Power to Switch "Lighthouse" - Augsburg car-free!

E2D-students plan energy-generating parking systems at mobility hubs in Augsburg, Germany

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Energy Efficient Planning and Building – E2D

Course of studies

Energieeffizientes Planen und Bauen – E2D (B.Eng.)

Project description

Augsburg autofrei! Aufgabe ist die integrale Planung eines oberirdischen modularen Parksystems, das gleichzeitig ein Stromkraftwerk ist und co-working-spaces bietet.

Um eine autofreie Innenstadt zu realisieren, sind an Mobilitätsknotenpunkten Parksysteme erforderlich, die einen unkomplizierten Umstieg der PendlerInnen auf öffentliche Verkehrsmittel, Fahrräder oder zu Fuß ermöglichen. Solche Bauwerke können gleichzeitig dem Laden der zunehmend elektrisch angetriebenen PKW dienen und den Strom hierfür selbst erzeugen. Um hierzu kleine Forschungen und Praxisumsetzungen zu realisieren, sind mietbare Räumlichkeiten für Büros, kleine Labore oder Werkstätten zu integrieren. Ein kleines Cafe/Bar soll als Treffpunkt der BüromieterInnen mit Pendlern, Passanten, Nachbarn und anderen Interessierten dienen. Grünflächen an und um das Gebäude können dem Anbau von Lebensmitteln dienen, die in dem Cafe verarbeitet und angeboten werden. Dieser park&power-hub soll als Prototyp für verschiedene Standorte am Rand der Innenstadt dienen und dabei die ökologische Situation vor Ort sogar verbessern.

Neben diesen Nutzungsaspekten liegt der zweite Fokus in der Erzeugung von Energie aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik, Wind, etc. Wichtige Aspekte des Entwurfs sind:

hoch ressourceneffizient und emissionsarm (sowohl Energie als auch Materialien)
fossile Energieträger sind zu vermeiden
circular economy – Wiederverwendung, keinen Abfall erzeugend
sämtliche Bereiche des Gebäudes sind barrierearm auszubilden (Zugang, Sanitär, Büros)
Flexibilität in der Raumaufteilung und Nutzung der Büros
Erweiterbarkeit (Modularität, Vorfertigbarkeit, Rückbaubarkeit, Recyclebarkeit)
Sichtbezüge und Außenraumbezüge, Tageslichtnutzung, Kommunikationsorte
Lüftungskonzept aus passiven und aktiven Maßnahmen

Hintergrund: Integrales Entwerfen im 4. Semester E2D

Integrales Entwerfen im 4. Semester

Im zweiten Studienjahr „Energieeffizientes Planen und Bauen - E2D“ kommt alles zusammen. Was in den ersten beiden Semestern noch in kleinen Schritten anhand von seminaristischem Unterricht und begleitenden Übungsfächern vorbereitet wird, mündet nun in integralen Entwurfsprojekten, die eine Vielzahl unterschiedlicher Themen in großer Komplexität zusammenführen.

Kernbaustein ist dabei der architektonische Entwurf, in diesem Fall im Bereich eines Nicht-Wohngsgebäudes, einschließlich der Einbindung in den städtebaulichen Kontext, der Berücksichtigung der besonderen Gebäudetypologie sowie funktionaler und nutzerbezogener Ansprüche.

Das Besondere: Technische, energetische, ressouceneffiziente und ökologische Aspekte werden direkt in den frühen Entwurfsphasen mit begleitenden Quantifizierungen direkt in den Entwurfsprozess immer wieder rückgekoppelt – im Sinne eines kybernetischen Kreislaufs. Materialeinsatz und Konstruktion werden auf den gesamten Lebenszyklus hin und im Sinne einer "Circular Economy" gewählt einschließlich einer späteren Trennbarkeit und ggf. Wiederverwendbarkeit der Elemente. Das verändert den Entwurf und führt zu Lösungen, die im klassischen linaren „Nacheinander“ von Entwerfen, Bauphysik und Gebäudtechnik nicht möglich sind. Durch die komplexe nicht-lineare Entwurfsmethodik können so bereits in den frühen Phasen der Planung wesentliche Weichen für die Nachhaltigkeit gestellt werden, die später nicht mehr zu korrigieren wären.

Es entsteht ein kreisförmiger Optimierungsprozess hinsichtlich Suffizienz, Effizienz und Konsistenz mit dem Ziel einer Minimierung des Technikeinsatzes, der Maximierung passiver Strategien und der Planung einfacher und robuster Konzepte, um Mensch und Umwelt in den Mittelpunkt zu stellen.

Entwurf: Manuel Kaul und René Kromer

Perspektive: Gebäude zur Haunstetter Straße

Zur Zukunft der Mobilität

Pkw stehen im Schnitt 23 Stunden still. Und wenn sie fahren, dann durchschnittlich nur mit 1,46 Personen an Bord. Trotzdem gibt es in Augsburg 406 private Pkw pro 1000 Einwohner:innen. Wie erleben wir die Mobilitätsangebote in unseren Wohnquartieren? Wollen wir mehr oder weniger Autos auf den Straßen? Eine Antwort auf diese Fragen ist die Idee, sogenannte Mobility Hubs einzuführen, welche verschiedene Fortbewegungsmittel an bestimmten Orten bereitstellen und diese miteinander verknüpfen. Sie sollen an den ÖPNV angebunden und fußläufig leicht erreichbar sein. Sobald die Menschen verschiedene Sharing-Angebote komfortabel miteinander verbinden und dabei auch alternative Fortbewegungsmittel wie Lastenfahrrad oder E-Mobil nutzen können, so die naheliegende Vermutung, verliert der Parkplatz vor der Haustür für die meisten an Bedeutung.

Mit der Mobilitätsflatrate für Bus, Bahn, Carsharing und Bikesharing, wurde in Augsburg schon Pioniersarbeit geleistet. Damit ist Augsburg prädestiniert dafür, diese Rolle auch bei den Mobility Hubs einzunehmen. Aufgabe von Mobility Hubs ist es auch, die zukünftige Mobilität mitzudenken. Nullemmissionsgesellschaft? Drohnen? Autonomes Fahren? Sharing Society? Auf diese Zukunftsfragen müssen Mobility Hubs jetzt schon eine Antwort haben.

Lage des Gebäudes (weiß) im Süden Augsburgs an der Haunstetter Straße in direkter Nähe zur Straßenbahnhaltestelle und dem Siebentischwald

Entwurfskonzept:

Der Entwurf fügt die Bausteine der Nutzungen zu einem kompakten Volumen. Eine fußläufige Passage führt von der Bahnhaltestelle an der Haunstetter Straße im Osten durch das Gebäude hindurch bis zum Park im Westen. Hochflexible Büronutzungen, ein Cafe, ein Fahrrad-/E-bike-Verleih mit Reparatur-Werkstatt und eine Fahrrad-Parkhaus schließen hier direkt an und nutzen Synergien. Der Blick öffnet sich nach oben und seitlich in die weiteren Nutzungen: Von Süden erreichen PKW das Gebäude querungsfrei und werden durch eine zentrale Auto-Hebeanlage - ähnlich einem Hochregal-Lager - auf mehreren Ebenen platzsparend verteilt. Die automatisierte Verteilung ist im gesamten Gebäude erlebbar.

Die Fassade reagiert angepasst auf die verschiedenen Anforderungen. Während zur Straße hin eine Holz-Lamellenfassade wie ein erdgeschossiger Filter wirkt, werden die Parkgeschosse durch eine adaptive Solarfassade umhüllt: Kleinformatige Photovoltaik-Module können dem Sonnenverlauf des Tages folgend nachgeführt werden. So wird gleichzeitig der Ertrag optimiert und der sommerliche Wärmeschutz durch Verschattung gewährleistet.

Die Materialwahl orientiert sich an dem Prinzip der Minimierung des „Global Warming Potentials“ in CO2-Äquivalenten, die im Entwurfsprozess optimiert wurden. Die Trennbarkeit der Konstruktion schafft eine Kreislauffähigkeit im Sinne einer Circular Economy. Zusätzlich ist die Konstruktion so ausgeführt, dass in Zukunft jetzige Parkebenen flexibel zu hochwertigen Nutzungen zurückgebaut werden können, etwa zu Büroflächen.

Das Grundstück im Kontext von Bebauung, Straßennetz und Stadtgrün

Nutzungen im Außenbereich des Grundstücks, Gebäude mit Orientierung zur Haunstetter Straße

Entwurfsidee aus der kompakten Fügung einzelner Nutzungen

Grundriss Erdgeschoss und 1. OG mit Durchwegung von der Haunstetter Straße zum Park

Grundriss 2. und 3. OG mit Nutzung als Parksystem, eine spätere Umnutzung des Raumes z.B. als Büro-/ Wohn- oder Kulturflächen ist angelegt

Ansicht Ost mit Zugang von der Haunstetter Straße

Ansicht West (vom Park aus) mit Cafe und Büroflächen im EG und 1. OG

Ansicht Nord mit Haunstetter Straße (im Bild links), Cafe-Nutzung nach Westen (im Bild rechts) und Lichtbändern über den Parkbereichen

Perspektive: Das Gebäude vom Park aus gesehen

Energetische und gebäudetechnische Auslegung

Gesamtübersicht energetische Bilanzierung (Einzelaufstellungen im separaten Berechnungsteil)

Zonierung nach DIN 18599 Teil 10 als Basis der Bilanzierung

Fassade

Adaptive Solarfassade mit nachgeführten PV-Elementen

Modell

Modell M 1:200, Ansicht von Osten mit Passage und Zugang für Besucher:innen

Innenräume

Leistungen zur Abgabe:

Architektonischer Entwurf incl. städtebaulicher Einbindung auf Grundlage einer Standortanalyse sowie Analysen und Umsetzung zur Entwicklung einer eigenen Interpretation der Nutzungstypologie mit Darstellungen und Modell im Maßstab 1:200.
Dies in kybernetischer Rückkoppelung mit:
- Primärkonstruktion: Entwicklung eines schlüssigen materialgerechten Tragwerk-Konzeptes
- Gebäudehülle und Anschlüsse: Entwicklung eines plausiblen Gebäudehüllen- und Konstruktionskonzeptes inklusive einer Materialwahl, bei der Innovationen und ein Kreislaufwirtschaften (circular economy) ausdrücklich erwünscht sind. Fassadenschnitt mit Grundrissausschnitt und Fassadenausschnitt in M 1:20 mit umfänglicher Beschriftung sämtlicher integraler Aspekte.
Räumliche Darstellung zur Qualität des Innenraums
Tageslicht und sommerlicher Wärmeschutz: Entwicklung eines plausiblen Konzeptes zur Tageslichtversorgung und des sommerlichen Wärmeschutzes sowie Berechnung und Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes gem. DIN 4108-2 für einen Aufenthaltsraum.
Energie-/Technikkonzept und Bilanz: Entwicklung eines plausiblen Energie- und Technikkonzeptes (mind. KfW-Standard 55) sowie Durchführung der normativen Energiebilanzierung für Nichtwohngebäude einschließlich Optimierungszyklen. Darüber hinaus ist die Lüftung für einen Veranstaltungsraum sowie für ein Büros zu planen. Bauteilaufbauten mit U-Wert und Tauwassernachweis, Darstellung der Zonierung gem. DIN V 18599. Softwaregestützte Energiebilanzierung Nichtwohngebäude. Bilanzierung je Zone für: Heizung, Warmwasser, Beleuchtung, Lüftung – jeweils End- und Primärenergiebedarf sowie CO₂-Emissionen. Separate Ausweisung des PV-Stroms und dessen Deckungsanteil am Bedarf. Ausweisung und Darstellung der CO₂- Emissionen des Gebäudebetriebs pro m² und gesamt pro Jahr, sowie mit und ohne PV-Strom. Lüftungsplanung Veranstaltungsraum und ein Büro.

Betreuung:
Entwurf: Prof. Susanne Runkel (Modulleitung), Prof. Dr. Joachim Müller, Dipl. Des. Martin Endhardt
Bauphysik: M.Eng. Maria Litke
Gebäudetechnik: Prof. Dr. Wolfgang Nowak

Ansprechpartner:innen

Prof. Dipl.-Ing. Susanne Runkel
Architecture and Civil Engineering
Phone:	+49 821 5586-3177
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Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nowak
Architecture and Civil Engineering
Phone:	+49 821 5586-3000
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Prof. Dr.-Ing. Joachim Müller
Architecture and Civil Engineering
Phone:	+49 821 5586-2114
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Prof. Martin Endhardt, Vertretungsprofessur
Architecture and Civil Engineering
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Architecture and Civil Engineering