Ernten!
Sammeln!
Wiederverwenden!
die neue Baustelle
Gebäude haben einen erheblichen Einfluss auf die Umwelt, das Klima und die Lebensqualität. Bisher konzentrierte sich nachhaltiges Bauen in Deutschland vor allem auf die Verwendung natürlicher, ressourcenschonender oder nachwachsender Baustoffe. Darüber hinaus liegt der Schwerpunkt auf der Energieeinsparung in der Nutzungsphase durch gute Isolierung und energiesparende Maßnahmen.
Zunehmend wird erneuerbare Energie aus Sonne und Wind genutzt. Die Umweltkosten in der Nutzungsphase belaufen sich auf etwa 15 % der gesamten Umweltkosten eines Gebäudes.
Im Durchschnitt können gegenwärtig etwa 85% der Umweltkosten eines Gebäudes auf die Verwendung von Materialien zurückgeführt werden. Dieser Wandel vollzog sich in den 1990er Jahren. Als Folge davon kommt der Materialwahl heute eine größere Bedeutung zu.
Auf Einladung von CLB Berlin und der Architekturgalerie München hat Superuse eine Ausstellung zusammengestellt, um das Gespräch über Wiederverwendung in Deutschland zu vertiefen. Wir tun dies, indem wir zirkuläre Strategien, Werkzeuge und Projekte aus dem Architektur- und Bausektor vorstellen.
Die Superuse Schritte
Im Vergleich zur konventionellen architektonischen Entwurfspraxis werden im Entwurfsprozess einige zusätzliche Schritte eingefügt.
Die meisten Projekte beginnen mit der Untersuchung der verschiedenen relevanten Ströme in einer Materialflussanalyse. Wichtige Ebenen sind: bestehender Standort, Kontext, Energiequellen, Wasser, Nahrungsmittelsysteme, bestehende gebaute Strukturen, natürliche Strukturen, Klima, Materialien, Funktionalität, Ergonomie, verfügbares Budget, Kapazität des Projektteams.
Nach der Kartierung dieser Ebenen suchen wir nach möglichen Verbindungen. Letztendlich führt dies zu einem Entwurf, der alle relevanten Aspekte integriert.
_1
Bestandsaufnahme
_2
entwurfsskizze
_3
erntekarte
_4
vorentwurf
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Genehmigungsplanung
_6
ernten
_7
ausarbeiten
_8
bauen
Definitiv Dynamischer Entwurf
_9
ökologischer Fußabdruck
_10
nachsorge
Strategie_1
Ernte der Materialien
Superuse nennt das Suchen, Finden und Demontieren von wiederverwendbaren Baumaterialien “Ernten”. Zu diesem Zweck gründete Superuse im Jahr 2012 die Plattform oogstkaart.nl (Erntekarte). Dieser Marktplatz für wiederverwendbare Baumaterialien wird von Superuse selbst, aber auch von anderen Architekten, Designern, Bauunternehmern und Projektentwicklern genutzt. Im Jahr 2019 wurde die Plattform an das Urban-Mining-Unternehmen New Horizon verkauft.
Wenn Materialien für ein Bauwerk gewonnen werden können, zieht Superuse es vor, diese so lokal wie möglich zu suchen. Wenn ein bestehendes Gebäude in der Nähe abgerissen oder renoviert wird, ist dies logischerweise die erste Quelle für die Materialgewinnung. Danach werden Quellen in der Umgebung des Projekts gesucht, wobei der Suchradius gegebenenfalls erweitert werden kann.
Es gibt verschiedene Quellen von Reststoffen, die über spezifische Eigenschaften und Dynamiken verfügen:
_ Ende des Lebenszyklus (Abfall)
_ Bau- und Abbruchmaterial (Abfall)
_ Lager-Restbestände (neu)
_ Produktionsausschuss (neu)
_ Schnelllebige Produkte (kurze Nutzung)
Zur Dokumentation erstellt Superuse für den Kunden häufig eine grafische Erntekarte mit einer Übersicht der verwendeten Reststoffe und deren Standorte. In dieser Ausstellung wird für jeden Entwurf eine projektbezogene Karte gezeigt.
Für das Projekt ‘Buitenplaats Brienenoord’ wurden sowohl lokal, als auch extern geerntete Materialien verwendet. 90% der Materialien wurden beim Abriss des auf dem Gelände befindlichen Pfadfindergebäudes freigesetzt, wie z. B. die Fundamente, Dachstühle, Fensterrahmen und Bauholz. Die übrigen Materialien wurden in unterschiedlichen Entfernungen vom Projekt geerntet, z. B. Deckenplatten in 2,5 km Entfernung oder Trespa-Platten in 140 km Entfernung.
Gebäude Wiederverwendung
Strategie_2
Der Abriss eines Gebäudes kostet viel Energie. Daher besteht die Strategie von Superuse darin, das gesamte Gebäude wiederzuverwenden, wo immer dies möglich ist. Dabei geht es nicht nur um die Renovierung, sondern oft um eine komplette Nutzungsänderung, mit dem Ziel, möglichst viele wertvolle Teile des Gebäudes zu erhalten.
Das Tragwerk ist immer der Ausgangspunkt. Die Einteilung des Raumprogramms richtet sich nach der Tragfähigkeit und den Abmessungen des Gebäudes. Wo nötig werden Durchbrüche zugunsten einer besseren Erschließung gemacht oder Stockwerke hinzugefügt, wenn es die Höhe erlaubt. Oft bietet ein neuer Eingang einen besseren Zugang zu allen Funktionen und schafft einen Ort, der der neuen Nutzung eine Identität verleiht.
Nach dem Schichtenmodell von Stewart Brand halten wir alle Installationen für Heizung und Strom getrennt von anderen Einbauteilen. Das vereinfacht sowohl die Wartung, als auch zukünftige Anpassungen. Indem wir in Schichten mit unterschiedlichen Lebensdauern denken, schaffen wir buchstäblich ein geschichtetes Gebäude. Die Trennung von Tragwerk und Installationen verbessert die Lesbarkeit und macht die Ströme im Gebäude (Starkstrom, Strom, Wasser) sichtbar. In manchen Fällen trägt die Einteilung des Gebäudes in Klimazonen zur besseren Wärmedämmung bei.
Im Projekt ‘Art Zaanstad’ wird deutlich, wie das Stützenraster die Einteilung und Größe der beweglichen Ausstellungswände bestimmt hat. Das Farbschema der Wände und des Tragwerks wurde beibehalten und um eine ruhige Farbpalette von hauptsächlich schwarzen und weißen Tönen erweitert. Der neue Eingangsbereich bietet den Besuchern eine gute Orientierung.
Gebäude Wiederverwendung
Strategie_2
Der Abriss eines Gebäudes kostet viel Energie. Daher besteht die Strategie von Superuse darin, das gesamte Gebäude wiederzuverwenden, wo immer dies möglich ist. Dabei geht es nicht nur um die Renovierung, sondern oft um eine komplette Nutzungsänderung, mit dem Ziel, möglichst viele wertvolle Teile des Gebäudes zu erhalten.
Das Tragwerk ist immer der Ausgangspunkt. Die Einteilung des Raumprogramms richtet sich nach der Tragfähigkeit und den Abmessungen des Gebäudes. Wo nötig werden Durchbrüche zugunsten einer besseren Erschließung gemacht oder Stockwerke hinzugefügt, wenn es die Höhe erlaubt. Oft bietet ein neuer Eingang einen besseren Zugang zu allen Funktionen und schafft einen Ort, der der neuen Nutzung eine Identität verleiht.
Nach dem Schichtenmodell von Stewart Brand halten wir alle Installationen für Heizung und Strom getrennt von anderen Einbauteilen. Das vereinfacht sowohl die Wartung, als auch zukünftige Anpassungen. Indem wir in Schichten mit unterschiedlichen Lebensdauern denken, schaffen wir buchstäblich ein geschichtetes Gebäude. Die Trennung von Tragwerk und Installationen verbessert die Lesbarkeit und macht die Ströme im Gebäude (Starkstrom, Strom, Wasser) sichtbar. In manchen Fällen trägt die Einteilung des Gebäudes in Klimazonen zur besseren Wärmedämmung bei.
Im Projekt ‘Art Zaanstad’ wird deutlich, wie das Stützenraster die Einteilung und Größe der beweglichen Ausstellungswände bestimmt hat. Das Farbschema der Wände und des Tragwerks wurde beibehalten und um eine ruhige Farbpalette von hauptsächlich schwarzen und weißen Tönen erweitert. Der neue Eingangsbereich bietet den Besuchern eine gute Orientierung.
Strategie_3
Zirkuläre Materialien
Superuse verwendet einen Entscheidungsbaum, um die Priorität bei der Materialwahl darzustellen.
_0 Vermeiden
Die Nichtverwendung eines Bauteils oder Materials spart die meisten CO2 Emissionen ein und verringert die Umweltbelastung.
_1 Wiederverwendbare Materialien
Ein bestehendes Bauteil wird gegebenenfalls bearbeitet und erneut, manchmal zweckentfremdet, eingebaut.
_2 Erneuerbare / nachwachsende Materialien
Materialien, die aus Biomasse gewonnen werden. Sie können physikalisch, chemisch oder biologisch behandelt werden. Ökologische Baustoffe sind ohne chemische oder abiotische Substanzen erneuerbar.
_3 Recycelte Materialien
Materialien, die hauptsächlich aus recycelten Rohstoffen bestehen.
_4 Konventionelle Materialien
Wenn keine der oben genannten Möglichkeiten zur Verfügung steht, werden konventionelle Baumaterialien gewählt. Damit ergibt sich keine Einsparung bei den CO2-Emissionen oder dem ökologischen Fußabdruck. Jedoch ist es möglich dieses Bauteil später wiederzuverwenden oder zu recyceln.
Superuse zieht es vor, mit lokal geernteten, wiederverwendbaren Baumaterialien zu arbeiten. Hiervon profitiert die Umwelt am meisten. Durch die Wiederverwendung wird sowohl die Produktion von neuem Baumaterial vermieden, als auch die Freisetzung von Schadstoffen durch Recycling oder Verbrennung von Abfällen. Außerdem sind die Transportbewegungen und die damit verbundenen Emissionen minimal.
Gelegentlich fällt die Entscheidung gegen die Wiederverwendung. Zum Beispiel bei zu langen Transportwegen, oder wenn der Bearbeitungs- oder Wartungsaufwand zu hoch ist. Dies ist auch dann der Fall, wenn die wiederverwendbaren Materialien veraltet sind und nicht zur Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes beitragen (z. B. Einfachverglasung).
Strategie_4
Zirkulärer Bauprozess
Circular building requires an integral approach from the ambition phase to realisation. Central to this is the design, in which Superuse as architect works together with partners and the client as a design team on a Dynamic Final Design. In addition to the usual drawings, this consists of a harvest map that shows the origin of the materials and a dynamic bill of materials that dissects the design into all architectural components.
With the dynamic bill of materials, the ambitions formulated by the client and architect and the preconditions from the schedule of requirements can be observed in all phases of the process. In addition to costs, the ecological footprint in CO2eq, for example, is a possible steering tool, or the percentage of bio-based material that will be used.
The project’s harvest map is fed by all sources known to us and to select materials we use the decision tree that helps to limit CO2emissions. The preference is to work with re-used materials, where available and applicable.
Ultimately, we hand over the design with the bill of materials to the contractor as a shopping list. The purchasing list and the design are based on this in order to achieve a circular realisation. If possible, this can also be done in a construction team, in which the client, architect and contractor work closely together.
After delivery, all applied materials are bundled in a material passport. This is a digital representation of dynamic elements, which ultimately can be traced back to raw material level. During its lifetime, the passport helps with decision-making on the building’s maintenance. In 50+ years, it can serve as a source for the supply side of reusable materials.
Zirkulärer Bauprozess
Strategie_4
Circular building requires an integral approach from the ambition phase to realisation. Central to this is the design, in which Superuse as architect works together with partners and the client as a design team on a Dynamic Final Design. In addition to the usual drawings, this consists of a harvest map that shows the origin of the materials and a dynamic bill of materials that dissects the design into all architectural components.
With the dynamic bill of materials, the ambitions formulated by the client and architect and the preconditions from the schedule of requirements can be observed in all phases of the process. In addition to costs, the ecological footprint in CO2eq, for example, is a possible steering tool, or the percentage of bio-based material that will be used.
The project’s harvest map is fed by all sources known to us and to select materials we use the decision tree that helps to limit CO2emissions. The preference is to work with re-used materials, where available and applicable.
Ultimately, we hand over the design with the bill of materials to the contractor as a shopping list. The purchasing list and the design are based on this in order to achieve a circular realisation. If possible, this can also be done in a construction team, in which the client, architect and contractor work closely together.
After delivery, all applied materials are bundled in a material passport. This is a digital representation of dynamic elements, which ultimately can be traced back to raw material level. During its lifetime, the passport helps with decision-making on the building’s maintenance. In 50+ years, it can serve as a source for the supply side of reusable materials.
Strategie_5
Demontierbare Konstruktion
Die demontierbare Konstruktion nimmt einen wichtigen Platz innerhalb der zirkulären Baumethode ein. Die Materialien können dann nicht nur einmal, sondern vielfach wiederverwendet werden. Dazu müssen Gebäude und Gebäudeelemente entsprechend geplant und gebaut werden. Superuse entwirft daher so viel wie möglich “trocken”, also mit lösbaren Verbindungen, die dafür sorgen, dass Materialien und Bauelemente im Unterhalt oder am Ende ihrer Lebensdauer ohne Beschädigung getrennt werden können.
Superuse hat diese Strategie bei der Gestaltung des ‘KEVN’-Pavillons auf verschiedene Weise angewandt.
_ Der Pavillon ist nicht auf einem Pfahlfundament gebaut. Stattdessen befinden sich im Boden drei Schichten vorgefertigter ‘Stelcon’-Betonplatten, die für das nötige Gewicht sorgen. Dazwischen befinden sich Stahlprofile, die mit den Leimholzbindern verschraubt sind, sowie Dämm- und Sandschicht.
_ Die Haupttragstruktur mit Bindern und Balken ist vollständig verschraubt.
_ Für die Fassade wurde ein nicht-tragendes Vorhangfassadensystem aus Glas und Stahl gewählt. Das Glas kann mit Klemmleisten und Dichtgummis befestigt werden, wodurch keine Klebeverbindungen notwendig sind.
_ Das Dachpaket wird “lose” verlegt. Die Ausnahme bildet die aufgeklebte Dachabdichtung, die später für das sortenreine Recycling gelöst werden kann.
_ Alle Installationen für Heizung und Strom wurden von anderen Einbauten getrennt angelegt.
Daher ist der ‘KEVN’-Pavillon als Bausatz konzipiert, der leicht demontiert und an anderer Stelle wieder zusammengebaut werden kann. Dies nützt sowohl dem Werterhalt der Materialien, als auch der Umwelt.
Materialorientierter Entwurf
Strategie_6
Beim materialorientierten Entwurf lässt sich der Architekt von den verfügbaren wiederverwendbaren Materialien inspirieren und leiten. Wir gehen von einer hochwertigen Wiederverwendung aus.
Das bedeutet, dass das Material ohne große Bearbeitung wieder in seiner ursprünglichen Funktion oder in einer höherwertigen Funktion eingesetzt werden kann.
In der Konzept- oder Vorentwurfsphase dient das wiederverwendbare Material mit all seinen charakteristischen Eigenschaften (wie Größe, Form, Farbe, Witterungsbeständigkeit, Haltbarkeit) als Inspiration. Manchmal steht das Material bereits in dieser frühen Phase fest. Andernfalls arbeitet Superuse mit Materialien, die erfahrungsgemäß jederzeit verfügbar sind.
Die detaillierte technische Ausarbeitung des Entwurfs ist erst nach Ankauf der notwendigen Materialien möglich.
Dazu muss es möglich sein, den Entwurf auch spät in der Entwurfsphase noch anzupassen. Aus diesem Grund spricht Superuse von einem dynamischen definitiven Entwurf. Dies setzt die enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen Architekt, Bauunternehmer und Auftraggeber voraus.
Wenn der Entwurf bereits feststeht und erst danach nach geeigneten Materialien gesucht wird, sind die Erfolgsaussichten geringer.
Die ‘Blade Made’-Projekte von Superuse sind ein gutes Beispiel für materialorientiertes Design. Die Eigenschaften der Windturbinenblätter werden durch die neu gewählten Anwendungen optimal genutzt. Die Form der Blätter eignet sich für ein ergonomisches Sitzobjekt, wie es bei ‘REwind’ und ‘Wikado’ eingesetzt wird. Die Form ermöglicht es außerdem mit wenigen einfachen Eingriffen sehr vielfältige und fantasievolle Spielelemente zu schaffen, auf die Kinder klettern oder in denen sie spielen können. Das Material der Flügel ist robust, wetterfest und vandalismussicher, ideal für einen Spielplatz oder Außenmöbel.
Materialorientierter Entwurf
Strategie_6
Beim materialorientierten Entwurf lässt sich der Architekt von den verfügbaren wiederverwendbaren Materialien inspirieren und leiten. Wir gehen von einer hochwertigen Wiederverwendung aus.
Das bedeutet, dass das Material ohne große Bearbeitung wieder in seiner ursprünglichen Funktion oder in einer höherwertigen Funktion eingesetzt werden kann.
In der Konzept- oder Vorentwurfsphase dient das wiederverwendbare Material mit all seinen charakteristischen Eigenschaften (wie Größe, Form, Farbe, Witterungsbeständigkeit, Haltbarkeit) als Inspiration. Manchmal steht das Material bereits in dieser frühen Phase fest. Andernfalls arbeitet Superuse mit Materialien, die erfahrungsgemäß jederzeit verfügbar sind.
Die detaillierte technische Ausarbeitung des Entwurfs ist erst nach Ankauf der notwendigen Materialien möglich.
Dazu muss es möglich sein, den Entwurf auch spät in der Entwurfsphase noch anzupassen. Aus diesem Grund spricht Superuse von einem dynamischen definitiven Entwurf. Dies setzt die enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen Architekt, Bauunternehmer und Auftraggeber voraus.
Wenn der Entwurf bereits feststeht und erst danach nach geeigneten Materialien gesucht wird, sind die Erfolgsaussichten geringer.
Die ‘Blade Made’-Projekte von Superuse sind ein gutes Beispiel für materialorientiertes Design. Die Eigenschaften der Windturbinenblätter werden durch die neu gewählten Anwendungen optimal genutzt. Die Form der Blätter eignet sich für ein ergonomisches Sitzobjekt, wie es bei ‘REwind’ und ‘Wikado’ eingesetzt wird. Die Form ermöglicht es außerdem mit wenigen einfachen Eingriffen sehr vielfältige und fantasievolle Spielelemente zu schaffen, auf die Kinder klettern oder in denen sie spielen können. Das Material der Flügel ist robust, wetterfest und vandalismussicher, ideal für einen Spielplatz oder Außenmöbel.
Strategie_7
Lizenzen und Garantien
Gegenwärtig gibt es nur wenige Anbieter, die Garantien für wiederverwendete Materialien bieten. Um das Vertrauen der Kunden zu stärken, müssen andere Vorgehensweisen entwickelt werden. Je nach Projektumfang kann eine bestimmte Strategie gewählt werden.
_Geteilte Verantwortung;
In einem Bauteam aus Architekt, Bauunternehmer und Bauherr wird gemeinsam über die wiederzuverwendenden Materialien entschieden. Durch ihr Fachwissen sind sie in der Lage den Einsatz gemeinsam zu verantworten. Bei einigen Materialien genügt der gesunde Menschenverstand, um eine sichere und nachhaltige Anwendung zu gewährleisten.
_Externe Bewertung;
Sollte der gesunde Menschenverstand oder das gemeinsame Fachwissen nicht ausreichen, um ein Material sicher einzusetzen, kann es von einer externen Zertifizierungsstelle geprüft werden. Dies kann z. B. zur Erlangung einer Brandschutzbescheinigung oder einer Gleichwertigkeitserklärung genutzt werden, wobei die Eignung von einer externen Partei bewertet wird.
_Materialvorrat anlegen;
Bei Materialien, die leicht verschleißen oder empfindlich auf Beanspruchung reagieren, kann es sinnvoll sein, einen kleinen Vorrat an Ersatzteilen im Gebäude aufzubewahren. Beispiele hierfür sind Fassadenverkleidungen oder spezielle Glasgrößen.
In der ‘Villa Welpeloo’ wurden alle oben genannten Strategien angewandt. Die Berechnungen des Statikers ergaben, dass der Stahl der schlechtesten Qualität aus dem Baujahr der Textilmaschine stark genug war, um das Gebäude zu tragen. Für den Fall, dass die Fassade aufgrund von Schäden gewartet werden muss, wurden zusätzliche Leisten gekauft.
Colofon
Texte von Superuse;
Jos de Krieger, Karola van Rooyen, Lizanne Dirkx, Frank Feder (ff-arch.eu)
Fotografie;
Allard van der Hoek, Denis Guzzo, Frank Hanswijk, various Superusers
Erntekarten;
Grafisch Lyceum Rotterdam, Bas Schellekens
Besonderen Dank an;
Stimuleringsfonds Creatieve Industrie NL, Sally Below (sbca Berlin), Nicola Borgmann (Architekturgalerie München), Beate Engelhorn (Haus der Architektur, Graz)
