Projekt 20064/01

Synergieeffekte nutzen durch intelligente Systemzusammenhänge gebäudetechnischer Komponenten und Produkte im Zusammenspiel von Fassade und Innenraumklima – Entwicklung eines prototypenhaften Messestandes

Projektträger

Köster LichtplanungIntegraldesign für Tageslicht und Kunstlicht
Karl-Bieber Höhe 15
60437 Frankfurt
Telefon: 069/50 74 640

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Antragsteller Dr.-Ing. H. Köster und Dipl.-Ing. E. Schossig entwickelten in der Vergangenheit mit Unterstützung der DBU Einzelelemente und Bauteilkomponenten für Tageslicht- und Kiemenfassaden.
Aufbauend auf diese Entwicklungen hat sich dieses F+E-Vorhaben zum Ziel gesetzt, - basierend auf neuen Rechenverfahren - einen integrierten Planungsprozess zwischen unterschiedlichen Fachdisziplinen zu ermöglichen und gleichzeitig geeignete integrierte Bauelemente der Kunstlichttechnik, Elektrotechnik, Klimatechnik, Lüftungstechnik, gestalterisch und funktional so umzusetzen, dass sich gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Resultate ergeben. Folgende Technologien bzw. deren integrative Zusammenhänge werden dargestellt:
Blendfreie Arbeitsplatzbeleuchtung mit Kunst- und Tageslicht / integrierte Lichtführung von Kunst- und Tageslicht / helligkeitsabhängige Regelungsprozesse / winterlicher Solarenergiezugewinn / blendfreie Bildschirmarbeitsplätze / Kühllasteinsparung durch niedrige g-Werte / gesundheitliche Auswirkungen von Tageslichtspektren / Wohlbefindlichkeitskriterien / Energiesimulationen / Betriebskostensimulationen / Entwicklung eines trivalenten Systems in der Fassade: Heizen / Kühlen / Lüften / Fassadenkieme zur Nachtauskühlung / Sonderprofile der Systemfassade / Integration von Solarmodulen / Kybernetische Prozesse. Ziel war auch, prototypenhaft einen Ausstellungsstand in Zusammenarbeit zwischen Architekt, Fachplaner und Industrie zu entwickeln, der die innovativen Bauteilkomponenten enthält und deren funktionales und integrales Zusammenwirken veranschaulicht. Die Messebox dient auch als Demonstrationsobjekt für Bauherren und alle weiteren Beteiligten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Antragsteller haben einen integralen Messestand für eine Grundfläche von 100 m2 entwickelt. Die Messebox war auf der Messe Light + Building in Frankfurt (14.-18.04.2002) und auf der PlanCom, der Messe parallel zum Internationalen Architektenkongress UIA in Berlin (22.-26.07.2002), in einer verkleinert Form (75m²), ausgestellt.
Es wurde eine Systematik des integralen Planungsprozesses erarbeitet, in dem die einzelnen Arbeitsschritte an Hand der Planungsaufgaben - hier Integralfassade als Prototypenfassade - vorgeschlagen wurden. Diese Vorgehensweise wurde dann bei zur Zeit in Planung befindlichen Bauvorhaben angewandt.
Zur Erfassung der Zielaufgaben wurden verschiedene Berechnungen durchgeführt. Retroberechnungen stellen die Leistung von Retrosystemen z. B. in Abhängigkeit der Bewegung der Sonne, der Sonnenbahnen/Jahreszeiten etc. dar. Städtebauliche Tageslichtsimulationen, Berechnungen zur thermischen Belastung von Dach und Fassade und die Betrachtung der Sonne als pendelnde Lichtquelle ergänzen die Grundlagen, die für die Integralplanung erforderlich sind. Tageslichtberechnungen untersuchen die Leistungsfähigkeit des Retrosystems RetroLux.
Weitere Schritte:Definition der Retrosysteme in der Ambivalenz von Energiereduktion und Lichtdurchlässigkeit / optisches Energiemanagement / Tageslichtsimulationen / Berechnung von Lichtverteilungskurven / Simulation typischer Kennlinien von RetroLux / Bestimmung von Glasflächenanteilen in der Fassade / Simulation von RetroLuxTherm im Tagesgang.
Im Weiteren wurden verschiedene Strategien der integralen Planung und ein integraler Planungsansatz erarbeitet. Fassadenkonzepte, die Positionierung der Retrotechnik in der Fassade, die Fassadenkonstruktion sowie die Entwicklung einer Pfostenleuchte sind Bestandteil dieses Planungsansatzes. Labormessungen zum Vergleich von g-Werten sowie das Ergebnis bidirektionaler Messungen bestätigen die Wirksamkeit der Systeme.
Als weitere Aspekte der integralen Planungen wurde die Lichtumlenkung an die Decke, die Lichtdecke RetroTop, Lichtsegel und die Integralsysteme RetroLight und RetroTop bearbeitet.


Ergebnisse und Diskussion

Ergebnis des Vorhabens war die Planung und die Umsetzung einer Messebox, an Hand derer die Integralfassade in Zusammenarbeit mit Planern und Firmen realisiert wurde. Die entwickelte Prozesssystematik für einen integralen Planungsprozess wurde angewandt. Die an der Messebox erhaltenen Er-kenntnisse wurden an in Planung befindlichen Bauvorhaben umgesetzt. Ein Vorschlag für die Ausbil-dung von Integralplanern wurde verfasst.
Die Präsentation der Messebox auf der Light+Building sowie auf der PlanCom fand große Anerkennung. Begleitende Diskussionsveranstaltungen auf den Messen und umfassende Veröffentlichungen in verschiedenen Fachzeitschriften sollten den Planungsansatz transparent machen, da die Vorstellung eines Planungsprozesses auf diese Art und Weise sehr ungewöhnlich war und Anregung zu vielfältigen Diskussionen gab. Ökonomische Erfordernisse bestimmen jedoch nach wir vor die Bereitschaft aller Beteiligten, sich in solchen Planungsprozessen einzubringen und diese auch bis zur Erstellung eines Gebäudes durchzuhalten, da die erforderlichen Kommunikationsprozesse noch mehr Zeit und Flexibilität als die üblichen Planungen erfordern.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Der Messestand sowie die Prozesssystematik selbst war Gegenstand vielfältiger Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Thema von Seminaren und Tagungen.


Umweltrelevanz

Unter umweltrelevanten Gesichtspunkten ist insbesondere auch die Energieeinsparung in dem Betrieb von Verwaltungsgebäuden, aber auch in einem reduzierten Materialverbrauch zu sehen. Beispielsweise soll durch eine besonders filigrane Fassadenkonstruktion Aluminium eingespart werden. Durch die Integration von Systemtechnologien in die Fassade können zum Teil Geschosshöhe oder Fußbodenaufbauten sowie Brüstungstiefen eingespart werden, wodurch sich der Nutzungswert der Gebäude bei gleichem Grundflächenverbrauch erhöht. Durch den Einsatz von Fassadenkiemen lässt sich eine deutliche Nachtentspeicherung und damit Kühllastminderung erzielen.


Fazit

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Einzelteile.So ging es darum, das rein additive Zusammenführen der Energiesparkomponenten zu vermeiden und durch einen integrativen Planungsprozess zu ersetzen, mit dem Ziel, eine kostengünstige und gestalterisch hochwertige Architektur zu entwickeln. Bereits die Gestaltung der Messebox belegt das angestrebte Fazit eindrucksvoll.