Uponor : Wärme und Kälte für Wohnwürfel
Studenten der Technischen Universität Darmstadt haben mit Unterstützung von Prof. Anett Maud-Joppien, Prof. Manfred Hegger und des technischen Partners DFH Deutsche Fertighaus Holding AG beim Architektur- und Technikwettbewerb Solar Decathlon Europe 2014 in Versailles das erste Studentenwohnhaus im Plus-Energie-Standard präsentiert: Cubity. Der Fußboden des zweigeschossigen Wohnpavillons wird mit der Trockenbau-Flächenheizung Uponor Siccus geheizt, die zwölf Schlaf-Cubes werden mit dem Kassettendecken-system Uponor Comfort Panel HL beheizt und gekühlt.
Auf einer Grundstücksfläche von 16 m x 16 m ist ein modularer und transportfähiger Wohnraum für zwölf Studierende geschaffen worden. Der Wohnpavillon ist aus raumökonomischen, soziologischen und energetischen Aspekten im „Haus-im-Haus“-Prinzip gebaut: Die zwölf Wohnwürfel gruppieren sich in dem zweigeschossigen Gebäude um einen zentral angelegten Gemeinschaftsbereich. Dieser ist in Bezug auf die Gesamtfläche recht großzügig bemessen. Eine Analyse der TU Darmstadt hatte zuvor ergeben, dass so die Bedürfnisse der Studierenden am besten erfüllt werden, da die gemeinschaftlichen Tätigkeiten überwiegen: kochen, essen, feiern und entspannen.
Wohnen auf 7,2 m2 Fläche
Die Größe der ausschließlich selbst genutzten Räume ist der Untersuchung zufolge für die Studierenden weniger wichtig. In den Cubes sind deshalb auf einer Fläche von nur 7,2 m2 funktionsoptimierte Einbaumöbel (Bett, Schrank, Schreibtisch, Stuhl) sowie eine kompakte Sanitärzelle mit WC, Waschbecken und Dusche integriert.
Zielsetzung von TU Darmstadt und DFH war es, mit Cubity ein innovatives, wirtschaftliches und nachhaltiges Konzept für die Bereitstellung von Wohnraum für Studierende zu entwickeln. Dank der Nutzung regenerativer Energien erfüllt der in Versailles vorgestellte Wohnpavillon den Plus-Energie-Standard. Die Fertigbauweise aus Holz ermöglicht darüber hinaus Flexibilität, Modularität und Transportierbarkeit. Nach der Ausstellung soll Cubity in der Nähe der TU Darmstadt aufgebaut werden.
Neben der Möglichkeit, die Flächenheizung modular vorzufertigen, zu transportieren und mit geringem Montageaufwand an anderer Stelle wieder aufzubauen, gab es weitere Anforderungen zur Energieeffizienz und Behaglichkeit an das Heiz- und Kühlsystem. In einem intensiven Planungsprozess haben die Studenten mit Jörg Stette, Leiter der Anwendungstechnik Heizen/Kühlen der Uponor GmbH, eine Lösung aus Deckenheizung/-kühlung und ergänzender Fußbodenheizung entwickelt.
Auf dem Dach des 8 m hohen Gebäudes sind 88 Photovoltaik-Module mit einer Jahresleistung von 21.457,40 kWh installiert, genug um die reversible Wärmepumpe Stiebel Eltron WPL 23 Cool mit Strom zu versorgen und den überschüssigen Strom ins Netz oder eine Batterie einzuspeisen. Die Wärmepumpe erzeugt die Wärme und Kälte für die Niedertemperatursysteme von Uponor. Für eine optimale Regelung der Prozesse sorgt ein elektronisches Expansionsventil. Es kann sich mithilfe der Regelelektronik auf beide Betriebsarten einstellen. Dadurch wird die Effizienz sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb optimiert. Um an kalten Tagen Energie zu sparen, werden in den Gemeinschaftsflächen nur die sogenannten Behaglichkeitszonen beheizt. Der Mittelpunkt des Cubity, der sogenannte Marktplatz, wird dann von einem 6 m hohen Kälte schützenden Vorhang eingehüllt. Hohe Leistung der Comfort Panels HL Die Wohn-Cubes werden mit jeweils neun Uponor Compfort Panels HL temperiert. Die Panels sind in einer Rasterdecke mit einem quadratischen Rastermaß von 62,5 cm eingelegt. Die Comfort Panels HL eignen sich nicht nur wegen des praktischen Rastermaßes für die Temperierung der Cubes, sondern auch wegen der hohen Heiz- (350 W) und Kühlleistung (320 W) der 3,5 m2 aktiven Fläche.
Dazu werden die integrierten PE-Xa-Rohre im Comfort Panel im Heizfall mit einer Vorlauftemperatur von maximal 36° C und einer Rücklauftemperatur von 34° C betrieben. Im Kühlfall sinken die Temperaturen auf 15° C Vorlauf- und 17° C Rücklauftemperatur. Die Abluft aus dem etwa 4 m2 großen Wohnbereich wird zudem zum Heizen und Kühlen des Nassbereichs genutzt.
Drei Panels werden jeweils nach Tichelmann in Reihe geschaltet und an eine Verteilleitung aus Uponor Verbundrohr Uponor Uni Pipe Plus 20 x 2,0 mm angeschlossen. Die Raumtemperatur kann individuell über die 24-Volt-Funk-Einzelraumregelung Uponor Radio eingestellt werden. Einzelraumregelung für Schlaf-Cubes Das Uponor Comfort Panel HL besteht aus einer Metallblechkassette mit einem Graphitkern und integrierten Rohrleitungen. Der sehr gut Wärme leitende Graphitkern und das Uponor PE-Xa-Rohr in der Dimension 10 x 1,5 mm sorgen für thermische Aktivität. Die sichtbare Oberfläche ist mit einem hochwertigen weißen Vlies beschichtet.
Im Kühlfall erreicht das Comfort Panel HL bei 8 K Untertemperatur zur Systemtemperatur eine Kühlleistung von 74 W/m². Das Comfort Panel bietet neben der Kühlfunktion ebenfalls die Möglichkeit zum Heizen. Im Heizfall wird bei einer Übertemperatur von 15 K in Anlehnung an die DIN-EN 14037 eine Heizleistung von 100 W/m2 erzielt.
Ergänzend zum Uponor Comfort Panel HL werden thermisch passive Mineralfaserplatten mit identischer Oberfläche angeboten, dadurch wirkt das Deckensystem zusätzlich zu den thermischen Funktionen entsprechend EN 20354 schallabsorbierend.
Insbesondere in Gebäuden mit einer hohen Wärmebelastung, wie in Büroräumen mit großen Glasflächen, empfiehlt sich eine stille Kühlung mit den Uponor Comfort Panels HL. Diese werden wie eine konventionelle Rasterdecke in bereits vorhandene oder neue Metallschienenkonstruktionen eingelegt.
Ergänzend zur Temperierung der Schlaf-Cubes wird die gemeinschaftlich genutzte Fläche mit dem Trockenbausystem Siccus auf einer Heizfläche von 106,5 m2 erwärmt. Die integrierten PE-Xa-Rohre Uponor Comfort Pipe werden mit einer Vorlauftemperatur von bis zu 36° C betrieben. Trockenbausystem Siccus erwärmt Fußboden Das modulare Trockenbausystem besteht aus 25 mm starken Verlegeplatten, Wärmeleitlamellen aus Aluminium, dem Systemrohr und einer hochwertigen PE-Abdeckfolie. Das System kann mit dem Uponor PE-Xa-Rohr Comfort Pipe Plus oder dem Uponor Verbundrohr MLCP RED installiert werden.
Uponor Siccus zeichnet sich durch die flexible und effiziente Installation aus, denn die Verlegeplatten des Systems können direkt auf dem ebenen Rohboden ausgelegt werden. Bei einem unebenen Untergrund aus Holz oder Beton ist dieser vorab mit einem Ausgleichestrich oder -spachtel zu nivellieren.
In die Verlegeplatten sind Rohrführungskanäle integriert, die die Wärmeleitlamellen aus Aluminium sowie die Systemrohre aufnehmen. Sind weitere Kanäle für die Installation notwendig, können diese mit einem elektrischen Schneidewerkzeug nachträglich ausgeschnitten werden.
Entsprechend des benötigten Wärmebedarfs wird das Systemrohr auf den Platten in einem Abstand von 15 cm, 22,5 cm oder 30 cm verlegt. Der Fußbodenaufbau wird mit einer PE-Abdeckfolie und der darüber liegenden Lastverteilschicht abgeschlossen. Dafür empfehlen sich Trockenestrichplatten, kunstharzmodifizierter Zementestrich, Standard-Zementestrich oder Fließestrich. Abschließend kann der Oberbodenbelag verlegt werden.