Ziel des Wohnprojektes im Stadtteil Hellwinkel Terrassen war es mittels kybernetischer Prinzipien mit der Luftkollektorfassade nicht nur eine hohe Energieeffizienz mit minimalem Technikeinsatz zu realisieren, sondern auch die Qualität der Architektur zu steigern. Weitläufige großzügige Wohnräume, minimierte Flurflächen, gebündelte Nebenraumzonen und belichtete Bäder zeichnen die Besonderheiten der Grundrisse aus. Leichte Strukturierung der Fassadenoberflächen durch die zweischaligen Fassaden mit Polycarbonat-Mehrfachstegplatten, angemessene Fensterflächen im Maßstab gegliedert und die sich daraus entwickelnden in den Freiraum auskragenden und rotierenden Balkone sind die Charakteristika der beiden neuen Stadtbausteine.

ALLGEMEIN

Ziel des Wohnprojektes im Stadtteil Hellwinkel Terrassen war es mittels kybernetischer Prinzipien mit der Luftkollektorfassade nicht nur eine hohe Energieeffizienz mit minimalem Technikeinsatz zu realisieren, sondern auch die Qualität der Architektur zu steigern. Weitläufige großzügige Wohnräume, minimierte Flurflächen, gebündelte Nebenraumzonen und belichtete Bäder zeichnen die Besonderheiten der Grundrisse aus. Leichte Strukturierung der Fassadenoberflächen durch die zweischaligen Fassaden mit Polycarbonat-Mehrfachstegplatten, angemessene Fensterflächen im Maßstab gegliedert und die sich daraus entwickelnden in den Freiraum auskragenden und rotierenden Balkone sind die Charakteristika der beiden neuen Stadtbausteine.

LUFTKOLLEKTORFASSADE

Der Wohnzwilling erhält in den Obergeschossen keine herkömmliche Fassadendämmung, sondern einen Wandaufbau mit einer Massivwand aus Kalksandstein und einer vorgehängten, transparenten Fassade aus thermoplastischen Kunststofffassadenplatten (Polycarbonat), welche eine effiziente Nutzung der Sonnenenergie ermöglicht. Zwischen dem Mauerwerk und dem mit einer Aluminiumunterkonstruktion befestigten Polycarbonat befindet sich eine Luftschicht, die als Temperaturpuffer zwischen innen und außen fungiert. Diese äußere transparente Hülle besteht aus Mehrschichtplatten von 50 mm Stärke die durch die Lufteinschlüsse in den einzelnen Kammern eine gute Dämmwirkung bei gleichzeitiger Transparenz erreichen. Am Tag wird durch Sonneneinstrahlung Wärmeenergie auf die Massivwand übertragen (gesammelt), die in die Speichermasse einfließt. Auch auf den nicht direkt besonnten Fassaden wird durch Diffusstrahlung Wärmeenergie auf die Massivwand übertragen. Durch die beschriebenen Eigenschaften der Polycarbonatfassade wird die Wärme in der Fassadenkonstruktion gehalten und verteilt, auch wenn z.B. bei Nacht keine Wärme von außen eingestrahlt wird. Um den Behaglichkeitskomfort der Wandoberflächen zu optimieren wurden sorgfältige Simulationen durchgeführt, welche die unterschiedlichen Himmelsrichtungen der Baukörper, die Verschattungen durch die umgebende Bebauung sowie die gegenseitige Verschattung der Gebäudeteile A und B berücksichtigt. Das Ergebnis dieser Simulationen mündete in einer sehr differenzierten Aufteilung der Fassade innerhalb der Luftschicht. Neben der Ausbildung von Luftkollektoren mit steuerbaren Strömungsöffnungen im Dachbereich, Zuluftöffnungen im Sockelbereich, gibt es in der Fassade Bereiche die z. B. im Bereich der Balkone oder der übereinander angeordneten Fenster weniger bzw. gar nicht durchströmt werden. Deshalb erfolgte eine differenzierte Ausbildung des Wandaufbaus mit mineralischen Dämmungen zwischen 2 cm und 6 cm Stärke. Dies hat zur Folge, dass die Speichermassen der Kalksandsteinmauer den intensiv sonnenbestrahlten Seiten vor einer Überwärmung im Sommer, sowie auf den weniger sonnenbestrahlten Seiten auf der Nordseite vor Auskühlung des Wandaufbaus geschützt sind. Die Lüftungsklappen am Dachrand werden bei hohen Temperaturen des Luftzwischenraumes geöffnet, um eine Kühlung mittels Durchzugs zu ermöglichen. Bei geschlossenen Lüftungsklappen dient der Zwischenraum als zusätzliche Dämmung. Wird die Wärme zum Beispiel im Winter gebraucht, werden die Lüftungsklappen geschlossen. Die spezielle Fassade sorgt für eine gleichmäßige Wärme von 10 bis 15 Grad. Die Luftschicht im Luftkollektor kann bei Besonnung einen Temperaturunterschied zur Außentemperatur von 30° - 60° C erzielen. Mittels temperaturabhängiger Steuerung der Lüftungsklappen wird bei Überwärmung gelüftet. In den Übergangszeiten und im Winter bei Diffusstrahlung dient die erwärmte Luft zur zusätzlichen (dynamischen) Dämmung. Der Temperaturunterschied im Luftkollektor beträgt ca. + 10 ° C zur Außentemperatur. Insgesamt 48 Sensoren im Mauerwerk ermöglichen die dynamische Dämmung. Polycarbonat gehört chemisch zu den Polyestern, zeichnet sich durch hohe Transparenz, hohe Wärmebeständigkeit, Kratzfestigkeit und hohe Stabilität aus und ist zudem recyclefähig. Das Material gilt sowohl in der Herstellung als auch in der Entsorgung als ökologisch unbedenklich. Heutzutage wird Polycarbonat unter anderem im Fahrzeugbau (Heckscheiben und Dachmodule) eingesetzt. Die einzelnen Paneele der Fassade sind austauschbar. Eine andere Art der Dämmung findet man im verklinkerten Sockelmauerwerk im Erdgeschoss sowie in wenigen anderen Bereichen, (z.B. Flachdach) in denen mineralisches Dämmmaterial verwendet wird. Folgende Energiekennwerte wurden ermittelt: Auf der Grundlage der Standardrandbedingungen nach DIN 18041 errechnete grundflächenbezogene Jahres-Primärenergiebedarf beträgt 41,1 kWh/m²a. Der Heizwärmebedarf entsprechend der EnEV-Berechnung liegt bei 30,5 kWh/m²a.

BEHEIZUNG UND WARMWASSERBEREITUNG

Die Wärmeversorgung der Häuser erfolgt über Fernwärme mit zentraler Hauptübergabestation. Jede Wohneinheit hat eine separate Wohnungsstation (Frischwasserstation) erhalten, die das Warmwasser bereitet und die Fußbodenheizung speist. Das sonst übliche Leitungsnetz für Warmwasser und Zirkulation entfällt und damit auch die Legionellengefahr im Trinkwasser sowie die sich daraus ergebenden Überwachungsaufwendungen.

LÜFTUNGSANLAGE

Der erforderliche Luftaustausch in den Gebäuden erfolgt über eine Lüftungsanlage. Hierbei gelangt die frische Außenluft über Lüftungsfalze an den Fenstern ins Innere – eine weitergehende Kanalführung von Zuluft erfolgt nicht. Die Abluft wird über Abluftventilatoren in den Feuchträumen (innenliegende Bäder, HWR und Gäste-WC) und über Dach abgeführt. Damit wird der erforderliche hygienische Luftwechsel nach Energieeinsparverordnung gewährleistet. Der Wohnzwilling ist lediglich mit minimaler Haustechnik ausgestattet, um möglichst auf kostenintensive wiederkehrende Wartungsarbeiten zu verzichten.