VISIONÄRER WOHNTRAUM
In Vaduz entstand ein Mehrfamilienhaus der besonderen Art – nicht nur in puncto Ökologie und Wohnqualität. Die ausgeführte Präzision forderte Architekten, Bauherrn und Handwerker – das Ergebnis ist beeindruckend.
Es kann nicht immer ums Geld gehen – meinen Eltern war ein nachhaltiges Gebäude wichtig. Rechnen wird sich das Gebäude von den Baukosten her in dieser frühen Phase der Forschung und Entwicklung nicht – aber darum geht es auch nicht“, sagt der Bauherr Florian Marxer. Er nennt keine Baukosten, vermietet werde zu marktüblichen Preisen. Geplant wurde das Haus von Anton Falkeis & Cornelia Falkeis-Senn von falkeis architects – sie gingen als Sieger aus dem internationalen Architekturwettbewerb hervor.
Zur Energieversorgung des Gebäudes werden ausschließlich erneuerbare Energieformen verwendet. Passive solare Gewinne werden für Heizzwecke heran- gezogen. Im Bereich der aktiven Solarnutzung wird mit Photovoltaik elektrische Energie erzeugt und mittels einer neu entwickelten Gebäudetechnologie Wärme- bzw. Kälteenergie ohne Transformation für das Gebäude direkt nutzbar gemacht. Spannender Nebeneffekt: Das energieautarke Mehrfamilienhaus versorgt auch die ebenso im Besitz von Marxer befindlichen vier benachbarten Bürohäuser mit und gibt auch noch Energie an einen lokalen Versorger ab. Insgesamt erzeugt das „Marxer active energy building“ Energie für rund zehn Einfamilienhäuser, also weit mehr, als es selbst benötigt.
Die Energieversorgung und Klimatisierung erfolgt mit Hilfe von nachgeführten, gebäudeintegrierten PV-Flügeln und Phase-change-materials-(PCM)-Flügeln, die sich jeweils zur Sonne ausrichten. Die Klimaflügel (pat.) sind mit Paraffin gefüllt, sie verfügen über eine sehr hohe volumen- spezifische Energiedichte und speichern auf kleinem Raum Wärme oder Kälte. 24 Quadratmeter Heizflügelfläche schaffen rund zehn Prozent der Heizleistung, und mit 15 Quadratmeter Kühlflügelfläche können rund 16 Prozent der Kühlleistung erfolgen.
Bei Sonnenschein wirkt das Gebäude wie ein Körper, der gerade die Flügel streckt und beim Abheben ist – bei Dunkelheit, Wind oder Sturm schmiegen sich die Klimaflügel an das Gebäude an. Bleiben die Heizflügel im Sommer an das Gebäude angelegt, übernehmen die ostseitig angeordneten Kühlflügel. Die Phasenwechseltemperatur des PCM in den Kühlflügeln beträgt 21 Grad. Bei dieser Temperatur findet der Übergang vom flüssigen in den festen Zustand statt und die Kältestrahlung aus dem All kann gespeichert werden. Beim Entladen des PCM wird die Kälte direkt an die Raumluft abgegeben. Tagsüber ans Gebäude angelegt, werden die Kühlflügel vor allem nachts geöffnet. Auch wenn im Sommer die Nachttemperaturen noch relativ hoch sind, kann aufgrund des Strahlungsaustausches und der speziellen Beschichtung Wärme abgegeben und Kälte gespeichert werden. Tagsüber wird die Kälte genutzt, um die Raumluft auf natürliche Weise zu kühlen.
Sechs Jahre wurde geforscht, getüftelt, gezeichnet, verworfen, diskutiert – geplant. Die ersten Mieter zogen nun in das „Marxer active energy building“ ein – somit ist es die letzte Chance, das Gebäude von innen zu besuchen. Die lange Bauzeit ergab sich dadurch, dass quasi während der Arbeit und direkt am Objekt geforscht wurde. Immer im Zentrum: die Nachhaltigkeit. Aufgrund der Komplexität des gesamten Bauvorhabens war eine enge Kooperation zwischen Architekten und Ingenieuren bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase sowie ein hoher Grad an flexibler, computergestützter Planung erforderlich, die eine einfache Implementierung von Änderungen zulässt. Die gesamte Planung erfolgte als BIM (Building Information Modelling). Sämtliche Bauteile sind in ihrer Geometrie quantitativ dreidimensional erfasst und mit ihren qualitativen Attributen beschrieben. Sowohl die Stahlkonstruktion als auch die Gussformen für die Fertigteilstützen und die frei geformten Verschattungselemente der Textilfassade konnten somit anhand dieser Daten einem automatisierten Produktionsprozess zugeführt werden. Form und Tragkonstruktion des Gebäudes entwickelten sich ebenso wie die Energietechnik und die Gestaltung der Innenräume aus der Eigenlogik eines umfassenden Nachhaltigkeitsbegriffs heraus. „Im Bereich der Bautechnik und Gebäudekonstruktion wird Nachhaltigkeit insbesondere über die Adaptabilität des Gebäudes definiert. Über die gesamte Nutzungsdauer des Gebäudes wird eine höchstmögliche Grundrissflexibilität gewährleistet. Neue Raumprogramme können realisiert werden, ohne die tragenden Strukturen zu beeinträchtigen“, so Falkeis.
Bemerkenswert ist die Tragstruktur – die Architekten vergleichen ihren Entwurf mit der Natur und mit Bäumen. Der Skelettbau besteht aus Ortbeton-Geschossplatten und Fertigteil-Stützen. Die Geschossplatten wurden nach der Spannungsverteilung optimiert. Entlang der Isolinien gleicher Spannungsausnützung wurden unterschiedliche Deckenstärken realisiert. Die dadurch gewonnenen linsenförmigen Deckeneinsprünge werden als Lichtflächen genützt.
Die Umsetzung der Stützstruktur erfolgte aus Stahlbeton-Verbundstützen, die ein Abtragen sowohl von Vertikal- als auch von Horizontallasten bewerkstelligen. Bestehend aus A- und V-förmigen Stützen aus Fertigteilelementen, „wächst“ die Tragstruktur, einem genetischen Algorithmus und diversen Optimierungskriterien folgend, baumartig durch das Gebäude. In Zusammenwirkung mit den Geschossplatten entstand ein minimalistisches Tragwerk – das durch das gesamte Gebäude sichtbar ist. Eine hydrophobe Beschichtung der Stützen sorgt für eine einfache Pflege. Cornelia Falkeis-Senn und Anton Falkeis schwärmen von der perfekten Oberfläche: „Wir haben schon einige Versuche benötigt – vor allem entwickelten wir eine eigene Kunststoffschalung für die Stützen und wollten eine tadellose Fuge, die eben genau für dieses perfekte Aussehen sorgt.“ Mit nur vier Kunststoffschalungen wurden die Stützen hergestellt.
Vier Grundtypen, die aus einer symmetrischen und asymmetrischen A-förmigen Stütze und ihrem Pendent als V-förmige Stütze bestehen, wurden entworfen und nun auf vielfältige Art und Weise miteinander kombiniert. Das Tragskelett überspannt das Gebäude über die gesamte Längsentwicklung und ermöglicht die elf Meter lange Auskragung des Attikageschosses an der Südseite. Die Geometrie des Tragskeletts basiert auf natürlichen Strukturen, wie sie z. B. bei der Aggregation von Zellen entstehen, und wurde über einen Voronoi-Algorithmus (dabei wird der Raum in quasi sich anpassende Elemente zerlegt) generiert. Wird die Form der Stützen durch die Bewegung der Grundrissauffächerung beeinflusst, so hat die optimierte Positionierung derselben im Raum durchaus auch Auswirkungen auf die Distribution des Raumprogrammes. Durch die Festlegung von „Verhaltensregeln für Wände gegenüber Stützen“ verwandelten sich konventionelle Grundrisse in unerwartete Raumsequenzen.
Unerwartet und überraschend ist das Marxer active energy building auf den ersten Blick auf jeden Fall – hebt es sich doch markant von seinen Nachbarn ab. Und dennoch, abgehoben wirkt es nicht, aber Innovation und Leichtigkeit liegen sichtbar im Entwurf, ein zukunftsweisender Wohntraum, der nicht nur in puncto Ökologie und Nachhaltigkeit eine mit Sicherheit international beachtete Vorreiterrolle einnehmen wird. Bis Jänner waren das Modell, Fotos und das Konzept im Austrian Cultural Forum in New York zu bestaunen, weitere Ausstellungen folgen: Los Angeles, Wien, Berlin.
