Mit Membranen Gebäude sanieren Atriumüberdachung

Darstellung einer empfohlenen Betriebsart im Sommer, TU München.
© Ebert Ingenieure und Lang Hugger Rampp GmbH
01.01.1970
Mit Membranen Gebäude sanieren
Wissenschaftler des ZAE Bayern, der Hochschule München sowie der
HFT Stuttgart haben gemeinsam mit Partnern aus der Industrie die
Eigenschaften von Membrankonstruktionen optimiert und Konzepte
erarbeitet, die den Einsatz von Folien bzw. Geweben für die energetische
Gebäudesanierung erlauben. Grundsätzlich bieten sich vier
Anwendungsfälle an.
Simulierte Innenhofperspektive der HFT
Stuttgart.
© Lang Hugger Rampp GmbH
1.Fassade und Dach bestehen aus einer Membran.
2.Haus-im-Haus-Prinzip: Eine Membrankonstruktion umspannt das
komplette Gebäude.
3.Die Membranhülle fungiert als zweite Haut, vergleichbar einer
Doppelfassade aus Glas.
4.Überdachtes Atrium: Ein Innenhof wird nachträglich mit einem Dach
versehen.
Alle Varianten stellen sehr hohe Anforderungen an Planung und
technische Gebäudeausrüstung (TGA). Im Verlauf des
Simulierte Innenraumperspektive der TU
München mit umgebautem Untergeschoss.
Forschungsvorhabens hat sich gezeigt, dass die nachträgliche
© Lang Hugger Rampp GmbH
Überdachung eines Innenhofes ein sinnvoller Anwendungsfall ist. Allein
das bessere A/V-Verhältnis des Gebäudekomplexes führt zu energetischen Vorteilen gegenüber der
Ausgangslage. Somit wurde diese Einsatzmöglichkeit genauer betrachtet.
Atriumüberdachung
Für zwei Objekte der HFT Stuttgart sowie der TU München entwickelten die Wissenschaftler ein Konzept für eine
Innenhofüberdachung (siehe Fotos). Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten waren die thermischen
Strömungs-verhältnisse sowie die Tageslichtsituation im Atrium und den angrenzenden Räumen. Die Ergebnisse
zeigen, dass für Lüftungsmöglichkeiten über das Membrandach zu sorgen ist, da die Innentemperaturen im
Sommer mit der Höhe stetig ansteigen. Hier bieten sich nach oben verschiebbare Kissen an. Je nach Hubhöhe
Strömungs-verhältnisse sowie die Tageslichtsituation im Atrium und den angrenzenden Räumen. Die Ergebnisse
zeigen, dass für Lüftungsmöglichkeiten über das Membrandach zu sorgen ist, da die Innentemperaturen im
Sommer mit der Höhe stetig ansteigen. Hier bieten sich nach oben verschiebbare Kissen an. Je nach Hubhöhe
entsteht eine variable Öffnungsweite. Für den notwendigen Luftaustausch sorgt eine ausreichende Anzahl von
regelbaren Lufteinlässen.
Die Tageslichtsituation ist abhängig von der Geometrie und Größe des überdachten Innenhofes. Im Fall der HFT
Stuttgart führt die geringe und schlauchartige Fläche von 400 m2 Dachfläche dazu, dass die angrenzenden
Büroräume bereits ab einer Raumtiefe von 2 m nicht mehr mit genügend Tageslicht versorgt werden. In München,
mit einer überdachten Fläche von 1.300 m2, verfügen die Büros über ausreichend Tageslicht.
Das Klimakonzept stellt hohe Ansprüche an die TGA. Das Atrium verhält sich ähnlich einem Luftkollektor. Die
Lufttemperaturen variieren stark je nach Luftwechsel und solarer Einstrahlung. Eine natürliche Lüftung über
geeignete Öffnungen im Dach und Lufteinlässen in Bodennähe ist nicht für jede Wettersituation geeignet. Es
empfiehlt sich eine mechanische Belüftung mit einer Luftwechselrate zwischen 2,5 und 4 h-1.
Bereits vor der Planung sollte die Nutzung des Innenhofes festgelegt werden. Diese bestimmt die technischen
Maßnahmen und das TGA-Konzept. Die gewünschten Raumtemperaturen sind ein wichtiges Kriterium. Je nach
Nutzung variieren diese zwischen 14 °C (für Verkehrs- und Ausstellungsflächen) und 22 °C (für Büro- und
Besprechungszonen). Die eingesetzte Technik muss in der Lage sein, mit ständig wechselnden Verhältnissen
umgehen zu können. Hierfür sind ausreichend Sensoren für Temperatur, Luftbewegungen usw. einzuplanen. Ein
gutes Beispiel ist das Konzept des kleinen Schlosshofes in Dresden. Der überdachte Innenraum dient als
Vorraum für die Kassen und als Foyer der Ausstellungen, so dass die Anforderungen an die thermische
Behaglichkeit klar definiert sind.
Soll das Atrium als Arbeitsbereich genutzt werden, muss es beheizbar sein. Diese Nutzung setzt voraus, dass
das Membrandach gut gedämmt ist. Die Beheizung kann allerdings die erzielten Einspareffekte wieder
zunichtemachen. Die Forscher haben ein Modell entwickelt, mit dem die Temperatur des Atriums errechnet
werden kann, bei der gerade die Einspareffekte verschwinden. Als Heizsystem wird eine Kombination aus
Bauteilaktivierung und einem Luftsystem vorgeschlagen. Die erwärmte Luft kann mittels Weitwurfdüsen bei
Bedarf auch in größerer Höhe in das Atrium eingeblasen werden. Dieses System kann im Sommer ebenfalls zur
Kühlung genutzt werden. Die Bauteilaktivierung muss hierzu an eine Grundwasserkühlung angeschlossen sein
(siehe Grafik).

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