Wohnturm in Pforzheim

Heiß mit Eis

Das umgebaute und aufgestockte Hochhaus am Pforzheimer Hauptbahnhof markiert einen städtebaulichen Aufbruch im angrenzenden Quartier. Als Nullenergie-Haus ist es jetzt ein Vorzeigeprojekt, mit einem Eisspeicher lotet es neue Möglichkeiten des solaren Heizens aus. Seine Bewährungsprobe im letzten Winter hat es bereits bestanden.

Text: Petra Bohnenberger

Das Wohnhochhaus in der Güterstraße in Pforzheim wurde 1970 als Eisenbahnerhaus gebaut. Nur durch eine Straße ist es von den Gleisanlagen getrennt. Die Gestaltung entsprach der Zeit mit gleichmäßigen Fassaden und kleinen, vorgelagerten Balkonen, die kaum Platz für einen Stuhl boten. Die Wohnqualität lag jedoch auch damals schon in der zentralen Lage und dem wunderschönen Blick über die Stadt bis hin zum Schwarzwald. Heute befindet sich das Landratsamt in unmittelbarer Nachbarschaft, im EG wurde die Kfz-Zulassungsstelle neu eingerichtet. Eigentümer ist nicht mehr die Deutsche Bahn, sondern die städtische Wohnungsbaugesellschaft Pforzheimer Bau- und Grund.
Eine Sanierung war inzwischen dringend erforderlich. Die Wände waren unzureichend gedämmt, die Fassaden stark verschmutzt, die Fenster undicht und die veralteten Bäder sollten auf einen zeitgemäßen Komfort gebracht werden. Außerdem wurden die Wohnungen mit Elektronachtspeicheröfen beheizt, die Warmwasserversorgung erfolgte über Boiler in den Wohnungen. Der Energieverbrauch lag dadurch mit 200 kWh/m²a sehr hoch.
Startschuss fürs Quartier
Das Hochhaus steht als Pilotprojekt für einen neuen Weg in der Pforzheimer Stadtgestaltung. Es bildet den Eingang zur Nordstadt, die in den nächsten Jahren in Teilen umgestaltet werden soll. Durch seine Höhe und seinen prominenten Standort am Hauptbahnhof eignet es sich hervorragend, um ein weithin sichtbares Zeichen für den Neuanfang zu setzen und eine gewisse Aufbruchstimmung zu erzeugen. In diesem Zuge entwickelten Freivogel-Architekten zusammen mit Transsolar für den Bau ein Energiekonzept, das ausschließlich regenerative Energien nutzt. Die deutsche Energie-Agentur dena und die baden-württembergische Klimaschutz- und Energie-Agentur KEA begleiteten und unterstützten das Projekt von Anfang an. Es wurde als eines von 20 Bauvorhaben ins Förderprogramm »zukunft haus« aufgenommen. Seit dem Umbau entspricht das Gebäude einem Nullenergie-Hochhaus. Es wird durch eine Kombination aus Eisspeicher, Wärmepumpe, Photovoltaik und Windkraft energetisch versorgt (s. S. 98).
Ungewöhnlich für einen Wohnturm ist, dass der Grundriss lediglich als Zweispänner ausgebildet ist. Die Wohneinheiten genügen mit ihren 90 qm auch heutigen Maßstäben. Sie sind fast alle noch von den ersten Mietern bewohnt. Neben der energetischen Neukonzeption sollten auch wertiges städtisches Wohnen und eine Nachverdichtung Thema bei der Sanierung sein. Das Gebäude wurde daher um ein Geschoss aufgestockt, was die Proportion des Baukörpers deutlich verbessert. Weil das neue Loftgeschoss als extrahohe Etage ausgebildet ist, hat das Hochhaus nun einen definierten oberen Abschluss. Die dort untergebrachten Wohnungen zeichnen sich durch besonders helle Räume mit großen Fensterflächen und einem Blick weit über die Stadtgrenzen hinaus aus.
Auch die übrigen Etagen zeigen sich jetzt deutlich aufgewertet. Hier wurden die kleinen einzelnen Balkone abgebrochen und durch einen größeren Loggiateil ersetzt, der fast über die gesamte Südseite durchläuft. Die anthrazitfarbenen Eternitplatten in den Loggien bilden einen starken Kontrast zur neuen hellen Außenhülle und betonen so die Tiefenwirkung der Lochfassade.
Der Prozess bestimmt die Form
Alle Umbau- und Sanierungsschritte wurden im bewohnten Zustand ausgeführt. Um den Zeitaufwand auf der Baustelle – und damit die Belästigung für die Mieter – zu minimieren, arbeiteten die Architekten mit einem hohen Maß an vorgefertigten Elementen: Die Außenwände bekamen neben einer 30 cm dicken Dämmung eine hinterlüftete Hülle aus cremefarbenen, 10 cm dicken Betonwerksteintafeln. Weil die vorhandene Baukonstruktion die zusätzliche Last der vorgesetzten Loggien und der neuen Fassade nicht aufnehmen konnte, ließen sich die Betonelemente nicht an den Bestand hängen. Stattdessen mussten die Fundamente erweitert und die Elemente aufeinandergestapelt werden. Dabei war es notwendig, jede einzelne Platte an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen. Auch die neuen Holz-Alu-Fenster ließen sich nicht en gros produzieren. Jede Öffnung wurde einzeln vermessen und die Fenster passgenau angefertigt. Erst nachdem die Arbeiter die Verkleidung am Gebäude angebracht und die Fenster eingesetzt hatten, konnten sie von innen mit dem Ausbau der alten Fenster und dem teilweisen Abbruch der Brüstungen beginnen.
In den Wohnungen wurden die Nachtspeicheröfen ausgebaut und durch Heiz-Kühl-Decken ersetzt. Diese nur 4 cm starken Deckenelemente ließen sich gut in die Geschosse einbauen, ohne dass zu viel an Raumhöhe verloren ging. Auch wurden schon einzelne Bäder modernisiert. Einige der Bewohner wollten jedoch nach der 18-monatigen Bauphase erst einmal wieder Ruhe einkehren lassen. Deren Bäder werden nun in den kommenden Jahren nach und nach saniert.
Den Lohn und die Anerkennung für ihre Arbeit an diesem Projekt haben die Architekten Ende Mai erhalten: eine Auszeichnung beim Deutschen Architekturpreis 2015 unter dem Thema »Nachhaltigkeit«.

Mit Eis und Sonne heizen: Das Energiekonzept im Detail
Beim Konzept für das Hochhaus wurde komplett auf regenerative Energien gesetzt, bestehend aus Solarabsorber, Eisspeicher, Wärmepumpe, Photovoltaik und Windkraftanlage.
Durch die extrem gute Dämmung benötigt das Gebäude nur noch sehr wenig Wärme zum Heizen. Sie wird in Solarabsorbern gewonnen, die im geschlossenen Teil der Südfassade als Kunststoffrohre unsichtbar in die Betonwerksteinelemente eingegossen sind. Um die Wärme auch dann nutzen zu können, wenn die Sonne nicht scheint, fließt sie zu einem Eisspeicher. Dafür wurde unter dem Parkplatz ein Tank als Energiepufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 81 000 l Wasser eingebaut.
Eisspeicher arbeiten mit unterschiedlichen Aggregatzuständen von Wasser. Um Eis zu Wasser aufzutauen, muss Wärme zugeführt werden. Umgekehrt bedeutet dies: Wenn Wasser zu Eis gefriert, wird Wärme frei – und diese latente Wärme lässt sich nutzen. Dafür befindet sich im Inneren des Speichers eine Spindel aus Kunststoffrohren, die dem Wasser Wärme entzieht und sie mithilfe einer Wärmepumpe zum Heizen des Gebäudes verwendet. Dem Wasser im Eisspeicher kann theoretisch solange Energie entzogen werden, bis es vollkommen durchgefroren ist. Spätestens dann muss der Speicher sich regenerieren, er braucht also wieder eine Wärmezufuhr von außen. Dafür gibt es eine weitere Spindel entlang der Wandung, die Wärme aus den genannten Solarabsorbern in den Speicher einträgt. Auch die Wärme des Erdreichs dient zur Regeneration. Auf- und Entladung können gleichzeitig und in stetem Wechsel stattfinden, sodass nahezu immer Energie zur Verfügung steht. Selbst im Winter reicht die Wärmezufuhr aus den Solarabsorbern, da die benötigte Temperatur für das Aufladen des Speichers, sprich das Schmelzen des Eises, sehr niedrig ist – das System arbeitet mit Temperaturen zwischen 0 und 20 °C.
Im UG des Gebäudes wurden die Wärmepumpe und eine Niedertemperaturheizung installiert. Die dafür benötigte Stromversorgung gelingt durch auf dem Dach verbaute Photovoltaik und eine Kleinwindkraftanlage, also ebenfalls aus regenerativen Quellen. Die neu eingebauten Heiz-Kühl-Decken versorgen die bestehenden Wohnungen in der Heizperiode mit ausreichend Wärme, im Sommer lassen sie sich als Kühlung zuschalten. Davon profitiert wiederum der Eisspeicher: Die den Räumen entzogene Wärme lädt ihn auf.
Gegenüber traditioneller Solarthermie hat der Eisspeicher den Vorteil geringer Wärmeverluste. Während das heiße Wasser klassischer Solarkollektoren in aufwendig gedämmten Tanks gespeichert werden muss, braucht der Eisspeicher überhaupt keine Dämmung, weil er die Wärme des Erdreichs nutzt.
Im Unterschied zu Erdsonden, die in den vergangenen Jahren häufig zur Unterstützung von Wärmepumpen genutzt wurden, bedarf der Einbau eines Eisspeichers keiner Genehmigung. Denn er wird ausschließlich mit Leitungswasser befüllt, was im Falle dass der Speicher undicht werden sollte, völlig unbedenklich im Boden versickern kann. Außerdem muss für einen Eisspeicher weniger tief gegraben werden als für Sonden. Zur zusätzlichen Sicherheit sind im Tank Kameras installiert, mit denen sich der Kristallisationsgrad des Wassers überwachen lässt.
Obwohl der Eisspeicher erst im Herbst in Betrieb genommen wurde und somit nicht die volle sommerliche Wärme speichern konnte, hat er die Prüfung des ersten Winters bestanden. Die Energiekosten für die Mieter haben sich auf 10 % der bisherigen Kosten reduziert. Insgesamt soll der Energieverbrauch des Gebäudes laut einer Simulation von Transsolar von ursprünglich rund 200 kWh/m²a auf 14 kWh/m²a sinken. Noch ist das Bauwerk kein ganzes Jahr in Betrieb, doch zeigen die bislang gemessenen Leistungswerte des Fassadenabsorbers deutlich höhere Praxiswerte als simuliert. •

Standort: Güterstraße 30, Pforzheim
Bauherr: Pforzheimer Bau und Grund
Architekten: Freivogel-Architekten, Ludwigsburg/Pforzheim
Tragwerksplaner: IFT-S Ingenieurbüro für Tragwerksplanung, Mühlacker
Energiekonzept: Transsolar, Stuttgart
HLSE-Planung: IGP Ingenieurgesellschaft für technische Ausrüstung, Pforzheim
Bruttogeschossfläche: 3 432 m²
Nutzfläche: 2 428 m²
Wohnfläche: 1 699 m²
Umbauter Raum: 9 616 m³
Beteiligte Firmen:
Betonfertigteilfassade/Loggiastützen: Hemmerlein Ingenieurbau, Bodenwöhr, www.hemmerlein-sichtbeton.de
Fassadenabsorber/Heizkühldecken: Clina Heiz- und Kühlelemente, Berlin, www.clina.de
Fassade hinter Loggiazone: System Eternit Equitone Textura, www.eternit.de
Holz-Aluminium-Fenster: System Gutmann Mira, www.gutmann.de
Außenliegender Sonnenschutz: System Hella Raffstoren Lamelle 80 mm, www.hella.info
Glasbrüstungen Loggien: System CR laurence Taper-Loc, www.taper-loc.de
Eisspeicher: Isocal, Ludwigsburg, www.viessmann.de

 


Pforzheim (S. 94)

Freivogel-Architekten
Jochen Freivogel
1972 geboren. Studium an der FH Karlsruhe und der Universität Stuttgart. Mitarbeit in Architekturbüros. 1997-99 Partner im Büro Prof. Dr. Fritz Walch. Seit 1999 eigenes Büro, seit 2004 mit Steffen Mayer. 1998- 2004 Lehraufträge in Karlsruhe und Stuttgart.
Steffen Mayer
1972 geboren. Studium an den Universitäten Kaiserslautern und Stuttgart. 1994-2001 Mitarbeit in Architekturbüros in Stuttgart und Barcelona. 2001-2004 Zusammenarbeit u. a. mit Prof. Dr. Fritz Walch und Jochen Freivogel. Seit 2004 Freivogel-Architekten.