Experimentalhaus R128
Das viergeschossige Gebäude R 128 befindet sich auf einem steilen Grundstück am Rande des Stuttgarter Talkessels. Es wurde als vollkommen rezyklierbares, im Betrieb emissionsfreies Nullheizenergie-Gebäude entworfen. Das vollständig verglaste Wohnhaus besitzt eine hochwertige Dreifachverglasung mit einem k-Wert von 0,4. Es ist modular aufgebaut und aufgrund seiner Konstruktion durch Steck- und Schraubverbindungen nicht nur leicht auf- und abbaubar, sondern auch vollkommen rezyklierbar. Die Innentemperatur wird durch ein neuentwickeltes Klimakonzept geregelt.
Die Geschossdecken von R128 bestehen aus vorgefertigten und mit einem Kunststoffbelag versehenen Holzplatten von 6 cm Dicke, sie haben Abmessungen von 3,75 m x 2,80 m. Die Geschossdecken wurden zwischen die Deckenträger eingehoben, wo sie lediglich eingelegt und nicht verschraubt sind.
Unterhalb der Geschossdecken befinden sich – über Clipverbindungen befestigte – Deckenelemente aus Aluminium, die neben der Beleuchtung und einer akustischen Absorberfläche auch jeweils ein Register besitzen, das aus einer wasserdurchflossenen Kupferrohrschlange besteht. Diese Register stellen das Heiz-Kühlsystem des Gebäudes, das ansonsten keine Speichermasse besitzt.
Alle Leitungen für Strom, Kommunikation, Frisch- und Abwasser verlaufen in Kanälen aus gefalztem Aluminiumblech entlang der Innenseiten der Fassade; es gibt also keinerlei Unterputzsysteme. Durch Aufklappen der Kanäle kann jede Funktion an jeder beliebigen Stelle angeschlossen werden. Entsprechend einfach sind auch Verlegung und Ausbau der Leitungen. Dies gewährt höchste Funktionalität und maximale Rezyklierbarkeit.
Die viergeschossige Treppe sowie einige nicht mit Deckenelementen belegte Bereiche schaffen einen vertikal durchgehenden Innenraum. Der Verzicht auf trennende Innenwände sowie die Komplettverglasung sorgen für die visuelle Kontinuität zwischen horizontal verlaufendem Innen- und Außenraum. Man wohnt somit weniger in einem Haus als in einem – durch eine transparente Hochleistungshülle – gefassten Raum.
Bei allen Möbelstücken wurde auf Bewegbarkeit und Reduktion auf das Wesentliche geachtet. Die beiden Bücherregale, bestehend aus einem holzverkleideten Stahlskelett, sind freistehend und verschiebbar. Die Badewanne ist ebenfalls freistehend und kann dank des flexiblen Installationssystems überall angedockt werden. Esstisch und Schreibtisch sind vom Bauherrn selbst entworfene Möbel aus satiniertem punktgehaltertem ESG – sie manifestieren in vorbildlicher Weise die Verschmelzung von Funktion, Struktur und Gestaltung, die das gesamte Gebäude auszeichnet und die Reduktion auf das Wesentliche ermöglicht.
Die Tragstruktur von R128 besteht aus einem geschraubten Stahlskelett mit vier Geschossebenen von jeweils 2,80 m Höhe. Die Gesamthöhe des Gebäudes beträgt 11,20 m.
12 Stützen sind in einem Raster von 3,85 m x 2,90 m angeordnet und mit Riegeln in zwei Richtungen verbunden. Im Bereich dieser Knotenpunkte sind die Vierkanthohlprofile der Stützen durch massive Stahlstücke unterbrochen; deren scharfkantige Ecken stellen eine exakte Fügung zu den Riegeln her.
Die Aussteifung erfolgt in vertikaler Richtung an drei Seiten durch Auskreuzungen mit Zugstäben. Diese sind an der Nord- und Südseite versetzt, an der Ostseite übereinander angeordnet. Die Decken sind ebenfalls durch Zugstäbe ausgekreuzt.
Stützen und Träger wurden vor Ort verschraubt, wobei die Schrauben lediglich in bereits vorhandene Gewindebohrungen in den Stützen eingeschraubt wurden. Muttern wurden nicht verwendet.
Die Präzision der Vorfertigung erlaubte den Verzicht auf jegliche Art von toleranzausgleichenden Maßnahmen. Der gesamte 4-geschossige, auch im fertigen Gebäude noch sichtbare Stahlbau war nach vier Arbeitstagen fertig montiert.
Das gesamte Gebäude (ohne Gründung, aber inklusive Fassade) wiegt 39.800 kg.
Die Außenfassade von R128 besteht aus geschosshohen Scheiben in dreilagiger Bauweise. Alle Scheiben haben eine Höhe von 2,80 m bei einer Breite von 1,36 m auf der Nord- und Südseite bzw. 1,42 m auf der West- und Ostseite (die Breite der Scheiben ist durch die maximale Herstellungsbreite der Klimaschutzfolie bestimmt). Ebenfalls in diesem Raster ist die Tragkonstruktion für die Scheiben angebracht. Die Scheiben werden durch sogenannte pads in horizontaler Richtung gehalten. Diese pads sind durch Stützenelemente mit der Hauptkonstruktion verbunden.
Das Eigengewicht der Scheiben wird durch vertikal angeordnete Zugstäbe aufgenommen und bis in die Dachebene weitergeleitet. Dort wird es über Kragarme an die Hauptkonstruktion abgegeben. Die Fassadenhänger sind, nicht sichtbar, in der vertikalen Fuge zwischen den Scheiben integriert.
Die Verglasung der Fassadenflächen besteht aus einer speziellen 3-fach-Isolierverglasung: zwischen der äußeren und der inneren Glasscheibe befindet sich eine metallbedampfte Folie, die einen Großteil der Infrarotstrahlen des Sonnenlichtes reflektiert – bei normalen Scheiben können diese langwelligen Wärmestrahlen nahezu ungehindert passieren und führen somit zu einer unangenehmen Überhitzung im Innenraum.
Durch die Beschichtung und die Befüllung der Scheibenzwischenräume mit Edelgas werden bei hervorragenden Lichtdurchlässigkeitswerten extrem hohe Wärmeschutzwerte erreicht (gemessener k-Wert = 0,45). Eine Aufheizung des Wohnraumes im Sommer bzw. eine Auskühlung im Winter wird so verhindert.
Im obersten und im untersten Geschoss von R128 gibt es jeweils eine sensorgesteuerte Tür, die nach außen aufschlägt. Pro Geschoss gibt es mindestens zwei Klappfenster; sie befinden sich im Achsraster der Festverglasung. Die Klappfenster werden ebenfalls über einen Funkhandsender oder über einen der auf jedem Stockwerk befindlichen Touchscreens bedient.
Ein Elektromotor drückt eine am unteren Ende des Fensters befestigte schubsteife Kette nach außen. Mit der Kette wird das Fenster beim Schließen wieder flächenbündig an die Fassade herangezogen.
Das Dach von R128 besitzt ein umlaufendes walmdachartiges Band. Auf dem zentralen Dachbereich sind – dem Prinzip der vertikalen Fassade folgend – 48 rahmenlose Photovoltaikelemente flächenbündig angebracht.
Aus formalen Gründen ist die Photovoltaikanlage eben verlegt; sie leistet im Idealfall 6,72 kWp.
Grundlage des Energiekonzeptes von R128 ist die hochwertige 3-fach-Verglasung mit Edelgasfüllung und Konvektionsbarriere, deren Dämmeigenschaften einer 10 cm starken Mineralstoffdämmung entsprechen. So kann an kalten Wintertagen die Scheibe an der Innenseite handwarm sein, während auf der Außenseite Eisblumen kristallisieren. An heißen Sommertagen wiederum verhindert die Scheibe durch ihre hervorragenden Dämmeigenschaften ein übermäßiges Aufwärmen des Innenraumes.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Klimakonzepts ist bei R128 die mechanische Be- und Entlüftung, die den Luftstrom reguliert und eine Wärmerückgewinnung aus der Fortluft erlaubt. Die Frischluft wird geschossweise an einer Stelle eingeblasen und über den Sanitärblock abgesaugt. Um die nahezu gleichbleibende Temperatur des Erdreiches als Wärmequelle und -senke zur Frischluftvorwärmung bzw. -kühlung zu nutzen, wird die Zuluft über einen Erdwärmetauscher unterhalb der Fundamentplatte geführt.
Die Innentemperatur wird nach geschossweise individuell einstellbaren Werten vollautomatisch geregelt. Bei einem Überschreiten der Solltemperatur werden die Heizkühlregister in den Deckenelementen mit kaltem Wasser beaufschlagt. Das daraufhin erwärmte und mittels einer Pumpe bewegte Wasser wird in einem Technikblock im untersten Geschoss über einen Wärmetauscher entwärmt.
Der für den Antrieb der mechanischen Belüftung und der Wärmepumpe benötigte Strom wird von den auf dem Dach installierten Photovoltaikelementen abgedeckt. Das öffentliche Stromnetz wird hierbei durch Einspeisung bei Überproduktion und durch Abgreifen bei Unterproduktion als verlustfreier Speicher genutzt.
