Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Forschungsprojektes war der modellhafte Neubau eines neuartigen, energieeffizienten Schulungs-Gew\u00e4chshauses mit symbiotisch funktionierenden Nutzungsbereichen f\u00fcr Mensch und Pflanze. Auf dem Gel\u00e4nde der Bezirksg\u00e4rtnerei Berlin-Charlottenburg soll dieser als prototypisches Vorbild sowohl f\u00fcr die energetische Ert\u00fcchtigung bestehender Gew\u00e4chsh\u00e4user und B\u00fcrogeb\u00e4ude als auch den Neubau k\u00fcnftiger, bioklimatischer und energieautarker Geb\u00e4ude-Hybride dienen.
\nHierbei sollten systematisch und synergetisch Bereiche kombiniert werden, die sich die teils gegens\u00e4tzlichen bioklimatischen Nutzungsanforderungen hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchte, Licht und Sauerstoffgehalt von Mensch und Pflanze zu Nutze machen und dadurch gleichzeitig den Energiebedarf des Geb\u00e4udes signifikant senken.
\nBasierend auf der Evaluation des aktuellen konventionellen Gew\u00e4chshaus- und B\u00fcrogeb\u00e4udebestandes in Deutschland und dessen enormen CO2-Einsparpotenzial (B\u00fcrogeb\u00e4ude: 84TWh\/Jahr, Gartenbau und Landwirtschaft: 41TWh\/Jahr), sollte im Rahmen dieses Forschungsprojektes ein energieautonomer und innovativer Gegenentwurf hierzu konzipiert und entwickelt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden<\/p>\n
Das technisch und p\u00e4dagogisch ganzheitliche Planungskonzept beinhaltete das Miteinbeziehen aller k\u00fcnftiger Geb\u00e4udenutzer bereits in der Konzept- und Planungsphase.
\nIn interdisziplin\u00e4rer Planungs- und Forschungsarbeit zwischen Bauingenieuren\/ Architekten, Klimaingenieuren, Botanikern, Klimatologen sowie Glasherstellern, wurde hierbei ein in dieser Form bisher einzigartiger, symbiotischer und insbesondere energieeffizienter Prototyp zur kombinierten Nutzung als Schulungs-Gew\u00e4chshaus entwickelt.
\nDie Methodik des Forschungsprojektes bestand in den beiden parallelen Str\u00e4ngen \u201eKonzeption, Entwicklung und Bau des 1:1 Mock-Ups\u201c und der darauf aufbauenden \u201eObjektplanung des Schulungsgew\u00e4chshaus-Neubaus\u201c in Berlin-Charlottenburg mit symbiotisch funktionierenden Nutzungsbereichen f\u00fcr Mensch und Pflanze.
\nDie Arbeiten lassen sich grob in drei aufeinander aufbauende Projektphasen gliedern:
\nWie im Forschungsantrag beschrieben, wurde zun\u00e4chst in einer 1. Planungsphase aller Projektpartner ein integrales Geb\u00e4udekonzept f\u00fcr zwei aneinander angrenzende Gew\u00e4chshausr\u00e4ume f\u00fcr \u201eMensch und Pflanze\u201c als Neubau entwickelt, berechnet und simuliert. Jedoch wurde w\u00e4hrend der 2. Phase die Notwendigkeit der beschriebenen \u00c4nderungen der grundlegenden Rahmenbedingungen (neuer Bauplatz und Bauen im Bestand) des Forschungsprojektes bekannt. Daher mussten daraufhin viele Arbeitspakete nach der ersten Konzeptphase unterbrochen und neu durchgef\u00fchrt werden. Dies erwies sich bei dem Neubau auf dem Bestandsfundament, auf das das gesamte Design, samt Haupttragwerksger\u00fcst und Anschl\u00fcssen sowie die im Forschungsprojekt neu entwickelten Geb\u00e4udekomponenten (Glash\u00fclle, wandelbarer Sonnenschutz, solarthermische Anlage, Klima- und Regelungstechnik) reagieren mussten, als gro\u00dfe Herausforderung, welche mit einem erheblichen zeitlichen, forschungsspezifischen und projektkoordinativen Mehraufwand verbunden war. Damit dennoch s\u00e4mtlich Inhalte des Forschungsprojektes bearbeitet und erfolgreich abgeschlossen werden konnten, wurde die Arbeit am Mock-Up intensiviert und viele Simulationen und empirische Versuche hierbei kleinma\u00dfst\u00e4blich zumeist in der Versuchshalle der TU Berlin durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der geplante Prototyp des bioklimatischen Schulungsgew\u00e4chshauses Verlust sollte urspr\u00fcnglich auf einer unversiegelten Rasenfl\u00e4che innerhalb des Gel\u00e4ndes der Bezirksg\u00e4rtnerei errichtet werden. (siehe Kapitel 3.1). Im Laufe des Planungsprozesses wurde jedoch ein anderer Standort gew\u00e4hlt, der hinsichtlich der Investition und des Planungsaufwandes sicherlich aufwendiger einzustufen ist, jedoch im Sinne der Nachhaltigkeit als sehr positiv zu werten ist. Der geplante Standort befindet sich auf der Betonwanne eines \u00d6ltanklagers, das urspr\u00fcnglich Heiz\u00f6l f\u00fcr die Versorgung der Bezirksg\u00e4rtnerei aufgenommen hatte.
\nF\u00fcr den Bau der wandelbaren Verschattungselemente wurde der Bau spezieller mikroperforierter dreieckiger Paneele geplant und entwickelt. Diese bewirken je nach Stellung und Stanzung die Verhinderung sommerlicher Hitzestrahlung ins Gew\u00e4chshaus und erm\u00f6glichen im Winter gleichzeitig den maximalen solaren Eintrag zur Beheizung des Geb\u00e4udes im Winter. Die Paneele werden partiell mit integrierter Photovoltaik gekoppelt. Durch die spezifische Anpassung der Geometrie und Verschattung w\u00e4hrend der Projektentwicklung ergeben sich niedrige Werte f\u00fcr Heiz- und K\u00fchllast. Insbesondere konnte vor allem der Heizenergiebedarf im Vergleich zur Ausgangsvariante der Planung etwa halbiert werden.
\nZur Steigerung der Energieeffizienz wurde im Rahmen dieses Forschungsprojekts neben dem Bau der dachintegrierten Photovoltaik im Bereich der Schulungszone auch die Implementierung eines Eis-Energiespeichersystems f\u00fcr die kombinierte Heiz- und K\u00fchlversorgung genauer untersucht und geplant.
\nBei der folglich durchgef\u00fchrten Bearbeitung des Projektes konnten im Mock-Up an der TU Berlin \u00fcberraschend viele positive Messergebnisse, z. B. der Abk\u00fchlwirkung durch die Pflanzen festgestellt werden. Hier konnte bei 42\u00b0C Temperatur in der Versuchshalle im Juni 2023 eine um knapp 10 \u00b0C (!) k\u00fchlere Temperatur im abgetrennten Pflanzenbereich gemessen werden. Diese Effekte auf das Bioklima im Schulungsbereich sind essentielle Voraussetzung f\u00fcr das Funktionieren des Schulungsgew\u00e4chshauses im gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab. Das Mock-Up der Gew\u00e4chshausstruktur, inklusive wandelbarer Verschattungselemente in Dach und Fassade vom FG Entwerfen und Konstruieren-Massivbau (TU Berlin) gemeinsam mit der FA Modesta wurde im Rahmen des Projektes fertiggestellt. Die Montage und der Aufbau der Elemente (Glas und Stahlbau) ist abgeschlossen und die wandelbaren Elemente wurden erfolgreich auf ihre Praxistauglichkeit \u2013 zumindest unter Laborbedingungen getestet (Schlagregenstand, Dauerstandversuch, Belastungstests). Eine explizite Testung des Mock-Ups im Au\u00dfenraum steht noch aus und wird seitens der Verfasser dringend empfohlen.
\nDie Pflanzkonzepte sowie die spezifische Gew\u00e4chshauskonzeption wurden erfolgreich f\u00fcr die Durchf\u00fchrung der bioklimatischen Versuche \u201eMensch und Pflanze\u201c im Mock-Up angewandt und k\u00f6nnen im n\u00e4chsten Schritt in der Bezirksg\u00e4rtnerei Charlottenburg-Wilmersdorf angewandt werden.
\nDie fortlaufende Erhebung und Analyse dieser Daten mittels der im Projekt entwickelten BioMet Stationen dient der Optimierung der Wachstumsbedingungen f\u00fcr Pflanzen, der Verbesserung der Arbeitsbedingungen f\u00fcr Menschen und der Reduzierung des Energieverbrauchs. Das Projekt liefert somit wertvolle Erkenntnisse f\u00fcr die Entwicklung nachhaltiger Geb\u00e4udetechnologien, die langfristig zur Steigerung der Energieeffizienz und Lebensqualit\u00e4t in solchen hybriden R\u00e4umen beitragen k\u00f6nnen.
\nSo konnte empirisch nachgewiesen werden, dass beispielsweise die Lufttemperatur und der UTCI-Wert im Gew\u00e4chshaus durchgehend etwas niedriger als im B\u00fcro sind (s. Abb. 107). Ebenso kann eine symbiotische Nutzung nachweislich zur Verbesserung der Luftqualit\u00e4t beitragen. Bei erh\u00f6hter Helligkeit sind h\u00f6here Abbauraten von CO\u2082 im Gew\u00e4chshaus zu beobachten gewesen. Folglich konnten alle Ma\u00dfnahmen des Projektes zu einer Verbesserung der thermischen Behaglichkeit beitragen und auch nachgewiesen werden.
\nBasierend auf den in diesem Forschungsprojekt erfolgreich und vollumf\u00e4nglich erarbeiteten Projekt- und Forschungsergebnissen, welche auch eine \u00c4nderung des Bauplatzes und eine damit einhergehende, umfangreiche architektonische und technische Anpassung beinhaltete, wurde von der Bezirksverwaltung Charlottenburg-Wilmersdorf die Objektplanung des bioklimatischen Schulungsgew\u00e4chshauses an einen Generalplaner beauftragt.
\nUm zu gew\u00e4hrleisten, dass die im Rahmen dieses DBU-gef\u00f6rderten Forschungsprojekts gewonnenen Erkenntnisse und Forschungsergebnisse zum gro\u00dfen Teil ber\u00fccksichtigt und sinnvoll integriert werden, haben die Kooperationspartner des Forschungsprojektes die Architekten bei der Planung des Realisierungsprojektes begleitet und die Ergebnisse in diesem Abschlussbericht bewertet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Pr\u00e4sentation des Mock-Ups bei der Langen Nacht der Wissenschaften der TU Berlin. Radio- und Fernsehbeitrag im rbb.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Abschlie\u00dfend kann vom Projektteam der Kooperationspartner ein sehr positives Fazit des Folgeprojektes gezogen werden. S\u00e4mtliche Arbeitspakete wurden, sogar an einem neuen, schwieriger zu planenden Bauplatz- auf dem alten \u00d6ltanklager statt auf der \u201efreien Wiese\u201c- angepasst, vollumf\u00e4nglich erarbeitet und erfolgreich abgeschlossen.
\nDer Aspekt der Wandelbarkeit macht das Schulungsgew\u00e4chshaus nutzerfreundlich und deutlich nachhaltiger im Betrieb als vergleichbare Gew\u00e4chsh\u00e4user. Der Aspekt der hybriden und symbiotischen Nutzung mit Pflanzen erh\u00f6ht den Grad des Wohlf\u00fchlfaktors und konnte in dem Projekt analytisch nachgewiesen und gemessen werden. Die aktive Nutzung der Solarenergie senkt nachgewiesenerma\u00dfen (siehe Anhang A2) die Betriebskosten und entlastet die Umwelt.
\nSomit konnte gemeinsam mit dem Bezirk Charlottenburg-Wilmersdorf als Bauherr insgesamt ein \u00fcberzeugendes Forschungskonzept mit entsprechenden Ergebnissen f\u00fcr eine erfolgreiche Ausschreibung der Planungsleistungen erarbeitet und zur Verf\u00fcgung gestellt werden. Diese Ergebnisse k\u00f6nnen in ihrer in dieser Form erstmaligen ganzheitlichen Betrachtung eines hybriden B\u00fcro-Gew\u00e4chshauses als explizites Vorbild und Basis f\u00fcr weitere spezifische Studien und Projekte sowohl von Gew\u00e4chsh\u00e4usern als auch B\u00fcro- oder Bildungseinrichtungen dienen.
\nInsgesamt konnte das neuartige und ganzheitliche Konzept eines bioklimatischen Schulungsgew\u00e4chshauses in eine konkrete Umsetzung eines vollumf\u00e4nglichen Mock-Ups und schlie\u00dflich in eine Objektplanung \u00fcbersetzt werden. Die klima-, energie- und bautechnische Effizienz des neu entwickelten Geb\u00e4ude-konzeptes eines bioklimatischen Schulungsgew\u00e4chshauses konnte durch eine Vielzahl von Energie-, Tragwerks- und Klimasimulationen, sowie empirische durchgef\u00fchrten Versuchen am Mock-Up erfolgreich belegt werden. Auch mit dem Bau des Projektes in der Bezirksg\u00e4rtnerei Berlin- Charlottenburg wurde bereits begonnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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