Holzhaus mit Kamineffekt

Landwirtschaftliches Zentrum St. Gallen, Salez/CH

Mit der Erweiterung des Landwirtschaftlichen Zentrums St. Gallen in Salez wagte der Schweizer Kanton ein Experiment, dessen Ergebnis zeigt, dass weniger oft mehr kann: Die neue Schule mit Internatstrakt wurde als Low-tech-Haus realisiert. Dafür entwarf der Architekt Andy Senn in enger Zusammenarbeit mit TragwerksplanerInnen und GebäudetechnikerInnen ein klar gegliedertes Holzhaus.  

Salez ist eine kleine Ortschaft im Schweizer Kanton St. Gallen mit weniger als 1 000 EinwohnerInnen. Seit den 1970er-Jahren gibt es hier das Landwirtschaftliche Zentrum St. Gallen (LZSG). Auch in anderen kleinen Orten der Schweiz wurde bis vor kurzem landwirtschaftliche Ausbildung betrieben: in der Landwirtschaftlichen Schule Flawil, der Bäuerinnenschule Custerhof sowie im Landwirtschaftlichen Kurszentrum Kaltbrunn. Aus Effizienzgründen sollten diese Bildungsorte zusammengeschlossen werden. 2011 lobte der Kanton St. Gallen einen offenen Wettbewerb für den Bau einer neuen Schule aus, die alle vier Einrichtungen vereint. Sie sollte auf dem Grundstück des LZSG in Salez entstehen und die dort vorhandenen Bauten ersetzen. Der Schweizer Architekt Andy Senn gewann mit seinem Entwurf eines klar gegliederten Holzbaus.

Landschaft

Auf dem Weg zum LZSG in Salez kommt man an weiten Wiesen, an Kühen, Pferden und Hühnern vorbei. Auf der einen Seite ragen die Appenzeller Alpen empor, auf der anderen Seite fließt der Rhein. Eine Landschaft wie aus dem Bilderbuch. Hier, am südlichen Ortsrand, stand der alte Werkhof, als Landwirtschaftliches Zentrum genutzt und 1977 von Werner Gantenbein entworfen. Nicht nur die Bausubstanz war zum Zeitpunkt des Wettbewerbs in die Jahre gekommen, auch die Wohn- und Aufenthaltsräume entsprachen veralteten Standards und ganz grundsätzlich fehlten Räume. Eine Erneuerung war dringend erforderlich. Werner Binotto, der Kantonsbaumeister von St. Gallen, veranlasste, nachdem der Wettbewerb für den Schulbau ausgelobt war, das neue Haus zudem als Low-tech-Gebäude zu realisieren. Der Siegerentwurf von Andy Senn zielte zunächst nicht darauf ab, mit möglichst wenig Technik auszukommen. Dennoch erschien er den JurorInnen geeignet, die Vorgabe mit wenigen Änderungen zu erfüllen. Der Architekt sah einen zweigeschossigen Schultrakt mit Räumen von 4,40 m Deckenhöhe vor; im rechten Winkel dazu, direkt angeschlossen, einen insgesamt gleichhohen, aber dreigeschossigen Internatstrakt. Man erkennt ihn schon von weitem, den 100 m langen Holzbau, der dank seiner strukturierten Fassade mit Laubengängen nicht monoton wirkt. Zwei der alten Häuser stehen noch, sodass sie zusammen mit dem L-förmigen Neubau ein stimmiges Ensemble um einen Hof bilden.

Low-tech setzt Verantwortung voraus und macht Arbeit

„Für so eine unkonventionelle Bauweise braucht man mutige Bauherren“, erklärt der Architekt Andy Senn bei der Besichtigung des Gebäudes, „denn sie müssen bereit sein, Verantwortung zu übernehmen. Da hatten wir zunächst Bedenken, aber es funktioniert erstaunlich gut. Die Bauherrschaft war sehr offen“. Was der Architekt anspricht, betrifft hauptsächlich das Lüftungskonzept – es fußt auf manueller Querlüftung: Über die Fassade kommt frische Luft in den Raum, an der gegen­überliegenden Innenwand wird sie nach oben geführt und gelangt über das Dach wieder nach draußen. Diese Bauweise ermöglicht einen Kamineffekt, der auch in traditionellen Viehställen zur Anwendung kommt. Im Detail funktioniert er über die manuelle Öffnung verschiedener Klappen und Fens-ter: Die Luft gelangt entweder durch Öffnen der bodentiefen Fenstertüren oder, bei Föhn, Regen oder Kälte, über kleine Klappen ins Haus, die sich witterungsgeschützt unterhalb des Oberlichtbandes befinden. Die Klappen können auch zur Nachtauskühlung genutzt werden. Die Innenwände gegenüber der Fassade sind ebenfalls mit öffenbaren Oberlichtern ausgestattet. Sie führen im Obergeschoss direkt in den sogenannten Klimaaustauschraum – ein mittig unter dem Dach liegender, kalter Raum, über den die Luft wieder nach draußen gelangt. „Normalerweise kommt diese Technik in eingeschossigen Häusern zur Anwendung, deswegen mussten wir uns eine Lösung für das Erdgeschoss einfallen lassen“, erläutert Senn. Links und rechts vom Mittelgang, also jeweils an der Innenseite der Räume im Erdgeschoss, platzierten die PlanerInnen deshalb Schächte, die mit dem Entlüftungsraum unterm Dach verbunden sind. So funktioniert der Kamineffekt auch im Erdgeschoss. In der Pause gehen die SchülerInnen in dem Neubau meistens nicht auf den Hof, sondern sie nutzen den Laubengang. „Es entsteht ein Effekt, den wir uns gar nicht überlegt haben. Die natürliche Lüftung kommt auch durch die natürliche Bewegung, wenn die Fenstertüren in der Pause offenstehen“, erzählt Senn. Das soll aber nicht verschleiern, dass Low-Tech auch Arbeit macht und, wie bereits erwähnt, Verantwortung der NutzerInnen erfordert. Wer im Sommer morgens einen angenehm kühlen Raum vorfinden möchte, muss am Abend zuvor daran denken, die Lüftungsklappen zu öffnen und tagsüber rechtzeitig den Sonnenschutz vor die Fenster zu schieben.

Um das Zusammenspiel aus Entwurf, Konstruktion und Klimaregulierung zu ermöglichen, mussten die ArchitektInnen die anderen FachplanerInnen früh in den Entwurf einbeziehen. „Auch für uns war dieses Teamwork spannend. Wir konnten nicht einfach einen Entwurf machen und ihn den Gebäudetechnikern zur Weiterbearbeitung vorlegen“, erzählt Andy Senn, „auch, dass es überhaupt keinen großen Einsatz von Technik braucht, war überraschend für uns. Nicht alle Gebäudetechniker finden das so spannend“.

Damit die manuelle Lüftung auch für einen ausreichenden Luftaustausch sorgen kann, mussten die PlanerInnen im Vorhinein einige Simulationen durchführen, die unter anderem die im Entwurf ohnehin vorgesehene großzügige Raumhöhe von 4,40 m als notwendig bestätigten. Die Simulationen dienten zudem der Überprüfung des sommerlichen Wärmeschutzes. Hier spielten die verschiedenen Verschattungselemente eine wesentliche Rolle: Vor der Fassade des Unterrichtstrakts steht eine Baumreihe, die im Sommer Schatten spendet und im Herbst ihr Laub abwirft. Es folgt ein Laubengang, der die Klassenräume verschattet, bei tiefstehender Sonne im Winter aber dennoch Licht ins Gebäude lässt. Tatsächlich wirkt er von innen wie ein Bilderrahmen, in den sich die Außenwelt einfügt. Im Wettbewerbsentwurf war der Laubengang bereits vorgesehen, nun kommt er der Low-tech-Bauweise zugute, weil kein automatisierter Sonnenschutz notwendig ist. Im Hochsommer können zudem Schiebeläden aus Holz vor die Fenstertüren gezogen werden, die – im Gegensatz zu Rafflamellenstoren – den hohen Windgeschwindigkeiten des Föhns standhalten. Mit den Simulationen ermittelten die ArchitektInnen außerdem den maximalen Glasanteil in der Fassade von nur 30 %. „Am Anfang hatten wir Sorge, dass es zu wenig Ausblicke gibt, zu wenig Glas. Das hat sich aber schnell gelegt“, erzählt Senn, „durch die Oberlichter sieht man ja auch bei geschlossenen Schiebeläden die Berge.“

Alle sonst benötigte Technik – die Elektro- und Sanitärinstallationen – ist vom Rohbau getrennt ausgeführt. So kann sie entsprechend ihres jeweiligen Lebenszyklus in ihren Teilen einzeln und damit unabhängig voneinander erneuert werden.

Holz und Beton für einen Prototypen

Das neue Landwirtschaftliche Zentrum ist zum Großteil aus Holz gebaut. Für alle Teile, die der Witterung ausgesetzt sind, verwendeten die PlanerInnen Eichenholz, das geschützte Konstruktionsholz ist Fichte, alles andere Weißtanne, überwiegend aus den Wäldern des Kantons St. Gallen. Aber es kam nicht nur Holz zum Einsatz. Zusammen mit den Energieplanern Richard Widmer und Hans Schär und den BauingeurInnen von Merz Kley Partner testeten die ArchitektInnen in dynamischen Simulationen verschiedene Konstruktionsweisen. Dabei berücksichtigten sie nicht nur Kosten und Unterhaltsaufwand, sondern vor allem das thermische Verhalten. Das Ergebnis war eine gemischte Bauweise: Der Schultrakt mit den überhohen Räumen ist als Holzskelettbau ausgeführt. Die Deckenbalken spannen über 8,50 m und bilden mit der darüberliegenden Ortbetonplatte eine Holz-Beton-Verbunddecke. So ist die Tragfähigkeit der Holzbalken erhöht. Die Masse des Betons speichert zudem Wärme und verbessert den Schall- und Brandschutz. Die Holzwände sind im Schultrakt sichtbar gelassen. Im Internatstrakt setzten die PlanerInnen für die Decken Brettsperrholzplatten ein, da sie hier nur kürzere Spannweiten überbrücken müssen. Auch diese sind mit einer Betonschicht versehen, die Wände mit Lehmputz beschichtet. So unterscheiden sich die beiden unterschiedlichen Nutzungsbereiche auch optisch deutlich voneinander.

Das Konzept des LZSG ist sicherlich nicht auf jedes Gebäude übertragbar, aber für diesen Standort und diesen Bauherrn ist es genau der passende Umgang. Der Kanton St. Gallen nutzt das Gebäude nun als Prototyp – überall im Haus sind Messgeräte installiert, die beispielsweise die Luftwechselrate der Räume auswerten. Die Ergebnisse sollen beim Bau von weiteren Schulen in ähnlicher Weise helfen. Der hohe planerische Aufwand und die mühsame Koordination aller Beteiligten haben sich also gelohnt. Zumal die PlanerInnen nur so das Zusammenspiel von Gebäude und Technik optimieren konnten, für einen langlebigen, nachhaltigen und robusten Holzbau. IL

Baudaten

Objekt: Landwirtschaftliches Zentrum St.Gallen

Standort: Salez/CH

Typologie: Schule und Internat

Bauherr: Kanton St.Gallen, vertreten durch das Hochbauamt des Kanton St.Gallen

Nutzer: Landwirtschaftliches Zentrum St. Gallen

Architektur: Andy Senn Architekt BSA SIA, St.Gallen/CH, www.senn.sg

MitarbeiterInnen (Team): Antje Wanner, Thomas Gerber, Remo Wirth, Anike Müller, Marlise Kuratli, Tobias Müller

Bauleitung: Bau-Data AG, Buchs/CH

Bauzeit: Juni 2016 – Mai 2019

Projektdaten

Grundstücksgröße: 159 460 m²

Nutzfläche gesamt: 5 121 m², gem. SIA 416

Nutzfläche: 3 602 m², gem. SIA 416

Technikfläche: 223 m², gem. SIA 416

Verkehrsfläche: 1 296 m², gem. SIA 416

Brutto-Grundfläche: 5 730 m², gem. SIA 416

Brutto-Rauminhalt: 24 002 m³, gem. SIA 416

Baukosten brutto: ca. 29 Mio. €

FachplanerInnen

Tragwerksplanung: Merz Kley Partner AG, Dornbirn/AUT (Holzbau), www.mkp-ing.com

TGA-Planung: Bouygues E&S InTec Scheiz AG, Brig-Glis/CH (Elektroingenieur), www.bouygues-es.ch; Hälg & Co.AG, St. Gallen/CH (HLKS-Ingenieur),

www.haelg.ch; Kälte 3000 AG, Landquart/CH (Kälteingenieur), www.kaelte3000.com

Bauphysik: Lenum AG, Vaduz/LIE, www.lenum.com

Landschaftsarchitektur: Mettler Landschaftsarchitektur AG, Gossau/CH, www.mettler-la.com

Energiekonzept: Richard Widmer, Wil/CH /

Hans Schär, Stein AR/CH

Brandschutzplanung: Josef Kolb AG,

Romanshorn/CH, www.kolbag.ch

Elektrokonzept: Bölle&Partner AG, St. Gallen/CH,

www.boellepartner.ch

Energie

Primärenergiebedarf: 123 kWh/m²a,

gesamt erneuerbar: 80 kWh/m2a

Endenergiebedarf: 75 kWh/m²a

Jahresheizwärmebedarf: 50 kWh/m²a

Energiekonzept:

Dach: Holz mit Steinwoll-Dämmung

Außenwand: Holz mit Steinwoll-Dämmung

Fenster: Weisstanne

Boden: Ortbeton mit Dämmung

Material-Konzept:

Das Verwenden von natürlichen Materialien ohne Anstrich oder andere Oberflächenbehandlungen stand von Anfang an im Vordergrund. Ebenso, dass jedes Material auf Grund seiner Stärken eingesetzt wird. Das verwendete Konstruktionsholz ist ausnahmslos Fichte. Die der Witterung ausgesetzten Fassadenteile sind in sägeroher Eiche, die geschützten Bereiche in Weisstanne. Diese Massnahmen wirken sich positiv auf die Lebensdauer der Bauteile aus.

Wärmeschutz:

Den Hauptfassaden wird eine Laubenzone vorangestellt. Diese vorgelagerte Schicht erfüllt die wichtige Funktion als Fassaden- und Sonnenschutz. Zur Verbesserung des Mikroklimas wurden Bäume als Schattenspender entlang der Südfassade gepflanzt. Zudem verdunstet aus der Sickermulde, die rund um das Gebäude führt, Wasser. Dies hat einen „kühlenden“ Effekt für das Schulhaus.

U-Werte Gebäudehülle:

Außenwand = 0,143 W/(m²K)

Bodenplatte = 0,1551 W/(m²K)

Dach = 0,098 W/(m²K)

Fenster = 0,65 W/(m²K)

Haustechnik:

Ziel: So wenig Technik wie möglich! Kurze Wege für die Leitungen in den Kalträumen, um den Wärmeverlust zu minimieren. Der Nutzer bestimmt das Raumklima selber, von Hand. Das Gebäude ist nach dem SIA-Effizienzpfad gebaut und mit Low-tech ausgerüstet. Die Wärme kommt ab der Holzfernwärmeversorgung Salez. Es sind energieeffiziente Beleuchtungskörper verbaut, diese sind alle von Hand ein- und auszuschalten. Die Wärmeabgabe erfolgt durch Radiatoren mit Thermostat-Ventilen. Die Räume werden natürlich gelüftet (Klappen mittels Kurbel von Hand zu bedienen). Die Gastroküche besitzt eine einfache Lüftungsanlage. Für die Warmwassererwärmung wird die Wärme konsequent aus der gewerblichen Kälte zurückgewonnen. Es ist keine Raumautomation vorhanden.

Im Vordergrund der Konzeption stehen architektonische geometrische Lösungen und eine effiziente Flächennutzung statt technischer Aufrüstung. Großzügige Raumhöhen und Möglichkeiten der Luftdurchströmung des Hauses reduzieren den technischen Aufwand und ermöglichen einen maximal robusten Betrieb im Sinne der Nachhaltigkeit.«
DBZ Heftpartnerin Prof. Elisabeth Endres, München
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