Für den Wiederaufbau des Rathauses von Voorst in der bewaldeten Landschaft im Osten der Niederlande entwickelte das Architekturbüro De Twee Snoeken eine Hanfbetonfassade, die aus den Stängeln der regional geernteten Pflanzen hergestellt wurde. Es ist eine der größten Anwendungen des biobasierten Materials in der Region.
Es ist vielleicht naheliegend, dass ein kommunales Gebäude aus regionalen Materialien gebaut werden sollte. Aber aus vielen Gründen ist das zu selten der Fall. Als die Stadt Voorst in den Niederlanden eine Ausschreibung für den Abriss und den Wiederaufbau ihres bestehenden, in den 1980er Jahren errichteten Rathauses veröffentlichte, verlangte sie, dass das neue Projekt ein Meilenstein der Nachhaltigkeit sein sollte. De Twee Snoeken, ein lokales niederländisches Unternehmen, erhielt den Zuschlag für das Projekt und entwickelte es mit einer innovativen Gebäudehülle aus regional angebautem Hanf. Die Hülle des Projekts steht somit in einer positiven und direkten Beziehung zum Land.
"Die Umgebung, in der das Gebäude steht, ist wirklich schön und bietet eine großartige natürliche Umgebung", sagt Joost Roefs, der Projektarchitekt. "Die Gemeinde wollte kein extremes, auffälliges Gebäude. Die Menschen in Voorst sind sehr bodenständig, deshalb wollten wir, dass das Gebäude etwas Besonderes ist, ohne zu protzen."
Roefs und sein Team waren für die Auftragsvergabe aller Gewerke für das Projekt verantwortlich, so dass sie die Freiheit hatten, zu entscheiden, wo sie in Innovationen investieren wollten. Der Schwerpunkt lag auf der Materialität der Gebäudehülle. Roefs war der Meinung, dass ein einfaches, aber reichhaltig geschichtetes Material dem Gebäude die einzigartige und natürliche Identität verleihen könnte, die es braucht.
Stampflehm wurde ursprünglich wegen seiner warmen und erdigen Beschaffenheit für das Projekt in Betracht gezogen. Stampflehmwände sind jedoch in der Regel dick und tragend, und eine der Anforderungen der Gemeinde an das Projekt war es, die Struktur des bestehenden Gebäudes zu erhalten. Stampflehm ist auch kein von Natur aus isolierendes Material.
Hanfbeton hingegen weist eine ähnliche Schichtstruktur wie Stampflehm auf, hat aber die zusätzliche Eigenschaft, isolierend zu sein. Da Hanfbeton nicht tragend ist, konnten für das Gebäude in Voorst Wände mit einer Dicke von nur 38 mm hergestellt werden, was dem Innenraumprogramm zusätzlichen Raum verschaffte. Es war die natürliche Wahl.
Hanf und die Umwelt
Hanf ist kohlenstoffnegativ, recycelbar und biologisch abbaubar. Er hat eine geringe graue Energie und erzeugt keine umweltschädlichen Nebenprodukte. Er kann ohne den Einsatz von Pestiziden angebaut werden und hilft, ausgelaugte Böden zu regenerieren. Im Gegensatz zu Beton, der bei der Herstellung große Mengen an CO2 freisetzt, absorbiert Hanf CO2 aus der Atmosphäre zurück. Man schätzt, dass ein Hektar Hanf während der Wachstumsperiode etwa 15 Tonnen CO2 aus der Atmosphäre absorbieren kann. Für die Fassade in Voorst wurden im nahe gelegenen Groningen 13 Hektar Hanf gepflanzt und nach vier Monaten geerntet, wodurch etwa 200 Tonnen CO2 verbraucht wurden.
Hanf ist resistent gegen Feuer und Schimmel. Es ist ein leichtes und poröses Material, das "atmet", um die Regulierung von Luft und Feuchtigkeit zu ermöglichen; seine Porosität verleiht ihm auch die Eigenschaft, isolierend und schalldämmend zu sein, was zu angenehmeren Arbeitsbedingungen in Innenräumen führt. Aus all diesen Gründen kann Hanfbeton langfristig den Energieverbrauch eines Gebäudes senken und sich positiv auf die Umwelt auswirken.
Die Herstellung von Hanfbeton: einfach, aber nicht leicht
Die Verwendung von Hanf zur Herstellung von Produkten ist nicht neu. Er wird schon seit vielen Jahren für die Herstellung von Industrieprodukten wie Seilen und Textilien verwendet. Die Verwendung von Hanf im Bauwesen wurde jedoch häufig durch die Kosten und - je nach Standort - durch mangelndes Angebot eingeschränkt. Auch die Bauvorschriften schränken die Verwendung von Hanf ein: So wurde Hanf in den Vereinigten Staaten erst kürzlich für den Wohnungsbau zugelassen.
Wände können mit relativ einfachen Mitteln aus Hanfbeton gebaut werden, der wie herkömmlicher Beton in Formen gegossen wird, als eine Kombination aus Hanffasern, Kalk und einem chemischen Bindemittel oder Wasser. Aber auch das Gießen von Hanfbeton vor Ort ist arbeitsintensiv; im Fall von Voorst musste er von Hand gegossen und verdichtet werden. Der Bau einer Hanfbetonfassade erfordert daher ein gewisses Maß an Erfahrung und Technik.
Trotzdem wurden die Kosten für eine Hanfbetonfassade laut einer Marktanalyse von Roefs in Voorst, wo es in der Nähe reichlich landwirtschaftliche Flächen für den Hanfanbau gibt, auf ein ähnliches Niveau wie für ein hochwertiges Mauerwerk geschätzt.
Vorgefertigte Blöcke versus Gießen an Ort und Stelle
Eine Methode zur Herstellung von Hanfbetonwänden besteht darin, sie als Blöcke oder Platten in einer Fabrik zu fertigen. Dafür gibt es einige Gründe: Zum einen sind die Zeitpläne für den Bau oft eng, so dass das Gießen einer Hanfbetonwand auf der Baustelle nicht möglich ist; zum anderen benötigt Hanfbeton bestimmte Witterungsbedingungen und trocknet bei Frost oder schlechtem Wetter möglicherweise nicht ausreichend. Schließlich kann das Schalen einer Wand auf der Baustelle zu Rissen oder anderen unerwarteten Mängeln führen.
Vorgefertigte Blöcke können vor Ort zu Mauern zusammengefügt werden. Dadurch entfallen die Notwendigkeit und die Kosten für die Schalung. Eine ästhetische Herausforderung besteht jedoch darin, diese Blöcke so zu fügen, dass eine Homogenität erreicht wird und die Wand wie eine geschlossene Hülle wirkt. Fugen können immer gefüllt und eingefärbt werden, aber das fertige Produkt wird nicht die gleiche visuelle Einheitlichkeit erreichen wie eine an Ort und Stelle gegossene und gestampfte Hanfbetonwand.
Modularität und Schalung
Wie Beton ist auch Hanfbeton eine flüssige Mischung, die in eine Schalung gegossen wird. Je nach Gestaltung der Form und der Größe der Partikel in der Mischung kann Hanfbeton verwendet werden, um komplizierte Formen mit integrierten Stützen, Rohrleitungen und Fensterrahmen zu formen, obwohl er an den Ecken abgeschrägt werden muss, um Abplatzungen und Risse an schwachen Stellen zu vermeiden. Das Team von Roefs testete verschiedene Größen von Hanfsträngen in der Mischung, um die glatte, marmorierte Textur des Gebäudes zu erreichen.
Beim Einbau vor Ort wird Hanfbeton in Schichten verdichtet, um der Wand ihre klare Linearität zu verleihen. Roefs strebte eine homogene Fassade ohne Fugen an und verlangte daher, dass ein typisches Modul die volle Höhe des zweigeschossigen Gebäudes von 7 m einnimmt. Die Länge wurde auf 15 m festgelegt, um sich an das strukturelle Raster anzupassen. Und die Form wurde in Anlehnung an das Design des früheren Gebäudes im strukturalistischen Stil mit einer Wellenform versehen. "Wir wollten die bestehende Struktur und die Art und Weise zeigen, wie die Architekten die Außenwände nutzten, um einen Rhythmus zu schaffen und das Gebäude zu verkleinern", sagt Roefs. Die sich daraus ergebende Krümmung führt zu Schatten, die den Rhythmus der Gebäudehülle betonen.
Roefs verlangte, dass jedes Modul in voller Höhe an einem einzigen Tag fertiggestellt wird. "Wir hatten 15 Leute, die in einer Reihe standen und den Hanfbeton schichtweise von Hand einbrachten und anpressten", sagt er. Diese Methode trug dazu bei, die visuelle Konsistenz auf jeder Oberfläche des Hanfbetons zu gewährleisten.
Hanfbeton ist aufgrund seines schichtweisen Aufbaus und seiner langen Trocknungszeit anfällig für Risse. In Voorst stieß das Team auf mehr Risse als erwartet. "Wir hatten einige schlimme Nächte ohne viel Schlaf, bis wir herausfanden, was los war", sagt Roefs. Das Problem wurde als rein ästhetisch eingestuft. "Die Risse haben inzwischen aufgehört, aber das zeigt, dass es sich wirklich um ein Pilotprojekt handelte." Die oberflächlichen Risse wurden mit einem Hanfbeton aus kleineren Partikeln aufgefüllt und nach dem Trocknen mit der gleichen farbigen Dichtungsmasse geschützt. Bei künftigen Schäden wird das gleiche Reparaturverfahren angewandt.
Ein atmendes Material
Die Hülle wirkt wie eine nahtlose, luft- und winddichte Schale. Im Falle von Voorst ist auch keine zusätzliche Abdichtung erforderlich. Tatsächlich kann die Wand technisch gesehen ohne jegliche Aufbauten, Dämmungen oder Verkleidungen gebaut werden und trotzdem ein angenehmes Raumklima gewährleisten. "Für einen Architekten ist es wie ein Traummaterial", sagt Roefs. Elemente wie Fensterrahmen können in den Hanfbeton eingebettet werden, ohne dass zusätzliche Flansche oder thermische Unterbrechungen erforderlich sind. Und dank seiner Dämmeigenschaften erreicht die in Voorst gebaute 38 cm dicke Fassade einen Rc-Wert von 5,7 m2 K/W.
Roefs entschied sich dafür, auf der Innenseite einen 2 cm dicken, durchlässigen Stuck auf Kreidebasis anzubringen, um eine saubere Innenoberfläche zu gewährleisten. "Wichtig für den Innenausbau ist, dass er auch atmet", sagt Roefs. "Da der Hanfbeton von sich aus atmet, nimmt er Wasser auf, und das ist wirklich gut für die Innenatmosphäre, aber dann muss man einen Anstrich verwenden, der das Gleiche tut, sonst kann der Hanfbeton im Inneren nicht mehr atmen."
Detaillierung von Fundament und Dach
Obwohl Hanfbetonwände stabil sind, ist das Material porös und muss vor längerer Wassereinwirkung geschützt werden. Die Schnittstelle zwischen einer Außenwand aus Hanfbeton und dem Dach und dem Boden ist entscheidend, um sicherzustellen, dass es keine langfristigen Erosionsprobleme gibt. Bei der Ausgestaltung des Sockels geht es vor allem darum, die Kapillarwirkung aufsteigender Feuchtigkeit zu verhindern. Ein weiteres Problem ist die Gefährdung durch Spritzwasser am Schnittpunkt von horizontalen und vertikalen Flächen. Dies gilt auch für Fensterbänke und andere Vorsprünge.
Um die Oberseite der Wand vor Wassereinwirkung zu schützen, wurde in Voorst ein Dachüberstand von 70 cm um den Gebäudeumfang herum entworfen. An den Stellen, an denen die Wand mit dem Boden in Berührung kommt, ist sie auf einen 25 cm hohen Ziegelsockel gesetzt, um den Hanfbetonteil vor aufsteigender Feuchtigkeit und Spritzwasser zu schützen. Der Hanfbeton ragt leicht über den Sockel hinaus; hier ist eine Tropfkappe in den Entwurf integriert. An den Fenstern wird eine Fertigteilbrüstung mit Tropfkante verwendet.
Farbe und Ausführung
Aufgrund der erforderlichen Techniken zur Erzielung hochwertiger Oberflächen und eines langfristigen Schutzes vor Sonnenlicht wurde gegossener Hanfbeton in der Regel mit einem zusätzlichen Material wie Stuck veredelt. Nur in einigen wenigen Gebäuden in den Niederlanden, so Roefs, wurde Hanfbeton als Rohmaterial verwendet. Diese Gebäude waren jedoch klein und erforderten alle drei oder vier Jahre eine neue Schutzversiegelung, ein Verfahren, das für ein großes städtisches Gebäude nicht wirtschaftlich war. Roefs musste eine längerfristige Lösung finden, die die Qualität der Fassade über die nächsten Jahrzehnte gewährleisten konnte.
Er entschied sich für die Zusammenarbeit mit einem niederländischen Unternehmen, das mineralische Farben für Mauerwerk herstellt, die vor Ort als Keim bezeichnet werden, um eine maßgeschneiderte Versiegelung zu entwickeln, die die Fassade mit dem erforderlichen Maß an Widerstandsfähigkeit für ein Jahrzehnt oder länger schützen würde. Für Roefs war es wichtig, dass die natürliche Hanffarbe und die marmorierte Textur zum Ausdruck kommen. "Wir verlangten eine völlig transparente Mischung, aber sie mussten etwas Farbe hinzufügen, um die UV-Strahlung zu blockieren", sagt er. "Wir entschieden uns für eine Mischung, die zu 50 % transparent und zu 50 % farbig war und einen Farbton enthielt, der die natürliche Farbe des Hanfbetons widerspiegelte. Diese Mineralfarbe wurde mehrere Monate nach dem Trocknen des Hanfbetons aufgetragen und muss alle 10 Jahre neu aufgetragen werden.
Das Ergebnis ist ein einzigartiges Finish, das ein außergewöhnliches Maß an Wärme, Komfort und Homogenität erreicht. Darüber hinaus spiegelt die Farbe der Fassade die Farbe der Hanfpflanze wider, was ein direkter Ausdruck für die weitere Referenzen ist:
Further references:
Allin, Steve (2012). Bauen mit Hanf. Seed Press.
Stanwix, William; Sperling, Alex (2014). The Hempcrete Book: Designing and Building with Hemp-Lime. Cambridge: Green Books.
