14.Nov.2018 Smart Building - das Futurium in Berlin Intelligent gespeichert

Blickt man entlang in Berlin vom Humboldthafen entlang der Spree, findet sich zwischen den Fassaden mit kettenartig aneinandergereihten Fenstern ein Haus, das die Monotonie des Ortes konsequent durchbricht. Hier haben die Architekten von Richter Musikowski aus Berlin ein Ausstellungs- und Veranstaltungsgebäude errichtet, das auch im Umgang mit der wertvollen regenerativen Energie einiges zu bieten hat. Teil des Energiekonzepts ist ein PCM-Speicher des Eisenberger Unternehmens Axiotherm.

Aus der Kooperation zwischen Ihnen beiden ist ein sehr spannendes Gebäude entstanden. Was hat Ihre Zusammenarbeit ausgemacht?

Jan Musikowski: Neben der Architektur war uns beim Futurium ein nachhaltiges und effizientes Technikkonzept wichtig. Ein Teilaspekt beinhaltete die Zwischenspeicherung von Wärme und Kälte im Gebäude, die zuvor durch Solarkollektoren und Blockheizkraftwerk erzeugt wurde. Nach langer Suche fand sich glücklicherweise Axiotherm, ein Hersteller, der sich traute, mit uns in diesem Bereich Neuland zu betreten. Aus der guten Zusammenarbeit entstand ein Latentspeicher, der auf Basis des Phasenwechselmaterials Paraffin hocheffizient Wärme und Kälte speichern kann. Er erreicht dabei ein Vielfaches der Kapazität von herkömmlichen Wasserspeichern.

Dirk Büttner: Unsere Zusammenarbeit bei dem Projekt war tatsächlich von einem sehr guten und persönlichen Verhältnis geprägt. Die Chemie hat einfach gestimmt! Vor allem die Kommunikation mit dem gesamten Planungsteam haben wir als sehr problemlos und zielorientiert empfunden. Das ist wichtig bei einem Projekt wie dem Futurium in Berlin, wo wir mit dem Paraffin-Latentwärmespeicher auf Basis unserer HeatSel-Technologie ein System verbaut haben, das im Bauwesen noch ziemlich neu ist und in dieser Größe – immerhin fünf Speicher mit einem Gesamtvolumen von 50.000 Litern – einzigartig ist. Für das Gelingen eines solchen Vorhabens ist eine gute Planung und eine vertrauensvolle Zusammenarbeit unerlässlich.

Haben Sie zuvor bereits bei einem Projekt zusammen gearbeitet bzw. wie kam Ihre Kooperation bei diesem Projekt zustande?

Christoph Richter: Nein, wir kannten uns vorher noch nicht. Der Kontakt entstand über den Generalübernehmer BAM Deutschland AG, mit dem wir gemeinsam nach Wegen zur baulichen Umsetzung unserer Speicheridee suchten. Nach ersten Gesprächen in Berlin und einem Besuch bei Axiotherm in Eisenberg war klar, das wir die richtigen Partner gefunden hatten, um dieses ambitionierte Vorhaben umzusetzen.

Dirk Büttner: Im Zuge der sehr gewissenhaften und kompetenten Recherche der Baufirma BAM gelangten wir in deren Fokus, woraufhin wir dann gemeinsam die technische Machbarkeit gründlich geprüft haben. Schließlich wurde klar, dass unsere Technologie die richtige für das Projekt ist, und so begann die Planung zusammen mit den Architekten. Wir sind also tatsächlich erst im bereits laufenden Projekt zusammengekommen. Umso mehr hat es uns gefreut, dass die Speicher, die immerhin viel Raum im Gebäude benötigen, bereits als Platzhalter in die Pläne aufgenommen waren. So konnten wir naht- und problemlos unsere Technologie einfügen.

Erzählen Sie uns bitte eine kleine Anekdote aus Ihrer Zusammenarbeit.

Christoph Richter: Ursprünglich wollten wir einen „gläsernen“ Speicher zentral im Gebäude aufstellen, um für die Besucher den Phasenwechselprozess sichtbar zu machen. Aber wir lernten schnell, das der Speicher natürlich gedämmt werden muss, um effizient zu arbeiten. Trotzdem suchten wir weiter nach Möglichkeiten, den Vorgang des Phasenwechsels sichtbar zu machen. Irgendwann brachten wir Axiotherm dazu, das Paraffin versuchsweise zwischen zwei Glasscheiben zu füllen. Das war aus verschiedenen Gründen nicht ganz einfach aber das Ergebnis bezauberte uns. Nach vielen weiteren Testreihen – an der sich später sogar die TU Dresden beteiligte – gelang es schließlich, eine gläserne Paraffin-Fassade zu entwickeln, die nun den Speicher umhüllt und von Zeit zu Zeit einen Blick hinter die Kulissen freigibt.

Herr Musikowski, Herr Richter, mit welchen Vorstellungen einer Entwurfsidee bzw. eines Details gehen Sie beide auf den Verarbeiter bzw. Hersteller zu?

Jan Musikowski: In der Regel machen wir den ersten Aufschlag in Form einer Skizze, Entwurfszeichnung oder einer verbalen Beschreibung unserer Idee. Danach ist uns das Feedback des Herstellers wichtig. Je ehrlicher und transparenter die Gespräche verlaufen, desto mehr Spaß macht die Zusammenarbeit und desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, das man zusammen etwas Neues entwickeln kann.

Welche Eigenschaften sind Ihnen bei einem Verarbeiter bzw. Hersteller wichtig?

Christoph Richter: Als Architekten bauen wir nicht für uns selbst, sondern sind Dienstleister und Vertrauensperson für unsere Bauherren. Deshalb ist uns wichtig, dass die Vertrauenskette auch bis zum Hersteller Bestand hat. Offenes Visier und partnerschaftliches Arbeiten ist uns wichtiger als kaufmännisches Taktieren.

Bis zu welchem Punkt im Planungsprozess darf es für die Machbarkeit bzw. Umsetzbarkeit einer Idee Ihrer Meinung nach keine „Grenzen“ durch beispielsweise bestimmte Produkte geben?

Christoph Richter: Wir versuchen vom Beginn bis zur Realisierung, immer in Alternativen zu denken und neben dem Plan A auch einen Plan B parat zu haben. Denn allzu oft haben wir schon erlebt, dass Hersteller vorzeitig in Konkurs gehen, Produktlinien abgesetzt oder unbezahlbar werden.

Herr Büttner, zu welchen Zeitpunkt der Planung werden Sie normalerweise zu einem Projekt hinzugezogen bzw. was wäre für Sie der Idealfall?

Dirk Büttner: Allzu oft kommt es vor, dass wir als „Feuerwehr“ hinzugezogen werden, wenn z. B. festgestellt wird, dass Themen wie mangelnde Platzverhältnisse oder Niedertemperaturvorgaben aus regenerativen Quellen nicht konsequent berücksichtigt wurden. Der Idealfall für uns ist zweifelsfrei, zu Beginn der Planung bereits involviert zu werden. So kann eine optimale Abstimmung mit den Gewerken sattfinden, vor allem mit der TGA. Gerade bei der Planung im Rahmen hoher Energieeffizienz besteht die Notwendigkeit, frühzeitig Gebäude, energetische Ansprüche und Möglichkeiten der zur Verfügung stehenden Energien in ein gemeinsames Energiekonzept zu integrieren. Bei der von uns eingesetzten PCM-Technologie werden speziell Niedertemperaturen hocheffizient gespeichert. Das betrifft den Bereich Heizung sowie Kühlung. So kann die bei den besten Betriebspunkten hergestellte Wärme oder Klimatisierungskühle phasenverschoben (Tag-Nacht bzw. Nacht-Tag) genutzt werden.

Mit welcher Idee, mit welchen Vorstellungen kommen Architekten und Planer normalerweise zu Ihnen? Wie oft sind Ideen dabei, die (zunächst) als Sonderfall gelöst werden müssen?

Dirk Büttner: Es liegt in der Natur der Sache, dass man mit neuen Technologien wie der unseren im konkreten Projekt immer auch Neuland betritt. Daher ist jede Idee grundsätzlich auch ein Sonderfall. Für uns aber geht es zunächst meist nur um die Größe und die Anwendungstemperatur, nicht um die Basistechnologie. Von Architekten wird gerne der Gedanke eines saisonalen Speichers ins Spiel gebracht. Das hat mit unserer Technologie allerdings nichts zu tun. Wir stehen für Kurzzeitspeicher, die von Minuten (z. B. Industrieanwendungen) bis zu zwei oder drei Tage (z. B. Haustechnik) reichen. Der Grund liegt in den konstant niedrigen Temperaturen, die wir ein- und ausspeichern können. Dadurch können wir die ganzjährig verfügbaren (Umwelt-) Energien nutzen. Es ergeben sich daher kleinere Speicher für hohe Zyklenzahlen.

Wie reagiert nun das Gebäude auf die verschiedenen Rahmenbedingungen?

Jan Musikowski: Bezogen auf die Energiespeicherung war uns beim Futurium wichtig, neue Wege abseits von der Verbrennung irdischer Ressourcen aufzuzeigen. Neben der Energiegewinnung aus nachhaltigen Quellen (Sonne, Regenwasser) ist für uns die lokale Speicherung von Energie ein zentrales Thema. In unserem Entwurf wollten wir versuchen, die Technik ästhetisch präsent und damit gesellschaftlich bewusst zu machen. So entstanden die Ideen für das begehbare Dach mit dem Ausblick auf das Sonnensegel oder die Idee für den Paraffinspeicher, der zentral im Haus verortet ist

Welche Eigenschaften schätzen Sie am meisten an Architekten, Herr Büttner?

Dirk Büttner: Ihre geistige Freiheit und Beweglichkeit und ihre Offenheit für neue Lösungen. Dieses Interesse am Neuen führt zu einer zukunftsfähigen Weiterentwicklung der Gebäudetechnik und bringt somit das Bauwesen insgesamt weiter. Das Kombinieren von Architektur und neuen Technologien wird künftig ein nachhaltiges Alleinstellungsmerkmal der Planer darstellen. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass der Bauherr diese Möglichkeiten mit einem finanziellen Spielraum auch unterstützt.

Was war die Bauaufgabe und welche spezifische Lösung haben Sie gefunden?

Dirk Büttner: In der Nachhaltigkeitsbewertung musste sich das Gebäude am „Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen“ (BNB) messen. Das Energiekonzept des Gebäudes sieht die primäre Nutzung regenerativer Energie vor, die zum Beispiel für das Licht bzw. die Beleuchtung oder die haustechnischen Anlagen verwendet werden kann, um den Einsatz fossiler Energieträger zu minimieren. Das Futurium ist als Niedrigstenergiegebäude konzipiert, bei dem – grob gesagt – thermische Kälteenergie, der nicht direkt verbraucht werden kann, in den PCM-Speichern vorgehalten wird, um sie später wieder für die Klimatisierung zu verwenden und so die Lastspitzen auszugleichen. So ist es dem Planungsteam schlussendlich gelungen, den BNB-Status „Gold“ zu erreichen.

Christoph Richter: Das Futurium soll außerdem an zentraler Stelle in Berlin als Ort für Präsentationen und zur Förderung des Dialogs zwischen Forschung und Entwicklung dienen. Mit Ausstellungen und Veranstaltungen sollen zukunftsorientierte Entwicklungen von nationaler und internationaler Bedeutung sichtbar gemacht werden. Im Rahmen des Realisierungswettbewerbes haben wir eine Reihe von spezifischen Vorschlägen gemacht, die glücklicherweise bei der Jury viel Anklang fanden: große öffentliche Vorplätze, zahlreiche Zugänge ins Gebäude, ein begehbares Dach und ein ausgetüfteltes, nachhaltiges Energiekonzept.

Welche Veränderung hat das Projekt vom ersten Entwurf bis zum vollendeten Bauwerk erfahren?

Christoph Richter: Es kommt immer darauf an, in welchem Maßstab man eine Veränderung bewertet. Vergleicht man das Rendering des Wettbewerbs mit dem aktuellen Gebäude, wird man auf den ersten Blick kaum Unterschiede erkennen. Schaut man aber auf die Grundrisse und die Fassadendetails, gibt es unzählige Veränderungen. Das ist ganz selbstverständlich, denn alle Funktionen eines Gebäudes stehen in komplexer Wechselwirkung zueinander. Es wäre fatal für alle Seiten, wenn man als Architekt darauf bestehen wollte, den ersten Entwurf sofort bauen zu wollen.

Beeinflussten aktuelle energetische, konstruktive oder gestalterische Tendenzen das Projekt?

Christoph Richter: Ja, natürlich! Speziell für dieses Haus kommt man gar nicht umhin, sich umfassend zu informieren und umzuschauen. Aber angesichts der Informationsflut ist es wichtig, eigene Visionen zu entwickeln, selbst wenn der Weg dahin nicht gleich auf der Hand liegt. Wir schauen dafür auch gern abseits von bekannten Pfaden, vertiefen uns in ein antikes Gemälde oder ein futuristisches Filmset. Dort steckt manchmal mehr Zukunft drin, als man glaubt. Am Ende erstaunt uns trotzdem immer wieder, was wir mit Technik und Know-how heute alles möglich machen können.

Dirk Büttner: Energetisch stellt dieses Projekt ein Novum dar. Es gibt zwar bereits große Kältespeicher in Gebäuden (etwa in Japan), allerdings handelt es sich hier um Eisspeicher. Das ist energetisch betrachtet ein großer Nachteil, denn durch die Erzeugung von Temperaturen deutlich unter 0 °C nimmt die Effizienz der Kältemaschinen stark ab. Dabei wird viel Energie vergeudet. Beim Futurium wurde erstmals ein PCM-Großspeicher verbaut, der (abgestimmt auf die Absorptionskältemaschine) bei 12 °C seine konstante Be- und Entladetemperatur hat. Dadurch wird es ermöglicht, mit kleinen Temperaturdifferenzen zwischen Kälteerzeugung und Verbrauch hocheffizient zu arbeiten. Wasserspeicher erreichen bei derart kleinen Temperaturdifferenzen keine brauchbaren Kapazitäten. Genau hier liegt die Chance: Die zukünftigen Energiespeicher werden aus Effizienzgründen nur noch mit solch kleinen Temperaturdifferenzen arbeiten. Das „Futurium“ trägt es also im Namen: Hier findet Energietechnik der Zukunft statt.

Was war beim Einbau des Speichersystems vor Ort besonders zu beachten?

Jan Musikowski: Der Paraffinspeicher besteht genau genommen aus fünf großen Tanks à ca. 10.000 Liter, die an zentraler Stelle im Haus in einer Art Schwerlast-Hochregal auf 20 m Höhe übereinander gestapelt werden sollten. Aufgrund ihres Gewichtes mussten sie zunächst noch ohne Befüllung vor Verschluss des Daches mit dem Baustellenkran eingehoben werden. Die Befüllung der patentierten, makroverkapselten Paraffin-Elemente realisierte Axiotherm dann über die Einbringöffnungen.

Dirk Büttner: Ab dem „Cave“ (Untergeschoss) wurde je weiterem Stockwerk ein Speicher eingebaut. Durch die Einbringung der Speicher über das noch offene Dach war somit die Logistik entscheidend. Weil nach jedem Speicher darüber der nächste Boden kam, war die Abstimmung mit den nachfolgenden Gewerken entsprechend wichtig. Theoretisch hätten wir auch einen Speicher mit einem Volumen von 50.000 Litern verbauen können, das Konzept des Hauses ist jedoch aus architektonischer Sicht auf mehrere Ebenen ausgerichtet. Das makroverkapselte PCM (Speichermaterial) wurde daher in fünf „Sessions“ eingebracht. Dies geschah über Mannlöcher im Boden- und Dombereich der Speicher. Hier war speziell darauf zu achten, dass genügend Bewegungsraum zwischen Speicherdom und dem darüber liegenden Boden verblieben.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Richter, Herr Musikowski und Herr Büttner.

Das Interview führte: Thomas Geuder, World-Architects

Quellenangabe:
zur Verfügung gestellt von:
Messe München GmbH, Messegelände, 81823 München, Deutschland

aus:
BAU Magazin der Messe München GmbH
Website: https://mag.bau-muenchen.com/de/

Link zum Artikel:
https://mag.bau-muenchen.com/de/smart-building-das-futurium-in-berlin/
abgerufen am: 14.11.2018