Stufe 3 - CUBITY 2.0

Stufe 3 – CUBITY 2.0

Ressourcen- und Energieeffizienz sind die Themen, die zukünftig das energieeffiziente Bauen bestimmen werden. Mit dem laufenden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben CUBITY 2.0 werden daher auf Grundlage des realisierten und als LivingLAB beforschten studentischen Wohnprojektes CUBITY vor allem zwei Kernziele verfolgt: Die energetische Optimierung von CUBITY als Niedrigstenergiehaus innerhalb des „Haus -imHaus-Prinzips“ und die Entwicklung von CUBITY zum ganzheitlich vernetzten Stadtbaustein im Quartierskontext.

Kontext

Die vorgenannten Kernziele umfassen die ganzheitliche Weiterentwicklung von CUBITY in technischer, energetischer, architektonischer, städtebaulicher und ökonomischer Dimension. Damit unmittelbar verbunden ist die Analyse der Marktpotenziale für das modulare Bauen in einem optimierten CUBITY- Gebäudesystem.

Die Erarbeitung und Entwicklung von standardisierbaren und übertragbaren Lösungen auf der Basis von belastbaren Benchmarks und Nutzungsprofilen wird in den Bearbeitungsprozess integriert. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit möglicher Lösungen soll dabei intensiv betrachtet werden. Insbesondere die Thematik der Ressourcen- und Energieeffizienz steht dabei im Vordergrund.

CUBITY adressiert als klimaneutrales Gebäude eine große Themenbreite der Nachhaltigkeit und wird zum beispielgebenden Demonstrationsprojekt. Als Einzelobjekt und im urbanen Kontext soll CUBITY zu einem robusten und standardisierten Baustein der Energiewende werden, der für eine maximale Übertragbarkeit steht.

Hinsichtlich des zu untersuchenden Marktpotenzials für CUBITY 2.0 wird die Analyse auf das studentische Wohnen und auf daraus ableitbare Sonderwohnformen (z.B. Boarding House für Young Professionals etc.) sowie auf innovative Arbeitswelten im Bundesland Hessen (Co-Working etc.) konzentriert. Im räumlichen Fokus stehen hierbei vor allem typische städtebauliche Quartiere in hessischen Großstädten mit Hochschulstandorten (u.a. Frankfurt, Darmstadt, Gießen, Wiesbaden), die für Nachverdichtungsstrategien in Frage kommen.

Nachverdichtungsstrategien

Anforderungen

Gebäude werden als vernetzter Baustein einer nachhaltigen Versorgung integraler Bestandteil einer auf erneuerbaren Energien beruhenden Infrastruktur und leisten damit zukünftig umso mehr einen aktiven Beitrag. Die Vernetzung am Standort spielt eine elementare Rolle und wird grundsätzlich im Rahmen der Entwicklung von Systemlösungen betrachtet. Im Kontext urbaner Strukturen werden Varianten ermöglicht, die eine höhereenergetische Effizienz und Wirtschaftlichkeit erwarten lassen. Für die Einspeisung, Speicherung oder Umwandlung von Energie aus erneuerbaren Quellen (power to heat oder power to gas etc.) wird die notwendige Maßstäblichkeit erreicht, die auf Gebäudeebene nicht umgesetzt werden kann. CUBITY wird als ein solcher Baustein technologieoffen entwickelt und ermöglicht durch den Ansatz einer ganzheitlichen Betrachtung über die Gebäudegrenze hinaus die Umsetzung von Klimaneutralität. Den energetischen Potenzialen wird durch den Ansatz Gebäude als Energieerzeuger und Energiedienstleister im Versorgungsnetz Rechnung getragen. Varianten bis zu einer maximaler solaren Eigenversorgung werden untersucht und bewertet.

Ökonomie

Im Rahmen der Kostenanalyse der Bestandsoptimierungsphase (Living LAB & Founder LAB), im Sinne der angestrebten kostengünstigen Realisierung, wird exakt ausgewertet, welche verwendeten Bauteile und Systeme in welcher Höhe Kosten verursachen. Auf der Grundlage der Kostenfeststellungen werden Optimierungspotenziale in allen Bereichen (Gebäudehülle, Konstruktion, Gebäudetechnik, Planung, etc.) unter Beibehaltung des energetischen und baulichen Standards und ohne Veränderung der Prototypen untersucht und in Bezug auf Kostenänderungen interpretiert.

Die Kostenanalyse wird somit in die technischen Dimensionen der Systemoptimierung rückgekoppelt. Dies geht über die übliche Kostenoptimierung bei Demonstrationsprojekten hinaus, da sie in diesem Projekt in ein „lernendes System“ eingebettet und mit Wirkungs- sowie Kostensensitivitätsanalysen unterstützt wird. Kern dieser Aktivitäten ist die Erkenntnis, dass nur ein in seinen Kosten überzeugendes und wettbewerbsfähiges Produkt, eine Lösung für die Ziele des kostengünstigen Bauens und des bezahlbaren Wohnens im AktivPlus – Standard liefern wird.

Die systematische Entwicklung von technisch und ökonomisch funktionierenden Nachverdichtungsmodellen ist bereits in sich eine innovative Technik, die im aktuellen Städtebau zwar punktuell angestrebt wird, deren systematische und strategische Umsetzung in den Städten jedoch noch in den Kinderschuhen steckt. Insbesondere, wenn diese Nachverdichtungsaufgabe mithilfe der kostengünstigen Modulbauweise erfolgt.

Bestandsoptimierungsphase

In der Bestandsoptimierungsphase werden die CUBITY – Prototypen „Living LAB“ in Frankfurt / Main und „Founder LAB“ in Würzburg unter städtebaulichen, architektonischen, nutzungsspezifischen, energetischen und technischen Aspekten analysiert und optimiert. Die optimierten Lösungen werden durch eine rechnerische Abbildung dokumentiert und mit den Simulationsergebnissen vergleichen. Der tatsächliche Energieverbrauch wird als Referenzgröße genutzt und zur weiteren Validierung der Simulationsmodelle genutzt. Diese Optimierung wird auf der Grundlage einer Überprüfung des Energiekonzepts sowie einer Kostenanalyse und einer Untersuchung der Preis-Nutzen-Relationen in die ökonomische Systemdimension rückgekoppelt, um ein kostengünstiges und energieeffizientes Bauen gewährleisten zu können.

Die Bestandsoptimierungsphase umfasst folgende Arbeitsschritte und Leistungen:

Prototypen-Optimierung – Geometrie und Grundriss
Prototypen-Optimierung – Konstruktion
Prototypen-Optimierung – Gestalt und Fassade
Prototypen-Optimierung – Energiekonzept, Bauphysik, Gebäudetechnik
Prototypen-Optimierung – StädtebauKostenanalyse (inklusive Kostenfeststellung und Einsparpotenziale)
Analyse der Preis – Nutzen – Relation
Best Practice – Untersuchung bezogen auf die Gebäudetypologie
SWOT- Analyse

Entwicklungsphase

Die optimierten Prototypen von CUBITY bilden dann die Grundlage für die Untersuchungen in der Entwicklungsphase des Vorhabens. Hierbei geht es darum, auf der Grundlage von Bedarfs- und Potenzialanalysen in Hessen CUBITY 2.0 zu entwickeln.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es zum einen festzustellen, wie man CUBITY in technischer, energetischer, architektonischer, städtebaulicher und auch ökonomischer Dimension weiterentwickeln kann. Die Erarbeitung und Entwicklung von standardisierbaren und übertragbaren Lösungen auf der Basis von belastbaren Benchmarks und Nutzungsprofilen wird in den Bearbeitungsprozess integriert. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit möglicher Lösungen soll dabei intensiv betrachtet werden. Zum anderen wird erforscht, welche Marktpotenziale sich für das modulare Bauen und für ein optimiertes CUBITY – Gebäudesystem bieten.

Die Entwicklungsphase umfasst folgende Arbeitsschritte:

Optimierung der Entwicklungsvarianten
Entwicklung CUBITY 2.0 Geometrie und Grundriss
Entwicklung CUBITY 2.0 Konstruktion
Entwicklung CUBITY 2.0 Gestalt und Fassade
Entwicklung CUBITY 2.0 Energiekonzept, Bauphysik und Gebäudetechnik
Explorativ – qualitativen Untersuchung
Studie zu Nachverdichtungsstrategien im urbanen Kontext (städtebaulich und energetisch)
Marktpotenzialuntersuchung
Geschäfts- und Finanzierungsmodelle – Risikoanalyse