Ausgewählte Gebiete des Nachhaltigen Bauens SS 2017
Konstruktionsprinzip aus Gras Tanguy Besème
Fassade Konstruktionsprinzip aus Gras Bearbeitet von Tanguy Besème
Fachgebiet Nachhaltiges Bauen Prof. Dirk E. Hebel Fakultät für Architektur - KIT Karlsruhe 1
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Konstruktionsprinzip aus Gras Tanguy Besème
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Konstruktionsprinzip aus Gras Tanguy Besème
« Es ist nicht die Natur, die, wie unsere Fabriken, produzieren soll. Es ist unsere Fabriken, die, wie die Natur, produzieren soll. Und wenn wir so tun, werden wir nicht nur wirtschaftlich sein, sondern darüber hinaus wird es keine Abfall mehr. » Gunter Pauli (Belgier)
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Konstruktionsprinzip aus Gras Tanguy Besème
Abstract Vom Thema Fassade bis der Vertiefung von einem Konstruktionsprinzip aus Gras. Eine Fassade hat mehrere Ebenen und ich bin mich interessiert an neue nachhaltige Dämmung und neue Faserplatte. Die Recherche zeigt, wie eine Fassade funktioniert, was sind die wichtige Informationen zu wissen und wie zeichnet man heute eine Fassade als Architekt. Dieses Thema ist natürlich sehr breit, deswegen habe ich eine Besonderheit der Fassade ausgewählt. Mein Thesis ist : könnten wir die Holzfaserplatte mit Grasfaserplatte umtauschen ? Gibt es nachhaltiges Harz dafür ? Welche neues Zyklus entwickeln ? Diese Fragen haben mich nach eine schweizerisches Unternehmen gefahren : Gramitherm. Diese Firma produziert neue Dämmung aus Gras von den Felden des Landes. Und als Konstruktionsprinzip habe ich gedacht, dass es vielleicht möglich wäre, ob wir neuen Grasfaserplatten mit biologischem Harz herstellen. Mehrere Firma arbeiten schon mit biologischem Harz in der Welt aber noch nicht zu 100%. Da kommt auch die Frage : nehmen wir nicht das Lebensmittel von den Tieren mit Gras und macht es sinn Grasfaserplatte zu produzieren, weil die Holzfaserplatte schon relativ gut entwickelt sind ?
Abb. : Stichprobe von Dämmung aus Gras. Gramitherm.
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Einleitung Diese Arbeit präsentiert erstmal die Fassade als ein Gebäudeelement mit verschiedenen wichtigen Funktionen und danach eine Forschung über neuer Dämmung aus Gras. Zum Thema Fassade werde ich über seinem Begriff, seiner Entwicklung in der Zeit, den Arten und seinen verschiedenen Rollen sprechen. Um mehr Informationen über den Fassaden zu bekommen, kann man meine Vorstellung als PDF sehen. Drin zeige ich Architekturbeispielen, die Typologien und die Materialen, die heute benutzt sind. Zum Thema Gras werde ich über einer neuen Idee sprechen. Nach Recherchen über neue nachhaltige Materialen habe ich erstmal ein dänisches Architekturbüro gefunden : 3XN. Sie machen Forschungen und haben neuen Faserplatten aus biologischen Elementen entwickelt. Ich habe gedacht, dass es manchmal das Holz ersetzen könnte. Mit 2 Grasfaserplatten brauchen wir noch eine Dämmung aus Gras. Und zum Glück besteht es schon in der Schweiz. Ich hatte dann einen neuen Konstruktionsprinzip, wo alles aus Gras war. Ein Haus aus Gras wäre vielleicht eine verrückte Idee aber warum nicht, ob es kein Wald in der Nähe von der Baustelle gibt ? Um die Grasfaserplatte zu herstellen, braucht man Harz. Ich bin mich dann interessiert an die verschiedenen Unternehmen, die Bio-Harz produzieren. Es gibt leider noch keine, die ein 100% Bio-Harz entwickelt. Trotzdem gehen wir in die gute Richtung in den Recherchen. Am Ende erkläre ich ein neues Zyklus von Herstellung „von Gras bis Gras“. Durch mehre Schritten haben wir Dämmung, Grasfaserplatte, Haus und endlich wieder eine Wiese.
Abb. 1 : Stichprobe von Dämmung aus Gras. 3XN/GXN.
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Fassade A. Etymologie Der Begriff „Fassade“ wird seit dem XVIIe Jahrhundert verwendet und stammt aus dem italienischen Wort Facciata. {Wikipedia}. Die Fassade bezeichnet jede senkrechte Absicht eines Gebäudes. Man macht oft den Unterschied zwischen die Hauptfassade, die Hinter Fassade und die seitlichen Fassaden, die Giebelwand benannt werden. {Dicobat} B. Entwicklung der Fassade mit der Zeit Der Menschen hat seinen ersten Lebensraum nicht aufgebaut, er hat ihn einfach in der Natur gesucht und gefunden. Die Höhle war seine erste Unterkunft. Die Hülle war zu dieser Zeit nur eine deutliche Trennung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum, zwischen Nacht und Tag, zwischen dem Licht und der Dunkelheit. Der Mensch füllt in einer zweiten Phase den Höhleseingang mit demselben Material Stein und schließ damit die Höhle. Eine Einschließung verwirklicht in einer dritten Zeit die Umstellung zwischen dem gefundenen und dem aufgebauten Lebensraum. Sie stellt den Willen des Menschen dar, sich ein Gebiet eigen zu machen. Der Mensch entfaltet sich in seiner Umgebung. Diese Aspekte der Weltraumerkundigung und der Macht hat von dem Erscheinen der äußeren Einschließung bis zu der Entmaterialisierung der Fassade überwogen. Die Fassade wird langsam zum Licht und Durchsichtigkeit mit der Entwicklung der Stahlstruktur während des 19. Jahrhunderts. Die Stahlstruktur verursacht also diese Entmaterialisierung der Fassade. Sie betrifft zuerst die industriellen Gebäude und danach die bürgerliche Hauser. Die Fassade sperrt den Menschen nicht mehr ein, sondern sie muss die Kommunikation zwischen Innen und Außen schaffen. Sie stellt eine organische Denkweise dar. Die Gebäudehülle ist heutzutage mit der Entwicklung des Internets und den neuen Technologien aktiv geworden. Man spricht jetzt sogar von klimatischen Fassaden oder noch von pflanzlichen Fassaden.
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C. Die verschiedene Arten 1. Die Warm-Kaltfassade
2. Die Leichtfassade Die Leichtfassade besteht aus Materialen, die eine geringe Masse haben (Zb : Glas, Metallblechen, Holzplatte, Fasen, uzw.). Sie wird dank eine primäre Fassade, die meistens aus Beton oder Stahl gebaut ist. Die Eigenschaften sind : industrielle Herstellung, eine Leichtigkeit von weniger als 100 kg/m², eine geringe Bodenfläche schnell legen und eine Verwendung von gefertigten Materialen. Man findet 3 Typologien : die Vorhangfassade, Halbvorhangfassade und die Sandwichfassade.
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3. Die Doppelfasade
Eine Doppelglasfassade ist relativ neu in der Geschichte der Konstruktion. Die Architekten benutzen dieses System um sich von den Sonnenstrahlen zu schützen. Es dient als einen Luftraum für die Benutzer.
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4. Die Traditionelle Fassade
D. Die Funktionen
Eine Fassade hat mehrere Funktionen. Wir können hier ein Schema mit den wichtigsten Funktionen sehen. Eine Fassade ist wasserdicht. Sie lasst die Licht der Sonne betreten aber sie soll gegen UV schützen. Sie lüftet ein Gebäude aber nicht zu viel. Sie soll starker als der Wind sein. Mit den neuen Normen soll sie auch gegen Lärm schützen. Jemand muss meistens noch nach draußen sehen können. Es ist natürlich auch ein thermische Membran. Die Architekten sollen auch die Ausbreitung von Feuer und die Ladungsübertragung studieren.
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Ein Konstruktionsprinzip aus Gras Heute gehen unsere Ressourcen im Mülleimer durch die Industrie. Es ist eine Feststellung. Meine Frage ist : Wie können wir die biologischen Materialen in der Industrie benutzten um nicht mehr Abfälle zu haben ? Wir sollen das Zyklus wechseln ! Die Idee steht sich zwischen Industrie und Ökosystem. Wir müssen daran nachdenken. Die beide haben schon ihres eigene Zyklus aber die beide geben viel Abfall. Wenn man die Abfälle von der Industrie und von der Natur kombinieren, haben wir ein drittes System ohne Abfall. Es ist ganz theoretisch aber dieses Thesis lässt uns nachdenken. Diese Idee wäre genau nachhaltig. Aber was bedeutet Nachhaltigkeit für mich ? Ich will meine antwort in 5 punkten zum Thema « Bauen » geben. Zuerst müssen wir nur nachhaltigen zertifizierten Materialen benutzen. Das heißt, dass sie wiederbenutzbar und ökologisch sind. Als zweite Punkt, soll die Herstellung von den Materialen moderne und umweltbewusste werden. Zum dritten soll man unbedingt den Transport minimieren. Dann soll man den Produkten aus der unmittelbaren Umgebung erzeugen. Viertens wäre es gut, ob wir die Produkten mit besten Klassen markieren und sortieren. Endlich soll man kompostieren und als Bodenverbesserungsmittel recyceln. Jetzt, kennen wir die Idee und den Begriff von Nachhaltigkeit. Mein Thema ist « Fassade ». Ich hätte gern dann eine neue Konstruktionsprinzip entwickeln. Aber mit welchen biologischen Materialen ? Das dänische Architekturbüro 3XN hat verschiedene Faserplatte entwickelt aus Tomatestiel, Stroh, Algen und Gras. Aus Tomatestiel ist klar, dass es nur mit eine kleine Maßstab funktioniert. Zum Beispiel will einer Hersteller von Gemüse die Abfälle benutzten um ein bisschen mehr Geld zu verdienen, wenn er die Tomatestielen verkaufen, an einer Firma, die Faserplatte herstellen kann. Aus Stroh besteh es schon seit langer Zeit und dieses Thema ist ganz aktuell. Überall in Europa kann man Stroh-Unternehmen finden. Es ist nachhaltig und ein wirkliche interessante Material für den Zukunft als Dämmung, OSSB-Platte oder Konstruktionselement mit Strohballen. Aus Alge wäre es sicher komplizierter. Es gibt nicht Algen überall auf der Erde und es ist relativ unsauber. Dann aus Gras ? Warum nicht ! Es gibt Gras überall, in alle Länder der Welt. Es wächst schnell, noch schneller als Bamboo. Es ist Lokal und Natural. Könnten wir dann Dämmung oder Grasplatte bauen ? Es ist meine Forschung. Die Zusammensetzung von unseren Wände der Fassade wechseln und dadurch unsere Umwelteinwirkung ändern. Kann man ein CLT Holzkonstruktion durch Gras ersetzen ? Paneel aus komprimierte Gras mit Harz oder weniger komprimiert und wir haben dann Dämmung. Trotzdem sollen die Materialen immer trennbar sein.
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Das Büro 3XN/GXN, das die neuen Forschungen publiziert, hat diesen Faserplatte mit Epoxy entwickelt. Epoxy ist dieses Harz, das als Kleber benutzt wird. Meine Interesse wäre dann : gibt es schon auf dem Markt andere biologischen Produkten wie ein biologische Harz oder eine Firma, die mit Gras arbeiten ? Die Antwort ist ja, es besteht schon. Ich präsentiere erstmal die Dämmung aus Graz von den schweizerische Unternehmen Gramitherm und danach Unternehmen von Harz. Was herstellt Gramitherm ? Der Agraringenieur Stefan Grass hat eine Dämmung aus Grasfaser entwickelt. Die Firma benutzt die schweizerische Technologie mit Gras von Wiese. Diese gesunde Endprodukt ist einfach zu stellen. Es ist nicht toxisch und nicht reizend. Die Dämmung ist für alle Projekten verfügbar : neue Konstruktion, Sanierung, uzw. Die Dimensionen sind standard aber auch flexibel, ob man etwas spezifisch braucht. Hier sind die Vorteilen : • • • • • • •
Ausgezeichnete thermische Effizienz ( λ : 0,040 W/(m,K)) und Schalldämmung 100% recycelbar (während die Herstellung und am Ende von Leben) Beste Co2-Bilanz und graue Energie Attraktive Preisen : 6,25€/ m² Sehr gute Feuchtigkeitsregulierend für den Komfort. Mehrere Dichten : von 35 bis 80 kg/m³ Nutzung von regionale Ressourcen für ein regional Markt.
Sie verkaufen das Produkt in mehre Länder in Europa : Frankreich, Niederlande, Belgien, Luxembourg, Schweiz, Irland und Österreich. Um zu bestätigen, sehen wir in der folgenden Tabelle die Eigenschaften der Dämmung. Zu vergleichen mit PUR, sehr benutzt nocht heute für die Dämmung von Gebäude : es produziert 6 Mal weniger graue Energie und 11 Mal weniger CO2 Emissionen. Es ist dann eine sehr gute nachhaltige Material.
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Abb. : Eigenschaften der Dämmung aus Gras. Gramitherm.
Das Prozess von der Produktion ist auch wirklich interessant. In der Tat produziert die Firma Energie dank das Prozess. Sie beginnen mit der Kultivierung und der Ernte von Gras im Rahmen der Partnerschaft mit Bauern (1 ha Gras = 200 m³ Dämmung = 7 isolierten Hausen) Nach teilen sie Gras und Zellulosefaser ab. Sie trocknen und eröffnen die Fasern um die isolierte halbharte Paneelen zu herstellen (Prozess von webforming mit biologische Bindemittel). Die verdaulichen Substanzen geht in einer Biogas Produktion (Produktion von Elektrizität) und als Lebensmittel für Schweinen. Sie nutzen dann vollständig Gras und es gibt endlich kein Abfall. Man muss wissen, dass die Produktion von Gramitherm sich nicht normalerweise in Konkurrenz mit der Lebensmittelindustrie steht und die Firma beiträgt an der Reduktion von Treibhausgassen. Gras speichert tatsächlich CO2. Gras wächst natürlich, ohne Arbeit von Menschen und ohne teure Behandlung. Sie sagen, dass sie 5% der Markt von Dämmung mit 1000 ha Gras liefern können. Es ist 0,1% der Fläche von Weide in der Schweiz.
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Abb. : Schema der Produktion von Biogaz mit Gras.
Jetzt haben wir eine nachhaltige Dämmung. Man braucht noch Paneel für den Konstruktionsprinzip. Wie gesagt und gezeigt, hat ein Architekturbüro schon ein Graspaneel entwickelt. Aber leider ohne Bio-Harz und keine richtige Produktion für den Markt. Meine Idee wäre ein gute Absprache zwischen die Bauern, die Unternehmen mit Robotersysteme und die Architekten. Im Gegenzug das Gras geben die Firma den Satz von Gras mit alle Nährstoffe und Aminosäure um Biogas zu produzieren. Es ist ein « Deal ». Und dank die Roboten könnten die Projekten aus Grasplatten schneller und dann günstiger entwickelt werden. Die Architekten können dann immer mehr innovativ werden. Die Firma, die Bio-Harz produzieren, sind überall in der Welt aber der Prozentsatz von biologischen Materialen im Harz sind ganz unterschiedlich, von weniger als 30% im Stoff bis 95%. Die besten, dass ich gefunden haben, sind „Dragonkraft“ und „Sustainable Compoistes Ltd.“ Die beide Unternehmen stehen sich in den Vereinigten Königreiches. Bei “Dragonkraft” finden wir das „UV-L resin“. Das Harz ist aus 95% Leinenöl und aus 5% mineralische Stoffe für das Aushärten gebildet. Es ist so resistent als Polyesterharz und leistungsstarker für die Torsion. Er hat auch die „EcoPoxy“ entwickelt. Ein Harz ohne Glasfaser, sondern naturalischen Fasern : Basalt, Hanf oder Lein. Bei “Sustainable Composites Ltd.” finden wir die “EcoCompo UV-L Resin”. Das Harz ist auch 95% vegetalische Öl garantiert. Die Hypothese ist, dass man mit Gras + Bio-Harz + eine Presse eine Bauplatte herstellen kann. Man würde druck- und Tragtesten machen aber man könnte vielleicht ein ganzes Haus aus Gras mit diesen Elementen bauen. Fachgebiet Nachhaltiges Bauen Prof. Dirk E. Hebel Fakultät für Architektur - KIT Karlsruhe 12
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ZYKLUS
1. 2. 3. 4. 5.
Gras wächst (oben) in den Wiesen, in der nähe von einer Baustelle. Gras wird gemäht. Gras ist gestockt und gärt Abteilung von Stücken von Gras und der Saft um Biogas zu produzieren. Gras geht in eine kleine und lokale Firma um Bauprodukten zu bauen und eine kleine lokale Biogas station ist gebaut. Die Bauern haben dann genug Energie für den landwirtschaftlichen Maschinen, ein Teil geht für die Strom von der Firma (Gramitherm und eine Firma von Bio-Harz zum Beispiel) und das Rest geht für die Stadt oder Autos > Elektrische Auto oder direkt Biogas Auto. 6. Das Leinen ist gemäht 7. Gras + Bio-Harz + eine Presse = verschiedene Bauplatte. Sondern gibt es schon die Dämmung mit Gras und Stärke als Bindemittel. Deswegen ist alle ökologisch. 8. Lokale Transport von den Bauteilen. 9. Konstruktion für Disassembly 10. Feinzerkleinerung von den Biologischen Materialen 11. Dünger für Gras in den Wiesen.
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Schlussfolgerung Diese Arbeit schlag ein Konzept vor. Die Recherchen fragen die Materialen, die wir als Dämmung und das aktuelle Harz benutzen. Ich denke persönlich, dass die Holzkonstruktion relativ schon gut funktioniert und man könnte nur diese Dämmung aus Gras addieren. Aber es gibt Orten auf der Welt, wo finden wir kein genug oder kein Holz, sondern nur Gras. Dann wäre es vielleicht eine Alternative aus Graz zu bauen. Man soll noch sich fragen, ob die Herstellung der Dämmung nicht das Lebensmittel von den Tieren benutzt. Die Firma Gramitherm behaupt, dass nee aber ich bleibe septisch. Man braucht schon ziemlich viel Stoff um das Dämmungspaneel zu herstellen. Was finde ich auch extreme interessant dagegen ist die Produktion von Bio-Gas. Das Zyklus der Produktion ist richtig spannend. Vielleicht mehrere Unternehmen auf der Welt Bio-Gas herstellen könnten. Die organischen Abfällen sind überall, in ganz viele Bereichen. Es kostet am Anfang mehr an der Firma um die Tanken zu bauen aber nach einige Jahren bekommt sie eine Kapitalrendite. Bio-Gas produziert Elektrizität, die direkt an die Firma dient und es gibt kein Abfall mehr.
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Referenzen Artikel (Magazin): Nice-Matin (2010, April 12). Dragonkraft : 1er fabricant français de résines “bio”. Nice-Matin. Le Moniteur (2009, March 17). Gramitherm : l’herbe comme matériau isolant. Le Moniteur.fr. Web Pages : 3XN/GXN (2017). 3GXN. Retrieved from http://www.3xn.com/#/media/publications Clean Insulating Technologies http://gramitherm.ch/?lang=fr
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