Der Artikel kompakt zusammengefasst
- Das Roots in der Hamburger HafenCity ist aktuell das höchste Holzhochhaus in Deutschland und in diversen Bereichen ein Leuchtturmprojekt.
- Für energieeffizienten, komfortablen und sicheren Wohnraum sowie Büro- und Ausstellungsflächen wurden nachhaltige Baumaterialien, moderne TGA und smarte Automationslösungen kombiniert.
Julian Daiber
Der Name ist Programm: Wie ein Mammutbaum mit seinen tiefgreifenden Wurzeln im Elbufer erhebt sich Deutschlands höchstes Holzhochhaus über das Elbbrückenquartier der Hamburger HafenCity. Nachhaltig und innovativ ist beim „Roots“ aber nicht nur die Hybridbauweise mit Massivholz als tragendem Material der Wohngeschosse, ergänzt durch einzelne Bauteile aus Beton. Neben CO2-speichernden Baumaterialien setzt das 19-geschossige Holzhaus auf zukunftsweisende Gebäudetechnik. Für Energieeffizienz, Sicherheit und Komfort sorgt die digitale Vernetzung der Gewerke Heizung, Klimatisierung, Lüftung und Brandschutz durch eine smarte Gebäudeautomation.
Mit 65 m Höhe ist von 2020 bis 2024 in der Hamburger HafenCity das bislang höchste Holzhochhaus Deutschlands errichtet worden: das Roots. Die Planung stammt aus der Feder des Hamburger Architekturbüros Störmer Murphy and Partners GbR, Bauherr ist Garbe Urban Real Estate Germany.
Die Gebäudekonstruktion umfasst einen 19 Geschosse hohen Turm mit 128 Eigentumswohnungen und Büroflächen sowie einen flacheren L-förmigen Gebäuderiegel. In Letzterem befinden sich eine interaktive Ausstellung der Deutschen Wildtierstiftung mit einem Kino, ein Gastrobereich sowie 53 von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) geförderte Wohnungen.
Somit kombiniert der Gebäudekomplex modernen Wohnraum mit einer öffentlich zugänglichen Umweltbildungsstätte. Gleichzeitig setzt das Roots auf umweltfreundliche Materialien und eine zukunftsweisende Gebäudetechnik und gilt damit als Vorzeigeprojekt nachhaltiger Stadtentwicklung. Die Synergie aus dem nachwachsenden und CO2-speichernden Rohstoff Holz und einer weitreichenden Gebäudeautomation von Kieback&Peter sorgt neben Komfort, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit für einen gegenüber dem Standard deutlich verringerten CO2-Fußabdruck – nicht nur im Gebäudebetrieb, sondern bereits in der Bauphase.
CO2-speichernder Baustoff
Julian Daiber
In der Vergangenheit wurden Gebäude aus Holz vor allem mit ländlichen Gegenden in Verbindung gebracht. Im Zuge des aktuellen Holzbooms findet das Material jedoch immer häufiger Einzug in städtische Räume – in unterschiedlichsten Formen. Neben ökologischen Vorteilen trägt auch die im Vergleich zu Stahl und Beton wärmere und weichere Optik sowie das bessere Raumklima zur wachsenden Beliebtheit von Holz im urbanen Umfeld bei.
Holzbauten lockern das Stadtbild auf und integrieren ein Stück Natur in die Architektur. Die wachsende Beliebtheit von urbanem Holzbau maximiert sich mit der Entwicklung moderner Techniken wie CLT-Holz (Cross-Laminated Timber), also Kreuzlagenholz bzw. Brettsperrholz (BSP), das den mehrgeschossigen Holzmassivbau ermöglicht. Es handelt sich um ein massives, tragfähiges Holzprodukt aus mindestens drei kreuzweise verleimten oder verschraubten Holzschichten.
Die Wohngeschosse des Roots bestehen aus einer Holz-Hybrid-Konstruktion: Während die Erschließungskerne und der Gebäudesockel aus Stahlbeton bestehen, sind die tragenden Wände und Decken der Obergeschosse aus Massivholz (ca. 5500 m3 Nadelholz) gefertigt.
Holz aus nachhaltiger Holzwirtschaft als alternativer Baustoff ist deutlich klimaschonender als Beton. Laut WWF ist die Produktion von Zement als einer der wichtigsten Beton-Bestandteile für rund 8 % der weltweiten anthropogenen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Bei einem Hybrid-Gebäude aus Holz und Stahlbeton verringern sich die Treibhausgasemissionen der Baustoffe um etwa 31 %. Dies bedeutet in etwa eine Vermeidung von rund 3520 Tonnen an CO2-Emissionen. Zur guten Ökobilanz von Holz trägt bei, dass Holzhäuser Kohlenstoff binden, im Baustoff je nach Nutzung etwa 40 bis 100 Jahre und länger. Zudem lässt sich Holz sehr energiearm zurückbauen und recyceln.
Modulbauweise und UV-Schutz
Ein weiterer Vorteil von Holz als Baustoff ist sein geringes Gewicht sowie die Möglichkeit zur Modulbauweise, die auch beim Roots angewandt wurde. Die modulare Bauweise von Hochhäusern bringt viele Vorteile, unter anderem Zeit- und damit Kostenersparnis. Für die Errichtung des Bauwerks wurden 2770 modulare Holzelemente millimetergenau vorgefertigt, per Tieflader zur Baustelle transportiert, dort von einem 80 m hohen Kran an ihre Position versetzt und eingebaut.
Die bis zu 14 m langen Fassadenelementen haben eine Lärchenholzschalung: unbehandelt und horizontal verbaut im Hochhaus, vorvergraut und vertikal verbaut im Riegelgebäude. Als konstruktiven Holzschutz nutzt das Roots eine umlaufende, vorgehängte Glasfassade. Die verschiebbaren Glaselemente schützen das Holzgebäude effektiv vor UV-Strahlung, Schlagregen und Wind, was die Langlebigkeit erhöht, den Wartungsaufwand senkt und gleichzeitig Teil des Brandschutzkonzepts ist.
Julian Daiber
Automation sichert Energieeffizienz
In Kombination mit energieeffizienter Gebäudetechnik ist der Baustoff Holz besonders zukunftweisend und das Roots eine Blaupause für weitere Holzhochhäuser. Damit die eingesetzten TGA-Systeme ihre Funktion mit einem möglichst geringen Energieeinsatz erfüllen können, hat das Regelungsteam der Kieback&Peter-Niederlassung Hamburg eine smarte Automationslösung für das Roots konzipiert und installiert.
Zu den Aufgaben zählten neben dem Brandschutz und der automatisierten Abluftführung in den Wohnungen insbesondere die intelligente Regelung von Heizung, Lüftung und Klimatisierung in den Ausstellungs- und Gastronomieflächen. Hierzu haben die Automationsspezialisten das gesamte Roots von der Tiefgarage über zwei Heizzentralen bis ins oberste Geschoss mit digitalen Regelungen durchzogen und 534 physikalische Datenpunkte in sieben Automationsschwerpunkten (ASP) integriert.
An den ASP wurde jeweils ein Controller der Typen DDC4020 bzw. DDC4040 verbaut. Sie kommunizieren via BACnet und regeln die gesamte Gebäudetechnik. Hierbei sind ASP 1 und ASP 6 mit Lichtwellenleitern verbunden worden, da der Leitungsweg zwischen ihnen mehr als 100 m beträgt. Bei klassischen „Kupferleitungen“ könnten die digitalen Signale gestört werden.
Die Visualisierung der vernetzten Anlagen erfolgt auf einem Bedientableau beim Concierge in der Lobby und ermöglicht eine einfache, zentrale Steuerung inklusive Störmanagement. Über das zentrale Regelungstableau lassen sich sämtliche Parameter der Gebäudetechnik einsehen und bei Bedarf anpassen, beispielsweise Temperatur oder Lüftungsleistung. Nach der Einweisung hat ein Concierge diese Ausgabe übernommen. Über die integrierte Fernwartungslösung Connect CS kann das Team von Kieback&Peter ihn jederzeit unterstützen.
Neben einem möglichst ressourcenschonenden Betrieb legten die Bauherren großen Wert auf eine langlebige und wirtschaftliche Lösung. Kieback&Peter hat deshalb zum größten Teil hochwertige Automationskomponenten aus der eigenen deutschen Produktion verbaut. Das Ergebnis ist ein modernes, digitales Regelungssystem, das im Roots zuverlässig alle technischen Anlagen regelt.
Julian Daiber
Wärme- und Lüftungstechnik
Die Wohnungen werden über Fußbodenheizungen temperiert, die durch Fernwärme gespeist werden. Jeder Gebäudeteil hat eine eigene Heizzentrale, die über die Gebäudeautomation geregelt wird. Dabei ist die Heizzentrale im Riegel direkt an die Fernwärme angeschlossen und leitet die Wärmeenergie weiter an die Heizzentrale des Turms. Die Abluft der Wohnungen könnte über Zeitprogramme geschaltet werden. Da sie jedoch praktisch über 24 h an 365 Tagen in Betrieb ist, läuft nur die Stromversorgung und Zuschaltung über die Gebäudeautomation, die Luftmenge ist fest eingestellt. Die Klimatisierung hingegen funktioniert autark und kann individuell eingestellt werden.
Für die Ausstellungs- und Gastronomieflächen lassen sich die Vorgaben für eine ansonsten konstante Temperierung am zentralen Bedientableau bei Bedarf an besondere Situationen anpassen. Neben Heizkörpern in den Ausstellungsflächen, die über die Heizzentrale versorgt werden, gibt es mehrere Optionen, mit denen die Ausstellungsräume und der Kinosaal temperiert werden können. Temperaturgeregelt arbeiten die Unterflurkonvektoren wie auch die Wärmeversorgung über die Heizregister der zentralen Lüftungsgeräte. Die Konvektoren, die im Boden installiert wurden, sorgen bei der passiven Beheizung dafür, dass die warme Luft nach oben steigt. Sie können in zweiter Sequenz auch aktiv angesteuert werden: Dazu nutzt die Automation die Messwerte der integrierten Pendel- und Wandfühler.
Zudem hat der Auftraggeber in frostgefährdeten Bereichen, insbesondere auf dem Dach und in der Einfahrt der Tiefgarage Rohrbegleitheizungen an diversen Rohrleitungen montieren lassen, die über die Gebäudeautomation auf Störmeldungen überwacht werden.
Für den energiesparenden Betrieb sind insbesondere die Lüftungsanlagen mit rekuperativer Wärmeübertragung maßgebend. Über eingebaute Differenzdrucksensoren kann der Druck im Luftkanal konstant gehalten werden. Über eine Zuluft/Abluft-Kaskadierung wird die Zuluft in Abhängigkeit der Abluft hinsichtlich der Temperatur energieeffizient nachgeführt. Zudem sorgt ein manueller Nachregeltaster für eine verstärkte Frischluftzufuhr bei hoher Auslastung des Kinosaals. So kann die Lüftungsleistung für drei Stunden erhöht werden, wenn das Kino voll ist.
Eine weitere Besonderheit des Roots sind die „Mieterkeller“ – im 19. Obergeschoss. Für ihre Belüftung sind die beiden Ablüfter auf dem Dach zuständig. Sie gewährleisten stets eine festgelegte Mindestluftmenge. Wenn in zwei Referenzräumen an den kombinierten Feuchte- und Temperaturfühlern die Sollwerte überschritten werden, erhöhen die Controller die Luftmenge. Ebenso veranlassen sie die Abschaltung der Ablüfter über Frostschutzwächter im Lüftungskanal. Außerdem wird die Funktion der Abluftanlage durch eine Luftstromüberwachung sichergestellt.
Julian Daiber
Brandschutz im Holzhochhaus
Je höher ein Gebäude ist, umso komplexer fällt der Brandschutz aus. Und da Holz im Gegensatz zu Stahlbeton brennbar ist, war für das Roots ein umfangreiches Brandschutzkonzept notwendig. Hinzu kommt, dass der Brandschutz für Gebäude aus Stahlbeton bereits seit Jahrzehnten standardisiert ist, während bei Hochhäusern aus Holz noch eher Neuland betreten wird. Die normativen Grundlagen für Brandschutzprodukte, die für Abschottungen im Massivbau gelten, sind für die mehrgeschossige Holzbauweise noch nicht abschließend vorhanden.
Für alle im Gebäude befindlichen Abschottungsarten muss eine detaillierte Planung erfolgen. Auch für die Gebäudeautomation ist der Brandschutz ein wichtiger Aspekt, sodass der Abstimmungsbedarf im Roots wesentlich höher als in anderen mit vergleichbarer Kubatur war. Auch wurden Sicherheitssysteme wie Rauchmelder, Brandmeldetaster und Entrauchungsanlagen gemäß des Brandschutzkonzepts in einem deutlich größeren Umfang verbaut.
Für die höheren Sicherheitsanforderungen wurden am Austritt der Lüftungsanlagen in den Technik-, Ausstellungs-, Gastronomie- und Büroräumen Rauchauslöseeinrichtungen mit einer höheren Sicherheitszertifizierung nach DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) installiert. Sie überwachen den Luftstrom auf Rauchpartikel. Bei einer Detektion lösen sie das Schließen der motorischen Brandschutzklappen (BSK) und die Ausschaltung der Ventilatoren in den Lüftungsanlagen aus. Dadurch wird verhindert, dass sich Rauch über die Lüftungsanlage im Gebäude ausbreitet. Zusätzlich wurden Rauchauslöseeinrichtungen in den Zuluftkanälen platziert.
Die Überwachung des Gebäudes erfolgt über eine flächendeckende Brandmeldeanlage (BMA). Bei einer Rauchdetektion wird über einen BMA-Koppler an jedem ASP ein Hardwarekontakt ausgelöst und das gleiche „Protokoll“ wie bei den Rauchauslöseeinrichtungen aktiviert.
Für den Ausstellungsbereich hat das Kieback&Peter-Team auch die Steuerung der maschinellen Rauchabzugsanlage realisiert. Der Rauchabzug auf Basis des Nachströmprinzips wird über die gezielte Ansteuerung der Zulüfter sowie über eine Tür, die sich im Brandfall automatisch ins Freie hin öffnet, gewährleistet. Hierfür wurde ein separater Schaltschrank mit einer reinen Hardwaresteuerung im Warft-Geschoss in einem Technikraum installiert. Da dieser nach den Sicherheitsvorgaben separat aufgestellt werden müsste – was aufgrund der Platzverhältnisse nicht möglich war – wurde er durch eine F90-Kapselung vor Brandfolgen geschützt.
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Julian Daiber
