Konzepte für ein energieautarkes Gebäude mit Fertigteilen in Modulbauweise
Die zukünftige Bauweise muss sich orientieren an einer Vielzahl von
Kriterien wie dem industrialisierten schnellen Bauen, der Verwendung von RC-Material und der Notwendigkeit eines energieeffizienten Betriebs
mit natürlichen Ressourcen. Mit dem Musterbau InnoLiving ist es gelungen,
die Vielzahl dieser Aufgaben zu erfüllen.
Die Herstellung des Mustergebäudes wird bestimmt von der Fertigteil-
bauweise. Sämtliche Bauteile wurden vorgefertigt, einzeln zur Baustelle
transportiert und ohne den Einsatz von Ortbeton zu einem fertigen
Gebäude innerhalb eines Tages zusammengesetzt. Die Abmessungen der einzelnen Bauteile sind so gewählt, dass ein Gebäude aus Modulen besteht. Der zur weitgespannten, schlanken Deckenplatte gehörige Querschnitt
zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und ein sehr geringes Gewicht
aus. Zusätzlich bietet die Form des Querschnitts ausreichend Raum für die deckengleiche Integration von TGA-Leitungen. Fast die Hälfte des für alle Betonbauteile verwendeten Volumens (45 %) wurde mit 100 % RC-Zuschlag hergestellt.
Um eine wirkungsvolle Energieversorgung zu erzielen, müssen die Eigenschaften wie Energie sammeln, speichern und verteilen eng miteinander verbunden sein. Die zugehörigen technischen Konstruktionen und Bauteile sollten idealerweise mit der Gebäudestruktur verbunden sein. Bislang ist hinreichend bekannt, dass z. B. die Bauteilaktivierung als Bestandteil einer tragenden Betondecke zugleich zum Speichern, jedoch
hauptsächlich zum Verteilen der Wärmeenergie genutzt wird. Somit
handelt es sich um ein multifunktionales Bauteil. Damit ist die Zielrichtung
für die weiteren Aufgaben einer effizienten Energieversorgung
vorgegeben. Es gilt, die üblichen konstruktiven Bauteile so zu entwerfen,
dass sie auch Aufgaben für die Energienutzung übernehmen
können. Entsprechend finden sich einige neuartige, teilweise innovative
Bauteile innerhalb der Gebäudestruktur von InnoLiving.
Sämtliche Betonbauteile (Boden, Decke, Wände) in direktem Kontakt
zum Innenraum dienen als Wärmepuffer, um die üblichen Temperaturschwankungen ausgleichen zu können. So ist auch die neuartige Holz-Beton Hybridwand zu verstehen. Dünne Betonwände mit RC-Zuschlag stehen im Verbund mit einer Holzständerbauweise. Der Beton liefert die Masse für den Klimaausgleich und die Holzkonstruktion ergänzt mit den hohen Dämmeigenschaften. Dass sich die Wärme im Beton auch gezielt regulieren lässt, zeigt die Innovation von einer tragenden
Betonwand innerhalb einer umfassenden Vakuumhülle. Die Besonderheit
einer schaltbaren Dämmung erlaubt, Wärme direkt einzusammeln, anschließend zu speichern und bei Bedarf in den Raum zu verteilen.
Ergänzt werden diese Energiebausteine durch weitere Speicher und Instrumente. Dazu gehört auch ein Erdkollektor aus Beton, der einseitig
an das tieferliegende Erdreich angekoppelt ist. Während die Betonbauteile
i. d. R. zu den langfristigen Energiespeichern zählen, übernehmen mit
PCM gefüllte Behälter die kurzfristige Speicherung und die dazu gehörige
schnelle Be- und Entladung.
Die verschiedenen Speicher korrespondieren mit den Bauteilen zum Einsammeln der Wärme. Konkret nutzen wir eine doppelschalige Fassade,
um die in dem Zwischenraum durch Sonnenstrahlung erzeugte
Wärme über Kühler abzufangen. Die Wirkung der zweischaligen Fassade
entspricht der Wirkungsweise eines Gewächshauses. Diesem Prinzip folgend wurden auf dem Flachdach oberhalb eines Beckens aus Beton Glasscheiben eingelegt. Die einstrahlende Sonne erwärmt auch in der kalten Jahreszeit den Luftraum hinter den Glasscheiben. Über die in der Betonplatte eingelegten Rohrleitungen wird die so erzeugte Wärme aus dem Gewächshaus ab- und einem Speicher zugeführt.
