Projekt 12910/01

Optimierung von Fassadenteilen unter den Kriterien der Umweltentlastung: polyvalente Fassaden für den Bürobereich / polyvalentes Dachelement als Holzmembrankonstruktion / Holz im Wohnungsbau

Projektträger

Thomas Herzog Architekten
80805 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

I. Die derzeit auf dem Markt befindlichen, neuentwickelten Lichtumlenkungssysteme sind teuer, empfindlich und wartungsintensiv. Es sollen neue kostengünstige Lösungen für die Umlenkung von Tageslicht gefunden werden.
II. Ziel: Nutzung des Zenithlichts, erhöhte Ausbeute von Tageslicht.
III. Die Verwendung von Holz ist derzeit sehr erschwert, da Holz im Außenbereich nach allgemeiner Einschätzung zu wartungsintensiv ist. Es sollen neue, kostengünstige Konstruktionen der Gebäudehülle (Fassaden, Dächer) entwickelt werden, die weitgehend wartungsfrei, witterungsbeständig, hochwertig unter Gesichtspunkten des Energiehaushaltes und architektonisch anspruchsvoll sind.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden(Entwicklungen und schrittweise Teil- und Gesamtoptimierungen)
- Erarbeitung von Pflichtenheften- Analyse von Vergleichslösungen
- Aufbau von Konzepten für Prinziplösungen
- System- und Planungsvarianten- Prüfungen von Teilfunktionen
- EDV Simulationen für Tageslicht- modellhafte Darstellung und dreidimensionale Muster in verschiedenen Maßstäben
- Energieberechnungen
- statische Berechnungen
- Tests (Materialien, Konstruktionen, Funktionstauglichkeit)
- Messungen
- parallele Kostenermittlungen


Ergebnisse und Diskussion

I. Es wurde eine neuartige Fassade entwickelt und zu einer ersten baulichen Anwendung gebracht, die eine hervorragende Lichtqualität an den Arbeitsplätzen (Computerarbeitsplatzqualität) aufweist und dies bei einem Maximum an Ausblicksmöglichkeiten. Außen besteht die Fassade auf der Nordseite der Bürobauten aus einer Lichtlenkfläche, die Zenithlicht über die Decken in die Raumtiefe einlenkt. Auf der Südseite wurde eine vertikal verfahrbare Vorrichtung entwickelt, die im Falle des bedeckten Himmels Zenithlicht analog zur Nordseite an die Unterseite der Decken einlenkt. Bei Besonnung der Südseite fahren die Elemente durch die vertikale Bewegung in die Sonnenschutzstellung. Durch die nach innen gerichteten Lichtlenkelemente im oberen Teil entsteht eine 100%ige Verschattung. Durch eine eingebaute Lichtlenklamellenschar im mittleren Teil wird direktes Sonnenlicht in erforderlicher Menge in den Raum eingespiegelt. Der untere Teil besteht aus einem ausgestellten Element, das verschattet. Das Tageslicht wird sensorgesteuert durch Kunstlicht ergänzt.
II. a) Für den Neubau des Verwaltungs- und Produktionsgebäudes der Deutschen Werkstätten Hellerau (DWH) wurde ein elementiertes Holz-Membran-Dachelement zur natürlichen Belichtung und Belüftung mit integrierter Tageslichtsteuerung und variablem g- bzw. k-Wert entwickelt. Der Querschnitt der Über-dachung ist das Resultat spezifischer konzeptioneller Überlegungen, um sowohl die interne Lüftung zu unterstützen als auch reichlich Tageslicht eintreten zu lassen und, in Verbindung mit einer Gegenkrümmung des Daches, das Regenwasser ohne eigene Installationsführung zur Seite hin nach außen ablaufen zu lassen. Das Dach ist eine Holzhängekonstruktion. Die Hochpunkte sind als mehrlagige, lichtdurchlässige Membranstreifen ausgebildet, wodurch im Sommer tagsüber nahezu vollständig auf den Einsatz von Kunstlicht verzichtet werden kann. Durch thermischen Auftrieb und die gewählte strömungsgünstige Querschnittsform erfolgt eine natürliche Durchlüftung des Halleninnenraumes in Richtung der Hochpunkte. Über die Fassaden erfolgt seitliche Außenluftnachströmung ins Gebäudeinnere. Die Realisierung des Bauwerks ist in den nächsten Jahren vorgesehen.
II. b) Neubau des Konferenz- und Ausstellungsgebäudes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) befindet sich derzeit in der Leistungsphase 6 (Ausschreibung und Vergabe der Bauleistungen). Der Entwurf berücksichtigt in besonderer und beispielhafter Weise ökologische Kriterien, Dauerhaftigkeit, Einfachheit und Flexibilität mit hoher Architekturqualität. Der innovative transluzente Gesamtaufbau des Gebäudedaches erlaubt die Nutzung hochwertiger Tageslichttechnik. Der hemisphärische Transmissionsgrad erreicht einen Wert von 48%.
III. a) Kostengünstige Einfamilien-Reihenhäuser in Holzbauweise im Rahmen der internationalen Bauausstellung in Berlin.
III. b) Eine polyvalente, mehrschichtige Holzfassade wurde für den Neubau der Zusatzversorgungskasse des Baugewerbes entwickelt. Die Fassade ist einschalig und dreischichtig aufgebaut. Die Holzfassade übernimmt die thermische Trennung . Die vertikal angeordneten hölzernen Lüftungsflügel, nach außen zu öffnen, dienen der winterlichen Stoßlüftung und der sommerlichen Dauerlüftung. Im oberen Bereich sind vier Lüftungsklappen eingebaut, die je nach Temperatur- und Windverhältnissen geschlossen bzw. geöffnet sind. Über diese Klappen erfolgt die kontrollierte, natürliche Lüftung des Raumes, die auf den hygienischen Luftwechsel ausgelegt wurde. Die äußere Holzschicht ist als austauschbares Verschleißteil ausgebildet.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

I. geplant: DAM Architektur Jahrbuch 2001, Prestel Verlag (10/01); Detail Zeitschrift (09/01); C. Schittich: Gebäudehüllen im Detail, Institut für Internationale Architekturdokumentation (08/01)
II. DB: Deutsches Architektenblatt, Hannover 1999, H. 2; Der Architekt, Rudolf Müller Verlag, Köln 1999, H. 5, S. 43
DWH: archithese, Zürich 1999, H. 2, S. 4; Centrum: Jahrbuch für Architektur und Stadt 1999-2000, Birkhäuser Verlag, Basel 1999, S. 117-118
III. Katalog Bauausstellung Berlin 1999, Senatsverwaltung für Bauen und Wohnen, Berlin 1998, S. 96-101


Fazit

Es hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit in der Architektur auf Bauteil- und Systementwicklung zu konzentrieren, da sich die Bauprojekte aufgrund politischer, finanz-technischer und genehmigungstechnischer Probleme oft verzögern können. Die neu entwickelten Produkte sollten dann ihre Erstanwendung an architektonisch hochwertigen, innovativen Bauwerken finden. Ohne finanzielle Unterstützung des erhöhten Planungsaufwandes (Simulationen, Modelle im Maßstab 1:1, Testreihen in der Nullserie) wäre es nicht möglich, die Bauprodukte in kurzer Zeit zum Einsatz zu bringen. Der Finanzspielraum ist in der heutigen Bauindustrie so gering, dass kaum mit entsprechender Charakteristik Gelder für die Produktentwicklung bereit stehen. Durch den Einsatz von neu entwickelten Bauteilen kann durch die Einsparung von Energie und die Vermeidung von CO2-Emissionen die Entlastung der Umwelt erreicht werden.