- Hochbau: Technische Gebäudeausrüstung
- Hochbau: Technische GebäudeausrüstungNachdem der Rohbau fertig gestellt wurde, kann damit begonnen werden, das Innere des Gebäudes mit der zum Bewohnen wichtigen Technik auszustatten — man spricht von der Haustechnik oder technischen Gebäudeausrüstung (kurz: TGA). Sie umfasst die Gesamtheit aller im Haus installierten technischen Anlagen mitsamt den dazugehörigen Ver- und Entsorgungsleitungen. Dazu gehören die Sanitärinstallation, die Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik, die Fördertechnik — zum Beispiel Aufzüge — sowie Einrichtungen des Brandschutzes. Zur Haustechnik zählen weiterhin auch spezielle Wasser- und Energieversorgungsanlagen, beispielsweise Wärmepumpen oder Sonnenkollektoren sowie Entsorgungseinrichtungen für den häuslichen Abfall.Die TGA bringt erst die Funktionalität und Bequemlichkeit ins Haus, wie sie inzwischen in Mitteleuropa zum Standard gehört. Die Ausführungen sind dabei durchaus unterschiedlich: Auf der einen Seite steht das »intelligente« Hightechhaus mit automatischer Steuerung der Rolläden und Wärmerückgewinnung aus Lüftungsanlagen, auf der anderen Seite das »primitive« Haus mit Holzfeuerung und einem Kaltwasserhahn.Bei Neubauten beträgt der Anteil der Haustechnik an den Gesamtbaukosten heute etwa ein Viertel. Wie viel Technik bei einem Haus notwendig und sinnvoll ist, kann nicht immer eindeutig beantwortet werden. Wichtig sollte bei der Entscheidung für eine bestimmte Anlage sein, dass sie nicht nur der Bequemlichkeit dient, sondern auch hilft, Kosten und Energieverbrauch zu senken und gesundheitliche und Umweltbelastungen zu vermeiden. Der beste Zeitpunkt zum Einbau der Haustechnik ist, wenn der Rohbau steht und das Dach fertig gestellt ist, aber noch bevor Fenster und Türen eingebaut und die Wände verputzt werden.Um die Wasserversorgung in einem Haus zu gewährleis- ten, müssen Leitungen für die Ver- und Entsorgung, sprich Trinkwasserleitungen und Abwasserrohre verlegt werden. Für die Dachentwässerung sind getrennte Regenrinnen und Fallrohre erforderlich. In immer mehr Häusern wird das Regenwasser aber gesammelt und als Brauchwasser verwendet. Manche Gemeinden führen häusliches Abwasser und Regenwasser getrennt ab, andere leiten beide Ströme zusammen zu einer Kläranlage oder einem nahe gelegenen Fließgewässer, das als Vorfluter dient.Zwar gibt es im regenreichen Mitteleuropa ausreichende Wasservorkommen, diese sind jedoch häufig durch landwirtschaftliche und industrielle Eingriffe so belastet, dass sie mit großem technischem Aufwand gereinigt und zu Trinkwasser aufbereitet werden müssen. Wasser, das in Trinkwasserleitungen zum Endverbraucher gelangt, wird regelmäßig auf seine Qualität hin untersucht. Trotzdem sind Belastungen beispielsweise durch Nitrat oder Pflanzenschutzmittel nicht völlig auszuschließen. Die Kommunen sind verpflichtet, Auskunft über eventuelle Trinkwasserverschmutzungen zu geben.Früher war es üblich, für die Trinkwasserversorgung Rohre aus Blei zu verwenden. Längst ist bekannt, dass Blei auch in kleinen Mengen gesundheitliche Belastungen hervorrufen kann. Blei reichert sich im Körper an und kann vor allem die Funktionsfähigkeit des Nervensystems beeinträchtigen. Ein bekanntes Opfer einer Bleivergiftung ist der spanische Maler Francisco Goya, der ertaubte und auch unter psychischen Störungen litt. Bleileitungen sind bei Neubauten verboten, in Altbauten können Trinkwasserleitungen jedoch noch aus Blei bestehen. Diese sollten möglichst bald ausgetauscht werden. In der Zwischenzeit sollte kein Wasser, das längere Zeit in solch einer Leitung gestanden hat, zur Nahrungszubereitung verwendet werden.Heute werden meist Kupfer- oder Kunststoffrohre verlegt, die zwar hinsichtlich der Gesundheitsgefährdung besser, jedoch auch nicht uneingeschränkt zu empfehlen sind. Aus Kupferrohren können Kupferionen ins Trinkwasser abgegeben werden, die vor allem für Babys gesundheitsschädlich sind. Kunststoffrohre wiederum bestehen meist aus Polyvinylchlorid (PVC), das zwar das Trinkwasser nicht belastet, aber bei der Herstellung erhebliche Probleme bereitet und außerdem im Brandfall hochgiftige Substanzen abgibt.Um Trinkwasser zu sparen, geht der Trend bei Neubauten und bei der Sanierung von Altbauten zum Einbau Wasser sparender Armaturen und Toilettenspülkästen. So verfügen moderne Spülkästen über eine Spartaste, die mit fünf bis sechs Litern anstatt der üblichen neun bis zwölf Liter Wasser auskommt. Dies hat weniger ökologische Gründe, sondern primär wirtschaftliche. Die Gebühren für die Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung sind in den letzten Jahren ständig, zum Teil drastisch gestiegen. Diese Gebühren dienen zum einen der teuren Trinkwasseraufbereitung, aber nicht zuletzt auch dem Bau und der Instandhaltung von Kanalisation und Kläranlagen.VakuumtoilettenEine noch nicht sehr verbreitete Möglichkeit, die Abwassermenge noch weiter zu reduzieren und damit Trinkwasser zu sparen, bietet die Vakuumentwässerung. Die Vakuumsanitärtechnik ist den meisten Menschen schon in Flugzeugen oder in modernen Zügen wie dem ICE als Vakuumtoilette begegnet. Bei dieser Toilette wird der Spülvorgang durch Drücken auf die Knopfsteuerung eingeleitet. Das Absaugventil öffnet sich, und der Beckeninhalt wird in Form eines Pfropfens über das Rohrsystem zur Vakuumanlage befördert. Nach etwa zwei Sekunden schließt das Absaugventil, nach vier Sekunden ist der gesamte Spülvorgang abgeschlossen.Das Abwasser wird bei der Vakuumtoilette nicht wie bei herkömmlichen Toiletten ausgeschwemmt, sondern abgesaugt — es ist also nicht die Wassermenge, sondern der angelegte Unterdruck entscheidend. Daher kommt sie mit einer sehr viel kleineren Wassermenge, nämlich nur etwa einem Liter pro Spülung, aus. Der Einbau von Vakuumtoiletten in Hochbauten ermöglicht es, die tägliche Pro-Kopf-Toilettenspülwassermenge von etwa 45 auf sechs Liter zu reduzieren.Die Vakuumsanitärtechnik lässt sich auch problemlos für die Absaugung von Abwasser aus Waschtischen, Badewannen, Duschwannen und Urinalen einsetzen. Das Absaugventil kann direkt an die Sanitäreinheit angeschlossen werden. In Ruhestellung ist das Ventil geschlossen und trennt die unter atmosphärischem Druck stehende Sanitäreinheit vom Vakuumrohrleitungssystem. Fließt Abwasser in das Becken, öffnet der Staudruck das Ventil. Das Abwasser wird in Partien von etwa einem Viertelliter abgesaugt und über das Vakuumrohrleitungssystem zur Vakuumanlage transportiert. Die für den Transport des Abwassers benötigte Luft wird über eine zusätzliche Öffnung am Ventilkörper eingesaugt.Eine Vakuumpumpe baut im gesamten Ableitungssystem einen Unterdruck auf, der mit einem Druckschalter geregelt wird. Das über die Vakuumtoiletten, Waschtische, Badewannen und Duschwannen in das System eingegebene Abwasser wird im Vakuumtank gesammelt. An den Vakuumtank ist eine Abwasserpumpe angeschlossen, die das zwischengesammelte Abwasser in das kommunale Abwassernetz befördert. Die Steuerung der Abwasserpumpe erfolgt über eine im Vakuumtank eingebaute Niveauregelung. Ein weiterer Vorteil bei Verwendung der Vakuumtechnik sind die kleineren Rohrleitungsquerschnitte, die zudem eine leichtere Verlegung der Rohrleitungen ermöglichen.LüftungssystemeAn der Lüftung eines Gebäudes scheiden sich oft die Geister: Die einen möchten möglichst oft und möglichst viel frische Luft, die anderen wollen ihr Haus wärme- und schallisolieren und fürchten bei jeder Lüftung Wärmeverluste und Lärmbelästigung. Um dieses heikle Thema anzugehen, soll es in den folgenden Absätzen unter verschiedenen Aspekten betrachtet werden. Zu Beginn der Diskussion steht eine rein bauphysikalische Annäherung.Die Bauphysik unterscheidet an beheizten Gebäuden mit wärmedämmender Außenhaut zwei Dichtungsebenen: Die äußere Dichtungsebene wird Winddichtung genannt; sie soll verhindern, dass vom Wind erzeugte Druckdifferenzen an der Außenhaut zu einem Wärmeabfluss aus dem Dämmmaterial führen. Diese äußere Dichtungsebene sollte, wie schon weiter oben angedeutet, eine höhere Durchlässigkeit für Wasserdampf aufweisen als die innere Dichtungsebene, damit Wasserdampf aus dem Mauerwerk nach außen entweichen kann.Die innere Dichtung wird auch Luftdichtung genannt; sie soll den Luftaustausch zwischen Innenraum und Wand beziehungsweise Außenraum einschränken. Der Grund hierfür liegt darin, dass Feuchtigkeit im Wesentlichen nicht durch fließendes Wasser, sondern als Luftfeuchte, also Wasserdampf, mit der Luft in die Wände gelangt. Dies liegt daran, dass bei tiefen Außentemperaturen und feuchtwarmer Innenraumluft die Temperatur innerhalb der Dämmschicht unter den Taupunkt der Innenluftfeuchtigkeit fallen kann, sodass es dort zur Bildung von kondensiertem Tauwasser kommt. Dieses Tauwasser kann feuchteempfindliche Konstruktionen langfristig zerstören, daher ist die Luftdichtigkeit der Innendämmung so wichtig. Es sei bemerkt, dass es Konstruktions- und Dämmmaterialien gibt, die auch bei höherer Wasserdampfdurchlässigkeit der inneren Dichtungsebene keinen Schaden nehmen. Ein klassisches Beispiel ist der »Dämmziegel«, der Taufeuchte kapillar zum warmen Innenraum zurücktransportiert, wo sie verdunsten kann. Die Luftdichtungsebene ist hier der Innenputz, der lückenlos an Decken und Wände angeschlossen werden muss. Bei leichten Holzkonstruktionen wird die Luftdichtung entweder von sauber verklebten Pappen und Folien oder durch eine Innenverkleidung mit abgedichteten Stößen gebildet. Als erstes Fazit ergibt sich, dass, vom Standpunkt der Bauphysik aus gesehen, eine Luftdichtung unerlässlich ist.Der nächste Aspekt des Lüftungsproblems ist die baubiologische Sichtweise. Diese stellt vor allem die Frage nach der Luftqualität und damit verbunden vielleicht noch nach dem elektrostatischen Verhalten der Luftdichtungsebene. Von vielen Baubiologen wird nach wie vor auch die geringe Wasserdampfdurchlässigkeit von Dampfsperren als Nachteil für den Hausbewohner dargestellt, da die Außenhülle so nicht »atmen« könne. Dem ist zu entgegnen, dass auch durch eine relativ durchlässige Luftdichtung nur ein unzureichender Gasaustausch stattfindet, der weder genug Wasserdampf noch Kohlendioxid abführt — von Schadstoffen und Gerüchen ganz abgesehen. Solch ein Gasaustausch ist nur entweder durch eine energetisch nicht zu vertretende Dauerlüftung oder durch kontrollierte Lüftungssysteme zu erreichen. Eine Verringerung der Schadstoffbelastung erreicht man außerdem durch Wahl geeigneter Ausbaumaterialien, vor allem bei der Inneneinrichtung und für Schadstoffe aufnahmefähigen Oberflächen.Ebenfalls zur baubiologischen Betrachtungsweise gehören hygienische Aspekte. Der erforderliche Luftwechsel im Haus sollte die Anzahl von Keimen und Allergie auslösenden Partikeln auf einem hygienisch vertretbaren Niveau halten, wobei allerdings keine Notwendigkeit besteht, eine völlig keimfreie Atmosphäre zu schaffen. Dieses Niveau hängt zum einen von unumgänglichen Geruchs- und Feuchtequellen und zum anderen von Anzahl und Tätigkeit der Bewohner in den einzelnen Räumen ab. Es ist daher sinnvoll, das Gebäude in Lüftungszonen einzuteilen — Zonen mit Ablüftung und Zonen mit Zulüftung. Alle Geruchs- und Feuchtequellen (zum Beispiel Küche, Bad, Toilette oder Abstellkammer) sollten räumlich zusammengefasst und der Abluftzone zugeordnet werden. Je nach Höhe der Belastung wird aus diesen Ablufträumen eine bestimmte Luftmenge abgeführt. Die anderen Räumlichkeiten werden der Zuluftzone zugeordnet und bekommen je nach Wetterlage und Anwesenheit von Bewohnern beziehungsweise Nutzern Frischluft zugeführt. Während der Heizperiode sollte an besonders kalten Tagen mit trockener Außenluft generell möglichst wenig Luft ausgetauscht werden. Andernfalls kann die relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum unter 40 Prozent absinken, woraufhin mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu rechnen ist.Der letzte Aspekt, der beim Lüften betrachtet werden muss, ist die energiewirtschaftliche Sichtweise, also die Frage des mit dem Lüften verbundenen Wärmeverlusts. Aus baubiologischer Sicht hat sich gezeigt, dass irgendein Luftaustausch im Gebäude stattfinden muss, die Bauphysik verbietet jedoch eine Belüftung durch die Luftdichtung der Dämmhülle. Zusammengenommen spricht dies für eine kontrollierte Lüftung über getrennte Zu- und Abluftsysteme, wie im letzten Absatz angesprochen. Wie kann man aber verhindern, dass mit der Zuluft Kälte ins Haus und mit der Abluft Heizungswärme nach draußen transportiert wird? Die Antwort besteht im Einbau von Wärmetauschern in die Lüftungsanlage. Im Wärmetauscher wird die warme Abluft in getrennten Leitungen so an der kalten Zuluft vorbeigeführt, dass die Wärme der Innenluft an die zugeführte Luft übertragen wird. Moderne Lüftungsgeräte ziehen elektronisch gesteuert genau so viel Abluft aus dem Gebäude, wie sie als Zuluft wieder zuführen. Dabei sind heute Wärmerückgewinnungsgrade von annähernd 100 Prozent möglich. Diese Anlagen können also Lüftungswärmeverluste fast völlig vermeiden, aber nur unter der Voraussetzung einer luftdichten Gebäudehülle. Damit können wir als Fazit ziehen, dass der Luftwechsel in einem Gebäude kontrolliert und regelmäßig über ein Lüftungssystem erfolgen sollte, während gleichzeitig die gesamte restliche Gebäudehülle luftdicht ist. Wenn die Belüftung über Wärmetauscher und Filteranlagen verfügt, können Wärmeverluste und gesundheitliche Beeinträchtigungen sowie Schimmelbildung praktisch vollständig vermieden werden.ZentralstaubsaugerAuch wenn die im vorigen Abschnitt beschriebenen Lüftungsanlagen so gut wie keine bauphysikalischen, baubiologischen und hygienischen Fragen mehr offen lassen, gibt es doch ein Problem, dem man auch mit dem besten Lüftungssystem nicht beikommen kann: der Hausstaub. Glücklicherweise bietet auch hier die moderne Haustechnik Abhilfe, und zwar in Gestalt einer zentralen Staubsaugeeinrichtung. Zwar scheint den meisten Mitteleuropäern die zentrale Staubsaugeranlage oder auch der Einbaustaubsauger eine Erfindung unserer Tage oder sogar noch Zukunftsmusik zu sein — in Wirklichkeit ist diese moderne Haustechnik jedoch bereits über einhundert Jahre alt. Zum Ende des 19. Jahrhunderts war man noch weit entfernt von der Entwicklung heutiger Mini-Haushaltsstaubsauger, aber zwei Varianten eines motorgetriebenen Staubsaugers waren bereits im Einsatz: Zum einen handelte es sich um große mobile Anlagen auf Pferdefuhrwerken, die drau- ßen vor den Häusern geparkt wurden und über lange Schläuche den manchmal jahrzehntealten Schmutz aus den Teppichen saugten (die dadurch bis zur Hälfte ihres Gewichts verloren!). Während diese Variante zum Straßenbild in den angelsächsischen Ländern gehörte, wurde in Mitteleuropa in vornehmeren Häusern eine feste Anlage im Keller installiert. Diese bediente über ein Rohrsystem die Sauganschlüsse in den oberen Geschossen, in die der Saugschlauch eingesteckt werden konnte.Das Wissen über Komfort und Hygiene der festen Einbaustaubsaugeranlage ging zumindest in Deutschland nach dem Zweiten Weltkrieg verloren. Das Wirtschaftswunder machte mobile Staubsauger, die aber gleichzeitig auch Staubschleudern waren, für jedermann erschwinglich. Erst zum Ende des 20. Jahrhunderts wurde man sich der damit verbundenen Probleme bewusst. Der Hausstaub enthält mikrofeine Stäube, die sowohl Allergien auslösen als auch stark mit Schadstoffen beladen sein können. Aufgrund ihrer Winzigkeit können mikrofeine Staubpartikel auch in feinste Lungenbläschen eindringen, wo sie erhebliche Lungenschäden verursachen können.Ein Ansatz, die Freisetzung von mikrofeinen Stäuben beim Staubsaugen zu verringern, ist der Einsatz hochwertiger Filter, HEPA-Filter (von englisch: high efficient particulate air filter, hoch effiziente Partikel-Luftfilter); ein HEPA-Filter der Filterklasse H12 etwa lässt von zehntausend Partikeln nur noch eines passieren. Dieser Ansatz ist jedoch technisch sehr aufwendig und führt zu großen Abfallmengen an nicht regenerierbaren Filtern. Zudem funktioniert die Filterung nur bei absolut dichtem Sitz der Filter, was in der Praxis ohne extrem hohen Aufwand nicht machbar sein wird. Kurzum, wenn man die Innenraumluft beim Staubsaugen nicht mit mikrofeinen Stäuben belasten will, dann ist die technisch einfachste Lösung der Einbau einer zentralen Sauganlage, welche die abgesaugte Fortluft zentral sammelt und nach draußen leitet. Die technisch sinnvollsten Anlagen schalten vor die Ausleitung einen selbstreinigenden Filter. Dieser Filter bewegt sich in einem Zylinder auf und ab — beim Einschalten nach oben und beim Ausschalten nach unten. Dies verhindert die Bildung einer Staubkruste auf dem Filtersack, die diesen verstopfen würde. Am unteren Ende des Zylinders sitzt der abnehmbare Staubeimer, der regelmäßig zu leeren ist. Über dem Zylinder mit dem Filtersack befindet sich der Ventilator, welcher den Luftstrom antreibt. Neben den erläuterten hygienischen Vorzügen spricht auch der Komfort, insbesondere die Leichtigkeit und Ruhe beim Saugen, für den Zentralstaubsauger. Er ist zwar in Deutschland noch ein Exot, aber beispielsweise in Kanada fehlt er in fast keinem Neubau, und auch in vielen anderen Ländern erfreut er sich einer zunehmenden Beliebtheit.Die zur Heizung von Wohn- und Nutzräumen aufgewendete Energie macht einen erheblichen Teil der in Deutschland jährlich verbrauchten Energiemenge aus. Auch andere Energieverbraucher im Haus benötigen gesamtwirtschaftlich gesehen bedeutende Energiemengen, insbesondere die Warmwasserversorgung und Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Klimaanlagen und Herde. Wie wird diese Energie in die Häuser gebracht und wie lässt sich dieser Energieverbrauch reduzieren?Der überwiegende Teil der häuslichen Energieversorgung wird heute über elektrische Leitungen und die Anlieferung von Brennstoffen wie Heizöl oder Erdgas erbracht. Dies bringt Probleme mit sich: Elektrischer Strom muss in Kraftwerken erzeugt werden, wobei es zu unvermeidlichen Umwandlungsverlusten kommt, und die weltweiten Vorräte an Öl und Erdgas sind bekanntlich begrenzt. Daher beschreitet man in der Haus-Energietechnik heute zwei Wege: Einerseits wird versucht, den Energieverbrauch im Haus generell zu reduzieren, und es entstehen Niedrigenergiehäuser; andererseits bemüht man sich um die Erschließung neuer regenerativer Energiequellen. Hierzu zählen unter anderem Sonnenkollektoren, bei denen, vereinfacht dargestellt, Wasser in schwarz angestrichenen Rohren vom Sonnenlicht erwärmt und zur Raumheizung oder Warmwasserbereitung benutzt wird. Mit dieser Technik wird das Wasser in manchen Freibädern beheizt. Andere Möglichkeiten sind Solarzellen, welche Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandeln, und die Nutzung der Erdwärme durch Wärmepumpen.Weiter gehende Maßnahmen einer modernen und verbrauchsarmen Energieversorgung lassen sich oft nicht mehr in einzelnen Häusern, sondern sinnvollerweise nur in ganzen Siedlungen wirkungsvoll umsetzen. Ein Beispiel hierfür sind lokale Blockheizkraftwerke, die Strom- und Wärmeproduktion verbinden und auf kurzen Wegen fast völlig verlustfrei zu den Verbrauchern führen. Auch Lage und Höhe der Gebäude und die Besiedlungs- und Verkehrsdichte spielen hier eine wichtige Rolle — Fragen der Stadtplanung und auch generell des ökologischen Bauens kommen ins Spiel. In Zukunft werden diese Gebiete mit den steigenden Anforderungen an eine nachhaltige Bau- und Lebensweise vermutlich immer weiter zusammenwachsen — zum Wohle von Bauwirtschaft, Mensch und Umwelt.Dipl.-Ing. Dieter Stein, Bammental und Nicolas Werckshagen, KarlsruheGrundlegende Informationen finden Sie unter:Hochbau: Von der Planung zum Rohbau
Universal-Lexikon. 2012.