STUDIUM PRZYPADKU

Innowacyjność, skuteczność,
energooszczędne

 

PROJEKT:

Pierwszy w Niemczech budynek mieszkalny z drukarki 3D

LOKALIZACJA:

Beckum, Niemcy

ZAKOŃCZENIE:

2021

WNIOSEK:

Ogrzewanie i chłodzenie powierzchniowe

PRODUKT:

system aquatherm black

 

WYZWANIE:

Pierwszy w Niemczech budynek mieszkalny wyprodukowany przy użyciu drukarki 3D miał być uzupełniony o innowacyjną technikę budowlaną w zakresie ogrzewania i chłodzenia.

ROZWIĄZANIE:

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

System ogrzewania i chłodzenia powierzchniowego firmy aquatherm zapewnia właściwą kontrolę klimatu w pierwszym w Niemczech budynku mieszkalnym wydrukowanym w 3D

Prawdopodobnie najbardziej innowacyjny budynek mieszkalny w Niemczech powstał w Beckum, w Nadrenii Północnej-Westfalii: Dwupiętrowy dom jednorodzinny o powierzchni mieszkalnej około 160 metrów kwadratowych nie został zbudowany przy użyciu konwencjonalnych metod budowlanych, lecz wydrukowany za pomocą drukarki 3D do betonu, co czyni go pierwszym tego rodzaju obiektem w Niemczech. Projekt, który został dofinansowany przez kraj związkowy Nadrenia Północna-Westfalia kwotą 200.000 euro w ramach programu „Innowacyjne budownictwo”, miał być uzupełniony o innowacyjną technikę budowlaną. W związku z tym zdecydowano się na zastosowanie specjalnego systemu ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego, który zapewnia odpowiednią klimatyzację budynku.

Budynek został wydrukowany przez Peri GmbH. Zastosowano drukarkę gantry: głowica drukująca porusza się wzdłuż trzech osi na zamontowanej na stałe metalowej ramie. Drukarkę obsługiwały tylko dwie osoby, głowica drukująca i wyniki druku były monitorowane przez kamerę. Na jeden metr kwadratowy ściany drukarka potrzebowała około 5 minut. Konstrukcja domu składa się z trójwarstwowych ścian, które zostały wypełnione masą izolacyjną. Podczas procesu drukowania drukarnia uwzględniła już linie i połączenia, które mają być ułożone później. Ta innowacyjna technologia pozwala nie tylko na zaoszczędzenie znacznej ilości czasu w porównaniu z konwencjonalnymi metodami budowy, ale także na znaczne zmniejszenie zużycia zasobów. Na przykład, precyzyjne ułożenie zaprawy dociskowej może zmniejszyć ilość materiału na ściany nawet o 50% w porównaniu z innymi konstrukcjami ścian masywnych. Ponadto technologia ta otwiera większą swobodę w projektowaniu budynków. Budynek został zaprojektowany przez MENSE-KORTE ingenieure+architekten z Beckum, klientem jest Hous3Druck UG.

Zintegrowane blisko powierzchni rejestry rurowe w sufitach prefabrykowanych

Strop domu został wykonany z prefabrykowanych elementów betonowych i wyprodukowany w firmie B. Lütkenhaus GmbH w Dülmen. Jest to część Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V., stowarzyszenia innowacyjnych firm z branży prefabrykatów, tworzących wspólnotę jakości. „Nasze firmy członkowskie produkują w sposób oszczędzający zasoby dzięki w pełni zautomatyzowanym i zoptymalizowanym procesom produkcyjnym z wykorzystaniem najnowocześniejszej technologii zakładowej” – mówi dyrektor zarządzający Syspro, dr Thomas Kranzler. „W połączeniu z ciągłą optymalizacją wykorzystania surowców i receptur betonu, daje to w efekcie elementy budowlane, które z nawiązką spełniają wszystkie wymagania nie tylko w zakresie statyki i fizyki budowli, ale także w zakresie wyglądu i trwałości.” Tak jest również w przypadku stropu klimatycznego Syspro zastosowanego w domu 3D, który jest prefabrykowaną płytą betonową z wkładem statycznym z betonu in-situ. Cecha szczególna: System ogrzewania i chłodzenia powierzchniowego aquatherm black system został zainstalowany blisko powierzchni pomiędzy dźwigarami kratowymi bezpośrednio na dolnej warstwie zbrojenia płyt elementowych. Dzięki temu po zabetonowaniu stropów elementarnych wężownice są chronione przed uszkodzeniami na budowie. W ten sposób powstaje termicznie aktywowany element budynku, ponieważ system ogrzewania i chłodzenia płytowego umożliwia przyjemny, równomierny klimat bez konwekcji i przeciągów oraz pełną swobodę w projektowaniu otwartych i nowoczesnych przestrzeni.

Wykonane z odpornego na korozję tworzywa sztucznego polipropylenu, nagrzewnice nie ogrzewają powietrza, lecz przedmioty, podłogę, ściany, meble – wszystko w pomieszczeniach. W tym celu system jest montowany w suficie i delikatnie ogrzewa go do temperatury powierzchniowej do 26 °C. Energia ta jest teraz emitowana do pomieszczenia w postaci promieniowania cieplnego. Tam, gdzie promieniowanie cieplne trafia na przedmioty, są one ogrzewane. Zmierzona temperatura powietrza może być przy tym rodzaju ogrzewania o ok. 3°C niższa niż przy ogrzewaniu konwekcyjnym, ze względu na równomierne promieniowanie cieplne powierzchni na obwodzie pomieszczenia – termometr wskazuje 20°C, a odczuwalna temperatura wynosi 23°C. Sprzyja to dobremu samopoczuciu, a także oszczędza około 18 % energii.

Montaż w suficie oferuje również systemowe korzyści dla chłodzenia pasywnego: W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów klimatyzacji, które odbierają ciepło z pomieszczenia poprzez wentylację z ruchem powietrza, klimatyzowane sufity odprowadzają obciążenie chłodnicze głównie poprzez promieniowanie z pomieszczenia. Z wyjątkiem częściowo higienicznie koniecznej wymiany powietrza, przeciągi są w tym procesie eliminowane lub redukowane do minimum.

Wysoka wydajność grzewcza i chłodnicza

Dzięki niewielkim odległościom montażowym rur i wynikającej z tego wysokiej gęstości powierzchniowej na metr kwadratowy systemu aquatherm black, system ten może być eksploatowany przy niższych temperaturach zasilania niż konwencjonalne systemy grzewcze lub wyższych temperaturach zasilania niż inne systemy chłodzące, a w połączeniu z szybką reaktywnością umożliwia szczególnie wydajną i energooszczędną eksploatację w zmiennych warunkach. Wysokowydajna pompa ciepła powietrze-woda typu 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 zgodnie z wymaganiami klienta w rozmiarach od 24 cm x 60 cm do 48 cm x 500 cm w głównej fabryce grupy przedsiębiorstw aquatherm w Attendorn, Południowa Westfalia. Łącznie wykorzystano 97,4 m² powierzchni rejestrów. Odpowiada to około 60-procentowemu obciążeniu budynku, a więc niewielkiej powierzchni użytkowej, która jest jednak wystarczająca do efektywnego ogrzewania i chłodzenia budynku. Rejestratory były już 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 specjalnie rozmieszczone w filigranowych stropach, aby zapewnić głębokość wiercenia około 2,5 cm dla późniejszych możliwości 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 wysokie wydajności ogrzewania i chłodzenia” – wyjaśnia Marius Bock, menedżer produktu aquatherm black system. Później na placu budowy należało już tylko połączyć ze sobą poszczególne prefabrykowane elementy sufitowe; podłączenie rejestrów 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

GDPR Cookie Consent with Real Cookie Banner