Expo Cultural Park Greenhouse Garden, Shanghai, China
Shanghai, eine der größten Städte der Welt liegt im Mündungsgebiet des Jangtsekiang in subtropischem Klima. Es gibt hier vier Jahreszeiten, ähnlich denen im südlichen Europa. Frühling und Herbst sind dort angenehm warm, der Sommer dagegen heiß bis sehr heiß und feucht. Der Winter wird als mäßig kalt beschrieben, gelegentlicher Frost ist möglich.
Für die Erstellung eines Wüsten- und eines tropischen Klimas war ursprünglich eine Konditionierung mit Klimatechnik für die Gewächshäuser vorgesehen. Zur Reduzierung des enormen Energieaufwands war eine zweifache Wärmeschutzverglasung angedacht. Eine solche Verglasung hat den großen Nachteil, dass viel Einstrahlung verloren geht, was unter Umständen mit Kunstlicht ausgeglichen werden müsste, damit die Pflanzen gedeihen, denn vorgesehen sind Gewächse, die aus klimatischen Zonen stammen, die sehr viel Licht bieten: Die Gewächshäuser dieses Projekts sollen eine Wüste beherbergen, einen tropischen Regenwald und den Wolkengarten.
Eine weitere Herausforderung war die grundlegende Aussage der Architekten: “Wenn wir ein Gewächshaus bauen, muss es ein Nullenergie-Gewächshaus sein, wir brauchen Photovoltaik!“ Das Ziel eines Nullenergiegebäudes ist bei der gegebenen Nutzung als Gewächshaus eine Herausforderung.
Mit unseren Simulationen konnten wir zeigen, dass bei der relativ hohen Jahresdurchschnittstemperatur Shanghais eine Isolierverglasung mit ihren niedrigen Wärmeverlusten deutlich weniger einsparen würde, als die dann notwendige künstliche Belichtung der Pflanzen verursacht durch die hohen Kosten für Energie. So ließ sich der Bauherr überzeugen, auf Wärmeschutzverglasung zu verzichten, was die leichte und elegante Fassadengestaltung ermöglichte. Die Pflanzen erhalten dadurch die maximale Sonneneinstrahlung. Zusätzlich werden die Gewächshäuser ausschließlich auf natürliche Weise gelüftet und damit rein passiv gekühlt, was den Energiebedarf erheblich reduziert. Dem Risiko einer sommerlichen Überhitzung beugt ein außen angebrachter, beweglicher Sonnenschutz der Dachverglasung vor.
Photovoltaik ist zur Erfüllung des Nullenergieziels notwendig, aber auf dem Dach des Gewächshauses nicht unterzubringen. Dafür wird die ehemalige Struktur einer Industriebrache genutzt, die auf dem Grundstück verbleiben soll, und mit PV belegt. Aber selbst bei vollständiger Bedeckung reicht die Fläche nicht aus, um die angestrebte ausgeglichene Energiebilanz zu erzielen.
Also müsste auch der See teilweise mit PV belegt werden. Aus ästhetischen Gründen ließe sich diese als Unterwasser-PV installieren, mit ausreichender Fläche, um mit Solarmodulen ausreichend viel Energie zu ernten. Aus Vorversuchen ist bekannt, dass das problemlos möglich ist und die Einbußen niedrig sind, wenn die Module wenige Zentimetern unter der Wasseroberfläche angebracht sind.