Innowacyjny, skuteczny,
energooszczędny

 

PROJEKT:

Pierwszy w Niemczech budynek mieszkalny z drukarki 3D

LOKALIZACJA:

Beckum, Niemcy

ZAKOŃCZENIE BUDOWY:

2021

OBSZARY ZASTOSOWANIA:

Ogrzewanie i chłodzenie płaszczyznowe

SYSTEM:

system aquatherm black

 

WYZWANIE:

Pierwszy w Niemczech budynek mieszkalny wyprodukowany przy użyciu drukarki 3D miał być wyposażony w innowacyjne systemy grzewcze i chłodzące.

ROZWIĄZANIE:

W betonowych stropach zainstalowano system ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego aquatherm black. W ten sposób powstał termicznie aktywowany element budynku, który zapewnia przyjemny, równomierny klimat bez konwekcji i przeciągów oraz pełną swobodę w projektowaniu otwartych i nowoczesnych przestrzeni.

System ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego firmy aquatherm zapewnia klimatyzację w pierwszym w Niemczech budynku mieszkalnym, wydrukowanym na drukarce 3D

Prawdopodobnie najbardziej innowacyjny budynek mieszkalny w Niemczech powstał w Beckum, w Nadrenii Północnej-Westfalii: dwupiętrowy dom jednorodzinny o powierzchni mieszkalnej około 160 m2 nie został zbudowany przy użyciu konwencjonalnych metod budowlanych, lecz wydrukowany za pomocą drukarki 3D, która umożliwia drukowanie betonem. Czyni go to pierwszym tego rodzaju obiektem w Niemczech. Projekt, który został dofinansowany przez Nadrenię Północną – Westfalię kwotą 200.000 euro w ramach programu „Innowacyjne budownictwo”, miał być uzupełniony o innowacyjną technikę budowlaną. W związku z tym zdecydowano się na zastosowanie wyjątkowego systemu ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego, który zapewnia odpowiedni klimat w budynku.

Budynek został wydrukowany przez firmę Peri GmbH. Zastosowano drukarkę Gantry: głowica drukująca porusza się wzdłuż trzech osi na zamontowanej na stałe metalowej ramie. Drukarkę obsługiwały tylko dwie osoby, zaś głowica drukująca i efekty wydruku były monitorowane przez kamerę. Aby wydrukować 1 m2 ściany, drukarka potrzebowała około 5 minut. Konstrukcja domu składa się z trójwarstwowych ścian, które zostały wypełnione masą izolacyjną. Podczas procesu drukowania uwzględniono późniejsze ułożenie przewodów i przyłączy. Ta innowacyjna technologia pozwala nie tylko na zaoszczędzenie znacznej ilości czasu, w porównaniu z konwencjonalnymi metodami budowy, lecz także na znaczne zmniejszenie zużycia zasobów. Np. precyzyjne ułożenie wydrukowanej zaprawy może zmniejszyć ilość materiału na ściany nawet o 50%, w porównaniu z innymi konstrukcjami ścian. Ponadto, technologia ta pozostawia większą swobodę w projektowaniu budynków. Budynek został zaprojektowany przez MENSE-KORTE ingenieure+architekten z Beckum, zaś inwestorem jest Hous3Druck UG.

Panele zintegrowane z sufitami prefabrykowanymi

Strop domu z prefabrykowanych elementów betonowych został wyprodukowany w firmie B. Lütkenhaus GmbH w Dülmen, należącej do Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V., stowarzyszenia innowacyjnych firm z branży prefabrykatów. „Przedsiębiorstwa członkowskie produkcję opierają na oszczędności zasobów, dzięki w pełni zautomatyzowanym i zoptymalizowanym procesom produkcyjnym, z wykorzystaniem najnowocześniejszej technologii” – mówi dyrektor zarządzający Syspro, dr Thomas Kranzler. „W połączeniu z ciągłą optymalizacją wykorzystania surowców i nowymi recepturami betonu, powstają elementy budowlane, które spełniają wszystkie wymagania nie tylko w zakresie statyki i fizyki, lecz także w obszarze wyglądu budynku i jego trwałości”. Tak jest również w przypadku stropu termicznego Syspro zastosowanego w domu 3D, który jest prefabrykowaną płytą betonową z wkładem statycznym. Cecha szczególna: system ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego aquatherm black został zainstalowany tuż pod powierzchnią stropu, pomiędzy dźwigarami, bezpośrednio na dolnej warstwie zbrojenia płyt elementowych. Dzięki temu, po zabetonowaniu stropów panele grzewcze/chłodzące są chronione przed uszkodzeniami. W ten sposób powstaje termicznie aktywowany element budynku, ponieważ system ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego zapewnia przyjemny, równomierny klimat bez konwekcji i przeciągów oraz pełną swobodę w projektowaniu otwartych i nowoczesnych przestrzeni.

Panele wykonane z odpornego na korozję polipropylenu, nie ogrzewają powietrza, lecz przedmioty, podłogę, ściany, meble – wszystko, co znajduje się w pomieszczeniu. Dlatego system montuje się w suficie i delikatnie ogrzewa go do temperatury do 26°C. Energia jest emitowana do pomieszczenia w postaci promieniowania cieplnego. Tam, gdzie promieniowanie cieplne trafia na przedmioty, są one ogrzewane. Temperatura powietrza może być przy tym rodzaju ogrzewania o ok. 3°C niższa niż przy ogrzewaniu konwekcyjnym, ze względu na równomierne promieniowanie cieplne powierzchni – termometr wskaże np. 20°C, jednak odczuwalna temperatura będzie wynosiła 23°C. Sprzyja to dobremu samopoczuciu użytkowników pomieszczenia, a także pozwala na zaoszczędzenie około 18% energii.

Montaż w suficie oferuje również wiele korzyści dla systemów chłodzenia pasywnego: w przeciwieństwie do konwencjonalnej klimatyzacji, która odbiera ciepło z pomieszczenia poprzez wentylację związaną z ruchem powietrza, klimatyzowane sufity odprowadzają obciążenie chłodnicze głównie poprzez promieniowanie z pomieszczenia. Za wyjątkiem częściowej wymiany powietrza, wymaganej ze względów higienicznych, ruch powietrza jest w tym procesie eliminowany lub redukowany do minimum.

Wysoka wydajność grzewcza i chłodnicza

Dzięki niewielkim odległościom montażowym rur i dużemu zagęszczeniu registrów aquatherm black na 1m2, system ten może być eksploatowany przy niższych temperaturach zasilania niż konwencjonalne systemy grzewcze lub wyższych temperaturach zasilania niż inne systemy chłodzące. Zdolność systemu do szybkiej reakcji umożliwia szczególnie wydajną i energooszczędną eksploatację w zmiennych warunkach. Wysokowydajna pompa ciepła powietrze-woda w wersji split (współczynnik wydajności do 5,0 – zgodnie z EN 14511 przy A7/W35°C) z niskimi temperaturami zasilania, zastosowana w domu 3D oferuje doskonałe warunki dla systemu ogrzewania/chłodzenia.

System aquatherm black został wyprodukowany w głównej fabryce aquatherm w Attendorn w Południowej Westfalii, zgodnie z wymaganiami klienta – w rozmiarach od 24 cm x 60 cm do 48 cm x 500 cm. Łącznie wykorzystano 97,4 m² powierzchni registrów. Odpowiada to pokryciu budynku w około 60%, a więc na niewielkiej powierzchni, która jest jednak wystarczająca do efektywnego ogrzewania i chłodzenia budynku. Panele zostały fabrycznie wyposażone w optyczny system kontroli szczelności. Dzięki temu, w firmie Lütkenhaus wystarczyło je tylko włożyć w prefabrykowane sufity, które miały zostać odlane. Registry zostały odpowiednio rozmieszczone w filigranowych stropach, aby zapewnić głębokość wiercenia około 2,5 cm dla późniejszego montażu. Pozwala to na łatwe mocowanie np. lamp lub profili C do płyt gipsowo-kartonowych. „Dzięki funkcjonalnej konstrukcji systemu aquatherm black z niewielką odległością montażową i kształtem harfy, energia cieplna może być przekazywana równomiernie i efektywnie w trybie ogrzewania i chłodzenia, dzięki czemu osiągane są wysokie moce grzewcze i chłodnicze przy niewielkich stratach ciśnienia. Oznacza to, że ciepło i zimno mogą być rozprowadzane równomiernie. Dzięki temu, w połączeniu z niską stratą ciśnienia w systemie, osiągamy wysoką wydajność grzewczą i chłodniczą” – wyjaśnia Marius Bock, menedżer produktu aquatherm black system. Na placu budowy należało już tylko połączyć ze sobą poszczególne prefabrykowane elementy sufitowe. Podłączenie paneli systemu aquatherm black wykonała firma Heinrich Kriener GmbH & Co. KG z Beckum.

Kontakt: aquatherm GmbH | Biggen 5 | 57439 Attendorn | Niemcy | Tel: +49 2722 950 0 | info@aquatherm.de