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pneumocell

Der Wiener Architekt Thomas Herzig hat nach umfangreicher Forschungs- und Entwicklungsarbeit ein modulares System aus aufblasbaren polygonalen Bauelementen entwickelt. Die patentierten "pneumocell"-Elemente können in vielfältiger Weise wie Bausteine miteinander verbunden werden und lassen so individuelle Formen und Größen von temporären Bauten zu. Ein dreidimensionales Seilnetz verstärkt die pneumatische, transparente Konstruktion.

Alle Konstruktionen der lebenden Natur sind Pneus! Seit Jahrhunderten haben Architekten und Ingenieure immer wieder das Ziel, den Materialbedarf bzw. das Gewicht ihrer Konstruktionen zu minimieren. Beispiele hierfür sind die schlanken Pfeiler und Steingitter der Gotik, über filigrane Stahlfachwerke seit der Industrialisierung bis hin zu Leichtbaukonstruktionen für die Luftfahrt. Pneumatische Konstruktionen erreichen das Ideal der Entmaterialisierung des Bauens in optimaler Weise.

"Pneumocell" kombiniert gestalterische und konstruktive Vorteile pneumatischer Konstruktionen mit denen eines flexiblen Bausatzsystems aus seriell produzierten Standardelementen. Vorbild hierfür ist die Natur, welche diese effizienteste aller Konstruktionsarten bereits vor Millionen Jahren hervorgebracht hat: die Zelle! Form und Stabilität der Konstruktion ergeben sich aus dem Zusammenspiel der Membranaußenfläche und dem inneren Druck. Eine zugbelastete äußere Membran umhüllt ein unter Druck stehendes Medium. Alle lebenden Konstruktionen der Natur sind nach diesem Prinzip gebaut: Jede Zelle ist ein Pneu.

Konstruktion und Material

In Analogie zu biologischen Zellkonstruktionen können die luftdicht verschweißten "pneumocellen" ivielfältiger Form zu Gesamtobjekten nahezu unbegrenzter Größe zusammengefügt werden.

Sollte eine "pneumocelle" beschädigt werden, so kann das schadhafte Element ausgetauscht werden, während die übrigen Elemente die Konstruktion weiter tragen. Die polygonalen Zellen werden an den stets gleich langen Kanten mit Reißverschlüssen zusammengefügt. Das System sieht bisher zwei Modulgrößen mit 213 cm oder 604 cm vor. Die Stabilität des Zellverbands wird dadurch erreicht, dass die Elemente schalenförmig aneinander gefügt werden.

"pneumocell-Elemente" werden aus thermoplastischem Polyurethan TPU luftdicht verschweißt und sind als schwer entflammbar (B1) zertifiziert. Dieses Material wurde dabei erstmals für pneumatische Konstruktionen eingesetzt, die bisher meist aus PVC-beschichtetem Polyestergewebe für große mobile Konstruktionen, ETFE-Kissen für Gebäudefassaden oder PVC bei kleineren Objekten bestanden. Der Fluorpolymer-Werkstoff Ethylen-Tetrafluorethylen ETFE scheidet für mobile Konstruktionen jedoch aus, da sich das Material nicht für den Transport zusammenfalten und knicken lässt. Gegenüber PVC hat TPU den Vorteil der höheren Umweltfreundlichkeit, Kältetauglichkeit bis minus 30°C, stärkere Elastizität, eine höhere Zugfestigkeit sowie wesentlich bessere Haltbarkeit der Schweißnähte. Der Nachteil von Gewebefolien ist, dass sie vernäht werden müssen und daher nie luftdicht sind. Das Gebläse muss meistens permanent laufen. Die Möglichkeit TPU-beschichtete hochreissfeste Gewebefolien zu verwenden entfällt, da diese leider nicht in transparenter Ausführung existieren.

Die "pneumocell"-Elemente aus thermoplastischem Polyurethan sind dank ihrer Transparenz hingegen hervorragend für Lichteffekte bei Nacht in farbiger Beleuchtung geeignet. Beim kleinen Bausatzsystem mit 213 cm Kantenlänge ist die Festigkeit der 0,25 oder 0,35 mm dicken TPU-Folie völlig ausreichend. Die maximale freie Spannweite für kuppelartige Bauten liegt hier bei etwa 10 Metern. Beim großen Bausatz mit 604 cm Kantenlänge nimmt nicht mehr die Folie, sondern ein dreidimensionales Seilfachwerk die statischen und dynamischen Kräfte auf. Mit diesem Bausatz sind Spannweiten bis 30 Meter realisierbar. Als Material für die Seile wurde Dyneema gewählt, welches bei 6 mm Durchmesser bis zu 36 KN Zuglast aufnehmen kann. Für die Knotenpunkte des Seilnetzes wurden spezielle Klemmscheiben aus glasfaserverstärktem Polyamidspritzguss entwickelt. Die maximal 0,35 mm dicke Folie muss somit nur die Luftdruckspannung innerhalb der Seilnetzmaschen aufnehmen. Die elastische Folie kann sich zudem auch gut an eventuell ungleiche Spannungen im Seilnetz anpassen. Mit normal einlagiger Folie wird ein U-Wert von ca. 2,9 W/m2k erreicht, mit doppelter Folienlage, werden Werte um 1,4 - 1,5 W/m2K erreicht.

Eine wesentliche Energieeinsparung gegenüber konventionellen "Luftburgen" liegt in der im Prinzip luftdichten Konstruktionsweise. Die Elemente werden im nicht aufgeblasenen Zustand am Boden verbunden. Über genormte Schlauchstücke kann ein Luftkreislauf innerhalb der Elementgruppe hergestellt werden. Mittels eines zentralen elektrischen 1500 W-Gebläses werden die Elemente dann mit Luft befüllt und die Konstruktion richtet sich ohne Kran und ohne Gerüst auf. Ein Druckschalter unterbricht automatisch die Stromzufuhr zum Gebläse, sobald der gewünschte Luftdruck erreicht ist, und schaltet sich wieder ein wenn der Druck nach einiger Zeit abfällt.

Eine optional reflektierende Bedruckung der Oberfläche vermindert zudem eine Überhitzung in der Sonne. Die Pneus passen sich Bodenunebenheiten an, sodass ein Schwerlastboden anders als bei konventionellen Zelten mit starrem Alu-Traggerüst nicht notwendig ist.

Umweltschutz

Besonders wichtig bei dem Produkt ist der Umweltaspekt. Durch das geringe Gewicht von "pneumocell" kann beim Transport CO2 eingespart werden. Eine Holzkonstruktion in gleicher Größe wäre etwa 40 mal schwerer, selbst ein konventionelles Zelt ohne Schwerlastboden hat aufgrund der schweren Tragstäbe nahezu das doppelte Gewicht eines doppelwandigen "pneumocell"-Pavillons. Dadurch werden bei einem mobilen Messepavillon mit 70m3 gegenüber einer Holzkonstruktion etwa 20.000 kg CO2 beim Transport eingespart. ( siehe Tabelle)

Viele temporäre Bauten werden nur einmalig aufgebaut und anschließend entsorgt, weil keine Verwendung mehr dafür gegeben ist oder die Konstruktion nicht ohne Beschädigungen zerlegt werden kann. "Pneumocell"-Elemente hingegen können beliebig oft neu zusammengebaut werden und dabei auf geänderte Bedingungen eingehen. Der Nutzer profitiert von der wiederholbaren Verwendung für zahlreiche verschiedene Anwendungen. Und auch die Umwelt profitiert durch weniger Masse, die produziert, transportiert und entsorgt werden muss. Die Preise für pneumocell-Konstruktionen liegen bei ca. 60 bis 150 Eur/m2 Wand- oder Dachfläche und können auch individuell angefertigt werden. 

Weitere Informationen erhalten Sie hier 

Bildrechte: pneumocell, Thomas Herzig, Wien

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