Einzigartiges Wohnhaus mit innovativer Gebäudetechnik

Im nordrheinwestfälischen Beckum entstand das derzeit wohl innovativste Wohngebäude Deutschlands. Das zweigeschossige Einfamilienhaus mit rund 160 m2 Wohnfläche wurde als erstes seiner Art in Deutschland von einem 3D-Betondrucker gedruckt. Die passende Klimatisierung liefert ein besonderes Flächenheiz- und -kühlsystem.

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In Beckum entstand Deutschlands erstes Wohnhaus aus dem 3D-Drucker. Bild: Peri GmbH
In Beckum entstand Deutschlands erstes Wohnhaus aus dem 3D-Drucker. Bild: Peri GmbH

Das Projekt, vom Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen seines Förderprogrammes Innovatives Bauen mit 200.000 € gefördert, wurde von Mense-Korte ingenieure+architekten aus Beckum geplant, Bauherr ist die Hous3Druck UG.

Das Gebäude wurde von der Peri GmbH mit einem Portaldrucker gedruckt. Bei diesem bewegt sich der Druckkopf über drei Achsen auf einem fest installierten Metallrahmen. Die Bedienung erfordert lediglich zwei Personen, der Druckkopf und die Druckergebnisse werden per Kamera überwacht. Für 1 m2 Wand benötigte der Drucker rund fünf Minuten.

Die Konstruktion des Hauses besteht aus dreischaligen Wänden, die mit Isoliermasse verfüllt wurden. Während des Druckvorganges berücksichtigte der Drucker bereits die später zu verlegenden Leitungen und Anschlüsse. Mit dieser innovativen Technik lässt sich gegenüber den herkömmlichen Bauweisen nicht nur erheblich Zeit einsparen, auch ist der Ressourcenverbrauch deutlich geringer. Beispielsweise kann durch die präzise Platzierung des Druckmörtels die Materialmenge für die Wände im Vergleich zu anderen massiven Wandkonstruktionen um bis zu 50 % reduziert werden. Außerdem eröffnet diese Technologie größere Freiheit bei der Gebäudegestaltung.

Rohrregister in der Fertigteildecke

Die Decke des Hauses wurde aus Betonfertigteilelementen hergestellt und bei der B. Lütkenhaus GmbH in Dülmen produziert. Diese ist Teil der SySpro-Gruppe Betonbauteile e. V., einer Qualitätsgemeinschaft innovativer Unternehmen der Fertigteilindustrie.

„Unsere Mitgliedsunternehmen fertigen ressourcenschonend mittels vollautomatisierter und optimierter Produktionsabläufe unter Einsatz modernster Anlagentechnik“, sagt SySpro-Geschäftsführer Dr. Thomas Kranzler. „In Verbindung mit der stetigen Optimierung von Rohstoffeinsatz und Betonrezepturen entstehen dadurch Bauteile, die nicht nur alle Anforderungen an Statik und Bauphysik, sondern auch an Optik und Nachhaltigkeit mehr als nur erfüllen.“

Bei der im 3D-Haus eingesetzten SySpro-Klimadecke handelt es sich um eine Betonfertigplatte mit statisch mitwirkender Ortbetonergänzung. Das Besondere: Der Einbau des Flächenheiz- und -kühlsystems aquatherm black system erfolgte oberflächennah zwischen den Gitterträgern unmittelbar auf der unteren Bewehrungslage der Elementdecken. Im Ergebnis sind die Heiz-/Kühlregister nach dem Betonieren der Elementdecken vor Baustellenbeschädigungen geschützt.

Auf diese Weise entsteht ein thermisch aktiviertes Bauelement, denn das Flächenheiz- und -kühlsystem ermöglicht ein angenehmes, gleichmäßiges Klima ohne Konvektion und Zugluftgefühl. Bei der Gestaltung offener und moderner Räume ergibt sich völlige Freiheit.

Die aus dem korrosionsresistenten Kunststoff Polypropylen gefertigten Register erwärmen nicht die Luft, sondern die Objekte., d. h. Boden, Wände, Möbel und alles andere, das sich in den Räumen befindet. Das System in der Decke erwärmt diese sanft auf Oberflächentemperaturen von bis zu 26 °C. Die Energie wird nun als Wärmestrahlung in den Raum abgegeben.

Die gemessene Lufttemperatur kann bei dieser Art von Beheizung aufgrund der gleichmäßigen Wärmestrahlung der Raumumfassungsflächen ca. 3 °C niedriger liegen als bei Konvektionsheizungen. Das Thermometer zeigt 20 °C, die gefühlte Temperatur liegt bei 23 °C. Dies fördert das Wohlbefinden und spart auch noch rund 18 % Energie.

Der Einbau in der Decke bietet auch für die passive Kühlung systemische Vorteile: Anders als bei herkömmlichen Klimaanlagen, die die Wärme durch Ventilationsbetrieb mit Luftbewegung aus dem Raum entziehen, führen Klimadecken die Kühllast überwiegend mittels Strahlung aus dem Raum ab. Zugluft ist mit Ausnahme des teils hygienisch notwendigen Luftwechsels durch diesen Prozess ausgeschlossen bzw. wird auf ein Mindestmaß reduziert.

Hohe Heiz- und Kühlleistungen

Aufgrund des geringen Verlegeabstands der Registerrohre und der dadurch erzielten hohen Flächendichte pro Quadratmeter kann das System mit niedrigeren Vorlauftemperaturen als konventionelle Heiz- bzw. höheren Vorlauftemperaturen als andere Kühlsysteme betrieben werden und ermöglicht in Verbindung mit seiner schnellen Reaktionsfähigkeit auch unter wechselnden Bedingungen einen besonders effizienten und energiesparenden Betrieb. Die im 3D-Haus eingesetzte hoch effiziente Split-Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem COP bis zu 5,0 nach EN 14511 bei A7/W35 °C mit geringen Vorlauftemperaturen bietet perfekte Voraussetzungen für das Heiz-/Kühlsystem.

Das Heiz- und Kühlsystem wurde nach Kundenwunsch in Größen von 24 x 60 cm bis 48 x 500 cm objektspezifisch produziert. Insgesamt kamen 97,4 m² Register zum Einsatz. Dies entspricht einer Belegung im Objekt von rund 60 % und damit einer geringen Belegfläche, die trotzdem ausreichend ist, um das Gebäude effektiv zu beheizen und zu kühlen.

Die Register wurden bereits werkseitig mit einem optischen Dichtheitskontrollsystem ausgestattet. So mussten sie bei der Firma Lütkenhaus nur noch in die zu gießenden Fertigteildecken eingelegt werden. Die Register wurden in den Filigrandecken so angeordnet, dass eine Bohrtiefe von rund 2,5 cm für spätere Installationen gewährleistet werden konnte. Dies ermöglicht ein problemloses Anbringen von zum Beispiel Lampen oder C-Profilen von Trockenbauwänden.

Später auf der Baustelle mussten die einzelnen Fertigteildeckenelemente nur noch miteinander verbunden werden, die Verbindung der Register erfolgte durch die Heinrich Kriener GmbH & Co. KG aus Beckum.

Nicola Holweg

Nicola Holweg
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