8 OBJEKTBEISPIELE

Auf einer unternutzten Parzelle an herrlicher Wohnlage mit teilweiser Seesicht wurde eine Immobilie energetisch und nutzungsmässig aufgewertet. Durch Anbau und Aufstockung kann zusätzliche Wertschöpfung und Attraktivität geboten werden, dies bei um Faktor 9 sinkender Umweltbelastung.

8.3.1 Zielvorgaben der Bauherrschaft

Das Gebäude Bohlstrasse 37 in Zug wurde 1946 gemäss dem Schweizer «Archetyp» urbaner Mehrfamilienhausbauten der Nachkriegsjahre gebaut. Entsprechend der «Neuen Sachlichkeit» dieser Epoche ist es gekennzeichnet durch kompakte Grundriss- und Schnittgestaltung, Zimmergrössen bis 18 m² und eine simple Gebäudevolumetrie. Charakteristisch sind auch ein auf die notwendigsten Massivbauelemente reduzierter Rohbau, ungedämmtes Schrägdach und Kellerdecke, kleine Balkone, Loggien auf der Nordseite, Blumenfenster sowie Fenstereinfassungen aus Kunststein.

Dazu gehörte eine Heizung mit Steinkohle (später umgebaut auf Ölheizung) sowie wenig energieeffiziente Elektroboiler und E-Klasse-Elektrogeräte in allen Wohnungen.

Der Umbau der Liegenschaft sollte nach dem Willen der Bauherrschaft sozial verträglich, umweltschonend, energetisch nachhaltig und gleichzeitig finanziell solide erfolgen. Die Mietzinsen durften innerhalb der gesetzlichen Regelungen steigen und die Mieter sollten nach nur drei Monaten Umbauzeit in die Wohnungen zurückkehren und sich wieder wohlfühlen können. Dabei sollte die Liegenschaft familien- und kinderfreundlich bleiben, um eine soziale Durchmischung zu erhalten. Eine Wohnung sollte behindertengerecht gestaltet werden. Eingriffe in den bestehenden Wohnungen waren auf ein Minimum zu beschränken, es wurden primär die Bäder und Küchen erneuert.

Nach dem Willen der Bauherrschaft sollte das Gebäude energetisch nach dem damals bei Mehrfamilienhäusern noch unerprobten MINERGIE-P-Standard gedämmt, zertifiziert, zinsvergünstigt finanziert und mit regenerativen Energieträgern beheizt werden; dies neben ökologischen Überlegungen auch, um in den Genuss von Subventionen zu kommen. Neben einer Optimierung der thermischen Gebäudehülle, mit möglichst ökologischen Materialien, sollten energieeffiziente Systeme eingesetzt werden (Wärmepumpe, thermische und photovoltaische Solaranlage, Regenwassernutzung).

Weil die Liegenschaft ausnutzungsmässig unternutzt war und keine der bestehenden Wohnungen von Seesicht profitierte, sollten mit seitlichem Erweiterungsbau, Balkonvergrösserungen und Attikaaufstockung, anstelle des ungenutzten niedrigen Estrichs, der Aussenbezug und die Seesicht zumindest für die neuen Wohnungen verbessert werden. Damit in einem seitlichen Anbau minimale Wohnungsgrössen erreicht und die Attikaaufstockung realisiert werden konnte, wurden von der Stadt Zug im Rahmen eines Ausnutzungstransfers 280 m² Land vom Parkplatz im Norden übernommen (ebenfalls in der Wohnzone W2b eingezont).

8.3.2 Analyse der bestehenden Gebäudesubstanz

Zur Vorbereitung des Projekts wurden diverse Aufnahmen und Strukturanalysen durchgeführt:

• Aufnahme des Terrainverlaufes entlang der seeseitigen Fassade zur baurechtlich massgebenden Bestimmung der Gebäudehöhe.
• Überprüfung der Gebäudestruktur bezüglich Tragfähigkeit (Statik), Wärme- und Schallschutz. Während die Geschossdecken sich als knapp genügend armiert erwiesen, konnte die Balkenlage über dem 2. Obergeschoss ohne statische Ertüchtigung unmöglich ein weiteres Geschoss mit dezentraler Lasteinleitung aufnehmen.

• Mittels Laser-Scanning der Fassaden wurden Unebenheiten von bis zu 35 mm in der Vertikalen und bis zu 70 mm im Grundriss festgestellt. Diese Erkenntnisse waren als Randbedingung für die wärmetechnische Verbesserung der Aussenwände relevant. Zudem wurde mit demselben Verfahren die Schnittgeometrie des Treppenhauses dreidimensional bestimmt.
• Der Zustand der opaken und transparenten Aussenbauteile war ungenügend. Das Backsteinmauerwerk war aber grundsätzlich in Ordnung, Putzabplatzungen beschränkten sich auf die gemauerten Balkonbrüstungen. Vereinzelt wurde aufsteigende Feuchtigkeit bei erdberührten Backsteinwänden im Untergeschoss festgestellt.
• Holzfenster mit Doppelverglasungen (U-Wert etwa 5,6 W/m²·K) waren auf Kunststeingesimse angeschlagen.
• Wärmebrücken, z.B. bei auskragenden Balkonen, haben verbreitet zur Schimmelpilzbildung geführt.
• Der mangelhafte Wärmeschutz und die nicht konsequent vorhandene Trennung zwischen beheizten und unbeheizten Räumen (z.B. ungedämmte Keller- und Estrichdecke) haben zu relativ hohen Heizkosten geführt. Vor dem Umbau waren für die Beheizung jährlich rund 8’000 Liter Heizöl erforderlich (etwa 195 kWh/m²), wobei zusätzlich die Kosten für die Warmwassererzeugung mit Elektroboilern dazukamen.
• Die Wärmeerzeugung mit überdimensioniertem Ölheizkessel und Wärmeverteilung in 60-jährigen, geschweissten Stahlrohren war genauso obsolet wie das gesamte Sanitärverteilsystem inklusive der Bäder, Küchen und Toiletten.
• Die Fallstränge aus Gusseisen waren zu ersetzen, sie waren für einen grösseren Abwasserdurchsatz querschnittsmässig zu klein. Auch die Zementrohre der Kanalisation (Mischsystem) mussten ersetzt werden.
• Die Elektroinstallationen (Stark- und Schwachstrominstallationen) waren ungenügend, sie mussten vollständig erneuert werden.
• Die Wohnungsabschluss- und Kellertüren taxierte die Feuerpolizei als nicht brandschutztauglich, sie mussten ersetzt werden.
• Schallprobleme wurden und werden von der Mieterschaft mehr oder weniger stillschweigend akzeptiert. Im bestehenden Gebäudebereich konnte der Schallschutz nur punktuell verbessert werden.
• Die Jalousie-Läden waren mehrheitlich nicht mehr gebrauchstauglich.

8.3.3 Gebäudesimulationen und F+E-Projekt

Weil es 2007 noch praktisch keine Erfahrungen mit Mehrfamilienhaus-Sanierungen im MINERGIE-P-Standard gab, wurde beim Bundesamt für Energie ein kleines Forschungsprojekt unter dem Titel «Nachhaltig durch Renovieren statt Demolieren» eingereicht.

Die Projektbeschreibung definierte folgende Forschungsziele:

• Erreichung des MINERGIE-P-Standards.
• Gebäudehüllenoptimierung im Planungsprozess durch dynamische Simulationen.
• Laufende Qualitätssicherung.
• Kurze Zeit für Bauausführung durch erhöhten Vorfertigungsgrad.
• Hoch wärmegedämmte und vorgefertigte Attikaaufstockung in Leichtbauweise.
• Eliminierung der kritischen Wärmebrücken im Altbau und Vermeidung von Schimmelpilzbildung.
• Erreichung einer ökologischen, ökonomischen und sozialen Nachhaltigkeit.

Der zu erreichende thermische Komfort wurde mittels dynamischer Raumsimulationen hinterfragt. Es wurden zwei typische Zonen simuliert (vgl. Bild 8.3.3). Einerseits wurde ein Wohnzimmer in der Nordwestecke des Untergeschosses, mit Boden gegen Erdreich, simuliert. Andererseits wurde das Wohnzimmer mit derselben Ausrichtung im 1. Obergeschoss dynamisch betrachtet. Es konnte verifiziert werden, dass nach der wärmetechnischen Sanierung, mit einer reinen Luftheizung angenehme Temperaturen erreicht werden können. Somit war für die Planung klar, dass auf die alten Radiatoren verzichtet werden konnte und dass auch der Einbau einer neuen Flächenheizung (z.B. Bodenheizung) nicht erforderlich war. Alleine mit der als Luftheizung ausgelegten Komfortlüftung lässt sich im Winter die Behaglichkeit – unabhängig vom Benutzerverhalten – besser garantieren als im Sommer, wo der Benutzer durch falsch eingesetzten Sonnenschutz Übertemperaturen in Kauf nehmen muss.

8.3.4 Projektbeschrieb

Nach Klärung der technischen Realisierbarkeit dieser Altbausanierung konnte die Bauherrschaft überzeugt werden, dass sich mit einem seitlichen Anbau auf der Südostseite und einer Attikaaufstockung die Gesamtrentabilität erhöht. Die Baubehörde unterstützte aus baurechtlicher Sicht diese Einschätzung. Die Bruttogeschossfläche konnte nahezu verdoppelt werden (vgl. Bild 8.3.4), die Wohnungszahl stieg von 5 auf 8 an und die Gesamtinvestitionen wurden, inklusive Zukauf von 280 m² Ausnutzung, pro Wohnung auf weniger als CHF 500’000.– veranschlagt.

Im bestehenden Bereich, mit zwei 4- bis 5-Zimmerwohnungen pro Geschoss und einer als Coiffeursalon genutzten 3-Zimmerwohnung im Untergeschoss, beschränkte sich der Eingriff im Inneren auf eine eigentliche Strangsanierung mit neuen Bädern und Küchen, punktueller Fenstervergrösserung Richtung See und grösstenteils neuen Böden und grösseren Balkonen.

Im separat erschlossenen Neubau konnten moderne Geschosswohnungen mit Wintergarten und eine neue Attikawohnung realisiert werden. Im Übergang zwischen Alt- und Neubau wurden, im Bereich der ehemaligen Garagen, neue Technikräume sowie ein neues Treppenhaus mit Lift angeordnet.

Das Gebäude ist mit seiner Längsachse rund 30° von der Nord-Süd-Achse abgedreht und es hält gegenüber der Strasse nur einen Minimalabstand von 3,48 m ein. Das Attikageschoss musste deshalb um 0,5 m zurückversetzt angeordnet werden. Gegenüber allen anderen Grenzen resultierten genügende Abstände und Grünräume. Die Topographie mit einem Hügel im Süden und einer Böschung im Westen erschweren zwar die Bebauung, schaffen aber spannende Aussenraumbeziehungen, welche mit grosszügigen Balkonen im Altbau, Wintergarten beim neuen Anbau und einer Attikaterrasse aufgewertet werden.

Das architektonische Konzept orientierte sich nach den beschriebenen Zielen der Bauherrschaft:

• Rückbau des Sparrendachs.
• Seitlicher Anbau in Massivbauweise, analog Altbau.
• Als Holzbau vorfabrizierte Attikaaufstockung mit hinterlüfteter Fassadenbekleidung aus Alucobond, die sich formal vom verputzten Hauptbau abgrenzt.
• Optimierung der Bauteilübergänge hinsichtlich Vermeidung von relevanten Wärmebrücken, z.B. beim Vordach über dem Hauseingang, bei den Loggien auf der Nordseite sowie bei den vom Warm- in den Kaltbereich durchlaufenden Balkonen.

Insgesamt wurde darauf geachtet, dass der Baukörper trotz angefügter Bauteile eine einheitliche Gesamterscheinung erhielt (vgl. Bild 8.3.5).

8.3.5 Baukonstruktion, Bauausführung

Die eigentliche Baurealisierung erfolgte in folgenden vier Phasen:

• In einer ersten Phase wurden die Mieter während drei Sommermonaten ausquartiert. In dieser Zeit wurde die Strangsanierung realisiert, neue Steigzonen wurden erstellt, neue Fenster aussen auf die Fassade angeschlagen und die Kernelemente der modernen Haustechnik (Wärmepumpe, kontrollierte Lüftung) installiert. Auch wurden Balkonplatten abgetrennt, Loggien zugemauert und es wurde damit begonnen, die Aussenwände mit einer Hochleistungswärmedämmung nachzudämmen. Es wurde auch eine Lösung für die Wärmedämmung des Bodens über dem Hohlraum gesucht, der nur eine ungenügende Kriechhöhe aufwies und deshalb für konventionelle Massnahmen nicht zugänglich war. Der Hohlraum wurde durch Bohrungen zugänglich gemacht und mit einem EPS-Beton ausgegossen. Eine Kapilarwassersperre und PUR-Wärmedämmung zwischen Bodenplatte und Unterlagsboden vervollständigen die Massnahmen (vgl. Bild 8.3.12).
• In der zweiten Phase wurde der Rohbau des Anbaus erstellt, mit analogem Konzept für die Aussenwände wie beim Altbau. Gleichzeitig wurde unter dem alten Sparrendach die bestehende Holzbalkendecke im System einer Holz-Beton-Verbundkonstruktion statisch verstärkt (vgl. Bilder 8.3.13 bis 8.3.15). Auch der Ersatz der Kanalisationsleitung und die Erdsondenbohrung erfolgten in dieser Ausführungsphase.

• In der dritten Phase – nachdem die Wohnungen bereits wieder bewohnt waren – wurde an einem einzigen Tag das Sparrendach zurückgebaut und zentrale Tragwände wurden aufgemauert, um am nachfolgenden Tag das vorfabrizierte Attikageschoss aufzurichten.
• In der vierten Phase wurden die Flachdächer abgedichtet, Röhrenkollektoren, PV-Module, Vordächer, Balkon- und Attikageländer versetzt, Aussenabschlüsse (Schiebeläden) und Spenglerarbeiten ausgeführt. Gleichzeitig wurden die Umgebungsarbeiten, mit Einbau eines Regenwassertanks, ausgeführt.

8.3.6 Wärmeschutz/Energie

Nach der wärmetechnischen Sanierung erreichen die opaken Bauteile der Gebäudehülle U-Werte im Bereich zwischen 0,09 bis 0,26 W/m²·K. Die neuen opaken Bauteile erreichen U-Werte von 0,09 bis 0,15 W/m²·K. Die Holz-Metall-Fenster verfügen über 3-fach-Isoliergläser mit U_g = 0,5 W/m²·K und Ψ_g = 0,05 W/mK und erreichen damit U_w-Werte um 0,7 W/m²·K.

Die relevanten, zweidimensionalen Bauteilübergänge wurden in thermisch-hygrischer Hinsicht untersucht und optimiert. Neben den Wärmebrückenverlusten (Ψ-Werte) waren vor allem die raumseitigen Oberflächentemperaturen relevant, um künftig Schimmelpilzbildung auszuschliessen, so z.B. beim Sockel im Bereich Aussenwand/Boden über ausbetoniertem Hohlraum (vgl. Bild 8.3.12).

8.3.7 Schallschutz

Der Schallschutz wurde, wo möglich, hinsichtlich Erfüllung der heute geltenden Mindestanforderungen gemäss Norm SIA 181 (Mietwohnungen) angepasst:

• Punktuell neue trittschallgedämmte Bodenüberkonstruktionen.
• Die Steigzonen wurden in den oberen Geschossen mit Zellulose ausgeflockt, um Schallübertragung über Nebenwege und seitens der Installationen zu minimieren. Dies führte auch zu einer massgeblichen Verbesserung der Luftdichtheit zwischen dem Attikageschoss und dem Obergeschoss (n_l,50-Wert: 0,23h^-1).
• Die neuen Fenster schützen gut vor Aussenlärm, was dazu führt, dass Innenlärm (Kühlschrank, Spülgeräusche usw.) eher wahrgenommen wird als Aussenlärm.

8.3.8 Brandschutz

Gemäss Auflagen der Feuerpolizei wurden folgende bauliche Massnahmen umgesetzt:

• Ersatz aller Wohnungsabschlusstüren (EI30).
• Wohnungstrennwände und Decken mindestens EI30, Untergeschoss neu betoniert (REI 60).
• Neuer nach aussen führender Fluchtweg im Untergeschoss, Einbau von Türschliessern bei allen Türen, die in den Fluchtweg führen.
• Brandentrauchungsklappen mit Feuerwehrschaltern im neuen Treppenhaus; automatisch öffenbare Entrauchungsklappe der Liftüberfahrt.
• Einbau von Handfeuerlöschern.

8.3.9 Haustechnik-Anlagen

• Die Wärme für die Raumheizung und das Warmwasser liefert in erster Priorität die thermische Solaranlage (10,2 m² Röhrenkollektoren), welche die erneuerbare Energie einem Kombispeicher zuführt (vgl. Bild 8.3.19). Wenn die Energie der Sonne nicht ausreicht, wird der Kombispeicher zusätzlich über eine Erdwärmesonden-Wärmepumpe gespiesen. Die Erdwärmesonden (2 x 200 m) wurden auf der Ostseite des Gebäudes gebohrt.
• Die Aussenluft wird für alle Lüftungsanlagen über einen gemeinsamen Luft-Erdwärmetauscher von etwa 15 m Länge gefasst und so im Winter vorgewärmt und im Sommerhalbjahr leicht gekühlt (vgl. Bild 8.3.20). Die Fortluft wird an der Nordwestfassade ins Freie geblasen.

• Die Wärmeabgabe erfolgt im bestehenden, wärmetechnisch erheblich verbesserten Altbau einzig und allein über die Zuluft der Komfortlüftungsanlage (Luftheizung). Die alten Heizkörper und verrosteten Heizleitungen wurden zurückgebaut. In den renovierten Altbauwohnungen lässt sich die Temperatur über ein Heizregister im jeweiligen Zuluftkanal jeder Wohnung regulieren (vgl. Bild 8.3.21). Das Luftaufbereitungsgerät mit Wärmerückgewinnung für die Be- und Entlüftung der Wohnungen im Altbau wurde im Untergeschoss zentral so installiert, dass die Verteilung der Luft auf die Wohnungsverteiler über Steigzonen in den Korridoren bzw. am Ort des ehemaligen Kamins erfolgt. In den Wohnungen wird die bedarfsgerecht nachgewärmte Zuluft über wärmegedämmte Verteilrohre in einer im Korridor abgehängten Decke zu den Zimmern geführt. Die Abluft wird im Bad/WC und in der Küche gefasst und zum Luftaufbereitungsgerät geführt. Eine individuelle Einstellung der Luftvolumenströme je Zimmer ist im Altbau nicht möglich.
• Im Neubauteil (Anbau und Attikawohnung) kann die Fussbodenheizung pro Wohnung reguliert werden. Die Wohnungen im Anbau und in der Attika werden je über ein eigenes Luftaufbereitungsgerät mit rotierendem Wärmetauscher und Feuchterückgewinnung mit Luft versorgt. Die Luftaufbereitungsgeräte sind im Untergeschoss angeordnet. Von dort gelangt die Luft über Steigzonen hinter dem Lift auf die Luftverteiler. In den neuen Wohnungen des Anbaus wird die Luft über wärmegedämmte Kunststoffrohre zu den Zimmern geführt. Die Abluft wird in den Nasszellen und im Bereich der Küche gefasst und zurück zum Lüftungsgerät im Untergeschoss geführt.
• Vor dem Haus wurde ein Grauwassertank mit 12,5 m³ Inhalt unter einem Parkplatz versenkt. Dieser sammelt das Regenwasser vom Dach und speist über ein separates Rohleitungssystem Toilettenspülungen, Waschmaschinen und Gartenhahnen.

8.3.10 Planungserfahrung, Qualitätskontrolle und Nutzungserfahrungen

Der Bau- und Planungsprozess dauerte wegen Einsprachen, Spezialbewilligungsfragen im Kontext einer Zonenplanrevision und hoher baulicher Komplexität 3 Jahre. Dank hohem Vorfertigungsgrad dauerte der Umbau innerhalb der Wohnungen im Altbau, samt Einbau von Wohnungslüftungen, neuen Bädern, Küchen, Erdsonden und Elektroinstallationen nur 3 Monate. Nur während dieser kurzen Zeit waren die Wohnungen unbenutzbar.

Es wurde in der Vorfabrikation (Holzbau, Fenster usw.) eine hohe Qualität ab Werk erreicht. Unbefriedigend bleibt jedoch das Qualitätsbewusstsein auf der Baustelle in Erinnerung: Elektriker, welche die Dampfbremse/Luftdichtung durchbohren; überforderte Baumeister beim Bau luftdichter Steigschächte; Gipser, deren Bewegungsfugen rissen, kaum war die Leiter zusammengeklappt; oder Fensterbauer, die sich mit Luft-, Dampf-, Wind- und Schlagregendichtigkeit schwertun. Das gebaute Ergebnis erreichte am Ende trotzdem die geforderte Luftdichtheit (Qualitätsprüfung mit Blower-Door-Messung) und erfüllt alle energetischen Erwartungen. Der thermische Komfort ist in den Wohnungen im Winter wie im Sommer, unabhängig von den Aussentemperaturen, gut. Es werden Raumlufttemperaturen zwischen 20 °C und 25 °C erreicht.

Im Betrieb traten während der Garantiezeit einzig mit den Vakuumröhrenkollektoren Probleme auf: Weil das Glykol verdampft war, wurde während eines ganzen Jahres keine einzige Kilowattstunde Solarwärme in den Speicher eingespiesen.

Die letztendlich guten Ergebnisse stehen aber in eher ungünstiger Relation zum Zeit-, Motivierungs- und Finanzaufwand seitens Architekt, Bauleitung und Bauherr. Im Standard MINERGIE-P kann nicht jeder bauen. Das Denken über klassische Systemgrenzen hinweg bedeutet für Facharbeiter, Poliere und Unternehmensführer noch immer Neuland und Themen wie Wärmebrückenfreiheit und Luftdichtheit sind ihnen teilweise fremd.

8.3.11 Energieverbrauch

Im Jahre 2009 betrug der Stromverbrauch für alle 8 Wohnungen 23’729 kWh, wovon 7’744 kWh (33 %) auf die Wärmepumpe (Heizung und Warmwasser) entfielen. Die hauseigene PV-Anlage hat 6’958 kWh des Stromverbrauchs abgedeckt.

8.3.12 Weitere Angaben zum Objekt