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MODUL 6.3.2
PIV TECHNISCHE GEBÄUDEAUSRÜSTUNG
tu berlin
fachgebiet gebäudetechnik und entwerfen
prof. claus steffan
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Zusammengestellt von:
Claus Steffan
Jörg Lammers
Daniel Korwan
Bennet Marburger
Johanna Moser
Oliver Sachse
Hendrik Schultz
Mikolaj Szubert
Bearbeitung:
Daniel Korwan, Bennet Marburger, Johanna Moser, Hendrik Schultz
Titelbild: Olivetti Argentina; Architekt: M.Zanuso;
Quelle: Fratelli,E., 1967. Architektur und Komfort
© TU Berlin / GtE 2011, falls keine Quelle direkt angegeben
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VORWORT
Liebe Studierende,
Gebäude werden in den entwickelten Ländern von großen, zentralen
Infrastrukturen mit Energie und Wasser versorgt und ebenso von Abfall
und Abwasser entsorgt. Diese Ver- und Entsorgungssysteme tragen
in wesentlichem Maße zu Klimawandel und Umweltbelastung bei. Bei
der Gebäudeplanung ist die Integration der Ver- und Entsorgung ein
nicht zu vernachlässigendes Element. Der verantwortliche Umgang mit
nachhaltigen Technologien kann dabei entscheidende Weichenstellungen
zur Abwendung von Umweltkatastrophen ermöglichen. Im Rahmen
der Entwurfsprojekte werden konventionelle wie alternative Systeme
thematisiert und bearbeitet.
Der Technische Ausbau umfasst je nach Bauaufgabe ein Viertel bis zur
Hälfte eines Gebäudes und kann nicht isoliert von diesem geplant werden.
Da der Technische Ausbau bei ungünstigen Gebäudekonzeptionen
zu hohen Energieverbräuchen führt, verfolgen wir den Ansatz, durch
intelligente Entwürfe seinen Anteil möglichst gering zu halten und den
Energieverbrauch und CO2 – Ausstoß im Interesse des Klimaschutzes
nachhaltig zu reduzieren.
Deshalb ist es Ziel der Lehrveranstaltung, dass Studierende der
Architektur die komplexen Zusammenhänge zwischen äußeren
klimatischen Einflüssen, der Bauphysik der Gebäudehülle und dem Einsatz
regenerativer Energiequellen verstehen lernen und deren Integration in
den Entwurfsprozess einüben.
Die PIV Technischer Ausbau wird ab dem Sommersemester 2007
integriert mit dem PIV Heizungs- und Lüftungstechnik durchgeführt. Dies
ist eine wesentliche Verbesserung der bislang getrennten und während
verschiedener Semester angebotenen Veranstaltungen.
Ich wünsche Ihnen, dass Sie durch Ihre Arbeit und mit Hilfe unserer
Betreuung Freude daran finden Entwürfe mit hoher architektonischer,
technischer und das Klima schonender Qualität zu entwickeln.
Ihr
Prof. Claus Steffan
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INHALT
Vorwort
03
Organisation06
P1 Stadttechnik und Infrastruktur
08
P2 Haustechnik
10
P3 Bereich
12
WP1 Sanitär
14
WP2 Küche
16
WP3 Innenraum
18
WP4 Wasser
20
WP5 Passive thermische Regulation
22
WP6 Die Hülle als aktives System
24
WP7 Tageslicht
26
Literatur28
5
ORGANISATION
MODUL 6.3.2
Das Modul 6.3.2 mit dem Umfang von 9 LP setzt sich aus folgenden
Bestandteilen zusammen
- PIV Technischer Ausbau
- PIV Heiz- und Raumlufttechnik
4,5 LP
4,5 LP
Vorrausetzung für ein Bestehen des Moduls ist eine Gesamtnote nicht
schlechter als 4,0. Diese errechnet sich folgendermaßen:
- PIV Technischer Ausbau
- PIV Heiz- und Raumlufttechnik
50%
50%
Die PiV “Technischer Ausbau“ findet in Zusammenarbeit mit dem Hermann-Rietschel-Institut (HRI) und integriert mit dem Entwurfsprojekt
statt.
ANFORDERUNGEN
Entsprechend der nebenstehenden Übersicht gliedert sich die PiV in
einen Pflicht- (P0-P3) und einen Wahlpflichtteil (WP1-7). Neben dem
Pflichtteil wählt jede Person in Absprache mit dem Betreuer ein Wahlpflichtpaket.
Jede Gruppe muss je ein WP aus Gruppe I (WP1-3) und Gruppe II (WP47) bearbeiten.
Die einsemestrige Übung setzt sich aus je drei Betreuungsterminen und
Tischpräsentationen sowie einer abschließenden Mappe zusammen, die
maßgebend für die Note ist.
Voraussetzung für einen erfolgreichen Abschluß der PiV ist die Teilnahme
an allen Besprechungs- und Präsentationsterminen sowie die fristgerechte Abgabe der Mappe. Verspätet abgegebene Mappen werden nicht
bewertet. Sollte das Sekretariat nicht besetzt sein, kann die Mappe in
den Briefkasten A59 eingeworfen werden.
Besprechungen: Besprechung von Skizzen, Konzepten und Plänen
Tischpräsentationen: Präsentation der jeweiligen Aufgabe,
Format: A3
Mappe: Dokumentation sämtlicher Ergebnisse (genaue Anforderung entnehmen sie den Aufgaben)
Format: A3 quer
Zusätzlich ist die Mappe in digitaler Form als PDF auf CD abzugeben.
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P0
Projekterläuterung
Form
P1
Schnittstelle: Stadt-Haus
Ver- und Entsorgung
P2
Haustechnische Organisation
des Gebäudes
P3
WP1
Bereichsplanung: Sanitär
Küche, Elektro
GRUPPE I
Sanitär:
Konzept - Gestaltung - Detail
WP2
Küche:
Konzept - Gestaltung - Detail
WP3
Innenraum:
Konzept - Gestaltung - Detail
WP4
GRUPPE II
Wasser: Konzept - Berechnung - Detail
WP5
Passive Thermische Regulation: Konzept - Detail
WP6
Hülle als aktives System: Konzept - Detail
WP7
Tageslicht: Konzept - Berechnung - Detail
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P1 STADTTECHNIK UND INFRASTRUKTUR
Laut dem World Urbanization Prospect der UN lebte im Jahr 2007 erst
mals mehr als die Hälfte der Menschheit in Städten. Bis zum Jahr 2025
werden es voraussichtlich über 60% sein. Die urbanen Systeme unserer
Welt verursachen somit einen Großteil der globalen Ressourcenströme
und Emissionen. Diese Energie- und Stoffflüsse industrieller und
postindustrieller Gesellschaften sind in der Regel nicht nachhaltig, weil
sie auf dem irreversiblen Verbrauch fossiler Energieträger basieren.
Das Wissen um die Versorgungsinfrastruktur und den Zusammenhang
von Stoff-und Energiekreisläufen anthropogener Systeme ist Grundlage
für das Entwerfen von zukunftsfähiger Architektur.
„Mechanische Ente“, Jacques de
Vaucanson
Für eine umfassende Analyse der vorhandenen örtlichen Infrastruktur
und der notwendigen Anforderungen des Gebäudes ist eine systemische
Betrachtung der gesamten Ver- und Entsorgungssituation wichtig. Energie- und Stoffflussdiagramme liefern eine Entscheidungsgrundlage zum
Entwickeln eines Ver- und Entsorgungskonzepts, das die örtlichen Gegebenheiten optimal nutzt und eine möglichst ressourceneffiziente Versorgung des Gebäudes ermöglicht. Die Übung vermittelt - ergänzend zu den
Vorlesungen im 3. SE - die notwendigen Grundlagen zum systemischen
Verständnis des urbanen Stoffwechsels und gibt Anleitung zum Erstellen
von Stoffflussdiagrammen.
Systemisches Denken bedeutet, die Gesamtheit von Prozessen, Konstellationen von Situationen und Phänomenen zu begreifen. Ein herausgelöster Teil gibt nur wenige oder falsche Informationen über das Ganze. Um
etwas oder jemanden zu verstehen, muss man die Ganzheit bzw. das
System sehen und in den Denkprozess mit einbeziehen.
Systemgrenze,
offen
Systemelemente
S1
S2
Beziehungen
Elementare Bestandteile von Systemen sind
- Systemgrenzen, offen oder geschlossen
- Systemelemente
- Beziehungen
Die nebenstehende Skizze liefert einen Vorschlag für die Darstellung
dieser Komponenten. In der realen Welt existieren keine geschlossenen
Systeme, sondern nur offene, d.h. es findet ein stetiger Austausch mit
übergeordneten Systemen statt. Jedoch legt man für die Abbildung eines
Zustands oder Prozesses eine Systemgrenze zu Grunde, um die Teilprozesse einzeln in sogenannten Subsystemen genau betrachten zu können.
Diese Subsysteme stehen in direkter oder indirekter Weise in Beziehung
miteinander und bilden ein Gesamtsystem.
Mit den angegebenen Komponenten lassen sich einfach so genannte
„Input-Output-Modelle“ erstellen. Sie sollen dazu dienen qualitative Aussagen wie z.B. Beziehungen und Wechselwirkungen und, oder quantitative Aussagen z.B. zu Mengen und Zeit abbilden und abwägen zu können.
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AUFGABE
Der erste Teil der Übung befasst sich mit der städtischen Infrastruktur und
dem urbanen Stoffwechsel (Metabolismus). Aufgabe wird es sein, ein Verund Entsorgungskonzept für das Semesterprojekt zu entwickeln, das eine
optimale Lösung für das Gebäude und dessen Nutzung in Abhängigkeit
vom jeweiligen Standort des Projekts darstellt. Hierfür ist ein Systembzw. Stoffflussdiagramm anzufertigen, welches die wesentlichen EnergieWasser und Stofflüsse des Gebäudes und seiner Nutzer im Austausch mit
der urbanen Infrastruktur bzw. der Umwelt abbildet.
Für die Bearbeitung ist eine Bestandsaufnahme der vorhandenen
Infrastruktur notwendig um einen Überblick über die am Standort und in
der unmittelbaren Umgebung vorliegenden Medien zu bekommen. Auf
dieser Grundlage können in einem nächsten Schritt Überlegungen über
Einsatz regenerativer Energieträger und deren Integration in das Konzept
angestellt werden
Darüber hinaus ist das Gebäude im urbanen Kontext zu verorten
und je nach Konzept an die vorliegenden städtischen Ver- und
Entsorgungssysteme anzudocken. Der entstehende Lageplan enthält
nicht nur die auf Grundlage des vorliegenden Planmaterials der Versorger
ermittelten öffentlichen Leitungsnetze sondern gibt Auskünfte über
die verkehrstechnische Erschließung des Gebäudes im Sinne von
Parkplätzen und Zufahrten für Fahrzeuge der Entsorgungsbetriebe, sowie
über die Nutzung der umliegenden Freiflächen. Darüber hinaus lässt sich
in diesem Maßstab abbilden, wie die Entwässerung des Gebäudes und
des Grundstücks bewerkstelligt wird.
LEISTUNGEN
Diagramm Systemdiagramm der Energie- Wasser und Materialflüsse des Gebäudes
Darstellung von Lösungsalternativen
Lageplan Ver- und Entsorgungsleitungen mit Übergabe Haus
Verkehrstechnische Erschließung (Parkplätze, Anliefe
rung)
Müllstandort und Zufahrt für Entsorger
Dach- und Grundstücksentwässerung
M1:500-1:200
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P2 HAUSTECHNIK
Seit der Mensch vor einigen tausend Jahren sesshaft geworden ist, nutzt
er das Haus, um seine Umwelt zu regulieren und sich gegen störende
Einflüsse wie Wind, Regen, Kälte und Wärme zu schützen und um seine
neugebildete Privatsphäre zu wahren.
Die Steuerung des Innenklimas wurde im Laufe der Jahrhunderte durch
die Entwicklung regionaler Bauformen und eine Optimierung der Heiztechnik verfeinert. Seit der Elektrifizierung und der Erfindung der wasserführenden Zentralheizung zum Ende des 19. Jh. ist der Mensch dazu
in der Lage, das Raumklima in seinen Gebäuden völlig unabhängig von
der Umwelt zu gestalten. Folgerichtig bezeichnete man beispielsweise die
ersten in Amerika zu Beginn des 20. Jh. entwickelten Klimaanlagen als
„man-made weather“.
In Deutschland gewann das Heizen mit einer zentralen Anlage und dem
daraus folgenden konstanten Raumklima seit den 70er Jahren zunehmend an Bedeutung. Hingegen wurden noch Mitte der 60er Jahren in der
BRD mehr als 70% des Wohnungsbestandes mit Einzelraumöfen beheizt.
Die Folge des so genannten stationären Heizens war ein starker Anstieg
des Raumwärmebedarfs, der erst mit verbesserten Wärmeschutzstandards zu Beginn der 80er Jahre begrenzt werden konnte.
Die Konditionierung des (Wohn-)Raums und die Integration der Ver- und
Entsorgungsmedien in die Gebäudestruktur wird nun wesentlicher Bestandteil der zweiten Phase der Übung sein. Hierbei sind die Komfortbedürfnisse möglicher Nutzer zu untersuchen und deren Einfluss auf die
Steuerung des Raumklimas zu bestimmen. Der Architekt hat die wichtige Aufgabe, eine Balance zwischen individuellen Bedürfnissen und einer
möglicherweise längerfristigen Nutzungsperspektive zu finden. Dabei ist
der schonende und effiziente Umgang mit unseren Ressourcen als ein
wesentlicher Aspekt der technischen Gebäudeplanung zu berücksichtigen.
AUFGABE
Jede Raumnutzung hat spezifische Anforderungen an Tageslicht, Raumtemperatur, Lüftung, Wasser- und Abwasser sowie Strom und Kunstlicht.
Diese Anforderungen an den Komfort sind zunächst in einem Raumbuch
festzuhalten.
Auf Grundlage dieser Komfortbedürfnisse und der damit verbundenen
Raumanforderungen ist anschließend ein Konzept für die Ver- und Entsorgung der notwendigen Medien im Gebäude zu entwickeln. Als geeignetes
Darstellungsmedium für die Abbildung des entwickelten Konzepts bieten
sich Grundrisse und Schnitte mit schematischen Leitungsführungen an.
Nachdem über das Stoffflussdiagramm geklärt wurde, welche Medien der
Ver- und Entsorgung im Gebäude für das erdachte Konzept benötigt werden, ist zu entscheiden, wo im Gebäude sich der Hausanschlussraum und
ggf. notwendige Heizungs- und Technikräume befinden. Hierbei ist im Besonderen auf die Ausführung der Übergabestellen vom Versorgernetz in
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das Gebäude zu achten. In diesem Zusammenhang ist auf die Höhenlage
der verwendeten städtischen Ver- und Entsorgungsmedien im Bezug zum
Hausanschlussraum des Projekts zu achten und zu prüfen ob z.B. eine
Fäkalienhebeanlage notwendig ist.
Der Lage der installierten Bereiche im Grundriß wie z.B. Küche und Bad
kommt für die vertikale und horizontale Leitungsführung eine besondere
Bedeutung zu. Dem Weg der Medien folgend sind Entscheidungen für
vertikale Verteilungen zu treffen und entsprechenden Schächte vorzusehen. Hierbei kann es zu Konflikten dieser Schächte mit der eigentlich geplanten Anordnung von Funktionen im Gebäude kommen, die es zu lösen
gilt.
Für die jeweiligen Etagen ist analog zu der vertikalen Verteilung ein Konzept für die horizontale Verteilung der Ver- und Entsorgungsmedien zu
entwickeln, welches mit der Grundrisskonzeption in einem sinnvollen Zusammenhang stehen sollte. Entsprechend sind Grundrisse anzufertigen,
die sowohl Aussagen über die angedachten Funktionen als auch über vorgesehenen Leitungen enthalten.
Die Dachform sowie die Positionierung von Dachrinnen und Dacheinläufen an Dach, Balkon und Terrasse ist in diesen Grundrissen ebenfalls zu
berücksichtigen.
LEISTUNGEN
Konzept Raumbuch mit Darstellung von Komfortbedürfnissen und Raumanforderungen
Konzept für Ver- und Entsorgung mit Angaben zu Medien
Strangschema Lage der städtischen Ver- und Entsorgungsmedien
Übergabepunkt
Hausanschlussraum
vertikale Verteilung der Ver- und Entsorgungslei
tungen
M1:200 - 1:100
Grundrisse Lage der installierten Bereiche im Grundriss
horizontale Verteilung der Ver- und Entsorgungslei-
tungen
Position von Schächten
M1:200 - 1:100
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P3 BEREICH
Gert Selle bezeichnet in seinem Buch „Die eigenen vier Wände, zur verborgenen Geschichte des Wohnens“ Küche, Feuerstelle und Bad als die
Epizentren des Hauses.
Für die Küche ist eine sehr alte Entstehungsgeschichte überliefert. Die
Kochstelle war bereits zu Zeiten der Sesshaftwerdung der Menschen an
zentraler Position innerhalb des Hauses gelegen. Demgegenüber hat sich
das Badezimmer als eigenständiger häuslicher Bereich erst im Laufe des
19. Jh. entwickelt. Seit Mitte des 20. Jh. ist das Bad zum allgemeinen
Ausstattungsstandard in Mitteleuropa geworden und gehört durch die
jüngsten Entwicklungen von Intimisierung, Hygiene und Körperkult zu den
wichtigsten Bereichen der Wohnung.
AUFGABE
Im Anschluss an die Überlegungen zur haustechnischen Versorgung wird
nun ein Bereich des Gebäudes weiter vertieft und möbliert sowie mit einer
Elektroplanung versehen. Einen Schwerpunkt bilden hierbei die sanitären
Anlagen (Bad/WC) sowie ein Bereich mit Herd und Abluft (Küche/Restaurant/Café). Diese Bereiche sind in der Regel diejenigen, in denen ein Großteil der Ver- und Entsorgungsmedien vom Nutzer in Anspruch genommen
werden. Die Komplexität dieses Zusammenspiels bedarf einer besonders
sorgfältigen Planung.
Auf Grundlage der zu definierenden Nutzerbedürfnisse ist für einen exemplarischen Bereich des Gebäudes die Elektroplanung vorzunehmen.
Diese beinhaltet im Wesentlichen die Verteilung und konkrete Anordnung
von Steckdosen, Radio/TV, Netzwerk sowie Lichtschaltern und Leuchten. In diesem Zusammenhang soll der Grundriss möbliert werden um
verschiedene Nutzungs- und Bewegungsmöglichkeiten durchzuspielen
und ein sinnvolles Zusammenspiel zwischen angedachter Funktion und
Elektroplanung zu gewährleisten.
Ein Küchenbereich aus dem Grundriss ist ein einem geeigneten Maßstab
zu vertiefen. In Grundriss, Abwicklung und Schnitt sollen die Möblierung
sowie die technischen Komponenten dargestellt werden. Dabei ist nachzuweisen, wie der Anschluss an die im Haus vorliegenden Medien hergestellt wird.
Neben der Versorgung mit den benötigten Medien ist ein Schwerpunkt auf
eine funktionale Anordnung und Verknüpfung der notwendigen Komponenten zu legen, um zu gewährleisten, dass die Küche ergonomisch und
effizient funktioniert.
Darüber hinaus sind die Sanitärbereiche des entwickelten Grundrisses
detailliert zu planen. Auch hierbei sind spezielle technische Anforderungen zu berücksichtigen und Aussagen zum Schachtanschluss sowie zu
einer ggf. notwendigen Vorwandinstallation zu treffen.
Ebenfalls ist darauf zu achten, dass Ausstattungsstandards eingehalten
werden und benötigte Abstandsflächen berücksichtigt werden. In öffentlich zugänglichen Sanitärräumen ist eine Barrierefreiheit nachzuweisen.
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LEISTUNGEN
Text Grundrisskonzept
Einordnung der Servicebereiche in Bewegungsabläufe
Installierter
Bereich möblierter Grundriss & Schnitt
Darstellung der Sanitärobjekte und Küchenmöbel
Schächte & Vorwandinstallationen
Nachweis der Funktionalität
Raummaße
M 1:100 - 1:50
Elektro
Stromkreise
Steckdosen
Lampen
Telekommunikation, WLAN etc.
M 1:100 - 1:50
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WP1 SANITÄR
Quelle: Fratelli,E., 1967. Architektur und Komfort
Die Sanitärräume gehören zu den wichtigsten Räumen eines Gebäudes.
Vor dem Hintergrund von Wellness und Entspannung haben sie sich in
Wohngebäuden in den letzten Jahrzehnten vom Funktions- zum Aufenthaltsraum gewandelt. Doch auch im Gastronomiebereich oder in repräsentativen Verkaufsräumen sind Toiletten nicht mehr nur Funktionsräume.
Stattdessen wird das Gestaltungskonzept in alle Bereiche weitergeführt.
Im Vordergrund der Betrachtung stehen eine gute Nutzbarkeit und eine
angenehme Atmosphäre. Darüber hinaus ist eine sinnvolle Anordnung im
Grundriss von Bedeutung: Sanitärräume müssen gut erreichbar sein, dürfen aber nicht als störend empfunden werden.
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AUFGABE
Entwickeln Sie ein detailliertes Konzept für einen Sanitärbereich.
Treffen Sie hierzu Aussagen über den Nutzer und dessen Anforderungen
und Bedürfnisse. Hierbei kann es beispielsweise von Interesse sein, ob
es sich um einen öffentlichen oder privaten Raum handelt und ob er als
Rückzugsort oder Erweiterung anderer Bereiche dient.
Zeigen Sie in einem geeignetem Maßstab ihre Planung mit sämtlichen
Einrichtungsgegenständen und weisen sie die gestalterische Qualität wie
auch die Funktionalität nach.
Planen sie darüber hinaus Materialität, Oberflächenbeschaffenheit, Licht,
Farbe sowie Atmosphäre.
LEISTUNGEN:
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Bezug zu anderen Räumen
Gestaltungskonzept, Materialien, Oberflächen, etc.
Nachweis der Nutzbarkeit
Gestaltung Hersteller- und Materialangaben
Beschreibung der Bauteile
Pläne Grundrisse
Schnitte
Abwicklung
mit Schacht, Fliesenplan/Wandoberflächen und Einrich-
tungsgegenständen
M1:25 -1:10
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WP2 KÜCHE
Quelle: Aicher, O., 1994. Die Küche zum Kochen
Küchen übernehmen zentrale Funktionen für das soziale Leben. Dies gilt
sowohl für Küchen in Wohnungen als auch für Teeküchen in Betrieben,
Restaurants oder Kaffeehäusern. Sie dienen dabei je nach Nutzerprofil
gleichzeitig als Räume für Austausch und Rückzug, zur Speisezubereitung und zur Entspannung.
Die Atmosphäre und die Lage im Grundriss sind entscheidend dafür, dass
eine Küche diese Aufgabe übernehmen kann. Nicht zuletzt ist aber auch
die ergonomische Nutzbarkeit einer Küche ausschlaggebend für ihren
Wert.
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AUFGABE
Entwickeln sie ein detailliertes Konzept für eine Küche mit angrenzendem
Servicebereich, z.B. Esstisch oder Anrichte.
Treffen sie Aussagen über den Nutzer und dessen Anforderungen und Bedürfnisse. Hierbei kann es beispielsweise von Interesse sein, ob es sich
um einen öffentlichen oder privaten Raum handelt und ob er als Rückzugsort oder Erweiterung anderer Bereiche dient.
Zeigen sie in einem geeignetem Maßstab ihre Planung mit sämtlichen Einrichtungsgegenständen. Überprüfen sie die Funktionalität und Ergonomie
Ihres Raumens ggf. mittels Szenarien, die eine alltägliche Situation – z.B.
von der Zubereitung einer Mahlzeit über das Verzehren derselbigen bis
zum Einräumen des abgetrockneten Geschirrs - beschreiben.
Überprüfen sie auch, wie gut ihr Entwurf mit Belastungsspitzen umgehen
kann.
Planen sie Materialität, Oberflächenbeschaffenheit, Licht, Farbe, Atmosphäre.
LEISTUNGEN:
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Bezug zu anderen Räumen
Gestaltungskonzept, Materialien, Oberflächen, etc.
Nachweis der Nutzbarkeit
Bewegungsstudien
Gestaltung Hersteller- und Materialangaben
Beschreibung der Bauteile
Pläne Grundrisse
Schnitte
Abwicklung mit Schacht, Fliesenplan/Wandoberflächen und Einrichtungsgegenständen
M1:25 -1:10
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WP3 INNENRAUM
Quelle: office dA: Banq Restaurant
Im Ausbau wird das architektonische Konzept in die Gestaltung eines Innenraums weitergeführt. Der Innenraum macht den Entwurf für seine Benutzer erlebbar, es ist der Raum, der sowohl den alltäglichen Anforderungen standhalten muss, wie auch das atmosphärische Erleben bestimmt.
In der kohärenten Fortführung eines Entwurfs bis in die Gestaltung der
Innenräume zeigt sich die Fähigkeit des Architekten, ein architektonisches
Konzept schlüssig durchzuarbeiten. Hier kommen vielfältige funktionale
und technische, v. a. aber auch gestalterische und atmosphärische Aspekte zusammen.
Gute Konzepte und eine konsequente Durcharbeitung vermögen es, diese vielfältigen Anforderungen in einer Gestaltung zu integrieren, die der
Vielfalt der Anforderungen und der gestalterischen Intention gerecht wird.
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AUFGABE
Ein ausgewählter Bereich des Gebäudes wird unter einem besonderen
Entwurfsaspekt, z.B. Kunstlichtkonzept, Farbkonzept, Materialkonzept
Ausstellungskonzept oder Medieneinsatz vertieft. Es soll gezeigt werden,
wie die notwendige technische Ausrüstung in das Gestaltungskonzept
des Raums integriert ist.
Dabei gilt es, Aussagen über Nutzerfreundlichkeit/Bewegungsabläufe,
Materialien/Farbe, Licht (Kunstlicht oder natürliche Belichtung) und notwendige technische Elemente zu treffen.
Erstellen Sie ein Anforderungsprofil (gestalterisch-atmosphärisch, funktional, technisch) an den Raum und seine Gestaltung.
Stellen sie die Atmosphäre des gewählten Bereichs dar, machen Sie Angaben zur Material- und Farbwahl der wichtigsten raumbildenden Elemente (Boden, Wand, Decke, Fassade, Einbauten, Möbel) und begründen
sie diese anhand der funktionalen, technischen, rechtlichen (z.B. Brandschutz) Anforderungen und der gestalterischen Intention.
Die oben genannten Anforderungen sind in einer Ausführungs- und Detailplanung umzusetzen. Zeigen Sie, wie die notwendige Gebäudetechnik
in das Nutzungs- und Gestaltungskonzept integriert ist und dieses unterstützt. Wählen Sie zusammen mit dem Betreuer ein konzeptionell relevantes Detail aus, das Sie konstruktiv entwickeln und darstellen.
LEISTUNGEN
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Bezug zu anderen Räumen
Gestaltungskonzept, Materialien, Oberflächen, etc.
Nachweis der Nutzbarkeit
Bewegungsstudien
in
Text, Skizzen, Diagramme
Gestaltung Hersteller- und Materialangaben
Beschreibung der Bauteile
Atmosphärische Darstellungen (Perspektive)
Pläne Grundrisse
Schnitte
Abwicklung
Detail
M1:25 -1:5
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WP4 WASSER
Quelle: Fratelli,E., 1967. Architektur und Komfort
Die Wasserver- und entsorgung eines Gebäudes bietet viele Ansatzpunkte
zum Einsatz moderner Technologien, die sich sowohl ökologisch als auch
finanziell positiv auf die Bilanz des Gebäudes auswirken können.
An vorderster Stelle stehen Verfahren zur Einsparung von Trinkwasser, wie
der Einsatz von Wasserspartoiletten oder die partielle Substitution von
Trinkwasser durch Regenwasser bzw. aufbereitetes Grauwasser. Genausogut kann jedoch auch die Verringerung von Abwasser durch beispielsweise eine naturnahe Abwasserbeseitigung ein Thema sein.
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AUFGABE
Entwickeln sie ein integriertes Konzept um die Wasserver- und entsorgung ihres Gebäudes zu optimieren.
Erstellen sie hierzu ein detailliertes Stofffluss- und Konzeptdiagramm mit
verschiedenen Möglichkeiten zur sinnvollen Reduktion dieser Wassermengen und wägen sie diese ab.
Überprüfen sie anschließend den Bedarf an Trinkwasser, die zu erwartenden Mengen an Grau- und Schwarzwasser, sowie die anfallende Menge an Regenwasser.
Treffen sie eine Entscheidung, welches der Konzepte sich vor dem Hintergrund dieser Bilanzierung am besten in den Gesamtentwurf integrieren
lässt. Beachten sie dabei Aspekte wie Aufwand, Platzbedarf und Einsparpotential.
Planen und zeichnen sie auf Grundlage von Herstellerinformationen die von ihnen gewählte Anlage. Beachten sie dabei
eventuelle
zusätzliche
Leitungssysteme,
Technikräume, Wasserspeicher und die Gestaltung des Außenraumes.
Hierbei ist außerdem ein in Absprache mit dem Betreuer gewählter Detailpunkt, z.B. eine Attika durchzuplanen.
LEISTUNGEN
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Varianten
Auswirkung auf Gestaltung
durch
Text, Skizzen, Diagramme
Nachweis Bedarfermittlungen
Berechnung der gewählten Anlagen
Hersteller- und Materialangaben
Beschreibung der Bauteile
Detail Grundrisse M1:100 - 1:25
Schnitt M1:100 - 1:25
Detail M 1:5
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WP5 PASSIVE THERMISCHE REGULATION
Quelle: Rudofksy; Architecture Without Architects
Die Erzeugung eines komfortablen Innenklimas stellt eine der zentralen
Aufgaben von Architektur dar. Der architektonische Entwurf kann einen
wesentlichen Beitrag hierzu liefern und so technische Systeme zwar nicht
ersetzen aber ihren Einsatz zumindest minimieren.
Durch eine dem Klima angepasste Form, Orientierung, Grundrisszonierung, Fassadenplanung oder Verwendung geeigneter Baumaterialien
kann bereits in der Entwurfsphase der Heiz- und Kühlenergiebedarf wesentlich beeinflusst werden.
Die Strahlung der Sonne ist hierbei Ausgangspunkt der Überlegungen:
In welche Richtung öffnet sich ein Gebäude und wo verschließt es sich?
Können die verwendeten Materialien Wärme speichern? Ist ein Sonnenschutz notwendig?
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AUFGABE
Entwicklen sie für ihr Gebäude ein Konzept zur passiven thermischen Regulation:
Zeigen sie anhand der ortsspezifischen Sonnenstände und anhand eines
geeigneten Darstellungsmediums (Modell, Perspektiven, etc. ) die verschiedenen Besonnungssituationen (Frühjahr, Sommer, Herbst, Winter,
morgens, nachmittags, bewölkt, sonnig...) der Fassaden. Zeigen sie entsprechend die Verschattungssituationen der umgebenden Gebäude oder
des Geländes.
Weisen Sie darauf aufbauend in Schemata nach, wie in ihrem Gebäude
im Sommer, im Winter sowie in Übergangszeiten eine thermische Behaglichkeit erzeugt wird. Beachten Sie dabei die Auswirkungen z.B. von Speichermasse, Pufferbereichen oder einem Sonnenschutz. Auch der Luftaustausch zwischen Gebäude und Umgebung kann thematisiert werden.
Überführen sie anschließend ihre Idee in einen konstruktiven Maßstab:
Wie muss die Hülle beschaffen sein um den formulierten Ansprüchen gerecht zu werden?
LEISTUNGEN:
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Varianten
Auswirkung auf Gestaltung
durch
Text, Skizzen, Diagramme
Nachweis Thermischer Schnitt
Materialität / Schichtaufbau mit Kennwerten
Pläne Grundrisse mit Zonierung M1:100 - 1:25
Fassadenschnitt mit Sonnenschutz M1:50 - 1:25
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WP6 DIE HÜLLE ALS AKTIVES SYSTEM
Quelle: Solar Decathlon II, TU Darmstadt
Systeme zur regenerativen Erzeugung von Energie sind längst nicht mehr
rein funktionaler Natur und deswegen als notwendiges Übel für den Betrachter unsichtbar hinter der Attika versteckt. Sie können vielmehr als
bewußt zur schau gestellter Bestandteil der Gebäudehülle das architektonische Konzept unterstützen und gegebenenfalls sogar maßgeblich prägen.
Die Erzeugung von elektrischer Energie kann auf verschiedensten Masstabebenen stattfinden. Sie reicht von Großkraftwerken über Blockheizkraftwerke für einzelne Quartiere bis zu den für uns in dieser Aufgabe
interessanten dezentralen gebäudebezogenen Konzepten in Form von
Photovoltaikanlagen. Durch die von der Industrie angebotene Bandbreite
vom klassischen Paneel bis hin zum Dünnschichtlaminat ist eine Vielzahl
an Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
Ähnliche Aussagen lassen sich zur Solarthermie treffen, die längst nicht
mehr ausschließlich der Brauchwassererwämrung dient sondern unter
anderem auch zur Gebäudekühlung verwendet werden kann.
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AUFGABE
Ermitteln sie auf Basis der Nutzungen und Anzahl der Nutzer, wie hoch
der Bedarf an elektrischer Energie sowie an erwärmtem Brauchwasser
ist. Geben sie an, wie sich der Bedarf zusammensetzt und überlegen sie
hierbei, ob es Möglichkeiten gibt, diesen durch Gestaltung (z.B. Tageslichtkonzept) zu reduzieren.
Ausgehend von der Bedarfsermittlung ist ein Konzept für eine aktive Gebäudehülle zu entwickeln, wobei der Fokus auf der Integration von Photovoltaik und Solarthermie liegen sollte.
Recherchieren und bestimmen sie Art und Flächenbedarf der PV-Anlage.
Wie wird die Anlage in die Dach- und Fassadengestaltung integriert? Detailieren und berechnen Sie die PV-Anlage und zeigen sie anhand von
atmospährischen Darstellungen sowie einem Fassadenschnitt, wie sich
die PV Anlage in das architektonische Gesamtkonzept einfügt.
Die obigen Schritte können alternativ auch für eine Solarthermische Anlage vorgenommen werden.
LEISTUNGEN:
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Auswirkung auf Gestaltung
durch
Text, Skizzen, Diagramme
Nachweis Bedarfsermittlungen
Auslegung der gewählten Anlagen
Hersteller- und Materialangaben
Beschreibung der Bauteile
Pläne Perspektivische Darstellungen
Fassadenschnitt 1:50 - 1:25
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WP7 TAGESLICHT
Louis Kahn: Capital Complex Bangladesh
Die Solarstrahlung ist nicht nur unsere wichtigste Wärmequelle sondern
auch eine unerschöpflich Lichtquelle. Die Gebäudehülle filtert über den
Parameter der Opazität die Menge an sichtbarem Licht, welches das Gebäudeinnere erreicht
Ein Wissen um diese Wirkung ist insofern von Bedeutung, als dass die
Tageslichplanung maßgeblich für Komfort und Nutzungsmöglichkeiten
von Räumen ist. Unterschiedliche Nutzungen erforden unterschiedliche
Lichtintensitäten und somit unterschiedliche Konzepte.
Sonnenstände, Beleuchtungsstärken und Tageslichtfaktoren liefern quantitative Daten und helfen Konzepte kommunizierbar zu machen.
Gleichzeitig gilt es mit Bedacht vorzugehen und nicht nur eine Abgrenzung von einem zu dunklen Zustand vorzunehmen sondern auch das andere Extrem zu sehen: Große Glasflächen sorgen nicht nur für immense
thermische Lasten sondern machen die Anwendung eines Blendschutzes
notwendig.
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AUFGABE
Beschreiben sie umfassend die Tageslichtsituation für ihr Gebäude: Wie
ist der Baukörper orientiert und wo geöffnet? Welche Bereiche werden
wann durch Tageslicht belichtet?
Legen sie mit dem Betreuer einen für den Entwurf relevanten Bereich fest,
der näher untersucht werden soll.
Beschreiben sie dessen angedachte Nutzung sowie die gewünschen Atmosphären und entwickeln sie eine Tageslichtkonzept, das auch Antworten auf eventuell auftretende Blendung gibt. In diesem Zusammenhang ist
es sinnvoll, Richtwerte für die gewählte Nutzung zu recherchieren um die
qualitative Ebene zu verlassen.
Wann gibt es Konflikte zwischen Tageslichteinstrahlung und Nutzung?
Wo führen große nach Osten, Westen oder Süden ausgerichtete Fensterflächen ggf. zu Problemen?
Argumentieren sie ihr Konzept qualitativ mit Hilfe von Zeichnungen und
quantitativ mittels Computersimulationen.
Stellen sie abschließend dar, inwiefern die Tageslichtplanung Auswirkungen auf den architektonischen Entwurf hat.
LEISTUNGEN:
Konzept Beschreibung des Konzeptes
Auswirkung auf Gestaltung
Nachweis Verschattung auf städtebaulicher Ebene
quantitative Anforderungen an den Raum
Kennwerte der verwendeten Fenster
Reflektionsgrade der Oberfläche
Tageslichtquotient
Zeichnung Lightpatch (Grundriss und Schnitt)
Atmosphärische Darstellungen
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LITERATUR
ALLGEMEIN
Glücklich, D., 2005. Ökologisches Bauen, Deutsche Verlags-Anstalt.
Hausladen, G., 2005. ClimaDesign, Callwey.
Hausladen, G. & Tichelmann, K., 2009. Ausbau Atlas, Birkhauser Basel.
Hegger, M. u. a., 2007. Energie Atlas, Birkhäuser.
P1 STADTTECHNIK UND INFRASTRUKTUR
Berliner Wasserbetriebe - Startseite. Available at: http://www.bwb.de/
content/language1/html/index.php [Zugegriffen April 20, 2010].
Energie und Services von Ihrem Stromanbieter - Vattenfall. Available at:
http://www.vattenfall.de/ [Zugegriffen April 20, 2010].
GASAG - Fühl die Energie. Available at: http://www.gasag.de/
[Zugegriffen April 20, 2010].
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