Das Kraftwerk

Siegerbeitrag des
Solar Decathlon 2009, Washington

 Die vorgegebene Grundfläche von 75 m² wurde von den Studenten als Ein-Raum-Konzept mit fließenden Übergängen entworfen. Um eine differenzierte Ausbildung von Zonen mit verschiedenen Charakteren und unterschiedlichen Graden von Privatheit zu erreichen, ist der Boden im Schlafbereich leicht abgesenkt. Darüber befindet sich eine offene Galerie als zusätzlicher Rückzugsraum. Die Zonierung schafft unterschiedliche thermische Zustände im Raum. Gezielt gesetzte Fensteröffnungen, die auf ihre Wirkung im Sommer- und im Winterfall hin untersucht wurden, unterstützen dieses Konzept. Ein Multifunktionsmöbel in der Raummitte vereint dienende Funktionen wie Küche, Bad, Treppe und Stauraum ebenso wie die Technik für Wärme- und Kälteversorgung, Warm­wassererzeugung und Stromversorgung und ist mit seiner leuchtenden Oberfläche zentraler Bestandteil des Lichtkonzepts. Die Gebäudetechnik besetzt so im Gebäude nur etwa 0,7 m² der verfügbaren Nutzfläche. So bleibt der restliche Raum frei und ist variabel einzusetzen.

Die Fassade regelt Lichtbedarf, Wärmebedarf, Kühlbedarf sowie Sicht- und Blendschutz. Zwei Sonnenschutzsysteme liefern dabei unterschiedliche Arten der Verschattung. Das Lamellen-System bietet mit integrierten Photovoltaik-Elementen zur Energieerzeugung gleich­zeitig Sonnenschutz (fc-Faktor bis zu 0,02) und Lichtlenkung, denn dank rückseitiger Verspiegelung ist eine dauerhafte Fensterwirkung auch in geschlossenem Zustand gewährleistet. Das im Scheibenzwischenraum integrierte Jalousie-System ist nicht solar aktiv (fc-Faktor bis zu 0,08).

Die Gebäudetechnik ist komplett auf die Nutzung von Erneuerbaren Energien ausgerichtet. Sie funktioniert – passivhaustypisch –mit einer reinen Energieübergabe über die Luft und spart so technische Bauteile wie beispielsweise Heizkörper. Um den Heiz- und Kühlbedarf gering zu halten, wurde das Gebäude durch phase change materials (PCM) thermisch optimiert. Dazu wurde für die Innenwandflächen Gipskarton mit Paraffinzuschlag verwendet und eine eigens für das Gebäude entwickelte Kühldecke auf Salz-Hydratbasis eingebaut. Die Materialien haben unterschiedliche Schmelzpunkte und stabilisieren die Raumtemperatur. Das Gebäude, das etwa 40 t wiegt, hat so im Wohntemperaturbereich ein Betonäquivalent von etwa 100 t. Für die dann noch notwendige Wärme- und Kälteerzeugung wird eine

reversible Wärmepumpe im Luft-Luftbetrieb eingesetzt. Das zentrale Kombigerät bietet geregelte Lüftung, Wärmerückgewinnung, Wär­me- und Kältebereitstellung, Luftentfeuchtung im Kühlfall sowie die Warmwasserbereitung. Das Gerät bezieht seine Zuluft über die Fassade und kann mit Luft aus dem Fassadenzwischenraum oder von Außen arbeiten. Durch diese Zuluftvarianten lässt sich die Effizienz der Wärmepumpe weiter steigern.

Die Gebäudehülle, Dach und Fassade, sind komplett der Maxime Solarer Energiegewinn untergeordnet. Es wurden zwei verschiedene Zelltypen eingesetzt. Auf dem Dach wurden hocheffiziente, monokristalline Silizium-Zellen mit einem Modul-Wirkungsgrad von 18 % verwendet, in die Fassade wurden Dünnschicht CIS-Module mit einem Wirkungsgrad von 11 % integriert. Diese Fassadenmodule ermöglichen durch die Dünnschichttechnologie die Nutzung selbst diffuser Strahlung, was ihren Einsatz auf der Nordseite des Gebäudes für den Wettbewerb sinnvoll machte und dem Gebäude zu seiner homogenen All-Round-Fassade verhalf.