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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