Leichter bauen – effizienter betreiben
Es besticht durch ein filigranes, geschwungenes Betondach und eine selbst-lernende Geb?udetechnik: das neueste Bauwerk im Forschungsgeb?ude NEST der Empa und Eawag in Dübendorf. Die innovative Einheit, die vollgepackt ist mit ETH-Forschung, wird heute offiziell er?ffnet.
In der neuesten NEST-Unit mit dem Namen HiLo treffen Bauprinzipien aus dem Mittelalter auf Baumethoden der Zukunft: Geplant und gebaut wurde das zweist?ckige Geb?udemodul mit dem markanten doppelt gekrümmten Betondach mit modernsten Design- und Fabrikationsmethoden. Für die neuartige Leichtbau-Gew?lbedecke wurden die Forschenden der ETH Zürich allerdings nicht zuletzt inspiriert von den alten Kathedralenbaumeistern, die es verstanden, Strukturen zu schaffen, die sich selbst tragen. Wissenschaftler um Philippe Block, Professor für Architektur und Tragwerk, und Arno Schlüter, Professor für Architektur und Geb?udesysteme, wollen gemeinsam mit Industriepartnern mit dem Geb?ude Leichtbauweisen erproben und sie mit intelligenten und adaptiven Geb?udesystemen kombinieren.
Ressourceneffiziente Beton-Strukturen
Besonders auff?llig ist das doppelt gekrümmte Dach, das seine Tragf?higkeit aus der Geometrie und seinem zweischaligen Aufbau gewinnt. Es besteht aus zwei Betonschichten, die durch ein Gitter aus Betonrippen und Stahlanker verbunden sind. Gebaut wurde es mit Hilfe einer flexiblen Schalung aus einem gespannten Seilnetz und einer Membran, auf die der Beton aufgespritzt wurde. Mit dieser Bauweise k?nnen grosse Mengen Beton und Schalungsmaterial eingespart werden.
Insbesondere für die Zwischenb?den der zweist?ckigen Unit setzten sich die Forschenden das Ziel, mit m?glichst wenig Material auszukommen. Die Leichtbau-Deckenkonstruktion von HiLo spart im Vergleich zu herk?mmlichen Betondecken mehr als 70% an Material ein. Erreicht wird diese Einsparung durch die intelligente Geometrie der Decken: Das Gew?lbe mit Aussteifungsrippen verleiht den dünnen Decken ihre Tragf?higkeit. Die eingesetzten digitalen Fertigungsmethoden erm?glichen es, Lüftung, Kühlung und Niedertemperaturheizung in die gerippte Gew?lbedecke zu integrieren und damit weiteres Material und Volumen einzusparen.
Selbstlernende Geb?udetechnik
In der HiLo-Unit ist auch eine von der Gruppe um Arno Schlüter entwickelte adaptive Solarfassade im Einsatz. Diese besteht aus 30 Photovoltaik-Modulen, die sich nach der Sonne ausrichten k?nnen. Die flexiblen Module lassen sich zudem dafür nutzen, den Sonneneinfall in den Raum zu steuern, um passiv zu heizen, oder – im Gegenteil – den Kühlungsbedarf zu senken.
Die adaptive Solarfassade ist Teil einer Reihe innovativer Komponenten der Geb?udetechnik für die effiziente Regulierung des Raumklimas. W?hrend des Betriebs wird das Zusammenspiel der einzelnen Technologien unter Einbezug der Benutzerinnen und Benutzer von den Forschenden nun mittels ?Machine Learning? st?ndig optimiert, um zu untersuchen, wie komfortable Innenraumbedingungen mit m?glichst wenig Energie und Emissionen erzielt werden k?nnen.
Forschung und Wirtschaft lernen voneinander
HiLo steht für ?High Performance – Low Emissions?: Mit der Unit erproben die Forschenden, wie das Bauen und der Betrieb von Geb?uden m?glichst energie- und ressourcenschonend gestaltet werden kann – und dabei gleichzeitig eine attraktive Architektur und ein hoher Komfort für die Benutzerinnen und Benutzer der Geb?ude gew?hrleistet werden kann.
HiLo ist das mittlerweile achte Modul im Experimentalgeb?ude NEST auf dem 竞彩足球app,竞彩投注app der beiden Forschungsinstitutionen Empa und Eawag in Dübendorf. Im modularen Forschungs- und Innovationsgeb?ude k?nnen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zusammen mit Industriepartnern neue Bau- und Energietechnologien in tempor?ren Geb?udemodulen – sogenannten Units – unter realen Bedingungen testen und weiterentwickeln.
Die eigentliche Schalungsschicht lag auf dem Kabelnetz und bestand aus einem du?nnen Gewebe. (Foto: ETH Zu?rich, Block Research Group / Juney Lee) Die erste Schicht Beton wird auf die Textilschalung gespru?ht. (Foto: ETH Zu?rich, Block Research Group / Juney Lee) Die erste Schicht Beton wird auf die Textilschalung gespru?ht. (Foto: Roman Keller) Die fertige doppelt-gekru?mmte Dachschale. (Foto: Roman Keller) Schalung fu?r die Leichtbau-Gew?lbedecke mit Aussteifungsrippen auf der Westseite. (Foto: ETH Zurich, Block Research Group / Juney Lee) Bei der Installation der Deckenschalung sind die integrierten Heiz- und Ku?hlleitungen sichtbar. (Foto: ETH Zu?rich, Architecture and Building Systems / Gearoid Lydon) Ansicht der Leichtbau-Gew?lbedecke mit Aussteifungsrippen nach dem Betonieren. (Foto: ETH Zu?rich, Block Research Group / Juney Lee) Montage der 3D-gedruckten Schalungsteile fu?r die Leichtbau-Gew?lbedecke auf der Ostseite. (Foto: ETH Zu?rich, Digital Building Technologies / Georgia Chousou) Die 3D-gedruckte Schalung fu?r die Leichtbau-Gew?lbedecke auf der Ostseite. (Foto: ETH Zu?rich, Digital Building Technologies / Andrei Jipa) Die 3D-gedruckte Schalung fu?r die Leichtbau-Gew?lbedecke auf der Ostseite im Close-up. (Foto: ETH Zu?rich, Digital Building Technologies / Andrei Jipa) Die Installation der adaptiven Solarfassade. (Foto: ETH Zu?rich, Architecture and Building Systems)
Beteiligte Forschungs- und Industriepartner
ETH Zürich
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