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Smart Material Houses Hamburg
Der kühne Entwurf der Münchener Architekten führte zu kontroversen Diskussionen in der Jury: Ist die Umsetzung des ambitionierten Verschattungskonzeptes mit begrünter Fassade und innenliegenden PCM-Vorhängen für den Wohnungsbau tragbar? In jedem Fall ist der Ansatz, die Fassade ins Zentrum des Energiekonzepts zu stellen, ein mutiger und somit lobenswerter Ansatz, der die Smart Material Houses zu einem aufsehenerregenden Entwurf machen.
So urteilte die Jury:
"Besonderes, zukunftsweisendes Wohnen, dessen Entwurfskonzeption auf flexiblen Grundrissen für den Geschosswohnungsbau und einer ganzheitlichen Integration von unterschiedlichsten energetischen Maßnahmen basiert. Diese werden wesentlich das gewollte Erscheinungsbild der Architektur prägen.
Wieweit die stringente Konzeption in der Realisierung sich tatsächlich wie angeboten umsetzen lassen wird, wurde von der Jury intensiv diskutiert.
Das Gebäudekonzept wird durch das Verschattungskonzept dominiert. Dieses kombiniert bauliche Maßnahmen wie Auskragungen mit einer Fassadenbegrünung und einem innenliegenden PCM-Vorhang, dessen Wirksamkeit für den Wohnungsbau in Frage gestellt werden kann. Die vorgeschlagene Einspeisung von solarer Wärme in ein Nahwärmenetz bindet die Gebäude in ein städtisches Energiekonzept ein, wobei bisherige, nicht immer positive Erfahrungen im Bereich Hydraulik und Regelung zu berücksichtigen sind. Ein robustes Energiekonzept, bei dem die verschiedenen Einsatzvarianten von PCM etwas zu stark im Vordergrund stehen."
Gebäudekonzept
Häuser sollen nicht mehr nur Energieverbraucher sein. Sie können auch als Energieerzeuger betrachtet werden. Das ist der Ansatz für die Smart Material Houses. Um dies über das Jahr hinweg sinnvoll zu lösen ist – vor allem im Bereich der Wärme – die Speicherfrage bzw. die Phasenverschiebung zwischen Wärmeernte und Wärmeverbrauch zu lösen. Dafür wurde der Einsatz von PCM (Phase Changing Materials) auf Salzhydratbasis für die dezentrale kurz- und mittelfristige Speicherung der Wärmeenergie genutzt.
Außerdem übernimmt die Hülle als Oberfläche des Gebäudes nicht mehr nur die Funktion vor Nässe, Kälte oder Hitze abzuschirmen und ein Öffnen oder Schließen zur Nachbarschaft zu ermöglichen, sondern auch die Funktion Energie zu ernten. Hierzu ist die Fassade dreischichtig mit einem Pufferraum aufgebaut: die Begrünung als sommerlicher Wärmeschutz, eine Dreifach-Isolierverglasung als Wärme- und Kälteschutz sowie der PCM-Vorhang als Kurzzeit-Wärmespeicher.
Energiekonzept
Der Mittelzeitspeicher gleicht Tages- und Wochenschwankungen aus und puffert vor Zugriff auf das Netz optimal ab, sodass zusammen mit der Gebäudeautomation eine Überlastung des Netzes ausgeschlossen bzw. Spitzen gekappt werden. Der zeitliche Verlauf des Heizenergiebedarfes muss mit den solaren Gewinnen und den Erträgen der Solarthermieanlagen über den Pufferspeicher ausgeglichen werden. Die hierfür erforderliche Speicherkapazität und die damit verbundene Baugröße des thermischen Speichers wird durch eine Anlagensimulation bestimmt.
Der PCM-Heizungsspeicher wirkt im System eng zusammen mit den Solarkollektoren, sie bedingen sich somit gegenseitig. Die Kollektoren sind nicht nur technische Notwendigkeit, sondern gleichzeitig auch Gestaltungselement und wirken optisch im Zusammenhang mit der Fassadenbegrünung und prägen das Gebäude. Das enge Zusammenspiel der technischen Komponenten zur Energiegewinnung und Speicherung bedarf einer guten Abstimmung. Die Energie kann nicht wie bei einem konventionellen Gebäude auf Abruf durch einen Wärmeerzeuger bereitgestellt werden. Die Energie muss zwischen den Energiequellen und den Verbrauchern „verschoben“ werden.