Zukunft von Net Zero

Dachneugestaltungen und Änderungen an Baumaterialien haben zu erheblichen CO2-Einsparungen in einer neuen Universitätseinrichtung in Oxford geführt.

Das New College der Universität Oxford war im 14. Jahrhundert ein Trendsetter und die aktuellen Bauarbeiten dort folgen diesem frühen Trend. Die Vision des College-Gründers William of Wykeham führte 1386 zum ersten Viereck der Welt und das Modell hat seitdem die Gestaltung von Bildungseinrichtungen beeinflusst.

Das College baut derzeit einen 75 Millionen Pfund teuren Campus mit einer modernen Interpretation des klassischen Modells, entworfen von den Bauingenieuren Price & Myers und David Kohn Architects. Die Gradel Quadrangles werden neue Maßstäbe für die Reduzierung der Kohlenstoffbelastung setzen.

Richard Bayfield, Projektleiter des New College, charakterisiert das 5.639 m² große Gradel Quadrangles-Projekt – benannt nach dem Hauptspender und Investmentmanager Chris Gradel – als „wunderbare architektonische Gebäude mit Kurven in einer Stadt mit geraden Linien“.

Die Umstellung auf eine Brettschichtholzkonstruktion für das geschwungene Freiformdach reduzierte die Komplexität und reduzierte den Kohlenstoff

Das Projekt Gradel Quadrangles umfasst drei Stockwerke mit Studentenunterkünften, einen neuen Schulanbau und eine Pförtnerloge.

Dazu gehört auch das New Wareham House, das die Einrichtungen der Hochschule beherbergen wird, darunter das Oxford Institute of Charity – das erste Forschungszentrum der Welt, das sich auf das Studium der Wohltätigkeit konzentriert – und Büroräume.

Die Baugenehmigung für das Projekt wurde im Juli 2018 erteilt und der Bau begann im März 2020.

Sir Robert McAlpine ist der Hauptauftragnehmer des Projekts, dessen Designgruppe für die temporäre Bauplanung verantwortlich ist. Die Toureen Group baut den Unter- und Überbau, Ridge & Partners ist der Projektmanager, Arcadis ist der Mengengutachter und Purcell ist der Lieferarchitekt.

Als wir sahen, wie es ebenerdig gebaut wurde und welche Schwierigkeiten es bei Neigungen von 45° und mehr gab, wurde uns klar, wie komplex dieser [Auftrag] war

Da das New College bis 2035 einen Netto-CO2-Ausstoß von Null erreichen will, war Nachhaltigkeit ein zentraler Gesichtspunkt bei Design- und Bauentscheidungen.

Bayfield arbeitete mit der außerordentlichen Professorin für Ingenieurwissenschaften an der Universität Oxford, Barbara Rossi, und dem Nachhaltigkeitsbeauftragten von Sir Robert McAlpine, Barry Ryan, zusammen, um Möglichkeiten zu finden, die Umweltauswirkungen des Bauprozesses zu reduzieren und den Energiebedarf der Gebäude nach Abschluss der Bauarbeiten zu minimieren.

Sie bewerteten den Kohlenstoffanteil in Schlüsselmaterialien, die vor der Auswahl für die Unterkonstruktion, den Überbau und die Fassade verwendet werden sollten. Es wird geschätzt, dass die ausgewählten Materialien 732,6 t CO2e der CO2-Einsparungen des Projekts in Höhe von 775,1 t CO2e ausmachen.

Durch die Neugestaltung der geschwungenen Freiform- und Schrägdächer des viereckigen Hauptgebäudes – der dreistöckigen Studentenunterkunft – und des angrenzenden New Wareham House konnte der CO2-Fußabdruck des Gebäudes erheblich reduziert werden. Anstelle der ursprünglichen Spritzbetonkonstruktion wurden Materialien mit deutlich geringerem Kohlenstoffgehalt verwendet.

Im Jahr 2020 lieferte Sir Robert McAlpine im Rahmen einer Vereinbarung über vorbauliche Dienstleistungen mit dem Kunden ein Modell des Hauptdachs des Vierecks, um Bautechniken, temporäre Arbeiten und die Gesamtästhetik zu untersuchen.

Bayfield sagt, dass der Bau des Modells zu Skepsis gegenüber der Dachkonstruktion aus Spritzbeton geführt habe.

„Als wir sahen, wie es ebenerdig gebaut wurde und wie schwierig es bei Neigungen von 45° und mehr war, wurde uns klar, wie komplex dieser [Auftrag] war“, erklärt er.

Die Holzdachkomponenten wurden in einer Fabrik hergestellt, was beim Bau Zeit sparte

Sir Robert McAlpine-Projektleiter Dave Scott fügt hinzu, dass man erkannte, dass die architektonische Form des Daches und die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit nicht erreicht werden würden.

Daher wurde beschlossen, das Dach neu zu gestalten. Sir Robert McAlpine und Purcell führten in Zusammenarbeit mit Price & Myers eine Machbarkeitsstudie durch, bei der rechnergestütztes Design und parametrische Modellierung zum Einsatz kamen, um sechs alternative Bauarten und 15 verschiedene Verkleidungen zu untersuchen. Neben Kriterien wie Kosten, Programm und Ästhetik untersuchte das Team für jede Option auch Nachhaltigkeitsparameter wie den verkörperten Kohlenstoff.

Als optimale Lösung für die Gebäude wurde eine Brettschichtholzkonstruktion mit mosaikartigen Aluminiumfliesen auf einer einlagigen Membran gewählt. Das Schweizer Unternehmen Blumer Lehmann entwickelte eine maßgeschneiderte Holzbaulösung, bei der verschiedene Holzmaterialien und -techniken kombiniert wurden: Sparren aus Furnierschichtholz und gebogene Randbalken aus Schichtholz.

Die Einzelteile wurden im Werk von Blumer Lehmann in der Schweiz aus heimischem Holz hergestellt. Anschließend wurden sie zur Baustelle gebracht und in Position gehoben. Das Team errechnete, dass die Umstellung auf diesen Dachtyp den CO2-Fußabdruck des Daches um 202,6 t CO2e auf 16,7 t CO2e reduzierte.

Diese Lösung minimierte auch die Arbeit in der Höhe und verkürzte die Bauzeit. „Wenn wir das Dach aus Stahlbeton gebaut hätten, hätte das Programm etwa 25 Wochen gedauert, wir haben es auf 12 Wochen verkürzt“, sagt Scott.

Abgesehen vom Dach fand das Projektteam Möglichkeiten, den Kohlenstoffgehalt der Pfahlfundamente und der Unterkonstruktion zu reduzieren. Durch den Ersatz von Zement durch gemahlene granulierte Hochofenschlacke (GGBS) wurde der verkörperte Kohlenstoff für diesen Teil des Projekts um 433 t CO2e auf 778,9 t CO2e reduziert.

Für das Projekt wurden 1.800 m3 Beton für Pfähle verwendet, der durchschnittlich 62 % GGBS enthielt. GGBS wurde auch für Ortbetonplatten verwendet. Insgesamt enthielten 40 % der spezifizierten Betonmischung, die für die Unterkonstruktionen der Gebäude verwendet wurde, 45 % GGBS.

„Durch die Verwendung von lokalem Stein [Ancaster-Kalkstein] für die Verkleidung konnten fast weitere 100 t CO2e eingespart werden“, fügt Rossi hinzu. Aus ästhetischen Gründen wollte das New College Stein für die Fassaden der Gebäude verwenden. Außerdem sollte die geplante Lebensdauer der Gebäude mehr als 100 Jahre betragen, und Stein bietet diese Haltbarkeit.

Weitere CO2-Einsparungen von 25,5 t CO2e wurden durch die Nutzung von CO2-freiem Strom am Standort erzielt. Weitere 17 Tonnen CO2e konnten eingespart werden, indem die Mitarbeiter dazu ermutigt wurden, Park-and-Ride, Bus und Bahn anstelle ihres Autos zu nutzen, um zum Standort zu gelangen.

Die Gebäude wurden außerdem so konzipiert, dass sie während ihrer Betriebsdauer energieeffizient sind. Erdwärmepumpen in Kombination mit Gebäudeausrichtung, hocheffizienter Isolierung, Luftdichtheit und Belüftung sorgen dafür, dass das Gebäude dem Passivhaus-Standard entspricht – einem internationalen Energieleistungsstandard. Der Heiz- und Kühlbedarf der Anlage wird weniger als 15 kWh/m2/Jahr betragen.

Die erfolgreichen Initiativen des Teams zur CO2-Einsparung haben dem Projekt den ICE Carbon Champion-Status eingebracht. Rossi sagt, dass Kommunikation, Zusammenarbeit, Aufgeschlossenheit und gemeinsame Ziele für die Umsetzung dieser Initiativen unerlässlich waren.

Nachdem im Juli 2022 das Richtfest gefeiert wurde, arbeitet das Team nun an der Ausstattung und die Gebäude werden Anfang September an New College übergeben.

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