Solares Internetcafé der Willi-Graf-Oberschule

Berlin-Steglitz | Ostpreussendamm
» Projektstatus: Nach langjährigem, zähen Ringen ist "die Akte nun geschlossen"

 

Modell des Anbaues.
Modell
Wassergefüllte, drehbare und einseitig Lichtgeschützt verkleidete Zylinder hinter der Außenwand verdeutlichen das Prinzip der passiv-solaren Wärmespeicherung und dessen zeitversetzten Nutzung.
Grundrisse
Der Grundriss Erdgeschoss und Galerie.
Experimenteller Unterricht: Wassergefüllte Warmespeicher- säulen
Passiv Solares Funktionsprinzip im Winter.
Funktionsprinzip der Prismen

Pädagogisches Konzept 

Das Gebäude soll ökotechnische Funktionszusammenhänge praktisch veranschaulichen (die Schule als ökologischer Lernort). In dem klimagerechten und energiesparenden Gebäude wird das Verständnis für Wohn- und Lebensqualität durch Einbezie­hung der natürlichen Um­welt gefördert. Photovoltaik und transluzente Bauteile über den Köpfen der Schüler werden das Umweltbewußtsein anregen und somit Solartechnik im Alltag verankern.

In Schüler-Arbeitsgruppen werden solare Bauelemente entwickelt und als Prototypen gebaut: Wärmespeicherzylinder oder Lichtlenkprismen optimieren das Raumklima und veranschaulichen gleichzeitig physikalische Grundprinzipien. Durch meßtechnische Erfassung und naturwissenschaftliche experimentelle Begleituntersuchungen werden so innovative Ideen in der Praxis erprobt und bieten Schülern Anreiz zur thematischen Vertiefung.

Computerarbeitsplätze ermöglichen allen Fachbereichen den Zugang zum Internet und zur internationalen Kommunikation mit den Partnerschulen des europäischen Bildungsprojektes "Schülerseminar" in Großbritannien, Belgien, Schweden und Frankreich.

Als stadtökologisches Modellbauvorhaben wird das solare Internetcafé zur Keimzelle einer neuen Um­weltpädagogik.

 

Architektonisches Konzept

Die ~130m² große Nutzfläche bietet Raum für Multifunktionalität: Bildschirmarbeit/ kleine Veranstaltungen/ attraktive Aufenthaltsbereiche für Dis­kussions­gruppen/ Versammlungen/ etc..

Blendfreie Arbeitsplatzbeleuchtung mit natürlichem Tageslicht wird durch Ausschluß von direkter Besonnung der Bildschirme gewährleistet. Es kommen verschiedene Tageslichtlenksysteme (solargeometrisch op­timierte feststehende oder bewegliche Reflektoren/ light-tube etc.) zur Anwendung. Hierdurch werden der Kunstlicht­bedarf und der Energie­bedarf für Beleuchtung minimiert.

Zur passiv-solaren Gebäudeheizung kommen Direktgewinnsysteme wegen der Bildschirmarbeitsplatzanforderungen nur be­grenzt zum Einsatz. Stattdessen werden hinter den Fenstern transluzente Speicherkörper (z.B. wasser­gefüllte Zylinder, Pris­men etc.) aufgestellt, die mit dreh­baren Dämmschalen als steuerbare Diffusoren der Di­rektstrah­lung sowie als Wärmespei­cher genutzt werden.

In Schü­ler-Arbeitsgruppen werden solche solaren Bau­elemente entwickelt und als Prototypen gebaut:
So ist z.B. geplant, Lichtlenkprismen einzusetzen, deren Wasser­füllung Solarenergie speichert und die das Son­nenlicht zur indirekten Beleuchtung als Streiflicht in spektraler Aufteilung auf die Wände lenken. Das ergibt nicht nur ein wunderschönes Farbenspiel sondern aus­serdem - nach­dem die Schüler entsprechende Markie­rungen auf der Wand eingetragen haben - einen Son­nenkalender und eine Sonnenuhr
Auch die Wassersäulen haben eine Doppelfunktion: Sie sind steuerbare Diffusoren der Direktstrahlung und dienen als Wärmespei­che sowohl in der Heizperiode als auch im Sommer: Am sonnigen Wintertag stehen die drehbaren Dämmschalen – die den halben Zylindermantel abdecken - auf der Raumseite. So verhindern sie die Blendung am Arbeitsplatz und führen zur Erwärmung des Speichermediums Wasser in den Säulen. Nach Sonnenuntergang werden die Dämmschalen auf die Fensterseite gedreht. Nun wird die am Tag akkumulierte Wärme an den Raum abgestrahlt, solange es ein Temperaturgefälle zwischen Wasserspeicher und Raum gibt. Am nächsten Morgen beginnt das Spiel von Neuem.
Am Sommertag ist die Funktion der Blendungsminderung die Selbe, aber die thermische Funktion ist gerade ungekehrt: Nun stellen sich die Dämmschalen auf die Sonnenseite (Fensterseite) und verhindern die Aufheizung des Wasserspeichers durch die Sonne. D.h. der Wasserspeicher bleibt kühl und kann überschüssige Wärme des Raumes aufnehmen. In der Nacht wird die Dämmschale auf die Raumseite geschoben, wodurch nun der Wasserspeicher die Tageswärme an die kühle Sommernacht abgibt und so für die Wiederholung am nächsten Tag entladen wird.
An trüben Tagen werden die Dämmschalen in „Viertelposition“ oder eine andere passende Zwischenposition gebracht, sodass die ausreichende Lichtqualität innen gegeben ist. An solchen Tagen ist nichts zu speichern und zu puffern, da geht es „nur“ um die Einstellung guter Tageslichtqualität im Unterrichtsraum.
In anderen - mit transluzenter Wärmedämmung ausgestatteten - Fassadenabschnitten wird Sonnenstrahlung ebenfalls pahsenverzögert als nutzbare Wärme zu verfügung gestellt.
So werden mehr­funktio­nale Elemente das Raumklima optimieren und gleichzeitig physikalische Grundprinzipien veran­schauli­chen. Durch meßtechnische Erfassung und naturwis­senschaftliche experimentelle Be­gleituntersuchungen werden innovative Ideen in der Praxis erprobt und bie­ten Schülern Anreiz zur thematischen Vertiefung. Man darf gespannt sein, was die Schülerar­beitsgruppen noch entwickeln werden.
Ein Videoprojekt begleitet die Schülerbeteiligungen sowie den Planungs- und Bauprozeß.

Ein 3d-Video, das 2003 an der Mediadesign-Akademie als Abschlussarbeit im Kurs Frau Dr. V. Falter angefertigt wurde, können sie sich hier - mit geringer Auflösung - anschauen.

Flash ist Pflicht!

Zur passiv-solaren Gebäudeklimatisierung im Sommer wird ein konvektives Kühlsystem installiert, das ohne den Einsatz nicht regenerierbarer Energie auskommt: Erdwärmetauscher kühlen im Sommer durchströmende Frischluft ab und bieten im Winter eine natürliche Vorwärmung. Bewegliche Schattiereinrichtungen komplettieren die blendfreie Beleuchtung und unterstützen die konvektive Gebäudekühlung.

Konsequente Südorientierung ermöglicht solar-elektrische und solar-thermische Nutzungen. Eine dachintegrierte Photovoltaikanlage wird für eine Leistung von ~10 kW ausgelegt, die Fläche für aktive Systeme beträgt ~105m². Durch Anzeigetafeln kann der jeweils aktuelle Stand der Umwandlung abgelesen werden.

Der hohe Wärmedämmstandard des Niedrigenergiegebäudes unterschreitet den Grenzwert der Energieeinsparverordnung deutlich und leistet einen erheblichen Beitrag zur Minimierung der CO2-Emission.

Die Verwendung von gesundheitsverträgliche Materialien reduziert Gesundheits­risi­ken und steigert die Behag­lichkeit. So werden Wandflächen mit Lehmputz ver­sehen und mit biologi­schen Wandfar­ben behandelt. Alle Holzfenster werden mit gesundheits­verträgli­chen Lacken versehen, der Fußbodenbelag aus naturnahen Produk­ten hergestellt.

Fassadenberankung und räumliche Pflanzstrukturen werden als gestalterisches Element an den Fassaden einge­setzt und bieten zahlreichen Kleintieren Lebens­raum. Fassadenbepflanzungen tragen zur Beruhigung des Mikro­klimas bei (mindern die kon­vektive Kühlung der Fassade im Winter, vermeiden sommerliche Überhitzung durch Verschattung, bilden Elemente des Feuchtehaushaltes). Außerdem können sich die Nut­zer an der im Jahresgang wechselnden Blütenpracht und dem Blü­ten­duft erfreuen. Eine Regenwassersammlung zur Pflanzenbewässerung rundet das Konzept ab.

Die Finanzierung

sollte ausschliesslich durch Sponsoren und über Förderprogramme erfolgen. An der Finanzierung der Baukosten ist das Projekt nicht gescheitert, die Summen waren weitgehend zugesagt. Es gab auch originelle Initiativen, Kleinbeträge von Privatpersonnen einzuwerben. So konnten Sie die Realisierung des Projektes unterstützen, indem Sie einen (oder so viel Sie wollten) Sonnenschein kauften. Ein "Sonnenschein" kostete 150 EUR (der große Sonnenschein 500 EUR) und konnte bei der Willi-Graf-Oberschule bestellt werden. Der gekaufte Sonnenschein ist eine attraktive Projektdarstellung und wird den Erwerber - es gab doch einige - als Bild oder Urkunde hoffentlich trotz allem - auch heute noch - erfreuen.

Woran es gelegen hat: Letztendlich ist es nicht gelungen, einen Betreiber zu finden, der die wirtschaftlichen Risiken - die Betriebs- und Unterhaltskosten des Gebäudes - tragen konnte.

 

Eine gezeichnete Ansicht des auf dieser (Nord-West) Seite begrünten Solarpavillons.
Ansicht Nord-West
Die Ansicht aus Nord-Ost zeigt deutlich den Abstand zwischen Schulbau und dem neuen Anbau.
Ansicht Nord-Ost
Südansicht mit der vollen Breite des Gebäudes - zur Sonne ausgerichtet.
Ansicht Süd
Die Süd-Ost Ansicht.
Ansicht Süd-Ost
In der Dachaufsicht sind die Einstrahlungsflächen auf den Reflektor und die Solarpanele zu erkennen.
Dachaufsicht
Im Innenraum Computerarbeitsplätze und die Anordnung der Wasserzylinder und der anderen Experimentellen bauteile.
Innenraum
Das Funktionsschema zeigt noch einmal im Zusammenhang die verschiedenen Auswirkung der Winter- und Sommersonne auf die Gebäudeklimatisierung.
Funtionsschemata und Schnitt