Labor für nachhaltiges Bauen

Selten erregen B¨¹rogeb?ude viel Aufsehen. Ganz anders beim House of Natural Resources (HoNR): Ein einfacher Skelettbau erm?glicht es, den Grundriss flexibel zu gestalten, bei dem die Innen- und Aussenw?nde beliebig angeordnet werden k?nnen. Transparente Fassaden und seine fugenlose Aussenh¨¹lle machen es zus?tzlich zu einem angenehmen Arbeitsort. Doch das HoNR ist nicht nur ein innovatives B¨¹rogeb?ude, sondern dient der ETH Z¨¹rich zugleich als Forschungslabor f¨¹r nachhaltiges Bauen mit Laubholz.

Sechs Professorinnen und Professoren aus den Instituten f¨¹r Baustatik und Konstruktion, f¨¹r Baustoffe sowie f¨¹r Technologie in der Architektur waren mit ihren Forschungsgruppen am Bau des Hauses beteiligt und haben ihre Forschungsprojekte direkt am Bau realisiert. Doch mit der Einweihung ist ihre Arbeit noch lange nicht abgeschlossen. Gemeinsam wollen sie nun die von ihnen entwickelten Technologien ¨¹ber einen l?ngeren Zeitraum testen und so herausfinden, wo die Vorteile und Schwachstellen liegen. ETH-Pr?sident Lino Guzzella zum speziellen Neubau: ?Das House of Natural Resources ist ein sch?nes Beispiel f¨¹r gelebte Interdisziplinarit?t. Es zeigt, wie der einheimische Rohstoff Holz nachhaltig und technisch raffiniert eingesetzt werden kann.?

Solarmodule bewegen sich

Ein Versuchsfeld ist die Fassade des Geb?udes. An einem Teil der Geb?udeh¨¹lle haben die Wissenschaftler eine adaptive Solarfassade montiert, die Strom gewinnt und hilft, den Energiebedarf f¨¹r das Heizen und K¨¹hlen des Geb?udes zu regulieren. Die Fassade besteht aus beweglichen Modulen aus D¨¹nnschicht-Solarzellen, die sich mittels druckluftgesteuerten Antrieben bewegen lassen. Dank diesen Aktuatoren richten sich die Solarzellen am Sonnenstand aus, passen sich aber auch an den W?rme- und Lichtbedarf des Hauses und insbesondere dem Verhalten der Nutzer an.

Zus?tzlich stellen die Wissenschaftler ein System vor, mit dem Solarmodule auf D?chern dem Sonnenstand nachgef¨¹hrt werden k?nnen. Dieses Nachf¨¹hrungssystem wird mit speziellen zweiteiligen Holzlamellen angetrieben. Die Wissenschaftler nutzen dabei die Eigenschaft des Holzes, dass es bei ?nderung der relativen Luftfeuchte quillt oder schwindet. Dazu werden zwei Holzschichten mit unterschiedlicher Faserorientierung aufeinander geklebt. Ver?ndert sich die Luftfeuchte, verbiegen sich die Schichten entsprechend und es entsteht ein bewegliches Holzelement. Da die relative Luftfeuchte an sonnigen Tagen abnimmt und am sp?teren Nachmittag und nachts ansteigt, k?nnen die Holz-Doppelschichten als eine Art nat¨¹rlicher Motor zur Solarmodulnachf¨¹hrung eingesetzt werden.

Weltneuheiten aus Schweizer Holz

Nicht nur die neuen Technologien, auch die Bauweise des HoNR ist einzigartig. So kam beim Bau eine Weltneuheit zum Einsatz: eine Holz-Beton-Verbunddecke mit Buchenholz aus Schweizer W?ldern. Eine rund vier Zentimeter starke Buchenholz-Furnierplatte dient sowohl als Schalungselement als auch als Armierung und ist gleichzeitig eine attraktive Oberfl?che. Diese neue Verbunddecke hat ?hnlich gute Trageigenschaften wie Stahlbetondecken, die meistverbauten Tragelemente in der Schweiz. Einzigartig ist auch die Dachkonstruktion mit einer Buchenholzdecke, bei der Holzlamellen kreuzweise angeordnet wurden. So werden die Lasten wie bei einer Betondecke in zwei Richtungen verteilt.

Auch die Rahmenkonstruktion im HoNR besteht aus Schweizer Holz. Die St¨¹tzen bestehen zu 100 Prozent aus Eschenholz, die Tr?ger sind aus Esche und Fichte zusammengesetzt, um die Festigkeit zu erh?hen. Zudem sind alle Tr?ger mit einem Kabel, das im Innern durch das Holz verl?uft, vorgespannt. Die Tr?ger zentrieren sich dadurch selber, und die gesamte Tragkonstruktion ist besonders verformbar, was sie deutlich erdbebensicherer macht.

?berwachen wie das Holz arbeitet

Die ETH-Wissenschaftler haben im HoNR ein umfangreiches Monitoringsystem installiert, mit dem sie erfassen, wie sich das Geb?ude ¨¹ber die Jahre ver?ndert: Sie messen regelm?ssig die Feuchtigkeit in der Holz-Rahmen-Konstruktion und zeichnen Verformungen mit mithilfe eines Tachymeters auf. Spezielle Sensoren messen die relative Verschiebung zwischen Holz und Beton in der Verbunddecke. Bereits w?hrend des Baus haben die Wissenschaftler mit einem dichten Sensornetzwerk ¨¹berwacht, wie sich die Tragstruktur verh?lt. Mit 16 Kraftmessdosen haben sie zudem die Vorspannkraft in jedem einzelnen Spannkabel gemessen.

Wie sich die neuen Technologien bew?hren, soll auch der Alltag zeigen. ?Wir werden genau dokumentieren, wie die Nutzer mit dem Geb?ude zufrieden sind?, erkl?rt Projektleiter Andrea Frangi, Professor f¨¹r Holzbau am Institut f¨¹r Baustatik und Konstruktion der ETH Z¨¹rich. Er erhofft sich von den Erkenntnissen des Projekts auch Impulse f¨¹r die Schweizer Holzverarbeitungsindustrie. Frangi sieht im Holzbau grosses Potenzial f¨¹r die Schweiz. Der Anteil an Laubb?umen nimmt im Schweizer Wald als Folge der Klimaerw?rmung zu. ?Schweizer Holz hat viel Potenzial. Wir hoffen, dass Unternehmen dies erkennen und unsere Ans?tze weiterverfolgen.?

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