben der öffentlichen Hand zahlreiche Industrie- und Gewerbebetriebe sowie Schulen und Private. Die Gründung im Jahr 1998 geht zurück auf eine Initiative der Kantone Zürich und Bern. Ziel war es, die Vorgaben der Energiepolitik im Gebäudebereich nicht mit immer mehr Vorschriften zu erzwingen, sondern mit Anreizen und Spielraum für innovative und fortschrittliche Lösungen zu verankern. Ausgangspunkt der neuen Strategie bildete die Erkenntnis, dass energieeffiziente Bauweise nicht gleich bedeutend mit Einschränkung und Verzicht ist. Im Gegenteil: Zahlreiche im Verlaufe der 1980er Jahre als Folge der Erdöl-Krise entstandene sogenannte «Energiespar-, Niedrigenergie- und Nullheizenergiehäuser» zeigten, dass mit intelligenten Massnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs – allem voran einer besseren Wärmedämmung – ein Gewinn an Bauqualität und Wohnkomfort erzielt werden konnte. Dieser Benefit ist das zentrale Element der MINERGIE®Philosophie. Er bildet den entscheidenden Anreiz für Investoren und Bauherrschaften, Effizienzmassnahmen freiwillig zu realisieren.

denrisiko, die Gefahr von Schimmel-pilzbildung ist z. B. klein. Die Komfortlüftung trägt somit nicht nur zur Energieeinsparung bei (Wärmerückgewinnung aus der Abluft), son-dern auch zur Wertsicherung – ein Argument, das bei Hauseigentümern und Vermietern gleichermassen zählt. Es sind mehrere Gründe, weshalb sich die MINERGIE®-Strategie lang-fristig lohnt: Erstens lässt sich durch den extrem niedrigen Energieverbrauch Geld sparen, was zu einer nachhaltig besseren Nettorendite führt. Zweitens unterschreitet ein MINERGIE®-Haus die gesetzlichen Anforderungen an den Ener-gieverbrauch so deutlich, dass selbst auf lange Sicht kein Sanierungsbedarf besteht. Und drit-tens erhält eine Bauherrschaft zusammen mit dem MINERGIE®-Label auch eine gewisse Qualitätssicherung für die Bauausführung.

Fünf «harte» Anforderungen

Um bei minimalem Energieverbrauch einen hohen Komfort zu erreichen, stellt der MINERGIE®-Standard fünf Pflicht-Anforderungen:

1. Energiekennzahl Wärme Sie ist die eigentliche Schlüsselgrösse des MINERGIE®-Standards. Entsprechend der SIA-


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Norm 380/1 «Thermische Energie im Hochbau» werden zwölf Gebäudekategorien unterschieden; weiter gilt eine Höhenkorrektur zur Berücksichtung des Standortes. Eine zusätzliche Differenzierung besteht zwischen Neubau und Sanierungen (Bauten vor 1990). Die Berechnung der Energiekennzahl erfolgt auf Stufe Endenergie. Sie beinhaltet somit auch den Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung. Im Unterschied zur SIA-Norm 380/1 nimmt MINERGIE® dabei aber mehrere Gewichtungen vor: Erstens gilt ein Bonus für den Einsatz von erneuerbaren Energien, zweitens werden die Energieträger zur Wärmeerzeugung gewichtet (für Elektrizität gilt Faktor 2), und drittens wird auch der Elek-trizitätsaufwand für den Antrieb der Komfort-lüftung eingerechnet. 2. Heizwärmebedarf Der spezifische jährliche Heizwärmebedarf eines Gebäudes in kWh/m2 ist ein Mass für das Wärmedämmvermögen der Gebäudehülle und die rechnerische Möglichkeit, passivsolare Gewinne zu berücksichtigen. Er hängt aber auch stark von der Gebäudeform ab. Aus diesem Grund legt MINERGIE® diese Anforderung analog zur SIA-Norm 380/1 in Abhängigkeit von der sogenannten Gebäudehüllzahl fest – dem Verhältnis von Gebäudehüllenoberfläche zur Geschossfläche. Bauten mit einer kom-plizierten Fassadenabwicklung erhalten einen höheren Grenzwert als kompakte Baukörper. Für Neubauten liegt die Anforderung bei 80 % des Grenzwertes von SIA 380/1, für Sanierungen bei 120 %. 3. Lüftungssystem MINERGIE® verlangt den Einsatz eines Lüftungssystems, das einen kontrollierten Luftaus-

2.4

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tausch ermöglicht. In den meisten Fällen kommen Ersatzluftanlagen mit Wärmerück-gewinnung zum Einsatz. Eingeschränkt werden aber auch automatisierte Fenster akzeptiert. 4. Elektrizitätsverbrauch Beleuchtung Je nach Gebäudekategorie gelten auch An-forderungen an den Elektrizitätsverbrauch für die Beleuchtung. Massstab ist in diesem Fall die SIA-Norm 380/4 «Elektrische Energie im Hochbau». Die Anforderung für den MINERGIE®-Standard ist erfüllt, wenn der strenge Zielwert von SIA 380/4 um maximal einen Viertel der Differenz zwischen Grenz- und Zielwert überschritten wird. 5. Mehrkosten Die Investitionen für ein MINERGIE®-Gebäude dürfen maximal 10 % über denjenigen eines vergleichbaren Gebäudes herkömmlicher Bauart liegen.

Einsatz erneuerbarer Energie Eine Pflicht zur Nutzung erneuerbarer Energien besteht beim MINERGIE®-Standard nicht. Eine Ausnahme machen einzelne Gebäudekate-gorien mit hohem spezifischem Warmwasser-verbrauch. In diesem Fall müssen mindestens 20 % des Warmwassers mit erneuerbaren Energien erzeugt werden. Neben den «harten» Anforderungen, die Bestandteil des Nachweisverfahrens sind, umfasst der MINERGIE®-Standard diverse Empfehl-ungen, die aber nicht überprüft werden. Dazu gehören eine gute Luftdichtigkeit der Gebäudehülle und die Verwendung von energieeffi-zienten Haushaltgeräten der Klasse A bzw. A+.

MINERGIE®-P: Spitze der Energieeffizienz

In Ergänzung zum MINERGIE®-Standard hat der Verein MINERGIE® im Jahr 2002 einen zweiten, deutlich anspruchsvolleren Baustandard definiert: MINERGIE®-P. «P» leitet sich ab von «Passivhaus» – einem in Deutschland etablier-ten Standard für Bauten mit extrem niedrigem Energieverbrauch. Gedacht ist MINERGIE®-P als Schrittmacher für die Baubranche, als Ansporn, neue Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Nutzung erneuerbarer Energien zu entwickeln und einzusetzen. Die Anforderungen spiegeln denn auch die Spitze der bau- und haustechnischen Entwicklung. MINERGIE®-P bedingt ein komplett neues, mit der

herkömmlichen Bauweise in vielen Punkten nicht vergleichbares Gebäudekonzept. Im Mittelpunkt steht die Idee, den Wärmebedarf so stark zu senken, dass auf ein herkömmliches Wärmeverteilsystem mit Radiatoren oder Bodenheizung verzichtet werden kann. Eingebracht wird die noch minimale Menge an Wärme über das Lüftungssystem. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das Gebäude als Gesamtsystem konsequent optimiert werden. Dazu sind mindestens acht Massnahmen nötig: • hochwärmedämmende Aussenbauteile (U-Wert 0,10 bis 0,15 W/m2K) • energieeffiziente Fenster


7

• •

• • • •

(Uw-Wert unter 0,80 W/m2K) Minimierung von Wärmebrücken konsequente Abdichtung der Gebäudehülle (nL,50-Wert unter 0,6/h). Die Luftdichtigkeit ist durch einen Blower-Door-Test zu belegen. optimierte passive Solarenergienutzung effiziente Lufterneuerung mit Wärmerückgewinnung Einsatz von erneuerbaren Energien Haushaltgeräte der Energieeffizienz-Klasse A bzw. A+

Im Gegensatz zum verbreiteten MINERGIE®Standard, der das Ziel verfolgt, mit breit eingeführten Techniken und einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand bessere Bauten zu erreichen, dient MINERGIE®-P also dazu, den Baustandard der Zukunft zu entwickeln – ganz nach dem Motto «Noch besser bauen – noch besser leben».

Figur 2: Kein Zufall: Das erste, im Frühjahr 2003 zertifizierte MINERGIE®-P-Haus in der Schweiz ist ein Holzbau in Dintikon AG, vgl. Kap. 6.3.

Figur 3: Die Anforderungen an Gebäude im MINERGIE®und MINERGIE®-PStandard im Vergleich.

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Neu Standardlösungen für Einfamilienhäuser Um den Weg zum MINERGIE®-Label zu erleichtern, besteht seit dem 1. Juli 2003 für neue Einfamilienhäuser die Möglichkeit eines vereinfachten Nachweisverfahrens mit Standardlösungen. Nach der Art des Heizsystems werden vier Varianten unterschieden: 1. Wärmepumpe mit Erdsonde 2. Manuelle Holzfeuerung kombiniert mit Sonnenkollektoren zur Wassererwärmung 3. Automatische Holzfeuerung 4. Wärmepumpe mit Aussenluft. Diese Lösung gilt nur an Standorten unter 1000 m ü. M. Neben der Auswahl an Heizsystemen gelten folgende weiteren Anforderungen: Die Komfortlüftungsanlage muss mit energieeffizienten Gleichstrommotoren ausgerüstet sein und einen Wärmerückgewinnungsgrad über 80 % aufweisen. Für die U-Werte der Gebäudehülle gelten strenge Limiten, die ungefähr den Zielwerten der SIA-Norm 380/1 entsprechen. Das Verhältnis der Fensterflächen zur Energiebezugsfläche muss unter 30 % liegen, und die Wärmebrücken müssen die in der SIA-Norm 380/1 definierten Grenzwerte für den Nachweis mittels Einzelanforderungen einhalten. Die neue Regelung gilt vorerst für eine Testphase von einem Jahr.

MINERGIE®-Standard

MINERGIE®-P-Standard Erneuerbare Energien empfohlen erforderlich Heizwärmebedarf 80% SIA-Grenzwert 20% SIA-Grenzwert Luftdichtigkeit gut geprüft

Wärmedämmung 15 cm bis 20 cm 20 cm bis 35 cm Wärmeschutzverglasung zweifach dreifach Wärmeverteilung übliche Verteilung Luftheizung möglich A-Haushaltgeräte empfohlen erforderlich

Grafik: Staubli/OeJ

Kontrollierte Wohnungslüftung erforderlich erforderlich Wärmeleistungsbedarf keine Anforderung max. 10 W/m2 42kWh/m2a

Energiekennzahl Wärme

30 kWh/m2 a


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3

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Planungsgrundlagen 3.1

Guter Wärmeschutz bei schlanken Bauteilen

MINERGIE® und MINERGIE®-P setzen in hoher Priorität auf eine gut wärmedämmende Gebäudehülle. Bei dem für Holzbauten am weitesten verbreiteten System der Rahmenbauweise bildet die Tragstruktur gleichzeitig die Wärmedämmebene. Obwohl die Holzrahmen die Wärmedämmschicht durchdringen, was bei der Be-

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rechnung des U-Wertes zu berücksichtigen ist, resultieren für dieses Bausystem Bauteile von vergleichsweise geringer Dicke. Ein Optimierungspotenzial stellt neben der Wärmedämmschicht (deklarierte Produkte mit möglichst guter Wärmeleitfähigkeit) der Holzanteil dar, welcher so klein als möglich sein soll.

Dicke d der Holzkonstruktion bzw. der Wärmedämmschicht [cm] 24 30 28 26 22 20 18

42 40 38 36 34 32

0,046 0,044

0,042

16

0,040

0,058

0,038

0,056

0,036 0,054

0,035 0,034

0,052 0,032

4

0,050

0,030

2 0,048

0,028

3

Wärmeleitfähigkeit λD der Wärmedämmschicht [W/mK]

In Abhängigkeit vom Holzanteil resultierende Wärmeleitfähigkeit λres [W/mK]

14

0,046

0,044

0,042

0,040

0,038

0,036

0,034

0,032

0,030

5 0,028 0,10 (*)

0,12

0,14

0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 U-Wert der Holzkonstruktion [W/m2K] (*)

0,26

unter Berücksichtigung von: – innerem Wärmeübergangswiderstand Rsi = 0,13 m2K/W – Wärmedurchlasswiderstand der inneren Beplankungen R = 0,20 m2K/W (z. B. Gipskarton- und Holzwerkstoffplatte) – Wärmedurchlasswiderstand der äusseren Schichten R = 0,20 m2K/W (z. B. Holzwerkstoffplatte und Hinterlüftung) – äusserem Wärmeübergangswiderstand Rse = 0,04 m2K/W

0,28

0,30

0

2

Holzanteil =

4

100 · (2 · c) a

6

8

10 12 Holzanteil [%]

1

14

16

18

20

d

[%] c

b a

c

Figur 4: Diagramm zur Vorbemessung des U-Wertes von Holzkonstruktionen: Berechnen des Holzanteils (1), Auswahl der Wärmedämmschicht bzw. von D (2), Ermitteln der resultierenden Wärmeleitfähigkeit res für die inhomogene Schicht «Holz/Wärmedämmstoff» (3), Festlegen der Dicke der inhomogenen Schicht «Holz/Wärmedämmstoff» (4), Herauslesen des U-Wertes der inhomogenen Holzkonstruktion (5). Bei Inhomogenitäten in mehreren Schichten sind die Holzanteile und die resultierenden Wärmeleitfähigkeiten einzeln zu bestimmen, um dann einen korrekten U-Wert rechnen zu können.


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Figur 5: Konstruktionsaufbauten für Aussenwände zum Erreichen der unterschiedlichen Wärmedämmstandards.

U ≈ 0,3 W/m2K (Energiegesetz)

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U ≈ 0,2 W/m2K (MINERGIE®)

U ≈ 0,1 W/m2K (MINERGIE®-P)

Holzrahmenbauweise ≈ 42 cm ≈ 14 cm

≈ 22 cm

1 2 3 6 8 1011

Brettstapelbauweise

≈ 12 cm

≈ 20 cm

≈ 40 cm

1 2 4 7 9 1011

Tafelbauweise ≈ 40 cm ≈ 12 cm

≈ 20 cm

5 7 8 1011 Legende

3.2

1 2 3 4 5 6

Innere Beplankung, z.B. Gipskartonplatte Evtl. Luftdichtigkeitsschicht Innere Beplankung, z.B. OSB-Platte Brettstapel-Wand 87 mm Dreischichtplatte 35 mm o.ä. Holzrahmen (Tragkonstruktion/Wärmedämmschicht)

7 8 9 10 11

Holzlattung bzw. Holzrippe/Wärmedämmschicht Äussere Beplankung, z.B. OSB-Platte oder Holzweichfaserplatte Winddichtung Lattung/Hinterlüftung Fassadenbekleidung

Details ohne Wärmebrücken

Wärmebrücken sind beim Nachweis des Wärmeschutzes gemäss Norm SIA 380/1 «Thermische Energie im Hochbau» zu berücksichtigen. Je besser der Wärmedämmstandard gewählt wird, desto grösser wird der Einfluss von Wärmebrücken auf den gesamten Transmissionswärmeverlust. Bei MINERGIE®- und MINERGIE®-PBauten ist deshalb der Vermeidung von Wärmebrücken besondere Beachtung zu schenken. Es wird zwischen längenbezogenen Wärmebrückenverlustkoeffizienten [W/mK] und punktbezogenen Wärmebrückenverlustkoeffizienten  [W/K] unterschieden. Die Beurteilung von Wärmebrücken erfolgt durch zwei- und dreidimensionale Berechnungen oder vereinfacht durch Vergleich der objektspezifischen Details mit Standarddetails aus Wärmebrückenkatalogen. Bei der Berechnung der gesamten Wärmeverluste durch die Gebäudehülle sind die auf die Aussenmasse bezogenen Kennwerte zu berücksichtigen (Bruttomasse). Wärmebrücken wirken sich aber nicht nur in energetischer Hinsicht aus, sie sind auch ent-

scheidend für die Beurteilung des Feuchteschutzes der Gebäudehülle. Die Oberflächentemperatur muss genügend hoch sein, damit kein Oberflächenkondensat ausgeschieden wird und damit sich keine Schimmelpilze bilden. Wenn die maximal zulässigen Raumluftfeuchten nicht überschritten sind, gilt der Nachweis der Oberflächenkondensat- und Schimmelpilzfreiheit gemäss Norm SIA 180 «Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau» dann als erfüllt, wenn der Oberflächentemperaturfaktor fRsi grösser oder gleich 0,75 ist. Weil beim Holzbau die Differenz der Wärmeleitfähigkeiten relativ klein ist (Holz mit 0,14W/mK; Wärmedämmstoff mit   0,036 W/mK), sind bei reinen Holzbaudetails (Gebäudeecken, Wand/ Dach etc.) in der Regel keine zusätzlichen Wärmebrückenverluste zu berücksichtigen. Wärmebrückenverlustkoeffizienten können jedoch im Übergangsbereich zum Massivbau (z. B. Sockel) relevant werden, und sie sind insbesondere für den Fenstereinbau zu berücksichtigen.


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Ψe = –0,04 W/mK

10

–9 ±0

9

19 UWand = 0,18 W/m2K

Figur 6: Wärmebrückenfreier Übergang von der Wandzur Flachdachkonstruktion ohne zu berücksichtigenden Wärmebrückenverlustkoeffizienten . Bezogen auf die äussere Abmessung (Bruttomasse) wird der Wärmebrückenverlustkoeffizient e negativ!

19 19

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

UDach = 0,13 W/m2K

Gipsloch-Akustikdecke 12,5 mm Mineralwollplatte 30 mm Dreischichtplatte 27 mm Mineralwollplatte 60 mm Balkenlage 100/220 mm, Lufthohlraum 160 mm Dreischichtplatte 27 mm Dampfbremse/Luftdichtung Polyurethanhartschaumplatte PUR, im Gefälle (ø 140 mm) Abdichtung Nutzschicht • Teilfläche mit Extensivbegrünung • Teilfläche begehbar mit Holzrost

UWand = 0,18 W/m2K

19

Uf = 1,45 W/m2K U«g» = 0,8 W/m2K

–9 Figur 7: Beim seitlichen Fensteranschlag (Holz/MetallFenster in HolzrahmenbauAussenwand) resultiert ein Wärmebrückenverlustkoeffizient Einbau , der bei energetischen Betrachtungen zu berücksichtigen ist.

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

Gipskartonplatte 12,5 mm Luftdichtigkeitsschicht OSB 3 Flachpressplatte 15 mm Holzrahmen 80/240 mm, Mineralwollplatte 240 mm Gipsfaserplatte 15 mm Winddichtung wasserabweisend, diffusionsoffen Hinterlüftungshohlraum 25 mm Holzschalung 27 mm, horizontal

ΨEinbau = 0,14 W/mK


11

3.3

Mehrkosten für MINERGIE®-Standard

3.3.1 Die Kriterien Es ist grundsätzlich nur logisch, dass Gebäude, welche den MINERGIE®- oder gar den MINERGIE®-P-Standard erfüllen, auch etwas mehr kosten dürfen als vergleichbare, «konventionelle» Bauten, die z. B. nur dem Energiegesetz genügen. Durch verbesserten Komfort, geringeren Werteverlust und die jährlich wiederkehrenden, geringeren Betriebskosten weisen MINERGIE®- Holzbauten aber ein sehr gutes Kosten/Nutzen-Verhältnis auf. Mehrkosten werden primär verursacht durch: • besser wärmedämmende opake Bauteile (dickere Wärmedämmschichten) • bessere Fenster, evtl. mit DreifachIsolierverglasung • Komfortlüftung mit WRG und evtl. Erdluftregister • Spezielle Haustechnik-Komponenten zur Nutzung erneuerbarer Energie, wie z. B. Sonnenkollektoren, Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpentechnik u. ä. Je nach Prognose der Energiepreisentwicklung lassen sich diese Mehrkosten bereits wirtschaftlich rechtfertigen. Insbesondere die in erster Priorität in einem besseren Wärmedämmstandard zu bauende Gebäudehülle erzeugt

Figur 8: Mehrkosten des verbesserten Wärmeschutzes am Beispiel einer Aussenwand in Holzrahmenbauweise, mit Vergleich zur jährlichen Energieeinsparung und zum Handlungsspielraum betreffend die Bauteilkosten bei den inneren und äusseren Wandbekleidungen.

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U ≈ 0,3 W/m2K (Energiegesetz)

kaum nicht amortisierbare Mehrkosten. Wer diese Chance nicht nutzt, macht also einen erheblichen Fehler. Der Bauherr ist mit einem Verzicht schlecht beraten, weil er die geringen Kosteneinsparungen durch ein Mehr an immer wiederkehrenden Betriebskosten ausgleichen muss. Zudem erhält der Bauträger mit dem MINERGIE®- bzw. dem MINERGIE®-P-Standard ein Gebäude, das bereits die zukünftigen Entwicklungen berücksichtigt und damit auch in 20 Jahren den gesetzlichen Anforderungen entsprechen wird. Dies ist ein wesentlicher Faktor für die Werterhaltung eines Gebäudes. 3.3.2 Vergünstigte Finanzierung Es sind bereits mehrere Anreize finanzieller Natur geschaffen worden, welche den Entscheid für eine nachhaltige MINERGIE®-Bauweise auch wirtschaftlich interessant machen: • Einzelne Kantone oder Gemeinden unterstützen MINERGIE®-Bauten oder hierfür erforderliche Komponenten, wie z.B. Sonnenkollektoren, durch Förderbeiträge. • Bei verschiedenen Bankinstituten wie z.B. der Zürcher Kantonalbank (ZKB) kann der MINERGIE®-Bauherr von günstigeren Hypotheken profitieren. Das ZKB Umweltdarlehen etwa weist für den vergünstigungsberechtigten Betrag eine Zinsreduktion von einem

U ≈ 0,2 W/m2K (MINERGIE®)

Holzrahmenbauweise mit erforderlicher Dicke d, um die gegebenen U-Werte einzuhalten

Mehrkosten Aussenwand Mehrpreis für dickere Tragstruktur und Wärmedämmschicht Energieeinsparung Jährliches Sparpotenzial bei Mittellandstandort und bei Energiepreis von 10 Rp./kWh Handlungsspielräume bei der Wahl von inneren und äusseren Beplankungen bzw. Bekleidungen, zur Beeinflussung des Erscheinungsbildes

U ≈ 0,1 W/m2K (MINERGIE®-P)

d d

d

d = 14 cm

d = 22 cm

d = 42 cm

CHF 0.–/m2

CHF 20.–/m2

CHF 60.–/m2

0 kWh/m2

10 kWh/m2

20 kWh/m2

CHF 0.–/m2

CHF 1.–/m2

CHF 2.–/m2

Fassadenbekleidung: etwa 100.– bis 200.– CHF/m2 Beispiele: – Stülpschalung Lärchenholz unbehandelt: etwa CHF 100.–/m2 – Faserzementplatten grossformatig: etwa CHF 200.–/m2

Beispiele: – Spachtelung und Abrieb auf Gipskartonplatte: etwa CHF 25.–/m2 – Holztäfer auf Lattenrost: etwa CHF 75.–/m2

Wandoberfläche innen: etwa CHF 25.– bis 75.–/m2


12

Prozent unter dem Richtsatz des gewählten ZKB Hypotheken-Modells auf. • Es gibt Kantone, welche bei MINERGIE®Bauten eine höhere Ausnutzung ermöglichen: Wer sich z. B. im Wallis für diesen Baustandard entscheidet, kommt in den Genuss einer 10 % höheren Ausnutzungsziffer. Dadurch reduziert sich der Kostenanteil «Bauland» in Relation zum realisierten Bauwerk. • Zukünftige CO2-Abgaben werden die nicht erneuerbare Energie verteuern, was den Schritt zum MINERGIE®- oder MINERGIE®P-Haus noch sinnvoller macht. 3.3.3 Figur 9: Überlegungen zu den Gesamtkosten bei unterschiedlichem Energiestandard am Beispiel eines Konzepthauses (unverbindliche Kostenermittlung; je nach Hersteller und anderen Randbedingungen ergeben sich weitere Abweichungen). Im Vergleich zum gesamten Handlungsspielraum bzw. zu den übrigen Preisdifferenzen sind die energetisch bedingten Mehrinvestitionen eher bescheiden.

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3.3.4 Nichtmonetärer Zusatznutzen Ein Grossteil der Bevölkerung will nicht primär Energie sparen, sondern einen möglichst hohen Lebensstandard erreichen. Ruhe, gute Luft und angenehme Temperaturen spielen dabei – nebst anderen Faktoren – eine grosse Rolle: Wichtigstes Argument für MINERGIE®-Bauten ist denn auch das Plus an Lebensqualität und Komfort. Insbesondere in lärmbelasteten Gebieten bietet das mechanische Lüften ohne geöffnete Fenster bestmöglichen Lärmschutz und auch die 17 % Pollenallergiker würden den Pollen und Staubschutz durch Filterung der Frischluft schätzen.

Beispiel Konzepthaus

Schnitt

Erdgeschoss

Obergeschoss

Ansicht von Norden

Ansicht von Osten

Ansicht von Süden

Ansicht von Westen

MINERGIE®

MINERGIE®-P

Baukosten nach BKP

Energiegesetz

0 Grundstück

150 000.– bis 300 000.– 150 000.– bis 300 000.– 150 000.– bis 300 000.–

(je nach Grösse und Lage)

1 Vorarbeiten

0.– bis 30 000.–

0.– bis 30 000.–

0.– bis 30 000.–

(keine/Abbruch/Baugrund)

2 Gebäude-Gesamtkosten

450 000.– bis 530 000.– 500 000.– bis 590 000.– 550 000.– bis 640 000.–

(Ausbau-/Energiestandard)

• Mehrkosten Wärmeschutz • Mehrkosten Haustechnik 4 Umgebung 5 Baunebenkosten

0.– 0.– 40 000.– bis 80 000.– 30 000.– bis 60 000.–

15 000.– 35 000.– bis 45 000.– 40 000.– bis 80 000.– 30 000.– bis 60 000.–

70 000.– 25 000.– bis 40 000.– 40 000.– bis 80 000.– 30 000.– bis 60 000.–

(Gebäudestandort)

Total Anlagekosten Mehrkosten für nächst besseren Energiestandard

670 000.– bis 1 000 000.– 720 000.– bis 1 060 000.– 770 000.– bis 1 110 000.– 0.–

50 000.– bis 60 000.–

95 000.– bis 110 000.–


13

3.4

Lignatec 16/2003

Prioritäten setzen auf dem Weg zum MINERGIE®-Standard

Beim Hausbau muss das oberste Ziel sein, ein nachhaltiges, behagliches Bauwerk zu erstellen. Neben der Standortwahl, architektonischen Qualitäten und anderen übergeordneten Kriterien sollen vier Prioritäten gesetzt werden. 3.4.1 Erste Priorität: Wärmeschutz der Gebäudehülle Gerade beim Holzbau werden beim Bauentscheid die Zeichen betreffend den baulichen Wärmeschutz auf lange Sicht gesetzt. Durch die lange Lebenserwartung der Holzbauten sind kaum Möglichkeiten vorhanden, den Wärmeschutz nachträglich sinnvoll zu verbessern; es ist davon auszugehen, dass Aussenwände, Decken und Dächer über Jahrzehnte unverändert ihren Nutzen erbringen. Neben den energetischen Vorteilen wirkt sich ein verbesserter baulicher Wärmeschutz auch hinsichtlich Behaglichkeit positiv aus. So ist z. B. bei Dreifach-Isoliergläsern mit U-Werten um 0,5 bis 0,7 W/m2K der Kaltluftabfall deutlich kleiner als bei den heute noch mehrheitlich verwendeten Zweifach-Isoliergläsern mit U-Werten  1,0 W/m2K. 3.4.2 Zweite Priorität: Passive Solarnutzung Insbesondere dann, wenn der MINERGIE®-PStandard erreicht werden soll, stellt der Anteil der Wärmegewinne, im wesentlichen beeinflusst durch die Sonnenenergie, eine bedeutende Komponente dar. Geringere passivsolare Gewinne müssen durch einen verbesserten Wärmeschutz kompensiert werden, was bei den bereits standardmässig kleinen U-Werten schwierig und aufwendig ist. Es soll deshalb auf eine optimale Fensteranordnung betreffend Fläche, Orientierung und Verschattung geachtet werden. Aber Vorsicht: Das Optimum liegt nicht bei einer vollständig transparenten Gebäudehülle. Dies nicht nur wegen des Winters, sondern auch wegen der Überhitzungsgefahr im Sommerhalbjahr! 3.4.3 Dritte Priorität: Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung WRG Wie beim Auto, wo kaum jemand auf ABS, Zentralverriegelung und allenfalls eine Klimaanlage verzichten will, gilt: Zu jedem zukunftsorientierten, behaglichen Haus gehört eine Komfortlüftung. Damit wird nicht nur die in Norm SIA 180 postulierte Grundanforderung des «genügenden Luftaustausches» (Art. 3.3.1.2 «Der Architekt ist verpflichtet … ein Lüftungskonzept zu erstellen») optimal erfüllt, eine Komfortlüftung mit WRG bringt noch folgende wesentliche Vorteile:

• kontrolliertes Abführen von Schad- und Geruchsstoffen sowie von übermässiger Feuchte • geringerer Lüftungswärmeverlust durch WRG mit Wirkungsgrad um 80 % • Luftwechsel auch in lärmbelasteten Gebieten, ohne das den Lärmschutz gewährleistende Fenster zu öffnen • evtl. geringe Kühlmöglichkeit im Sommer bei Erdluftregister und Umgehung des Wärmeaustauschers (Bypass o. ä.). Auch wenn mit diesen Massnahmen der MINERGIE®- oder MINERGIE®-P-Standard noch nicht erreicht sein sollte (ohne erneuerbare Energie können diese Standards nicht erreicht werden), so hat der Bauträger dennoch die Gewissheit, dass er mit seinen Entscheiden die wesentlichsten Ziele umgesetzt hat: • behagliche Räume durch hohe Oberflächentemperaturen und gute Luft dank kontinuierlichem Luftwechsel • geringer Heizwärmebedarf und dadurch minimierter Betriebskostenaufwand. 3.4.4 Vierte Priorität: Heizsystem und Energieträger Es gilt den Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser so clever als nur möglich abzudecken, wobei folgende Randbedingungen zu beachten sind: • Einsatz von erneuerbarer Energie (Wärme aus der Umwelt) • Verfügbarkeit von Energie im grundstücksnahen Bereich (z. B. Holz, Gas, Nahwärmeverbund) • Stand der Technik und verfügbares Kapital für Wärmeerzeugung (Sonnenkollektoren, Photovoltaik, Brennstoffzellen o. ä.) Durch den Einsatz des «richtigen Energieträgers» – hier wirken politische Entscheide beeinflussend, z. B. durch die Gewichtung der Energie – und die «bestmögliche Wärmeerzeugung» kann im Optimalfall bereits beim Neubau der letzte Schritt zum zertifizierten MINERGIE®- bzw. MINERGIE®-P-Standard gemacht werden. Weil die Haustechnik eine erheblich kürzere Halbwertszeit als die Gebäudehülle hat und weil sich energiepolitische Entscheide ändern können, kann sich ein Haus mit optimierter Gebäudehülle und Komfortlüftung allenfalls auch nachträglich zum MINERGIE®-Gebäude mausern, etwa durch den Wechsel der Wärmeerzeugung, des Energieträgers oder den nachträglichen Einbau von Sonnenkollektoren, Photovoltaikelementen o. ä.


14

4

Lignatec 16/2003

Holzbau von hoher Qualität 4.1

Albert Einsteins Wahl

Figur 10: Albert Einstein, 1929 in seinem Holzhaus in Caputh (bei Berlin), dem «Paradies am Havelsee».

Albert Einstein liess für sich ein Holzhaus bauen, ohne Luxus oder gar Prunk, trotzdem war es in seiner Bescheidenheit erstklassig. Durch seine klare Linienführung und die schönen Hölzer, die noch lange dufteten, war es der Umgebung wunderbar angepasst. An den Architekten Kondrad Wachsmann schrieb der Physiker am 25. Juli 1931: «Ich kann Ihnen nur sagen, dass ich mich noch in keiner anderen Behausung so

4.2

wohl und heimelig gefühlt habe …». Konrad Wachsmann setzte grosse Hoffnung in die Industrialisierung der Produktionsprozesse im Bauwesen, denen jedoch die Weltwirtschaftskrise ein schnelles Ende setzen sollte. Der industriell vorgefertigte Holzhausbau scheint sich aber nun, nach einer kontinuierlichen Weiterentwicklung innerhalb der letzten zehn Jahre, auch in der Schweiz durchzusetzen. Neben den rein pragmatischen Gründen wie ITgestützte Planung mit Schnittstellen zur CNCProduktion oder den heute guten Möglichkeiten betreffend Transport und Hebemittel sind es vor allem die folgenden Aspekte, welche zur hohen Akzeptanz von Holzbauten in der Schweiz beitragen: • Kurze Bauzeit, verbunden mit hohem Qualitätsstandard. • Neue Energiestandards wie Passivhaus und MINERGIE®, die grossmehrheitlich zuerst mit Holzbauten realisiert wurden. • Referenzen auch für mehrgeschossige Bauten mit gemischter Nutzung. Würde Albert Einstein – ein Visionär seiner Zeit – heute bauen, er würde bestimmt ein MINERGIE®oder MINERGIE®-P-Holzhaus bauen.

Entscheid für Holzbau in früher Planungsphase

Der Bauherr soll sich, gestützt auf die Beratung des Architekten, frühzeitig auf einen Baustandard festlegen, damit die relevanten Kriterien in den Planungsprozess einfliessen können. Zur Erreichung der beiden MINERGIE®-Standards sind folgende Punkte wesentlich: • Kompakte Gebäudehülle mit einem verbesserten baulichen Wärmeschutz • höhere Anforderung an Luftdichtigkeit der Gebäudehülle • Einbau einer Komfortlüftung mit WRG und evtl. Erdluftkollektor • Optimierte Gebäudehülle hinsichtlich passiver Sonnenenergienutzung • Einbezug von erneuerbarer Energie (Holz, Wärmepumpentechnik, Sonnenkollektoren, Photovoltaik u. ä.). Die Festlegung von Kriterien und Anforderungen kann z. B. mittels einer Zielvereinbarung (vgl. «Bauen nach SMART») erfolgen: Der Architekt und der Bauherr vereinbaren offene und feste Projektanforderungen und legen so den

Grundstein für die ständige Optimierung des Projektes, unter Ausnutzung des Handlungsspielraums der offenen Projektanforderungen. Wichtig ist, dass bereits in einer frühen Planungsphase der Entscheid betreffend die Bauweise erfolgt. Es ist nicht effizient, einen Bau als Massivbau zu planen und in einer späteren Planungsphase zu einem Holzbau zu wechseln. Selbst innerhalb der Holzbauweise ist es sinnvoll, den Entscheid betreffend das auszuführende System frühzeitig zu fällen, z. B: • Holzrahmenbauweise (Marktanteil CH etwa 80 %), • Brettstapelbauweise oder • Tafelbauweise. Wenn diese Entscheidung getroffen ist, wird mit Vorteil auch auf das Unternehmerwissen zugegriffen. Der Holzbauunternehmer soll wie andere Fachspezialisten (Bauingenieur, Haustechnikplaner, Bauphysiker) für die Planung des Projektes beigezogen und honoriert werden.


15

4.3

35

Temperatur [°C]

30

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Kriterien für qualitativ hochwertigen Holzbau

Aussenlufttemperatur θe Raumtemperatur θi,1 (Holzrahmenbau, Bodenüberkonstruktion mit Holzspanverlegeplatte) Raumtemperatur θi,2 (Holzrahmenbau, Bodenüberkonstruktion mit Anhydrit-Fliessestrich) Raumtemperatur θi,3 (Massivbau)

muss luftdicht sein, der Luftwechsel hat kontrolliert zu erfolgen (z. B. Fensterlüftung, mechanische Lüftung o. ä.). Zahlreiche Messungen bestätigen, dass mit Holzbauten höchsten Luftdichtigkeitsanforderungen entsprochen werden kann.

25

20

15

10 08.08.00 00:00

15.08.00 00:00

22.08.00 00:00

29.08.00 Datum Zeit 00:00

Es muss das Ziel sein, ein Bauwerk zu erstellen, das den Bewohnern möglichst behagliche Räume bietet. Dies bei möglichst geringem Aufwand für Betrieb und Unterhalt und einer langen Nutzungsdauer. Damit solch nachhaltige Holzbauten entstehen, sind unter anderen die folgenden bautechnischen Punkte zu beachten.

Figur 11: Mittels dynamischer Gebäudesimulation am Beispiel eines Konzepthauses wurde aufgezeigt *, dass sich bei optimalem Lüftungsverhalten (Querlüftung mit nL = 10 h–1, wenn e < 22 °C und

i > 25 °C) ein Holzbau trotz wesentlich geringerer Wärmeträgheit mindestens ebenso komfortabel zeigt wie ein Massivbau. * Vortrag Thomas Frank anlässlich HSR/EMPAFortbildung «Holzbau» 2003

Wärmeschutz im Winter Der winterliche Wärmeschutz ist in Kapitel 3 bereits ausführlich erwähnt. Die wesentlichen Kriterien «kleiner U-Wert» und «Wärmebrückenfreiheit» können mit den gängigen Holzbausystemen und Detaillösungen gut erfüllt werden. Wärmeschutz im Sommer Auch im Sommerhalbjahr soll der Holzbau durch möglichst tiefe Raumtemperaturen (Norm SIA 180: i  26,5 °C, ausser an Hitzetagen) behagliche Verhältnisse bieten. Der Wärmeschutz im Sommer lässt sich primär durch die Anordnung der Fenster (Orientierung, Fläche), die Verschattung (äusserer Sonnenschutz) und die Lüftungsmöglichkeiten (Querlüftung witterungsgeschützt) beeinflussen. Einen eher geringeren Einfluss hat die Masse bzw. die Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile (vgl. Figur 11). Luftdichtigkeit Je nach Baustandard werden unterschiedlich hohe Anforderungen an die Luftdichtigkeit gestellt. Speziell hohe Anforderungen sind beim MINERGIE®-Standard mit Komfortlüftung zu stellen, wobei generell gilt: Die Gebäudehülle

Schallschutz Zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten sind, in Abhängigkeit von der Lärmempfindlichkeit und vom Grad der Störung, Anforderungen an den Luftschallschutz (Innen- und Aussenlärm), den Trittschallschutz und den Schutz vor Geräuschen aus haustechnischen Anlagen zu gewährleisten (Norm SIA 181). Schallmessungen bei Holzbauten mit gemischter Nutzung, z. B. Büro/Wohnen, zeigen, dass mit optimierten Wand- und Deckenkonstruktionen selbst die erhöhten Anforderungen gut erreicht werden können. Feuchteschutz Während die Kriterien Oberflächenkondensat, Schimmelpilzbildung und Wasserdampfdiffusion in der Regel problemlos erfüllt werden, ist beim Holzbau der Durchfeuchtung durch Konvektion spezielle Beachtung zu schenken (vgl. Luftdichtigkeit). Für eine lange Funktionstüchtigkeit ist zudem der Schutz vor Durchfeuchtung von aussen her sehr wichtig: • Einflussbereich Erdreich (z. B. kapillar aufsteigende Feuchtigkeit vermeiden) • Oberflächenwasser (z. B. im Sockelbereich) • Niederschläge (z. B. Abdichtung von Dächern) Generell gilt: Durch konstruktiven Feuchteschutz ist die Konstruktion wirksam vor Durchfeuchtung zu schützen; Holzkonstruktionen gehören in der Regel nicht in den Feuchtbereich (Lignatec 1/1995 Holzschutz im Bauwesen). Brandschutz Ein einwandfreies Konzept für Flucht- und Rettungswege dient dem Personenschutz und ist entscheidend für den Gebäudeentwurf. Mit einem Brandschutzkonzept, gestützt auf die Rahmenbedingungen des baulichen, technischen und organisatorischen Brandschutzes, lassen sich brandsichere, mehrgeschossige und grossvolumige Holzbauten realisieren. Eine rechtzeitige Kontaktaufnahme mit der Brandschutzbehörde beeinflusst das Kosten/NutzenVerhältnis positiv, denn die heutigen Brandschutzvorschriften tragen dem guten Brandverhalten des Baustoffes Holz Rechnung.


16

4.4

Akquisition Verkauf

Start

Vorprojekt

Zielformulierung

Absage

Nein

Vertrag Bauherr/ Planer

Baugesuch

Ja

Einsprache- Nein verhandBaubewilligung lungen

Ausführungsplanung

Ja

Freigabe für Ausführung

Produktionsplanung AVOR

externer Bauablauf

Ja

Figur 12: Beispiel für Prozessablauf eines Qualitätshausbaus.

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Qualität dank konsequenter Überwachung durch VGQ

4.4.1 Qualitätssicherung mit System Mit der Gründung des «Schweizerischen Verbands für geprüfte Qualitätshäuser VGQ» wird als Ziel die Erstellung von industriell vorgefertigten Holzhäusern in Elementbauweise verfolgt. Ähnliche QS-Systeme existieren auch in Deutschland und Österreich. VGQ verleiht überprüften Produzenten von Holzsystembauten ein Qualitätssiegel. Bisher wurden Anforderungen an die Qualität der Betriebe und an ihre Bausysteme gestellt und überprüft. Zukünftig sollen auch Konzept- oder Typenhäuser geprüft und VGQ-zertifiziert werden. VGQ hat überprüfbare Qualitätsstandards für Bausysteme, Planer und Produzenten definiert und stellt die kontinuierliche Qualitätssicherung durch Eigen- und Fremdüberwachung sicher. Mit VGQ steht ein gesamtschweizerisches Qualitätslabel für den Holzsystembau zur Verfügung (www.vgq.ch). 4.4.2 Schwerpunkte der Qualitätssicherung Ein Schwerpunkt entfällt auf die betrieblichen Prozesse, die nach ISO 9001 zu zertifizieren sind. Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der betrieblichen Eigen- und Fremdüberwachung durch unabhängige Prüfstellen zu. Die Qualitätsmerkmale werden von der Planung des Bausystems, den Produktionsbedingungen in den Werkhallen und den Verhältnissen bei der Montage auf der Baustelle bestimmt. Die Säulen der Qualitätssicherung sind: • Einsatz von geprüften Bausystemen • Klar definierte Prozesse von der Planung bis zur Fertigstellung und Inbetriebnahme • Gezielte Aus- und Weiterbildung des Personals • Eigenüberwachung nach standardisierten Kriterien • Erstprüfung des Bausystems und der Betriebe durch unabhängige Prüfstellen • Stichprobenartige Prüfungen der Bedingungen in der Planung, Produktion und Montage • Prüfung von Qualitätsmerkmalen der fertiggestellten Bauwerke. 4.4.3 Prüfkriterien VGQ-Produzenten verpflichten sich, die geltenden Gesetze, Verordnungen und Normen einzuhalten. Der Nachweis von Bauteil- und Systemkennwerten erfolgt gemäss den geltenden Normen; VGQ stellt keine eigenen höheren Anforderungen.

4.4.4 Betriebliche Anforderungen Die Produktion muss in heizbaren und ausreichend beleuchteten Hallen, witterungsunabhängig und fachlich einwandfrei erfolgen können. Das Material und die Bauteile sind witterungsgeschützt, ihren Eigenschaften entsprechend zu lagern und auf dem Bauplatz zu montieren. 4.4.5 Systemdokumentation Eine Systemdokumentation gibt Auskunft über: • Eingesetzte Materialien /Baustoffe • Selbstgefertigte und zugekaufte Bauteile • Standarddetails Aus der Bauteildokumentation gehen die wichtigsten Kennwerte hervor: • Darstellung des Konstruktionsaufbaus • Statik • Wärmeschutz • Feuchteschutz (z. B. Austrocknungskapazität, Oberflächenfeuchte) • Schallschutz (Luftschall, Trittschall) • Brandschutz (Feuerwiderstandsklasse) • Holzschutz Die Funktionstüchtigkeit der Bauteilübergänge ist anhand von Standarddetails (Elementstösse, Aussenecken, Sockeldetail, Deckenauflager etc.) hinsichtlich folgender Prüfkriterien nachzuweisen: • Wärmebrücken • Luftdichtigkeit • Hinterlüftung • Schallschutz

Figur 13: Mit Detail- und Bauteil-Datenblättern dokumentiert die Casa-Vita /Frefel Holzbau AG ihren Qualitätsstandard zu Handen von VGQ.


Spatenstich

17

Freigabe an Produktion

Produktion Freigabe zur Auslieferung

Rohbau I Montage Rohbau

Ja

Ausbau I/II

Rohbau II

Abnahme Rohbau I

Schlussabnahme

Garantie Unterhaltsleistungen

Baubeginn Aushub

Ja

Bauausführung Untergeschoss

Figur 14: Robert Widmann, EMPA Abteilung Holz, gibt anlässlich einer Überprüfung der betrieblichen Eigenüberwachung Auskunft über den Verband VGQ und die Erfahrungen mit der Zertifizierung.

Ende

Wer gehört dem Verband VGQ an ? Der Verband wurde 1999 von führenden Holzsystembaubetrieben gegründet; momentan engagieren sich in diesem Verband neun Systemhausproduzenten und 23 Zulieferbetriebe. Wie viele Betriebe sind bereits zertifiziert ? Es haben bisher drei Produzenten das VGQQualitätssiegel erhalten. Zwei weitere Betriebe befinden sich z. Z. in der Umsetzung der VGQAnforderungen bzw. stehen zur Erstprüfung an. Wie ist die EMPA im VGQ involviert ? Die EMPA hat seit Anfang 2000 massgeblich an der Gestaltung des Reglementes mitgearbeitet und überprüft nun einerseits die eingereichten Unterlagen, z. B. hinsichtlich Korrektheit der

• • • •

Brandschutz Holzschutz Verbindungsmittel Verankerung

Die Systemdokumentationen sind bisher bei allen Produzenten unter Beizug und massgeblicher Mitarbeit eines Bauphysikers entstanden, wodurch für die Produzenten auch wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich Optimierungen der Systeme und Bauteile (z.B. Wärme- und Schallschutz) gewonnen werden konnten. Zudem haben die zertifizierten Unternehmen nun eine grosse Sicherheit betreffend die bauphysikalischen Kenndaten ihrer Systemaufbauten. Die Systemdokumentationen dienen sowohl als Grundlage für die interne Planung als auch als Kommunikationsgrundlage für die Zusammenarbeit mit externen Fachleuten. 4.4.6 Eigenüberwachung Jeder Betrieb verfügt über speziell geschulte Personen, welche die Verantwortung für die Qualitätssicherung durch Eigenüberwachung tragen. Schwerpunkte sind hierbei: • Klare Regelung der innerbetrieblichen Prozesse von der Planung bis zur Abnahme und

Lignatec 16/2003

Bauteilkennwerte. Andererseits überprüft sie die Prozessabläufe und die Ausführungsqualität im Betrieb und teilweise auch auf der Baustelle. Sind noch andere Partner bei der Überprüfung der Betriebe engagiert ? Die EMPA arbeitet mit Vertreter der SH-Holz gleichberechtigt und eng in einem Team zusammen, was eine optimale Abdeckung der vielfältigen fachlichen Belange bei den Überprüfungen gewährleistet. Haben alle bisher überprüften Betriebe die VGQ-Zertifizierungshürde problemlos genommen ? Ganz so problemlos ist das nicht, denn die gestellten Anforderungen sind recht hoch. Die EMPA hat sowohl bei den Systemdokumentationen als auch bei den Eigenüberwachungen vereinzelt Details kritisieren müssen, während die handwerkliche Ausführung grundsätzlich in bester Qualität erfolgte. Durch Beseitigung der kritisierten Punkte konnten aber alle überprüften Betriebe vom VGQ zertifiziert werden und somit demonstrieren, dass sie in der Lage sind, qualitativ hochwertige Holzbauten zu erstellen.

-

Übergabe (Definition der Schnittstellen, Einsatz von Checklisten) Eigenüberwachung am fertigen Objekt. Mindestens an einem Objekt müssen pro Jahr folgende Qualitätsprüfungen erfolgen: Blower-Door-Test zur Überprüfung der Luftdichtigkeit des Gebäudes Thermografische Messungen zur Überprüfung der Wärmedämmung/Wärmebrücken Messung des Luft- und Trittschalldämmvermögens ausgewählter Bauteile dort, wo entsprechende Anforderungen bestehen (Norm SIA 181, unterschiedliche Nutzungseinheiten).

4.4.7 Fremdüberwachung Die Fremdüberwachung erfolgt durch unabhängige Prüfstellen in Form von umfangreicher Erstprüfung mit: • Überprüfung der Systemdokumentation • Überprüfung der innerbetrieblichen Prozesse Regelmässiger Nachprüfungen (einmal jährlich): • Überprüfung der Eigenüberwachung der Betriebe inklusive der zugehörigen Unterlagen und Prüfprotokolle • Übereinstimmung zwischen der Planung und der Umsetzung anhand eines aktuell in Produktion befindlichen Objekts.


18

4.5

Lignatec 16/2003

Qualität dank vernetzter Planung

Figur 15: Ein Zusammenschluss von Planern, Fachspezialisten und Systemlieferanten in einem Verband wie Architos (vgl. Organisationsstruktur) bietet Gewähr für die vernetzte Planung und Realisierung von qualitativ hochwertigen Holz-Systembauten.

®

Mitgliederversammlung Architekten + Fachspezialisten

Vorstand Präsident + 4 Mitglieder

Recht Sekretariat

Forschung Entwicklung

Geschäftsführer

Marketing

Kommunikation

Bauträger

Architekten Planer

®

Fachspezialisten Fachplaner

Systemlieferanten

Bauwerk

weile sind in Architos 22 Architekten, zehn Spezialisten aus den Bereichen Baustatik, Baumanagement, Baurecht, Haustechnik und Bauphysik sowie Systembau zusammengeschlossen. Architos ist die führende Plattform für den energieoptimierten Holzbau in der Schweiz mit Ausstrahlung nach Deutschland: im süddeutschen Raum haben sich bereits sechs Planer dem Architos-Verband angeschlossen.

4.5.2 Sechs Leitsätze von Architos • Systemholzbau und vorgefertigter Hausbau mit der führenden Plattform fördern. • Weiterentwicklung des Holzsystembaus hinsichtlich Produktqualität, Bauökologie, Baubiologie, Energieeffizienz sowie systematisierte, prozessorientierte Projektabwicklung. • Erstellen von Bauten, die den anerkannten Regeln der Baukunst entsprechen und hohe architektonische Qualitäten aufweisen. • Fördern von Qualitätsprodukten mit optimiertem, fairem Preis/Leistungs-Verhältnis. • Fördern der energieoptimierten Bauweise durch vernetzte Kommunikation und persönliche Beratung. • Zusammenarbeit mit seriösen, auf ihrem Fachgebiet führenden Partnerarchitekten, Fachspezialisten und Systemlieferanten.

Figur 16: Zitate von Benedikt Loderer aus dem Film «High-tech aus dem Wald».

Für weitere Informationen: www.architos.ch

4.5.1 Wahl der Projektpartner Damit ein «scharfer Holzbau» entsteht, ist ein vernetztes Planen unter Einbezug sämtlicher Kriterien bereits in der frühen Planungsphase erforderlich. Dies ist dann optimal gewährleistet, wenn Planer am Werk sind, die bewusst den Weg der vernetzten Planung von Holzbauten gegangen sind und so zur Weiterentwicklung des Holzsystembaus beigetragen haben. Eine Gruppe solcher Planer hat sich mit Spezialisten und Unternehmern zusammengetan und mit Architos einen Verband gegründet. Mittler-

«Dieses Haus ist vielleicht 350 Jahre alt, was beweist, dass Holz ein dauerhafter Baustoff ist, wenn man richtig konstruiert und das Gebäude richtig unterhalten wird.» «Holzbauten kann man nicht einfach zeichnen, sondern man muss sie konstruieren». «Bei einem Holzbau muss man früher denken, man muss besser denken, und man muss schärfer denken!» «Und noch etwas: Holz wird mit dem Alter je länger je schöner».


19

®

Flachdach «MINERGIE®-P»

FD/MIN-P/003

Konstruktionsaufbau: 1 2 3 4 5 6 7

Brettstapeldecke 160 mm Dampfbremse und Luftdichtigkeitsschicht Polyurethanhartschaum-Gefällsplatte, ø 40 mm Polyurethanhartschaumplatte Alu-kaschiert 180 mm Abdichtung Schutzlage / evtl. Trittschalldämmschicht Schutz- und Nutzschicht

®

Anmerkungen/Hinweise:

Bauteilmatrix

MINERGIE®-P

1 2 3 4 5 6 7

Aussenbauteile Aussenwand

Statik

Flächengewicht: 263 kg/m2 mit Extensivbegrünung 180 kg/m2 Element statisch tragend Element statisch nicht tragend

Wärmeschutz

0,098 Wärmedurchgangskoeffizient U: – Wärmedurchgangskoeffizient UEN ISO 13370: 0,01 Dynamischer Wärmedurchgangskoeffizient U24: Wärmespeicherfähigkeit Cinnen bzw. unten bzw. links: 62 – Coben bzw. rechts:

Economy U = 0,257 U = 0,194

Steildach U = 0,251 U = 0,248

MINERGIE

MINERGIE-P (Passivhaus)

U = 0,184 U = 0,189 U = 0,147

U = 0,111 U = 0,113

U = 0,184 U = 0,182

U = 0,108

W/m2K W/m2K (gegen Erdreich: AB=100 m2; P=40 m, z=2,8 m, λE=2,0 W/mK) W/m2K KJ/m2K KJ/m2K

Feuchteschutz / Holzschutz Wasserdampfdiffusion

3 g/m2a > 3 g/m2a – g/m2a ja

Kondensierende Wasserdampfmenge: Austrocknende Wasserdampfmenge: Restkondensat: Austrocknung gewährleistet:

Flachdach

U = 0,193 U = 0,273

U = 0,193 U = 0,155 U = 0,188 U = 0,158 U = 0,109 U = 0,102 U = 0,098

Decke

U = 0,196

U = 0,197

U = 0,112

U = 0,173 U = 0,262 U = 0,128

U = 0,107 U = 0,111

nein vor Witterung geschützt vor Witterung teilweise geschützt direkt bewittert Feuchtbereich

Lage des Bauteils

Konstruktionsholz

Schlagregenschutz Wasserdichtigkeit

(z.B. gegen kalten Dachraum)

– technisch getrocknet, Holzfeuchte 12 % ±3 % – verleimt – unbehandelt Mit Flachdachabdichtung

Boden

Luftschallschutz

Bewertetes Bauschalldämmass:

Trittschallschutz

Bewerteter Standard-Trittschallpegel bei Bodenbelag: (je nach Trittschalldämmschicht bzw. Schutzlage)

Brandschutz

Ökologie (*)

© RENGGLI AG

U = 0,332 U = 0,128

(z.B. über Aussenluft/ über nicht beheizten Räumen)

Schallschutz

R'w

L'n,w ≈ 54 dB L'n,w ≈ – dB L'n,w ≈ – dB

– mit Trittschalldämmschicht –… –…

Aussenwand im Erdreich

Keine Feuerwiderstandsklasse F30 F60 F90 Treibhauseffekt durch CO2-Immission: 1844,0 g CO2eq/m2a Versäuerung durch SO2-Immission: 13,6 g SO2eq/m2a Primärenergie-Inhalt erneuerbar: 35.7 MJ/m2a Primärenergie-Inhalt nicht erneuerbar: 51,2 MJ/m2a April 2003

Figur 17: Planung mit VGQ-geprüftem, zertifiziertem und dokumentiertem Bausystem der Renggli AG, Sursee/Schötz.

≈ 45 dB

(U-Wert berechnet gemäss EN ISO 13370)

(*) mit Ökodaten von EPS Boden über an Stelle von PUR Alu-kaschiert Erdreich MINERGIE-P (U-Wert berechnet gemäss EN ISO 13370)

Innenbauteile Trennwände

R'w = 46 dB R'w = 51 dB R'w = 62 dB R'w = 60 dB R'w = 65 dB R'w = 43 dB R'w = 46 dB

Geschoss- R'w = 52 dB R'w = 55 dB R'w = 52 dB R'w = 48 dB R'w = 50 dB R'w = 60 dB R'w = 62 dB R'w = 62 dB decke

© RENGGLI AG

April 2003

MINERGIE-P

Lignatec 16/2003

4.5.3 Planungsphilosophie Architos engagiert sich für die Weiterentwicklung von energetisch und qualitativ hochwertigen Holzbausystemen durch: • eine Gruppe Forschung und Entwicklung • Planung von Konzepthäusern, z. B. für den mehrgeschossigen Wohnungsbau • permanenten Gedankenaustausch und Knowhow-Transfer • gemeinsame Marketing-Aktivitäten. Architos-Partner bauen in der Regel mit dem von ihnen mitgeprägten Holzbausystem der Renggli AG. Dieses System ist VGQ-zertifiziert und bietet neben dem hohen Qualitätsstandard den Vorteil, dass es für den Planer sehr gut dokumentiert ist. Der Planer kennt neben den konstruktiven Randbedingungen auch die bautechnisch-bauphysikalischen Kennwerte der Systemaufbauten. Für den Bauträger bietet das Bauen mit verlässlichen Partnern und systematisch weiterentwickeltem, erprobtem Holzbausystem wesentliche Vorteile: Die Unwägbarkeiten des Prototypenbaus werden auf ein Minimum reduziert, was zu funktionstüchtigen und langlebigen Bauwerken führt.

Figur 18–21: Im Kontext Architos sind in den letzten Jahren unter anderen diese vier energieeffizienten Bauten erstellt worden.

Figur 18: Überbauung «Römerweg» in Härkingen.

Figur 20: Passivhaus «Tannenhof Süd» in Konstanz.

Figur 19: Einfamilienhaus «Schmid» in Küssnacht am Rigi.

Figur 21: «Sentihäuser» in Kriens.


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Zertifizierung von MINERGIE®-Bauten 5.1

Figuren 22–23: Die beiden Diagramme zeigen für die Gebäudekategorie Wohnen MFH/ EFH die MINERGIE®- bzw. MINERGIE®-P-Anforderung «Gebäudehülle» und «Energie Wärme».

5.1.1 MINERGIE®-Standard Es gibt mittlerweile den MINERGIE®-Standard für Neubauten und Bauten vor 1990 (Sanierung) für zwölf Gebäudekategorien, von Wohnbauten bis zu Sportbauten und Hallenbädern. Für neue Wohnbauten (MFH bzw. EFH) gelten folgende MINERGIE®-Anforderungen: • Einbau einer Komfortlüftung, wenn möglich mit Wärmerückgewinnung (WRG) • Der Heizwärmebedarf Qh darf bei Standardnutzung maximal 80 % des Grenzwertes Hg gemäss Norm SIA 380/1 betragen. Die Erfahrungen in der Praxis haben gezeigt, dass diese Anforderung relativ leicht einzuhalten ist. • Die gewichtete Energiekennzahl «Wärme» (Heizung, Warmwasser, Strom für Lüftung) darf nicht grösser als 42 kWh/m2 sein. Diese Anforderung kann in der Regel nur durch den Einsatz von erneuerbarer Energie erreicht werden, wie zum Beispiel mit: – Sonnenkollektoren für Warmwasser – Photovoltaik für Stromerzeugung – Wärmepumpentechnik u.ä. • Maximal 10 % Mehrkosten gegenüber konventionellen Vergleichsobjekten.

5.1.2 MINERGIE®-P-Standard Der MINERGIE®-P-Standard ist zur Zeit definiert für Bauten der Gebäudekategorie Wohnen MFH, Wohnen EFH und Verwaltung. Weil bei solchen Bauten die energetische Optimierung oft so weit getrieben wird, dass die Deckung des verbleibenden Heizwärmebedarfs über die vorgeschriebene Komfortlüftung erfolgen kann, gelten für Neubauten wie für bestehende Bauten bei Sanierungen dieselben Anforderungen. Eine Luftheizung ist für MINERGIE®-P-Bauten allenfals eine interessante Option, aber keine Vorschrift. Für Wohnbauten im MINERGIE®-P-Standard sind folgende Anforderungen einzuhalten: • Der Heizwärmebedarf Qh darf maximal 20 % des Grenzwertes Hg gemäss Norm SIA 380/1 betragen, falls A/EBF  1,1 ist, bzw. Qh  10 kWh/m2, wenn A/EBF < 1,1 ist • Spezifischer Wärmeleistungsbedarf-MP qh-MP,max  10 W/m2 EBF • Die gewichtete Energiekennzahl «Wärme» (Heizung, Warmwasser, Strom für Lüftung) darf nicht grösser als 30 kWh/m2 sein. Diese Anforderung kann nur durch den Einsatz von erneuerbarer Energie erreicht werden. • Luftdichte Gebäudehülle mit nL,50  0,6 h–1 • Haushaltgeräte der Effizienzklasse A und A+ für Kühlgeräte.

Gebäudehüllenziffer A/EBF 0,5 100

1,0

1,5

2,0

Gebäudehüllenziffer A/EBF 2,5

0,5

3,0

90

80

80

70

70

60 50

30 20 10

1,5

2,0

MFH

EFH

90

40

1,0

2,5

3,0

100 MFH

Energiekennwerte [kWh/m2a]

An MINERGIE®-Bauten werden generell sehr hohe Ansprüche gestellt. Dies mit dem Ziel, behagliche Bauten bei möglichst geringem Einsatz von nicht erneuerbarer Energie zu erhalten und unter Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeit und Architektur.

Anforderungen

Grenzwert Hg 0,8 · Hg Energiekennzahl «Wärme» für: • Ölheizung kondensierend • Holzheizung • Wärmepumpe mit Erdsonde MINERGIE®-Grenzwert «Energie für Wärme»

0

Figur 22: Wenn die Gebäudehülle nur gerade der Anforderung Qh = 0,8 · Hg entspricht, kann der MINERGIE®-Standard allenfalls beim MFH mit Wärmepumpe erreicht werden; ansonsten ist eine bedeutend besser wärmegedämmte Gebäudehülle oder der Einsatz von erneuerbarer Energie (Sonnenkollektoren, Photovoltaik) erforderlich.

Energiekennwerte [kWh/m2a]

5

Lignatec 16/2003

60

EFH

Grenzwert Hg 0,8 · Hg bzw. 10 kWh/m2 Energiekennzahl «Wärme» für: • Ölheizung kondensierend • Holzheizung • Wärmepumpe mit Erdsonde MINERGIE®-Grenzwert «Energie für Wärme»

50 40 30 20

10 0

Figur 23: Wenn die Gebäudehülle der Anforderung Qh = 0,2 · Hg entspricht, kann der MINERGIE®-P-Standard bei Wärmeerzeugung mit der Wärmepumpe oder evtl. mit einer Holzheizung erreicht werden; mit einer Ölheizung wird es hingegen in der Regel kaum möglich sein, diesen strengen Standard zu erreichen.


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5.2

Vorgehen bei der Zertifizierung

Der Nachweis, dass die Anforderungen von MINERGIE®- bzw. MINERGIE®-P-Bauten eingehalten sind, erfolgt einerseits mit Computerprogrammen zur Norm SIA 380/1 «Heizwärmebedarf». Falls die Software MINERGIE®-P-tauglich ist, wird auch der Wärmeleistungsbedarf des Gebäudes ausgewiesen. Anderseits stehen, basierend auf Excel, Programme für den MINERGIE®- bzw. den MINERGIE®-P-Nachweis zur Verfügung. 5.2.1 MINERGIE®-Bauten Für die Zertifizierung von MINERGIE®-Bauten sind folgende Unterlagen erforderlich: • Pläne mit Bezeichnung der Bauteile • Berechnung von EBF und Gebäudehüllfläche • Bauteilliste mit U-Wert-Berechnung • Nachweis der Wärmebrückenfreiheit bzw. Angaben zu relevanten Wärmebrückenverlustkoeffizienten • Prinzipschema für Heizung, Warmwasser und Lüftung • Systemnachweis SIA 380/1 unter Berücksichtigung der Standardnutzung – mit Standardluftwechsel (Beurteilung Qh  0,8 · Hg) – mit effektivem Luftwechsel (Heizwärmebedarf Qh für Berechnung des MINERGIE®-Grenzwertes) • MINERGIE®-Nachweis betreffend die gewichtete Energiekennzahl «Wärme» (Heizung, Warmwasser, Strom für Lüftung) und MINERGIE®-Antragsformular. Die meisten Unterlagen sind identisch mit den erforderlichen Beilagen zum ordentlichen Energienachweis im Rahmen der Baubewilligung. Mit den im Rahmen der Gebäudeprojektierung rechnerisch möglichen Nachweisen kann bereits eine provisorische «Label-Zusage» erwirkt werden. Für die definitive Zertifizierung ist eine Baubestätigung erforderlich.

5.3

Lignatec 16/2003

5.2.2 MINERGIE®-P-Bauten Bei der Zertifizierung von MINERGIE®-P-Bauten werden im wesentlichen folgende vier Punkte beurteilt: 1. Heizwärmebedarf gemäss Norm SIA 380/1 und Wärmeleistungsbedarf-MP (basierend auf dem spezifischen Wärmeverlustkoeffizienten H), unter Berücksichtigung von folgenden Abweichungen zur Standardnutzung: • Elektrizitätsverbrauch gemäss MINERGIE®-P-Spezifikation (QE, fE), • thermisch wirksamer Aussenluftvolumen˙th), berechnet mit Standardwerten strom (V MINERGIE®-P. • Auslegungstemperatur gemäss SIA 381/2 für die Berechnung des Wärmeleistungsbedarfs-MP. 2. MINERGIE®-P-Nachweis betreffend die gewichtete Energiekennzahl «Wärme» (Heizung, Warmwasser, Strom für Lüftung). 3. Nachweis, dass energieeffiziente Geräte eingesetzt werden (Datenblätter). 4. Nachweis der genügenden Luftdichtigkeit der Gebäudehülle mittels Blower-Door-Test. Mit den im Rahmen der Gebäudeprojektierung rechnerisch möglichen Nachweisen kann bereits eine provisorische «Label-Zusage» erwirkt werden. Für die definitive Zertifizierung ist eine messtechnische Prüfung der Luftdichtigkeit beim fertiggestellten Bauwerk erforderlich. Die für die Zertifizierung erforderlichen Unterlagen stimmen sinngemäss mit denjenigen beim MINERGIE®-Nachweis überein; zusätzlich sind das Protokoll der Luftdichtigkeitsprüfung und Datenblätter der Haushaltgeräte beizulegen. Weil für funktionstüchtige MINERGIE®-P-Bauten ohne statische Heizung (nur Luftheizung) die korrekte Abschätzung der Wärmeverluste und der Energiegewinne von grosser Bedeutung ist, wird bei der Zertifizierungskontrolle der korrekten Berechnung von U-Werten, Wärmebrückenverlustkoeffizienten und der Beurteilung der Verschattung gebührende Beachtung geschenkt.

Zertifizierungsstellen

MINERGIE®-Bauten werden durch kantonale Zertifizierungsstellen geprüft. Eine Liste der kantonalen Energiefachstellen ist unter www.minergie.ch zu finden.

MINERGIE®-P-Bauten werden zertifiziert durch: MINERGIE®-P-Zertifizierungsstelle HTA Luzern, ZIG Technikumstrasse 21, CH-6048 Horw minergie-p@minergie.ch


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6

Lignatec 16/2003

Energetisch optimierte Holzbauten 6.1

Einfamilienhaus in Stäfa: MINERGIE®-Standard

Projektinformation Das Wohnhaus steht in einem Einfamilienhausquartier oberhalb von Stäfa. Es war ein Entwurfsgrundsatz, dass sich auf dem ebenen Baugelände die Hauptfassade der Sonne zuwendet und dass der Blick auf den Zürichsee im oberen Geschoss frei wird. Der Baukörper ist gegen Südwesten offen und fast durchgehend verglast. Die Pultdachform unterstreicht die Projektabsicht, durch eine höhere Südfassade die passive Energienutzung positiv zu beeinflussen. Wichtiges Ausdrucksmittel ist der horizontale Holzraster, welcher das Sonnenlicht bricht und die Einsicht von aussen hemmt, die Offenheit und Transparenz aber nicht beeinträchtigt.

Raumprogramm Das Einfamilienhaus ist teilweise unterkellert. Das Untergeschoss beinhaltet Technik- und Kellerräume. Das Erdgeschoss situiert sich auf der Rückseite mit einer zweigeschossigen Eingangshalle, Tages-WC mit Abstellraum und Gästezimmer. Ein mit der Küche zusammmenhängender offener Wohn-/Essbereich orientiert sich gegen Südwesten und zeigt einen direkten Bezug zum vorgelagerten äusseren Aufenthaltsbereich. Diese ganze Zone liegt gegenüber dem Eingangsbereich um einige Treppenstufen tiefer und schafft eine grosszügige Raumatmosphäre. Im Obergeschoss gliedern sich die drei Schlafzimmer mit Bad an die zentrale Mittelzone an.

Figur 24: Fassadenschnitt.

Konstruktionsprinzip Auf dem konventionell gebauten Untergeschoss in Stahlbeton steht der Systemholzbau als Rahmenbau mit vorgefertigten Wand-, Boden- und Dachelementen. Als Dämmaterial wurde der Zellulosedämmstoff «Homatherm» gewählt. Die äusseren Holzteile sind in naturbelassenem Lärchenholz ausgeführt. Die weissen Fassadenbereiche bestehen aus einer mineralisch verputzten Putzträgerplatte. Die Fenster mit Douglasienholzrahmen und Dreifachverglasung stehen in Kontrast zu den weissen, mit Textilgewebe bespannten Wänden und den glatten Weissputzdecken. Die Beschattung übernehmen nebst dem Horizontalraster vorgesetzte Stoffmarkisen. Naturschieferbeläge und gekalkter Lärchenholzparkett bestätigen eine konsequente ökologisch sinnvolle Materialwahl. MINERGIE®-Standard

Figur 25: Gebäude von Süden, mit angebautem Carport.

Figur 26: Gegen Süden höhere Fassade dank Pultdach.

Figur 27: Wohn-/Essraum im Erdgeschoss.

Neben architektonischen und baukonstruktiven Massnahmen bewirken die Solaranlage, die kontrollierte Wohnungslüftung mit WRG und die Erdsonden-Wärmepumpe die gute Energiekennzahl «Wärme». Das Regenwasser wird in einem Tank gesammelt und steht z. B. für die Bewässerung des Gartens zur Verfügung.


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ABSTELLRAUM ZIMMER

EINGANG WC

WOHNEN

ESSEN / KOCHEN

Figur 28: Erdgeschoss.

BAD

ZIMMER

DIELE

ZIMMER

ZIMMER

CARPORT

VELOS / GERÄTE

Lignatec 16/2003

Bauherrschaft Andreas Utz/Katrin Walser, Stäfa Architekten Woodarc, H. Suter, Ebnat-Kappel in Zusammenarbeit mit Casa-Vita /Frefel Holzbau AG, Mollis Holzbauingenieur Casa-Vita /Frefel Holzbau AG, Mollis Ausführung Holzbau Casa-Vita /Frefel Holzbau AG, Mollis Bautechnik – Holzrahmenbauweise, U-Wert der opaken Bauteile < 0,2 W/m2K – Lärchenholzfenster mit Dreifach-Isolierverglasung • Ug = 0,7 W/m2K • Uw  1,0 W/m2K Haustechnik/Energieträger – Erdsonden-Wärmepumpe für Heizung und Brauchwasseraufbereitung – Kontrollierte Wohnungslüftung mit WRG – Solaranlage mit Heizungsunterstützung – Regenwassernutzung für Garten Heizwärmebedarf SIA 380/1 42,2 kWh/m2 Gewichtete Energiekennzahl «Wärme» 36,7 kWh/m2

Figur 29: Obergeschoss.

MINERGIE®-Zertifikat ZH-376

FERMACELLKANAL

Figur 30: Schnitt.

Figur 31: Ansicht Ost.


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6.2

Figur 32: Fassadenschnitt

Lignatec 16/2003

Wohn- und Geschäftshaus Renggli AG in Sursee: MINERGIE®-Standard

Figur 33: Montage der Aussenwände mit eingebauten Fenstern.

Figur 34: Das Gebäude von Süden.

Figur 35: Im EG gegen Nordosten offener Innenhof.

Figur 36: Büroraum der Renggli AG.

Projektinformation Das neue Bürogebäude in Sursee ist ein viergeschossiger Holzsystembau, der die Resultate eines Architekturwettbewerbs von 1991 in überarbeiteter Form umsetzt. Die Zusammenarbeit erfolgte mit dem Architekturbüro Scheitlin Syfrig + Partner, das den Wettbewerb gewonnen hatte. Der quadratische Bau verfügt über einen Innenhof und wird in seinem hinteren Teil vom Flusslauf der Suhre durchbrochen. Der viergeschossige Holzbau hat etwas Pionierhaftes an sich, denn Holzbauten dieser Dimension und Nutzungsart haben in der Schweiz (noch) Seltenheitswert.

Raumprogramm Nebst den Büroräumlichkeiten für den Eigenbedarf und für diverse Drittunternehmen sind in den Obergeschossen vier exklusive Wohnungen enthalten. Auf der Nordseite des Gebäudes befinden sich auf der einzigartigen Suhre-Insel zwei Ateliers, die über eigene Erschliessungen erreicht werden. Drei Erschliessungskerne und interne Erschliessungen von mehrgeschossigen Nutzungseinheiten stellen die optimale Zugänglichkeit der Räume sicher.

Baurealisierung Das Gebäude steht im Grundwasserbereich. Nach Abschluss der archäologischen Grabungen wurde die Baugrube vollständig abgedichtet, die Pfählung vorgenommen und das Kellergeschoss in Ortbeton gebaut. In dieser Zeit erfolgte die Produktion der Elemente im Werk in Schötz; die Montage der vier Geschosse begann im Juli 2002 und dauerte nur gerade vier Wochen. Ende 2002 wurde dieser Neubau nach den Innenausbauarbeiten bezogen.

Konstruktionsprinzip Das Untergeschoss ist in Stahlbeton erstellt. Darüber bilden drei bzw. vier Geschosse in Holzelementbauweise eine hochwärmegedämmte Gebäudehülle. MINERGIE®-Standard Dank optimiertem baulichem Wärmeschutz, Komfortlüftung mit WRG und zwei effizienten Grundwasser-Wärmepumpen ist die gewichtete Energiekennzahl «Wärme» beim Wohn- und Geschäftshaus der Renggli AG gegenüber dem MINERGIE®-Standard um etwa 40 % besser.


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Lignatec 16/2003

Bauherrschaft St. Georg Immobilien AG, Sursee Architekten Scheitlin Syfrig + Partner AG, Luzern Holzbauingenieur Makiol + Wiederkehr, Beinwil am See Bauphysik Ragonesi Strobel & Partner AG, Luzern Ausführung Holzbau/GU Renggli AG, Sursee/Schötz Figur 37: Schnitt.

DL

DL

DL

Eisinger EPX 65 4

321 001

342 000

9

DL DL Eisinger EPX 65 4

Bautechnik – Holzrahmenbauweise, U-Wert der opaken Bauteile < 0,2 W/m2K – Holz/Metall-Fenster mit ZweifachIsolierverglasung • Ug = 1,0 W/m2K • Uw  1,2 W/m2K Haustechnik/Energieträger – 12 Lüftungsgeräte (Nutzungseinheit) – 2 Grundwasserwärmepumpen Heizwärmebedarf SIA 380/1 50,6 kWh/m2 Gewichtete Energiekennzahl «Wärme» 24,4 kWh/m2 MINERGIE®-Zertifikat LU-035

DL

2.5 DL DL DL DL DL

2.5

Ortbeton-Zwischenpodest DL DL 342 000

Andi Scheitlin dipl. Architekt ETH Scheitlin Syfrig + Partner AG Architekten AG, Luzern

321 001

HFL

2.5

DL

DL

DL

Figur 38: Erdgeschoss.

494.68

Figur 39: Ansicht Südost.

Beim Geschäftshaus der Renggli AG ging es aus städtebaulicher Sicht darum, strassenseitig die Lücke in der markanten Häuserzeile zu schliessen und den Bau auf die räumlichen Elemente und Bauten der Nachbarschaft abzustimmen. Aber auch die Thematiserung der beiden Suhreläufe war uns sehr wichtig. Den alten Suhrelauf, der für Wasserkraftnutzung während Jahrzehnten gedeckt war, haben wir freigelegt und mit einem öffentlichen Weg ergänzt. Der Innenhof dient der Belichtung der Büros, er öffnet sich dazu zur Suhre hin. Anlässlich des Wettbewerbs, den wir vor zwölf Jahren gewonnen haben, wäre dieses Projekt in Holz nicht möglich gewesen. Dank liberaleren Brandschutzvorschriften und grossem Produktions-Know-how besteht heute für das Bauen mit Holz deutlich mehr Spielraum.


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6.3

Figur 40: Haustechnikraum. Von rechts: Kompaktlüftungsgerät, Warmwasserboiler 320 Liter, Hydraulikgruppe der Sonnenkollektoranlage.

Einfamilienhaus in Dintikon: Erstes MINERGIE®-P-Zertifikat

Projektinformation Die Bauherrschaft wollte mit klaren Zielvereinbarungen Zeichen setzen: – möglichst gute Jahresenergiebilanz, – passive und aktive Sonnenenergie nutzen, – zukunftsorientierte, ökologische Bauweise. Das evaluierte Grundstück, das an die südseitig unverbaubare Landwirtschaftszone grenzt, erwies sich als optimal, um die hochgesteckten energetischen Ziele zu erreichen. Zudem bewilligte der innovative Gemeinderat ein sonst in Dintikon unübliches Flachdach, damit die Solar- und Photovoltaikanlage realisiert werden konnte, welche den gesamten Energiebedarf mit erneuerbarer Sonnenenergie abdeckt. Dieses im Kontext von Architos realisierte Objekt hat den Solarpreis 2003 erhalten. Baurealisierung Das im Herbst 2002 geplante Objekt wurde von Dezember 2002 bis März 2003 erstellt. Bezogen wurde das Einfamilienhaus im März 2003.

Figur 41: Haustechnikraum. Von rechts: Zentrale Staubsauganlage, Wechselrichter der Photovoltaikanlage, Elektrotableau, Kompaktlüftungsgerät.

Figur 42: Erschliessung der Räume im Obergeschoss.

Lignatec 16/2003

Raumprogramm Die Grundriss-Organisation ist durch die Gebäudeorientierung geprägt. Die ausschliesslich südorientierten Wohn- und Schlafräume profitieren von den grossen Fensterflächen; es ergeben sich lichtdurchflutete Räume mit unverbaubarer Sicht bis zu den Alpen. Untergeordnete Räume sind auf der durch Lärmimmissionen beeinträchtigten Nordseite plaziert. Weil in den angebauten Annexbauten genügend Stauraum vorhanden ist, konnte auf eine Unterkellerung verzichtet werden.

Figur 43: Annexbau mit darüberliegender Dachterrasse.

Figur 44: Das Gebäude von Süden.

Figur 45: Wohnzimmer im Erdgeschoss.

Konstruktionsprinzip Über der Bodenplatte aus Stahlbeton mit umlaufendem Frostriegel ist die Gebäudehülle mit industriell vorgefertigten Wand-, Decken- und Dachelementen erstellt worden. Haustechnik Für eine hohe Energieeffizienz sorgt die kontrollierte Lüftungsanlage. Die über einen Erdluftkollektor vorgewärmte Frischluft gelangt ins Lüftungsgerät, wird dort über die Wärmerückgewinnung und eine Kleinstwärmepumpe erwärmt und den Räumen zugeführt. Der Energieeffizienz von Beleuchtung und Haushaltgeräten wurde höchste Aufmerksamkeit geschenkt. Das ganze Gebäude ist mit Energiesparlampen ausgerüstet und alle Haushaltgeräte erfüllen die Effizienzklasse A bzw. A+. Trotzdem entfallen 50 % des Gesamtenergiebedarfs auf den «Haushaltstrom».

Figur 46: Disponibler Raum im Obergeschoss.

MINERGIE®-P-Standard Dieses Einfamilienhaus ist nicht nur das erste in der Schweiz zertifizierte MINERGIE®-P-Gebäude, es erreicht auch den internationalen Passivhaus-Standard. Der über ein Betriebsjahr rechnerisch ermittelte Ertrag der Sonnenkollektor(1 800 kWh) und der Photovoltaikanlage (5 700 kWh) ist grösser als der berechnete Energieverbrauch für Heizung, Warmwasser und Haushaltstrom. Das Haus ist somit, über ein Betriebsjahr gerechnet, energieautark.


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Wohnen/Essen

Küche

Entrée

Arbeiten/Gäste

WC

Zimmer 2

Zimmer 1

Vorplatz

Bad

Waschen/Trocknen

Figur 48: Obergeschoss.

Disponibel

Figur 49: Schnitt.

Arbeiten/Gäste

Bad

Waschen/Trocknen

WC

Technik/Vorrat

Figur 50: Ansicht Nord.

Figur 51: Ansicht Ost.

Figur 52: Ansicht Süd.

Figur 53: Ansicht West.

Architekten Architekturbüro Setz, Rupperswil (Partnerarchitekt Architos) Haustechnik-Planung/Blower-Door-Messung Otmar Spescha, Schwyz Ausführung Holzbau Renggli AG, Sursee/Schötz (Systemlieferant Architos) Bautechnik – Holzrahmenbauweise, U-Wert der opaken Bauteile  0,1 W/m2K – Holz/Metall-Fenster mit DreifachIsolierverglasung • Ug = 0,5 W/m2K • Uw  0,8 W/m2K

Technik/Vorrat

Figur 47: Erdgeschoss.

Disponibel (Zimmer 3 und 4)

Lignatec 16/2003

Haustechnik/Energieträger – Lüftungsgerät mit WRG und Abluftwärmepumpe, Erdluftregister 80 m – Sonnenkollektoren 4,5 m2 auf Flachdach – Photovoltaikanlage 50 m2 auf Flachdach Heizwärmebedarf SIA 380/1 22,5 kWh/m2 Gewichtete Energiekennzahl «Wärme» –20 kWh/m2 (Ertrag der Photovoltaikanlage mit Faktor 2 berücksichtigt) MINERGIE®-P-Zertifikat AG-001-P Max Renggli, Geschäftsführer Renggli AG, Sursee/Schötz

Heutige Umweltindikatoren deuten klar darauf hin, dass wir als Konsumenten, aber auch als Produzenten Verantwortung übernehmen müssen. Die neuen Technologien im Bereich des energieeffizienten Bauens mit Holz sind vorhanden, man muss sie nur noch nutzen. Zudem sind sie ausgereift, die Pionierzeit ist längst vorbei. Während ein konventioneller Bau pro Jahr und Quadratmeter zwölf Liter Öl für die Heizung braucht, kommt ein MINERGIE®-P-Haus mit etwa 1,5 Litern aus. Dies zeigt das vom Architekturbüro Setz konzipierte Einfamilienhaus mustergültig.


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6.4

Charles Stettler Leiter Geschäftseinheit Privatkunden, Zürcher Kantonalbank

Lignatec 16/2003

Weitere MINERGIE®-Bauten

Figur 54: MINERGIE® SG-263.

Figur 55: MINERGIE® D-001.

Überbauung Höcklistein in Jona (SG) Die Überbauung Höcklistein besteht aus zwei Wohnhäusern mit je fünf Eigentumswohnungen, die im Passivhaus-Standard konzipiert sind. Dank sehr gut wärmegedämmter Gebäudehülle kann auf eine statische Heizung verzichtet werden; die sehr kleine Heizenergie wird mit der Komfortlüftung zugeführt (Luftheizung). Neben der zukunftsorientierten Bau- und Haustechnik waren es die frei unterteilbaren Wohnungsgrundrisse, welche die gute Verkaufbarkeit der Wohnungen begünstigten. Mit der Naturholzfassade in Rotzeder besticht die Überbauung durch eine klare, moderne Architektursprache. Bauherrschaft: Baukonsortium Höcklistein Architekt: Roos Architekten, Rapperswil (Partnerarchitekt Architos) Holzbau: Renggli AG, Sursee/Schötz Haustechnik: Je Wohnung ein Lüftungsgerät mit WRG und Kleinstwärmepumpe für Heizung (Luftheizung) und Warmwasser; Zuluft über Erdluftkollektor vorgewärmt

Erweiterungsbau Grund- und Hauptschule in Steisslingen (D) 2002 entstand mit dem U-förmigen Erweiterungsbau ein dreiseitig gefasster Schulhof in Holzskelettbauweise. Die Stützen und Träger sind aus Brettschichtholz, die Decken aus zellulosegedämmten Hohlkastenelementen. Als erstes Gebäude Deutschlands wurde dieser Bau mit dem MINERGIE®-Label ausgezeichnet. Die Fassade ist als Doppelfassade ausgebildet, mit äusserer Schale aus Einfachglas als Schutz der dahinterliegenden Holz- und Glasfassadenteile; der Luftraum dazwischen dient als Pufferzone. Mit der kontrollierten Lüftung werden die Räume nur dann belüftet (Einzelraumsteuerung), wenn sie entweder Heizenergie benötigen (Luftheizung) und/oder die Luftqualität zu gering ist. Bauherrschaft: Gemeinde Steisslingen Architekt: Dury – D’Aloisio, Konstanz Holzbau: BSB/Lignatur, Waldstatt Haustechnik: Sonnenkollektoren für Warmwasser, Photovoltaik für Stromgewinnung, Regenwassernutzung (Toilettenspülung, Bewässerung Aussenanlage)

Die Zürcher Kantonalbank (ZKB) ist im Hypothekargeschäft traditionell sehr stark verankert. Für uns als führende Bank im Wirtschaftsraum Zürich ist es eine Selbstverständlichkeit, der gestiegenen Bedeutung von Nachhaltigkeitsaspekten im Immobilienmarkt Rechnung zu tragen. Bereits seit Jahren bietet die ZKB für ökologische Bauvorhaben, zum Beispiel nach dem MINERGIE®-Standard, vergünstigte Hypotheken in Form von ZKB Umweltdarlehen an. Für betraglich limitierte Umweltdarlehen gilt ein Vorzugszins von einem Prozent unter dem Richt-

satz des gewählten ZKB Hypotheken-Modells, in der Regel für eine Laufzeit von 5 Jahren. Auch in Zukunft will die ZKB im Bereich Hypotheken für nachhaltige Bauten führend sein. Mit unserem Dienstleistungs-Angebot und einem Umweltmanagementsystem, das nach ISO 14001 zertifiziert ist, tragen wir dazu bei, dass die Entwicklung in Richtung umweltverträgliches und energieoptimiertes Bauen weiter anhält.


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Lignatec 16/2003

Normen, Literatur

Wärmeschutz Norm SIA 180 Norm SIA 380/1 Empfehlung SIA 380/4 Empfehlung SIA 381/1 Vornorm SIA 279

Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau (1999) Thermische Energie im Hochbau (2001) Elektrische Energie im Hochbau (1995) Baustoff-Kennwerte (1980) Wärmedämmstoffe (2000)

Schallschutz Lärmschutzverordnung (LSV) des Bundes (1.4.1987) Norm SIA 181 Schallschutz im Hochbau (1988); z. Z. in Revision

Brandschutz Brandschutzvorschriften der VKF, Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen; Bern (1993) Dokumentation 83 SIA/Lignum Brandschutz im Holzbau; Zürich (1997) Empfehlung SIA 183 Brandschutz im Hochbau; Zürich (1996)

Holzbau Norm SIA 265 Norm SIA 265/1 Norm SIA 164 Empfehlung SIA 164/1

Fachliteratur Lignum; Systembau mit Holz Birkhäuser Verlag Lignum; Lignatec 1/1995 Lignum; Lignatec 5/1997 Lignum; Lignatec 6/1998 SIA; Sonderpublikation 971 Lignum; Lignatec 7/1998

Lignum; Lignatec 9/1999

Lignum; Prix Lignum Lignum; Holzbulletin 57/2000 Lignum; Holzbulletin 67/2003

Holzbau (2003), löst SIA 164 ab Holzbau – Ergänzende Festlegungen (2003), löst SIA 164/1 ab Holzbau (1981/1992), wird ersetzt durch SIA 265 (2003) Holzwerkstoffe (1986), wird ersetzt durch SIA 265/1 (2003)

Tragkonstruktion und Schichtaufbau der Bauteile; Zürich (1995) Holzhausbau – Technik und Gestaltung; Konrad Wachsmann; Basel (1995) Holzschutz im Bauwesen, EMPA/Lignum-Richtlinie; Zürich (1995) Holzprodukte für den statischen Einsatz, Teil 1: Plattenförmige Produkte; Zürich (1997) Vernetztes Planen im Holzbau; Zürich (1998) Bauen nach SMART; Zürich (1998) Holzprodukte für den statischen Einsatz, Teil 2: Stabförmige Bauteile für Träger und Stützen; Zürich (1998) Holzprodukte für den statischen Einsatz, Teil 3: Bausysteme für Wand, Decke und Dach; Zürich (1999) Bauten und Fassaden mit Holz; Zürich (2000) Minergie in Holz; Zürich (2000) Minergie und Holz, ein starkes Doppel; Zürich (2003)


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Lignatec 16/2003

Adressen, Projektpartner Projektpartner

Fachstellen Lignum Holzwirtschaft Schweiz Falkenstrasse 26 8008 Zürich info@lignum.ch www.lignum.ch EMPA Abteilung Holz Überlandstrasse 129 8600 Dübendorf wood@empa.ch www.empa.ch

Verein MINERGIE® Steinerstrasse 37 3000 Bern 16 info@minergie.ch www.minergie.ch Der Verein MINERGIE® fördert die rationelle Energieanwendung und den Einsatz erneuerbarer Energien als Beitrag zur Senkung der Umweltbelastung. Dies bei gleichzeitiger Verbesserung der Lebensqualität und der Konkurrenzfähigkeit. Der Verein MINERGIE® wird getragen von der Wirtschaft, dem Bund und allen Kantonen. Folgende Dienstleistungen werden angeboten: Allgemeine Informationen sowie Baufachinformationen über MINERGIE®, Hinweise zu Veranstaltungen, Tips für günstige Hypotheken sowie Wegweiser zum MINERGIE®-Label.

MINERGIE® Agentur Bau Optingenstrasse 54 3000 Bern 25 agentur@minergie.ch www.minergie.ch Berner Fachhochschule Hochschule für Architektur, Bau und Holz Fachbereich Holz Solothurnstrasse 102 2504 Biel office@swood.bfh.ch www.swood.bfh.ch

VGQ-Geschäftsstelle Postfach 950 2501 Biel info@vgq.ch www.vgq.ch Der Schweizerische Verband für geprüfte Qualitätshäuser VGQ ist weit mehr als ein Interessenverein führender Hersteller, Zulieferer, Förderer und Nutzer des modernen Systemhausbaus. Er ist der Ansprechpartner und Garant bei der Planung und Realisierung von Eigenheimen höchster Bauqualität. Der VGQ verleiht zusammen mit der EMPA Dübendorf und der Hochschule für Architektur, Bau und Holz in Biel das «Qualitätssiegel VGQ».

Förderprogramm holz 21 des BUWAL Geschäftsstelle Marktgasse 55 / 3000 Bern 7 info@holz21.ch www.holz21.ch Das Förderprogramm holz 21 will den Absatz und die Verwendung von Schweizer Holz steigern sowie die Leistungsfähigkeit und Zusammenarbeit innerhalb der Holzkette fördern. holz 21 ist ein Gemeinschaftsprojekt von Bund, Holzwirtschaft, Hochschulen und Umweltverbänden und wird durch das BUWAL finanziert.

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Architos-Geschäftsstelle Rheinstrasse 17 8201 Schaffhausen info@architos.ch www.architos.ch

Architos ist ein Zusammenschluss von Architekten, die sich gemeinsam der Weiterentwicklung und Promotion von nachhaltiger Architektur und energieeffizienter Bauweise verschrieben haben. Sie stehen ein für die Synthese aus Ökologie, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Architos-Bauherren leben in moderner Holzarchitektur und legen grossen Wert auf den verantwortungsvollen Umgang mit unseren kostbaren Energiereserven.

Gschwind Heiztechnik AG Industrieweg 3 4653 Obergösgen info@gschwind.ch www.gschwind.ch Die Firma Gschwind Heiztechnik AG ist ein spezialisiertes und führendes Schweizer Unternehmen mit langjähriger Erfahrung für Zentralheizsysteme mit erneuerbaren Energien. Sie verkauft, plant, projektiert und unterhält alle Arten von Holzheizungen, d.h. Pellet, Schnitzel, Stückholz und Zentralheizungsherde sowie Solarsysteme (Speicher / Boiler).

Renggli AG / Generalunternehmung St. Georgstrasse 2 6210 Sursee mail@renggli-haus.ch www.renggli-haus.ch Die Renggli AG ist eine der führenden Schweizer Anbieterinnen von energieeffizienten Gesamtlösungen in Holz. Sie plant, produziert und realisiert vom Einfamilienhaus über Siedlungen bis hin zu mehrgeschossigen Wohn- und Bürobauten. Das Gütesiegel vom Verband geprüfter Qualitätshäuser (VGQ) garantiert beste Qualität und höchsten Komfort. Die Renggli AG bietet ihre Fachkompetenz als Totalunternehmer (TU), Generalunternehmer (GU) oder als Holzsystembau-Partner an. Anfang 2003 bezog sie das neue, viergeschossige Wohn- und Bürogebäude (MINERGIE®) in Sursee.

Casa-Vita /Frefel Holzbau AG Netstalerstrasse 42 8753 Mollis info@casa-vita.ch www.casa-vita.ch Casa-Vita /Frefel Holzbau AG ist ein führendes Holzbauunternehmen in der Ostschweiz mit den Kernkompetenzen MINERGIE® und MINERGIE®-P. Casa-Vita /Frefel Holzbau AG plant und realisiert geprüfte Qualitätshäuser, wobei der Mensch sowie die Individualität der Bauten im Mittelpunkt stehen. Mit Fachkompetenz und Erfahrung sowie Aufgeschlossenheit gegenüber neuen, innovativen Entwicklungen erstellt Casa-Vita /Frefel Holzbau AG die Bauten als General- oder Totalunternehmer.

Holzwerkstoffzentrum AG Bahnhofstrasse 311 5325 Leibstadt mail@hwz.ch www.holzwerkstoffe.ch Holzwerkstoffe sind so vielfältig und komplex, dass es wichtig ist ihre Verwend- und Kombinierbarkeit zu kennen. Im HWZ Kompetenzzentrum können sich Architekten, Bauherren, Generalunternehmen und Holzbauer über die neuesten Entwicklungen und Möglichkeiten im modernen Holzbau informieren. Das Holzwerkstoffzentrum ist der kompetente Partner für Systemlösungen und ganzheitliche Betreuung.

Zürcher Kantonalbank Postfach 8010 Zürich info@zkb.ch www.zkb.ch Die 1870 gegründete Zürcher Kantonalbank ist die stärkste Bank im Kanton: Über 50 Prozent der Bevölkerung gehören zu ihren Kunden. Diese profitieren von der Sicherheit einer Staatsgarantie; mit ein Grund, weshalb Standard & Poor’s die ZKB Jahr für Jahr mit der höchsten Bonitätsnote AAA bewertet. Kerngeschäfte der drittgrössten Schweizer Bank sind das Privat- und Firmenkundengeschäft, speziell die Immobilienfinanzierung.


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Lignatec 16/2003

Glossar

Blower-Door-Messung Messmethode zur Beurteilung der Luftdichtigkeit der Gebäudehülle durch Erzeugung eines Unter- oder Überdrucks in den Räumen. Energiebezugsfläche EBF [m2] Summe aller Geschossflächen, für deren Benutzung ein Beheizen oder Klimatisieren notwendig ist. Es wird zwischen der Energiebezugsfläche mit (EBF) und ohne Raumhöhenkorrektur (EBF0) unterschieden. Energiebilanz Bilanz der Energieflüsse eines Gebäudes, so z. B. der Energieverluste (Transmission, Lüftung) und der Energiegewinne (Sonneneinstrahlung, Personen, Geräte). Energiekennzahl «Wärme» Ehww [kWh/m2] Gesamte in einem Gebäude während eines Jahres verbrauchte Endenergie für Heizung und Warmwasser. Energiekennzahl, gewichtete «Wärme» [kWh/m2] Endenergie für Heizung und Warmwasser unter Berücksichtigung einer Gewichtung g für den Energieträger (z. B. g = 2,0 für Strom oder g = 0,6 für Holz).

MINERGIE®-Label, MINERGIE®-P-Label Bauten, welche die gestellten Anforderungen erfüllen, erhalten nach der Zertifizierung ein Label, das Basis für Vergünstigungen und Förderbeiträge sein kann. Nullenergie-, Niedrigenergie-Häuser Neben den erwähnten gibt es noch viele andere Begriffe für energieeffiziente Bauten. Im Gegensatz zu «MINERGIE®» und «Passivhaus» charakterisieren diese Begriffe keine Standards; es sind keine konkreten Qualitätsanforderungen definiert. Nutzungsgrad der Wärmeerzeugung  Verhältnis des Wärmebedarfs (Nutzenergie) zum Energiebedarf (Endenergie) im Jahresdurchschnitt. Oberflächentemperaturfaktor fRsi Verhältnis  si – e zu  i – e, das eine Aussage über die Wärmedämmqualität und die Auswirkung von Wärmebrücken zulässt. Relevant für Beurteilung des Risikos für Schimmelpilzbildung und Oberflächenkondensat. Passivhaus-Standard Internationaler Standard für Bauten mit kleinem Heizwärmebedarf und geringer Heizleistung, in denen ohne ein herkömmliches Heizsystem behagliche Verhältnisse erzielt werden. In der Schweiz wird dieser Standard durch den MINERGIE®-P-Standard abgelöst.

Energieeffizienz-Klassen A, A+ Europäische Energieetikettierung für Haushaltgeräte, die sich auch im Schweizer Markt etabliert hat. Die farblich abgestufte Klassierung von A bis G ist leicht einprägsam. Die besten A-klassierten Geräte werden auf www.topten.ch präsentiert. Der Entscheid für A-klassierte Geräte zahlt sich meist in wenigen Jahren aus (geringere Energiekosten).

Solarnutzung, aktive Mittels Haustechnikinstallationen zur Erzeugung von Warmwasser (Sonnenkollektoren) oder von Strom (Photovoltaik-Panels) genutzte Sonnenenergie.

Erdluftregister Im Erdreich verlegte Rohre, über welche die Frischluft dem Gebäude zugeführt und so vorgewärmt (Winter) bzw. etwas abgekühlt (Sommer) wird.

Solarnutzung, passive Ohne spezielle Haustechnikinstallation dem Gebäude zugeführte Sonnenenergie, z. B. durch Sonneneinstrahlung bei Fenstern, Wintergärten, transparenter Wärmedämmung u. ä.

Grenzwert Hg [kWh/m2] Grenzwert für den Heizwärmebedarf Qh in Abhängigkeit der Gebäudekategorie und der Gebäudehüllzahl A/EBF. Es sind Grenzund Zielwerte definiert (SIA 380/1).

Wärmebrücke Bereich der Gebäudehülle, wo lokale Veränderungen des Wärmeflusses und der Temperaturen gegenüber dem eindimensionalen Fall auftreten, z. B. geometriebedingt (Ecken) oder materialbedingt (Baustoffe unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit).

Heizwärmebedarf Qh [kWh/m2] Wärme, die dem beheizten Raum während einer Zeitspanne (z. B. Jahr) zugeführt werden muss, um den Sollwert der Innentemperatur einzuhalten, bezogen auf die Energiebezugsfläche. Luftwechselrate nL,50 [h–1] Kennwert, der aussagt, wie viel mal das Netto-Luftvolumen bei einer Druckdifferenz von 50 Pa ausgetauscht wird (Blower-DoorMessung), z. B. infolge Luftundichtigkeiten. Lüftungsanlage, mechanische Mit der auch als Komfortlüftung bezeichneten mechanischen Lüftungsanlage wird ein kontinuierlicher, kontrollierter Luftaustausch erreicht, ohne dass der Bewohner etwas dazutun muss. Zuglufterscheinungen sind ausgeschlossen. MINERGIE® Qualitätslabel für neue und sanierte Gebäude. MINERGIE® wird von Bund, Kantonen und Wirtschaft gemeinsam getragen und ist vor Missbrauch geschützt. Im Zentrum steht der Komfort von Gebäudenutzern. Ermöglicht wird dieser Komfort durch eine hochwertige Bauhülle und eine systematische Lufterneuerung. MINERGIE®-Standard Standard für neue und sanierte Gebäude, definiert für zwölf verschiedene Gebäudekategorien. MINERGIE®-Standards sind auch für einzelne Bauteile definiert, z. B. für Fenster, Aussenwände und Dächer. MINERGIE®-P-Standard Standard für besonders energieeffiziente Gebäude, die eventuell nur mit dem Lüftungssystem beheizt werden können, vergleichbar mit dem internationalen Passivhaus-Standard.

Wärmebrückenverlustkoeffizient [W/mK] Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient, der den gegenüber der eindimensionalen Situation veränderten Wärmestrom berücksichtigt. Wärmedurchgangskoeffizient U [W/m2K] Wärmestrom, der in stationärem Zustand bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin durch ein Bauteil von 1 m2 Fläche fliesst. Wärmedurchlasswiderstand R [m2K/W] Widerstand, den ein Baustoff oder eine Luftschicht dem durch eine Temperaturdifferenz hervorgerufenen Wärmestrom entgegensetzt. Wärmeleitfähigkeit  [W/mK] Materialeigenschaft: Wärmestrom, der im stationären Zustand pro m2 durch eine homogene Baustoffschicht von 1 m Dicke fliesst, wenn das Temperaturgefälle 1 Kelvin beträgt. Wärmerückgewinnung WRG Durch das «Aneinandervorbeiströmen» wird beim Lüftungsgerät im Wärmeaustauscher ein Teil der Energie von der warmen Abluft der Frischluft zugeführt. Der Lüftungswärmeverlust kann dadurch massgeblich reduziert werden. Wärmeübergangswiderstand Rsi, Rse [m2K/W] Widerstand, der im Übergangsbereich einer Oberfläche mit der angrenzenden Luft dem Wärmeaustausch entgegengesetzt wird (Strahlung + Konvektion); Rsi auf der Innen- und Rse auf der Aussenseite.


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Lignatec 16/2003

Impressum

Lignatec Die technischen Holzinformationen der Lignum Herausgeber Lignum, Holzwirtschaft Schweiz, Zürich Christoph Starck, Direktor Redaktion Jürg Fischer, Fischer Timber Consult, Bubikon Autoren Marco Ragonesi, dipl. Architekt HTL/Bauphysiker, Ragonesi Strobel & Partner AG, Luzern Jürg Fischer, dipl. Bauingenieur FH, Fischer Timber Consult, Bubikon Franz Beyeler, Geschäftsführer Verein MINERGIE®, Bern Gestaltung BN Graphics, Zürich Administration/Versand Andreas Hartmann, Lignum, Zürich Druck Neidhart + Schön AG, Zürich Gedruckt auf chlorfrei gebleichtes Papier Auflage deutsch: 6700 Exemplare Das Copyright dieser Publikation liegt bei Lignum, Holzwirtschaft Schweiz, Zürich. Eine Vervielfältigung ist nur mit ausdrücklicher schriftlicher Genehmigung des Herausgebers zulässig. Rechtsansprüche aus der Benützung der vermittelten Daten sind ausgeschlossen. Bildnachweis Titelbild: Geschäftshaus Renggli AG, Sursee. Architekten: Scheitlin Syfrig + Partner AG, Luzern. Holzbauingenieure: Makiol + Wiederkehr, Beinwil am See. Bauphysik: Ragonesi Strobel & Partner AG, Luzern. Fotograf: Walter Mair, Zürich. Figur 1a: Beat Kämpfen, Zürich. Figur 1b: Hochschule für Architektur, Bau und Holz in Biel und Energiefachstelle des Kantons Zürich. Figur 2, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53: Architekturbüro Setz, Rupperswil. Figur 3: Verein MINERGIE®,

Bern. Figuren 4, 5, 6, 7, 8, 9, 22, 23: Ragonesi Strobel & Partner AG, Luzern. Figur 10: Michael Grüning, Der Wachsmann-Report. Auskünfte eines Architekten. Neuauflage, Birkhäuser-Verlag für Architektur, Basel, Boston, Berlin 2001, S 404. Figur 11: Thomas Frank, EMPA, Dübendorf. Figur 12: Verband VGQ. Figur 13, 14, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31: Casa-Vita /Frefel Holzbau AG. Figur 15: Verband Architos, Schaffhausen. Figur 16: Creafactory AG, Zug. Figur 17, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39: Renggli AG, Sursee/Schötz. Figur 18: Hagmann Oegerli Brunner Architekten, Olten. Figur 19: sparch, Wollerau. Figur 20: Martin Wamsler Architekt, Markdorf (D). Figur 21: Lischer Partner Architekten, Luzern. Figur 54: Roos Architekten, Rapperswil. Figur 55: Dury – D’Aloisio, Konstanz (D) Die fortlaufende Schriftenreihe Lignatec informiert zu Fachfragen bezüglich der Verwendung von Holz als Bau- und Werkstoff. Lignatec richtet sich an Planer, Ingenieure, Architekten sowie an die Ver- und Bearbeiter von Holz. Lignatec wird zunehmend in der Ausbildung auf Stufe TS, FH und ETH eingesetzt. Ein Sammelordner ist bei Lignum erhältlich. Mitglieder der Lignum erhalten Lignatec gratis. Einzelexemplar CHF 20.– Sammelordner leer CHF 10.– Preisänderungen vorbehalten LIGNUM Holzwirtschaft Schweiz Falkenstrasse 26 CH-8008 Zürich Tel. +41 1 267 47 77 Fax +41 1 267 47 87 info@lignum.ch www.lignum.ch Lignatec Minergie und Holzbau Nr. 16/2003 Erschienen im November 2003 ISSN 1421-0320

Minergie und Holzbau  

Die Lignatec-Ausgabe "Minergie und Holzbau" zeigt praxisorientiert auf, worauf es bei der Umsetzung des Minergie-Standards im Holzbau ankomm...

Minergie und Holzbau  

Die Lignatec-Ausgabe "Minergie und Holzbau" zeigt praxisorientiert auf, worauf es bei der Umsetzung des Minergie-Standards im Holzbau ankomm...