Schloß Albrechtsberg

Dresden

Gutachten zum Wiederaufbau eines Glashauses im Zuge der Umgestaltung des Wohnhauses zu einem Schulungsgebäude.

Gebäudekonzept
Die Gebäudeform orientiert sich an dem historischen Vorbild, einem angelehnten Nutzpflanzenhaus. Um die solare Belastung zu reduzieren, schlagen wir die Schaffung eines größeren Luftvolumens im Glashaus durch Tieferlegung des Bodens vor.
Das nach außen auftretende Erscheinungsbild des eigentlichen Glaskörpers ist das eines Glashauses mit vollständig verglaster Schrägdachfläche. Von innen werden jedoch die unterschiedlich ausgeführten Sparrenfelder erkennbar:

• 1/3 der Dachfläche vollständig transparent verglast,
• 1/3 der Dachfläche transluzent verglast und
• 1/3 der Dachfläche nach außen verglast, von innen geschlossen

Eine konsequente Entlüftungsstrategie kommt sowohl dem Nutzerkonzept als auch denkmalpflegerischen Aspekten entgegen. Dafür sind mehrere Maßnahmen zu ergreifen, um die Zeiträume der Behaglichkeitsstörung zu minimieren bzw. in unterrichtsfreie Tagesstunden zu verschieben.

Die hier vorgestellte Lösung benötigt keinen außenliegenden Sonnenschutz und kann auch auf eine in der Glashausdachebene eingebaute Lüftungsklappenreihe verzichten, wenn eine Ablüftung der überschüssigen Warmluft im Sommer über das Dach des Massivgebäudes gewährleistet ist.

Winter
In der Heizperiode tragen die passiven Solarsysteme zur Beheizung der Klassenräume unter Glas bei. Eine konventionelle Zusatzheizung ist trotzdem unbedingt erforderlich. In der Energiebilanz erfüllt der Glasanbau die Anforderungen der Wärmeschutzverordnung von 1995.

Bereich Schrägverglasung:

• In Kombination mit den massiven Sandstein wänden und dem neuen Glashausboden wirkt die Schrägverglasung als solares Direktgewinnsystem.
• In der Winternacht reduziert der Sonnenschutz – als wärmegedämmtes Paneel ausgebildet (hier nicht dargestellt) – die Transmissionsverluste (temporäre Wärmeschutzfunktion).

Bereich Luftkollektor:

• Die Luftkollektoren werden im Winter zur solaren Vorwärmung der Frischluft im Glashaus eingesetzt.

Bereich transluzenter Wärmedämmung:

• Die Flächen mit lichtdurchlässiger Wärmedämmung bilden ebenso wie die Schrägverglasung ein Direktgewinnsystem, allerdings mit kleinerem Wirkungsgrad.

In der Winternacht wird durch Verschluss aller Öffnungen die am Tage akkumulierte Wärme in den Räumen gehalten. Wegen der großen thermischen Massen kann der erforderliche Luftwechsel vor Unterrichtsbeginn durch Stoßlüften hergestellt werden.

Herbst und Frühjahr
In den Übergangsperioden werden bedarfsweise die Sommer- bzw. Winterfunktionen abgerufen. Zusätzlich wird im Tagesrhythmus durch Zwischenspeicherung im Glashausboden der Bedarf an Zusatzenergie minimiert und die Nutzung des Glashauses bis in die späten Abendstunden komfortabel gehalten.

Bereich Schrägverglasung u. Luftkollektor:

• Die solar erwärmte Luft zwischen dem Sonnenschutz und der Glasebene wird durch einen Steigeschacht auf der Gebäudeinnenseite über Dach abgelüftet. Als Antriebsaggregat dient ein dachintegrierter Luftkollektor (Solarkamin). Das System steuert sich selbst, ohne Zusatzenergie zu beanspruchen: Je größer die Strahlungsintensität ist, um so größer wird der Lüftungsbedarf und je grösser die Strahlungsintensität ist, um so stärker wird auch die Auftriebskraft (natürliche Konvektion) im Kollektor, also steigt die Luftwechselrate proportional zum Lüftungsbedarf.
• Alternativ zur Außenlufteinspeisung kann – wie im Sommer – das Glashaus gekühlt werden, indem direkt aus den Kellergewölben kühle Luft eingeleitet wird.

In der Zeit geringen Wärmebedarfs wird das Glashaus in hybridem Betrieb beheizt:

• Die im Luftkollektor und unter der Schrägverglasung solar erwärmte Luft wird mit Hilfe eines Ventilators durch einen Röhrenfeststoffspeicher im Boden des Glashauses geführt und nach der Abkühlung im Speicher – der sich dadurch erwärmt – wieder in das Glashaus eingespeist.
• Nach Sonnenuntergang bleibt die offene Luftzirkulation durch den Speicher eingeschaltet, der so thermisch entladen wird. Durch die wieder aufgewärmte Luft werden die Unterrichtsräume unter Glas temperiert.

Sommer
Außerhalb der Heizperiode ist eine Überhitzung der Klassenräume unter Glas durch Verschattung, Lüftung und konvektive Kühlung zu vermeiden. An einem sonnigen, warmen Tag entsteht ein Klimatisierungsbedarf aus solarer Belastung und der grossen Personenzahl in den Klassenräumen.

Bereich Schrägverglasung:

• Die direkte Besonnung wird durch einen innen liegenden Sonnenschutz auf ~90 bis 95% reduziert. Die Belichtung der Arbeitsplätze erfolgt über die Fenster in der Südfassade, die bis zu 50% verschattet werden können.
• Die solar erwärmte Luft zwischen dem Sonnenschutz und der Glasebene wird durch einen Steigeschacht auf der Gebäudeinnenseite über Dach abgelüftet. Die Auftriebskraft des dachintegrierten Luftkollektors wird durch einen mechanischen Lüfter unterstützt.
• Die Frischluftzufuhr in das Glashaus erfolgt durch die Kellergewölbe, in denen die Außenluft vorgekühlt wird.

Bereich Luftkollektor:

• Die für die natürliche Beleuchtung überzähligen Flächen werden mit Luftkollektoren abgedeckt, die an das oben beschriebene Lüftungssystem angeschlossen werden. Optimal wärmegedämmt stellen sie einen stationären Wärmeschutz im Sommer und Winter dar.

Bereich transluzenter Wärmedämmung:

• Die Flächen mit lichtdurchlässiger (transluzenter) Wärmedämmung stellen sowohl eine blendfreie, diffuse Tagesbeleuchtung als auch einen stationären Wärmeschutz im Winter her. Eine zusätzliche Ausstattung mit Solarzellen zur Stromerzeugung auf der äußeren Glasebene ist möglich und für die Versorgung der Systemventilatoren sinnvoll, jedoch unter Berücksichtigung der momentan gegebenen Stromtarife nicht mit betriebswirtschaftlichen Argumenten zu begründen.

Die vorhandenen, massiven Sandsteinwände und der Glashausboden tragen mit ihren thermischen Speichermassen zur Temperatur-Amplitudendämpfung bei und minimieren die sommerliche Kühllast.

In der Sommernacht wird durch Querlüftung aller Bauteile und Räume die am Tage akkumulierte Wärme abgelüftet.

Das Gutachten wurde in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro für rationelle Energienutzung «AZIMUT» erarbeitet.