Ein urban hub für den Solar Decathlon 2021 in Wuppertal, gefördert vom BMWi

wasteless abb1"Das Team schafft durch eine innovative und zugleich bewusst traditionelle Verarbeitungsform ein Raumgebilde mit hoher Strahlkraft und sensorischer Qualität." – so die Jury um Peter Russell (TU Delft) zu dem von Studierenden der Technischen Hochschule Mittelhessen und Auszubildenden der Theodor-Litt-Schule eingereichten Entwurf. Mit ihrem Konzept „waste.less“ belegten sie den zweiten Platz im Energiewendebauen – Wettbewerb.

"Der integrale Gedanke gefiel mir sofort", sagt Professor Achim Vogelsberg (Holzbau und Tragwerksentwurf), der die Idee zur Teilnahme an dem von der Bergischen Universität Wuppertal ausgelobten Wettbewerb hatte.

Dem Leitgedanken unseres Fachbereichs entsprechend, setzte die Ausschreibung ein interdisziplinäres Team voraus. Auch die Professoren Norbert Hanenberg (Entwerfen und Konstruieren) und Thomas Vinson (Gestaltungslehre) waren sofort von der Idee zur Teilnahme begeistert.

wasteless abb2Gesucht war ein architektonischer Entwurf für einen Informationspunkt, der auf den Solar Decathlon Europe 2021 in Wuppertal aufmerksam macht und über Themen des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens informiert. Den maximal 10 m² große urban hub sollte neben der architektonischen Qualität auch seine Recyclingfähigkeit auszeichnen. Zudem sollte er autark, transportabel und BIM gestützt geplant werden.

Die drei Professoren organisierten erste Zusammenkünfte, sorgten für Inspirationen, zogen sich dann in eine beratende Rolle zurück und übergaben die Aufgabe an die Studierenden. Pascal Find, Jan Granzow, Rebecca Lara Storck und Marie Verplancke freuten sich sehr über die Möglichkeit die THM bei dem Wettbewerb zu vertreten.

Mit einer Exkursion zum Leimholzhersteller DERIX und der Besichtigung der Brettsperrholzproduktion begann die Konzeptfindung. Im Werk des Herstellers werden vollständige Wand, Decken- und Dachelemente vorgefertigt, wobei CNC-Maschinen einen exakten Zuschnitt ermöglichen (Abb. 3). Für einen Denkanstoß sorgte dabei die beeindruckende Anzahl an anfallenden Reststücken, insbesondere Tür- und Fensterausschnitten (Abb. 4). Aufgrund ihrer begrenzten Abmessungen sind die Reststücke für die Primärnutzung nicht mehr geeignet und werden in der Regel zu Pellets verarbeitet (Abb. 5). So findet das kurze Dasein des Hightech-Holzwerkstoffes ein Ende im Pelletofen. Das im Holz gespeicherte CO2 wird wieder freigegeben. Im Kontext des Wettbewerbs war die Verwendung dieser Reststücke als Ausgangsmaterial für einen nachhaltigen Entwurfsansatz geradezu offensichtlich. Dies war auch die Inspiration für den Namen des Konzepts und des fertigen Entwurfs: waste.less.

Auf die Exkursion folgten ab Februar 2020 mehrere Workshops und Treffen in der Modellbauwerkstatt der THM. Hier wurden die Grundlagen zur Idee einer Verwertung der Reststücke als modulare Bausteine in einem variablen System gelegt. Inspiriert von traditioneller Handwerkskunst und in Kombination mit modernen Techniken zur computergestützten, parametrischen Modellierung entstand ein Grundmodul, das mit reinen Holzverbindungen untereinander kombiniert werden kann.

Bei einem Besuch des Bundesbildungszentrums des Zimmerer- und Ausbaugewerbes in Kassel wurden die Ideen präsentiert und auf ihre Umsetzbarkeit überprüft. Vor allem aber wurde der Kontakt zu auszubildenden Zimmerern aus der Region Gießen geknüpft, die fortan ein Bestandteil des interdisziplinären Teams waren.

Das Konzept

In die aus den Reststücken ausgeschnittenen Grundmodule werden von drei Seiten Verbindungsnuten eingefräst (Abb. 6). Mittels einfacher Holz-Steckverbindungen können verschiedenste Formen und Baukörper realisiert werden. Drei hochleistungsfähige Verbindungselemente aus Buchen- Furnierschichtholz ermöglichen eine flexibel positionierbare Verbindung der Grundmodule untereinander. Die Dimensionen des Moduls (10 / 10 / 100 cm) und der Verbindungsstücke ermöglichen dabei eine unkomplizierte Montage per Hand.

Der Querriegel arretiert die inneren Elemente und überträgt die Kräfte vom Grundmodul in die Verbindung. Der Positionshalter leitet die Kräfte in das Verbindungsstück ein und positioniert durch seine variable Länge die Grundmodule in beliebigem Abstand zueinander. Das Verbindungsstück sorgt für den Kraftübertrag zwischen den einzelnen Modulen (Abb. 7).

Die jeweilige Struktur ergibt sich aus der regelgerechten Wiederholung und Variation - so werden durch Aneinanderreihung dieses Systems unterschiedliche Grundkörper ermöglicht: vom rektangulären Basiskörper hin zu einer geschwungenen Gestalt. Die dynamische Form des Entwurfs ist Ausdruck dieses Gestaltungsspielraums. Sie entsteht aus der Verformung eines Würfels dessen obere Fläche an einer Ecke aufgebogen wird. So ergibt sich eine doppelt gekrümmte Dachfläche, die in einer sich öffnenden Geste den Eingang der Struktur markiert.

Wie geht es jetzt weiter?

Als besonders interessant und bereichernd empfanden die vier Studierenden die fachübergreifende Zusammenarbeit. Dabei wurden die Aufgaben im Team nicht, wie sonst üblich, nach Disziplin oder Studiengang aufgeteilt, sondern gemeinsam bearbeitet, hinterfragt und gelöst. Die harmonische Zusammenarbeit zeigt sich auch in dem entwickelten Grundmodul, das erst durch seine konstruktive Qualität eine architektonische Wertigkeit schaffen kann.

Der zweite Platz, und das damit verbundene Preisgeld, bietet den Studierenden nun die Möglichkeit das Konzept gemeinsam mit der Firma DERIX weiterzuverfolgen. Nächste Schritte sind nun die Herstellung einiger Prototypen und deren Prüfung in den Laboren der THM. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll der Entwurf optimiert und letztendlich unabhängig vom Wettbewerb in Gießen realisiert werden.

Grafiken

Abbildung 3

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 Abbildung 5

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  Abbildung 7

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 Abbildung 4

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 Abbildung 6

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Weiterführende Links

Berichterstattung: https://sde21.eu/de/siegerteam-des-wettbewerbs-info-energiewendebauen-an-urban-hub-for-the-sde21-steht-fest