In Anbetracht der gegenwärtig spürbaren Folgen der Klimaerwärmung kommt dem Gebäudesektor eine Schlüsselrolle bei der Erreichung der gesteckten nationalen Klimaschutzziele zu. Gemäß den Angaben des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (2023) werden 37 % des globalen CO2-Ausstoßes durch den Energieverbrauch im Gebäudesektor verursacht, wovon wiederum 62% durch den Betrieb von Wohngebäuden erzeugt wird. Zudem ist ein signifikanter Anteil der Bausubstanz aufgrund von veralteter Bauweise und altersbedingten Schäden sanierungsbedürftig. Laut des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wurden etwa 90% des gesamten Gebäudebestands in Deutschland in den Jahren zwischen 1949 bis 1978 errichtet. Das Alter des Gebäudebestands und den damit einhergehende erhöhte Energieverbrauch lassen daher auf ein nennenswertes Einsparpotenzial der Betriebsemissionen von Wohngebäuden schließen. Auch wirtschaftspolitische Faktoren wie die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und die Reduzierung der Betriebskosten von Gebäuden haben zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ein entscheidender Kurswechsel könnte daher die Konzentration der Bauwirtschaft auf Sanierung und Umbau statt Abriss und Neubau sein. Im Fokus der energetischen Sanierungsmaßnahmen von Bestandsgebäuden steht dabei die Fassadensanierung. Als Bestandteil der Gebäudehülle ist die Fassade mit Abstand am stärksten den Einflüssen der Außenluft und der Witterung ausgesetzt und maßgeblich für den Wärmeschutz der Innenräume verantwortlich. In diesem Zusammenhang versucht die Forschungsarbeit am Beispiel der Wohnstadt Asemwald eine Antwort darauf zu geben, auf welche Art und Weise der Gebäudebestand zukunftsfähig saniert werden kann. Neben der Reduktion des Energiebedarfs untersucht die Arbeit ebenfalls einen möglichen, vollständigen Abbau des CO2-Ausstoßes (Dekarbonisierung) durch die Sanierung der Gebäudetechnik und den Einsatz von Erneuerbaren Energien.
Die Wohnstadt Asemwald in Stuttgart Plieningen ist eine typische Großwohnsiedlung der modernen Nachkriegszeit. Die Siedlung besteht aus drei Scheibenhochhäusern, welche mit 1.137 Eigentumswohnungen einer der größten Eigentümer*innengemeinschaften Deutschlands ist. Die Siedlung ist durch zentriert hohe Bebauung, Funktionsmischung und den seriellen Massivbau geprägt. Zu der Siedlung gehört ein Ladenzentrum zur Nahversorgung, Sportanlagen und Erholungsangebote wie Tennisplätze, Schwimmbad mit Sauna, einer Rollschuhbahn, Bocciaplätze und Spielplätze, ein kirchliches Gemeindezentrum mit Kindergarten sowie ein Restaurant. Im Gegensatz zu anderen Großwohnsiedlungen ist der Asemwald auch heute noch ein beliebtes Wohngebiet. Die Siedlung zeichnet sich besonders durch seine dazugehörigen 14 Hektar Wald, aktives Gemeinschaftsgefühl und gute Anbindung an die Stuttgarter Innenstadt aus.
Die Fassadengestaltung der Wohnstadt Asemwald zeichnet sich durch ein abwechslungsreiches Spiel von Fassadentiefen aus, was zu einer komplexen Geometrie führt. Gleichzeitig weist die Fassade inzwischen erheblichen Sanierungsbedarf auf, da sie nicht mehr den heutigen Baustandards entspricht und Undichtigkeiten zeigt. Zudem wird der Verlauf der Gebäudehülle durch auskragende Balkone und Sichtschutzelemente mehrfach durchbrochen, was konstruktive Wärmebrücken begünstigt. Diese Umstände resultieren in einem gesteigerten Heizenergieverbrauch der gesamten Siedlung. Aus diesem Grund eröffnet eine Fassadensanierung ein hohes Einsparpotenzial im Hinblick auf den Energiebedarf. Die vorliegende Forschungsarbeit untersucht diese Potenziale, indem sie in einem iterativen Prozess mithilfe von Energiesimulationen und Wärmebrückenberechnungen drei Sanierungsentwürfe für die Fassade entwickelt.
Mittels Energiesimulationen in Climate Studio, einem Plug-in für Rhinoceros 3D, wurden die Auswirkungen der Sanierungsmaßnahmen der verschiedenen Entwürfe ermittelt. Die durchgeführten Simulationen haben ergeben, dass eine Reduktion des Heizenergiebedarfs um bis zu 58 % im Vergleich zum Ist-Zustand realisierbar ist. Für eine zukunftsfähige Sanierung der Siedlung ist auch eine Umstellung der Gebäudetechnik auf CO₂-neutrale Energiequellen erforderlich. Daher untersucht die Forschungsarbeit zudem, ob das Heizsystem durch eine Erdwärmepumpe ersetzt werden kann. Die Analyse ergab, dass eine signifikante Reduktion des Energiebedarfs eine unabdingbare Voraussetzung für die Umstellung auf Geothermie darstellt.
Die Dekarbonisierung der Wohnstadt Asemwald kann als lokales Beispiel ihren Beitrag dazu leisten, die Dringlichkeit der Sanierung und der CO2-Reduktion aufzuweisen. Durch klimaneutrale Gebäude trägt der Gebäudesektor dazu bei, die Lebensgrundlage künftiger Generationen zu erhalten und die Erderwärmung zu begrenzen. Die Dekarbonisierung des Gebäudebestands ist nicht nur ein technisch sinnvoller Ansatz, sondern ein gesellschaftlicher Transformationsprozess.
Erstprüferin:
Frau Prof. Doris Österreicher, Institut für Baustofflehre, Bauphysik, Gebäudetechnologie und Entwerfen (IBBTE) - Lehrstuhl für integrative Gebäudetechnik und digitale Bautechnologie (IG)
Zweitprüfer:
Herr Prof. Martin Ostermann, Institut für Baukonstruktion, Bautechnologie und Entwerfen (IBK2)