KOLEO-FALLSTUDIE

Das Projekt Barn 90 ist eine moderne Verkörperung des architektonischen Barnhouse-Stils, der sich durch klare Formen, offene Grundrisse und oft große Verglasungsflächen auszeichnet. Diese Merkmale stellen zweifellos erhebliche Herausforderungen für ein stabiles Mikroklima und eine effiziente Klimatisierung dar. Die architektonische Typologie des Barnhouse mit seinen hohen Decken und der minimalen Unterteilung des Innenraums erfordert eine sorgfältige Berechnung der Wärmelasten. Große Fenster, die ein wesentlicher Bestandteil des Stils sind, können im Sommer zu übermäßiger solarer Überhitzung und im Winter zu erheblichen Wärmeverlusten führen. Bei Barn 90 wurden diese Herausforderungen durch einen integrierten Ansatz gelöst, bei dem architektonische Lösungen wie die Gebäudeausrichtung und der Einsatz von Sonnenschutzelementen mit den technischen Systemen abgestimmt wurden.

Im ukrainischen Kontext, wo das Klima durch erhebliche saisonale Temperaturschwankungen (von -20 °C bis +35 °C) gekennzeichnet ist, erfordert eine effiziente Klimatisierung von Barn 90 nicht nur leistungsstarke Systeme, sondern auch eine hochwertige thermische Gebäudehülle. Das bedeutet, dass der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) für Wände, Dach und Fenster den normativen Anforderungen der ДБН В.2.6-31:2016 ‚Wärmedämmung von Gebäuden‘ entsprechen muss. Beispielsweise darf der U-Wert für Außenwände 0,28 W/(m²·K) und für das Dach 0,20 W/(m²·K) nicht überschreiten. Das architektonische Design von Barn 90 wurde für passive Sonnenwärmegewinne im Winter und natürliche Belüftung im Sommer optimiert, wodurch die Abhängigkeit von aktiven Klimatisierungssystemen minimiert wird. Dieser Ansatz senkt die Betriebskosten erheblich und steigert die Gesamtenergieeffizienz des Hauses, was für KOLEO-Projekte von zentraler Bedeutung ist. Mehr zu diesem und anderen Projekten finden Sie auf der Seite Projekt Barn 90.

Das in der Konstruktion von Barn 90 verwendete Brettschichtholz der Klasse GL24h ist ein hochtechnologisches Material, das eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung des thermischen Komforts und der Effizienz der Klimatisierung spielt. Dieses Material zeichnet sich durch hohe Maßstabilität, Festigkeit und vor allem vorhersehbare wärmetechnische Eigenschaften aus. Brettschichtholz der Festigkeitsklasse GL24h hat gemäß EN 14080 eine durchschnittliche Dichte von etwa 420 kg/m³ und eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,13 W/(m·K). Diese Werte sind zwar besser als bei Vollholz, erfordern jedoch dennoch eine zusätzliche Wärmedämmung, um die normativen U-Wert-Anforderungen zu erreichen.

Bei Barn 90 bildet das Brettschichtholz GL24h das Tragwerk, das oft sichtbar bleibt und dabei gleichzeitig eine ästhetische und strukturelle Funktion erfüllt. Dies stellt bestimmte Herausforderungen bei der Bildung einer durchgehenden Wärmedämmhülle dar. Ein wichtiges Merkmal ist das Fehlen von Kältebrücken an den Verbindungsstellen, was durch präzises CNC-Fräsen der Elemente und den Einsatz spezieller Dichtungen erreicht wird. Im Vergleich zu anderen Konstruktionssystemen, etwa Ziegelmauerwerk, haben Holzkonstruktionen aus Brettschichtholz eine geringere Wärmespeicherfähigkeit, wodurch sich die Innentemperatur schneller regulieren lässt, was jedoch auch empfindlichere Klimatisierungssysteme erfordert. Die Planung mit Brettschichtholz erfordert fundierte Kenntnisse der Bauphysik, insbesondere hinsichtlich Kondensation und Luftdichtheit. Mehr über Häuser aus Brettschichtholz erfahren Sie auf der Website von KOLEO.

Das Dachtragwerk in Barnhouse-Gebäuden wie Barn 90 ist eines der kritischsten Elemente in Bezug auf Wärmetechnik und Klimatisierungseffizienz. Aufgrund der großen Flächen und der oft komplexen Geometrie kann das Dach eine Quelle erheblicher Wärmegewinne im Sommer und Wärmeverluste im Winter sein. Die zentrale Herausforderung besteht darin, einen luftdichten und hochgedämmten Dachaufbau zu schaffen, der hohen Energieeffizienzstandards entspricht und gleichzeitig dem Holz ermöglicht, zu „atmen“, während Feuchtigkeitskondensation vermieden wird.

Für Barn 90 wurde ein mehrschichtiges Dachtragwerkssystem entwickelt, das Folgendes umfasst: äußere Dacheindeckung, Belüftungsspalt, winddichte Membran, Konstruktion aus Brettschichtholz GL24h, Wärmedämmschicht (Mindeststärke 250-300 mm Mineralwolle oder PIR-Paneele), eine Dampfbremsmembran mit variablem Sd-Wert (0,5 m < Sd < 50 m) und Innenverkleidung. Eine wichtige Innovation ist der Einsatz des „Warmdachs“ – einer Technologie, bei der die Wärmedämmung oberhalb des Dachtragwerks angeordnet wird, wodurch Wärmebrücken durch die Holzelemente minimiert werden. Dies ermöglicht einen U-Wert für das Dach von 0,12-0,15 W/(m²·K), was die Anforderungen der ДБН В.2.6-31:2016 übertrifft. Zusätzlich werden spezielle diffusionsoffene und dampfbremsende Folien mit hohen Sd-Werten eingesetzt, die ein optimales Feuchtigkeitsregime gewährleisten. Für die klimatischen Bedingungen der Ukraine ist beispielsweise die korrekte Berechnung des Taupunkts innerhalb des Dachaufbaus entscheidend, um innere Kondensation zu vermeiden, die zur Zerstörung der Holzkonstruktionen und zur Verringerung der Dämmwirkung führen kann.

Die Luftdichtheit der Gebäudehülle ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz jedes Klimatisierungssystems, insbesondere bei Barnhouse-Gebäuden mit großem Innenraumvolumen. Ein hoher Luftdichtheitswert (gemessen als n50, der die stündliche Luftwechselrate bei einer Druckdifferenz von 50 Pa angibt) gewährleistet minimale unkontrollierte Wärmeverluste bzw. -gewinne durch Luftinfiltration. Für das Projekt Barn 90 wurde ein Zielwert von n50 ≤ 1,0 h⁻¹ angestrebt, was den Passivhaus-Standards entspricht, während für KOLEO-Objekte typischerweise n50 ≤ 2,0 h⁻¹ gemäß ДБН В.2.6-31:2016 gilt.

Um dieses Ergebnis zu erreichen, wurden folgende Strategien angewendet: Erstens die Verwendung hochwertiger Dampfbremsmembranen, die die Funktion der primären Luftdichtheitsschicht übernehmen. Diese Membranen werden mit speziellen Klebebändern und Klebstoffen luftdicht miteinander verbunden, ebenso an den Anschlussstellen zu Fenster- und Türrahmen, Leitungsdurchführungen und Fundament. Zweitens die sorgfältige Planung und Ausführung aller Anschlussdetails: zwischen Wänden und Dach, Wänden und Decken sowie rund um technische Leitungen. Jedes Brettschichtholzelement GL24h wurde präzise auf CNC-Anlagen bearbeitet, was minimale Fugen bei der Montage gewährleistet. Drittens die Durchführung eines Blower-Door-Tests nach Abschluss der Rohbauarbeiten. Dieser Test ermöglicht es, Undichtigkeiten vor Beginn der Ausbauarbeiten zu identifizieren und zu beheben, wodurch das Erreichen des Zielwerts für n50 sichergestellt wird. Messungen an vergleichbaren KOLEO-Objekten zeigten beispielsweise n50-Werte von 0,8-1,2 h⁻¹, was die Wirksamkeit der gewählten Lösungen bestätigt. Dies ermöglicht es dem Klimatisierungssystem, mit geringerer Last und maximaler Effizienz zu arbeiten.

Die Effizienz des Klimatisierungssystems bei Barn 90 hängt von der genauen Berechnung der Wärmelast und der richtigen Wahl der Anlagen ab. Angesichts der architektonischen Besonderheiten des Barnhouse, wie großer Volumina und Panoramaverglasung, wurde die Berechnung der Wärmegewinne und -verluste mit dynamischen Modellen durchgeführt, die tägliche und saisonale Schwankungen der Sonneneinstrahlung, der Außentemperatur und der internen Wärmeabgabe berücksichtigen. Für die Ukraine basieren diese Berechnungen auf Daten zu den Klimazonen gemäß ДБН В.1.1-12 ‚Bauen in seismischen Gebieten der Ukraine‘ und ДБН В.2.2-15 ‚Wohngebäude. Grundlegende Bestimmungen‘.

Die wichtigsten Komponenten der Wärmelast umfassten: Wärmegewinne durch die Gebäudehülle (Wände, Dach, Fenster), interne Wärmeabgabe von Personen und Geräten sowie Wärmegewinne durch die Zuluft. Angesichts der hohen Luftdichtheit (n50) waren die Infiltrationsverluste minimal, was es ermöglichte, sich auf transmissive und solare Wärmegewinne zu konzentrieren. Für Barn 90 wurde ein hocheffizientes VRV/VRF-Multizonen-Klimatisierungssystem mit Wärmerückgewinnungsfunktion gewählt, das eine individuelle Temperaturregelung in verschiedenen Zonen ermöglicht und Energie spart. Der Jahresarbeitszahlwert (SEER) solcher Systeme liegt in der Regel über 7,0, der SCOP-Wert über 4,0. Zusätzlich ist das Klimatisierungssystem zur Sicherstellung einer hochwertigen Frischluftzufuhr mit einer zentralen Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung gemäß DIN 1946-6 integriert, was für ein gesundes Mikroklima entscheidend ist. Mehr über technische Systeme erfahren Sie auf der Seite Lüftungssysteme von KOLEO.

Die klimatischen Bedingungen der Ukraine diktieren spezifische Anforderungen an die Planung von Klimatisierungssystemen, die in Projekten wie Barn 90 berücksichtigt werden müssen. Erhebliche Temperaturunterschiede zwischen Sommer- und Winterperiode, hohe Luftfeuchtigkeit in bestimmten Jahreszeiten und intensive Sonneneinstrahlung im Sommer erfordern angepasste Lösungen. Die Durchschnittstemperatur im Juli liegt in den meisten Regionen der Ukraine bei etwa +20-23 °C, wobei Spitzenwerte +35 °C und mehr erreichen können. Die Wintertemperaturen können auf -20 °C sinken. Das bedeutet, dass das Klimatisierungssystem sowohl für Kühlung als auch für Heizung effizient arbeiten muss, um zu jeder Jahreszeit Komfort zu gewährleisten.

Für Barn 90 äußerte sich dies in der Wahl von Anlagen mit einem breiten Betriebstemperaturbereich sowie in der Leistungsberechnung unter Berücksichtigung der Grenzwerte. Ein wichtiges Merkmal ist der Bedarf an einem effizienten Luftentfeuchtungssystem in den Übergangsperioden (Frühling/Herbst), wenn die Außentemperatur noch keine aktive Kühlung erfordert, die hohe Luftfeuchtigkeit jedoch Unbehagen verursachen kann. Dies wird durch Wärmerückgewinner mit Enthalpie-Rotoren oder zusätzliche Entfeuchtungsmodule realisiert. Angesichts der Intensität der Sonneneinstrahlung wurde zudem eine externe Beschattung (z. B. Vordächer oder Markisen) für große Glasflächen vorgesehen, was den Spitzenwärmeeintrag erheblich senkt und die Last des Kühlsystems reduziert. Dies ist ein strategisch wichtiger Schritt zur Senkung der Betriebskosten und zur Steigerung der Klimaresilienz des Gebäudes, was für die Ukraine besonders relevant ist. Die allgemeine Planungserfahrung von KOLEO berücksichtigt diese regionalen Besonderheiten.

Die Effizienz des Dachtragwerks von Barn 90 hängt maßgeblich von der Ausführungsqualität der typischen Anschlussdetails ab, die die Kontinuität der Dämmschicht und die Luftdichtheit gewährleisten. Betrachten wir genauer den Anschluss des Dachs an die Außenwand. Bei traditionellen Rahmen- oder Blockbohlenhäusern ist diese Stelle oft eine Kältebrücke, doch bei Barn 90 wird dieses Problem durch den Einsatz von Brettschichtholz GL24h und mehrschichtiger Dämmung minimiert.

Der typische Knoten umfasst die äußere Eindeckung (Metalldachziegel oder Falzdach), Konterlatten und Dachlattung, einen Belüftungsspalt (mindestens 50 mm), eine winddichte Membran, eine Wärmedämmschicht (z. B. 250 mm Mineralwolle mit einer Dichte von 30-35 kg/m³), Sparren aus Brettschichtholz GL24h, eine zusätzliche Dämmschicht zwischen oder unter den Sparren (z. B. 100-150 mm), eine Dampfbremsmembran und die Innenverkleidung. Entscheidend ist die luftdichte Ausführung der Dampfbremsschicht, die entlang des gesamten Gebäudeumfangs durchgehend sein muss. An den Anschlussstellen zu Wänden und anderen konstruktiven Elementen wird die Dampfbremsmembran mit speziellen Dichtstoffen und Dichtbändern fest mit der Unterkonstruktion verklebt, wodurch eine luftdichte Hülle entsteht. Um Wärmebrücken durch die Sparren zu vermeiden, wird häufig eine Kreuzdämmung oder eine Aufsparrendämmung eingesetzt, wie bereits erwähnt. Der Wert der linearen Wärmebrücke für einen solchen Knoten kann auf ψ ≤ 0,05 W/(m·K) reduziert werden, was ein exzellenter Wert ist. Dies erfordert hochwertige Materialien und eine fachgerechte Montage, um Langlebigkeit und stabile wärmetechnische Eigenschaften des Dachs von Barn 90 zu gewährleisten.

Bei der Auswahl und Planung von Klimatisierungssystemen für Objekte wie Barn 90 legt KOLEO besonderen Wert nicht nur auf die anfänglichen Investitionen, sondern auch auf die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO). Der TCO umfasst die Kapitalkosten für Ausrüstung und Montage sowie die Betriebskosten über den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes, wie Energieverbrauch, Wartung, Reparatur und Austausch der Anlagen. Die hohe Energieeffizienz des Hauses Barn 90, die durch den Einsatz von Brettschichtholz GL24h, ein optimiertes Dachtragwerk, hohe Luftdichtheit (n50 ≤ 1,0 h⁻¹) und hochwertige Fenster erreicht wird, ist die Grundlage für die Senkung des TCO der Klimatisierungssysteme.

Investitionen in hochwertige Dämmstoffe und effiziente Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung (Rückgewinnungsgrad bis zu 85-90 %) ermöglichen es, die erforderliche Leistung der Klimatisierungssysteme erheblich zu reduzieren, was wiederum die anfänglichen Kapitalkosten senkt. Zudem bedeutet eine geringere Anlagenleistung einen geringeren Stromverbrauch über die gesamte Nutzungsdauer. So können beispielsweise die für Barn 90 gewählten VRV/VRF-Systeme mit hohen SEER- und SCOP-Werten den Energieverbrauch für Kühlung und Heizung um 30-50 % im Vergleich zu Standard-Split-Systemen senken. Dies führt zu erheblichen Einsparungen bei den Nebenkosten. Auch die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der gewählten Anlagen minimiert die Reparatur- und Wartungskosten. Das Projekt Barn 90 zeigt, dass sich Investitionen in energieeffiziente Lösungen dank der erheblichen Senkung der Betriebskosten innerhalb von 7-10 Jahren amortisieren und ein komfortables Mikroklima zu einem optimalen Preis gewährleisten. Wichtig ist auch der professionelle Ansatz des Architekten, der die besten Lösungen empfehlen kann: Architekt von KOLEO.