Visualisieren einesMinergie®-EinfamilienhausesMaturaarbeit von Dominic Ender, G1d Gymnasium Kirchenfeld Abteilung Geistes- und Humanwissenschaften

Betreuung: Samuel Anderegg Bern, Oktober 2010

Inhaltsverzeichnis | 1

Inhaltsverzeichnis 1

Einleitung 2

Prozess 3

Organisation WegfindungInspirationMinergie®-Label SchneckenhausArbeit mit Cinema 4DErstellen einer Innenszene

Produkt 14

EnergieLichtRohstoffeIntegration Fazit 38

Dank 39

Anhang 40

Literaturverzeichnis 44

QuellenangabeInspiration und InformationSonstige Hilfsmittel

3

14

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INHALTSVERZEICHNIS

2 | Einleitung

Computersimulationen trifft man heutzutage in unglaublich vielen verschiedenen Bereichen des öffentlichen Lebens an. In den Naturwis-senschaften zum Beispiel werden sie zur Er-forschung von Theorien verwendet, wie etwa um ein Gehirn in all seiner Komplexität und Funktionalität nachzubauen. [1] Aus der Unter-haltungsbranche sind solche Vorgänge auch nicht mehr wegzudenken: Während einzelne SpielfilmenurnochaufBasisdesComputersentstehen, sind Spielehersteller daran interes-siert, durch die Interaktivität sowie der virtuel-len Realität dem Kunden ein langbleibendes Erlebnis zu bieten.Auch in der modernen Architektur sind Com-putersimulationen zu einem unentbehrlichen Bestandteil geworden. Zeichner und Künst-ler erschaffen sogenannte virtuelle Realitä-ten, wobei «virtuell» nicht als Gegenteil von «real», sondern vielmehr von «physisch» zu verstehen ist. Ein beliebiges Projekt kann in seiner nahezu vollen Funktionalität und Wir-kung dem Betrachter als Visualisierung ein «geistiges Erlebnis» geben. Man erhält durch den Computer die Möglichkeit, in einem Haus umherzulaufen, bevor der Grundstein gesetzt wird.Aus dieser Idee heraus entstand mein Verlan-gen, aus der ungeheuren Vielfalt an Möglich-keiten etwas Eigenes und Unverkennbares zu schaffen.Auf dem Weg zu den fotorealistischen Auf-nahmen hin spielte die Natur eine wichtige Rolle. Nach anfänglichem Skizzieren stellte sich bald einmal heraus, dass ein komplettes Haus nur in einer realen Umgebung wirklich

EINLEITUNG

Sinn machte. Schliesslich entwickelte sich daraus der Gedanke, etwas Nachhaltiges, das mit der Umgebung in Harmonie steht, zu kreieren.Zwei Kriterien spielten dabei eine besonde-re Rolle : Der Minergie®-Standard sowie die Form eines Schneckenhauses. Das daraus entstandene Projekt platzierte ich auf eine bestimmte freie Baufläche meiner Wohnge-meinde.Unter diesen Kriterien plante, bemass, entwi-ckelte, zeichnete und realisierte ich während des letzten halben Jahres ein eigenständiges Konzept zu einer fertigen Visualisierung.

Organisation | Prozess | 3

Organisation

Um die Aufgabe «Visualisieren eines Minergie®-Einfamilienhauses» ohne jegliche Vorkenntnisse in computerbasiertem Zeichn-en und Visualisieren zu realisieren, war ich von Beginn an auf externe Hilfe angewiesen. Um die benötigte Computersoftware zu erlernen nahm ich mich verschiedener Lern-Tutorials an, welche autodidaktisch Inhalte über ge-wisse Themengebiete vermitteln. Für die Ar-beit am konzeptuellen und theoretischen Teil des Hauses konsultierte ich Fachliteratur. Für weitere Hilfe und zusätzliche Informationen betreute mich auf Anfrage ein Experte, näm-lich Herr Daniel Brunner von ANS Architekten in Worb. Dadurch war mir ein Arbeitsumfeld gegeben, durch welches ich schliesslich zu meinem gesetzten Ziel, der Visualisierung, kommen konnte.

Wegfindung

Zu Beginn jedoch war mir mein konkretes Vorgehen noch unklar. Ich wusste lediglich, dass es mit bestimmten Programmen mög-lich ist, sehr naturgetreue Simulationen von architektonischen Plänen herzustellen, und damit hatte es sich dann auch schon. Durch das Internet und Kollegen wurde ich auf die GrafiksoftwareCinema4Daufmerksam,wel-che mit beeindruckenden Visualisierungen auf ihrer Herstellerwebsite wirbt. Sie wird ei-nerseits von Filmstudios für Animationen und visuelleEffekteverwendet,andererseitsfindetsie auch in ganz anderen Sektoren wie dem Ingenieurwesen oder dem Game-Design An-klang. Als relevanter Vorteil erschien mir die genannte einfache Handhabung sowie eine bessere Benutzerfreundlichkeit gegenüber Programmen von konkurrierenden Herstellern wie etwa 3ds Max oder POV-Ray.Mit dem Ziel, eine moderne und anspruchs-volle Visualisierung zu erhalten, entschied ich mich, diese Software zu erlernen.Der Einstieg in das Grafikprogramm fiel mirdurch diverse Tutorials und Workshops sehr

PROZESS

Taschenlampe aus einem Video-Workshop

4 | Prozess | Wegfindung

einfach, da Inhalte autodidaktisch durch Nachmachen vermittelt werden. Auch durch das Einführungsbuch «Cinema 4D: Grundla-genundWorkshops fürProfis« [2] erhielt ich wertvolle Tips und lernte etwa, eine leuch-tende Taschenlampe herzustellen. Gleich-zeitigfingichan,mirGedankenüberdaszuvisua-lisierende Haus zu machen. Da durch den Computer keine Grenzen in Hinsicht auf Ort, Grösse und Preis gesetzt sind, schweb-ten mir einige verrückte Szenarien für das Projekt vor: Wie es wohl wäre, eine Traum-villa inmitten eines Urwaldes, umrundet von BäumenundSchlingpflanzen,zuplatzieren?Oder doch lieber ein Ferienhaus in den Alpen mit unmittelbarer Aussicht auf einen Glet-scher? Ich sah mich gewissermassen ge-zwungen, mein Thema aus einer immensen Vielfalt an Möglichkeiten einzuschränken und eine architektonische Realität zu erstellen. Vo-rausgehend hatte ich mich oft mit der Frage auseinandergesetzt, wie sich ein Haus best-möglich in die Natur integrieren lässt, sodass dies sowohl visuell als auch funktional in eine gegebene Landschaft passt. Nachdem ich

mich in das Thema der sogenannten „Grünen Architektur“ [3] eingelesen hatte, erschien mir allmählich ein neues Kriterium, nach welchem mein Konzepthaus entstehen sollte:Der Minergie®-Standard.Dieses Schweizer Qualitätssiegel steht für ei-nen bestimmten Grad an Nachhaltigkeit für neue sowie modernisierte Gebäude. Bauten, die mit den Minergie®-Siegel deklariert sind, gelten im Vergleich mit dem Durchschnittshaus als Verbraucher weniger natürlicher Ressour-cen und daher als geringere Belastung für die Umwelt. In einer Zeit in der ein «ökologischer Fussabdruck» mit der äusseren Hülle eines Hauses gleichgestellt wird, kann ein solches Gütesiegel beim Kauf entscheidend sein. Der

Anfängliche Skizze zum KonzeptFrüher Entwurf eines möglichen Szenarios

Wegfindung | Prozess | 5

«ökologische Fussabdruck» beschreibt die gesamte Fläche, die notwendig ist, um den Lebensstandard der eines Menschen unter Fortführung heutiger Produktionsbedingun-gen dauerhaft zu gewährleisten. [4] Da Gebäu-de zu den grössten Verbrauchern von natür-lichen Ressourcen gehören, wollte ich dies anhand eines konkreten Konzeptes etwas genauer untersuchen. Um Informationen aus erster Hand zu erhalten, fragte ich beim Ar-chitekturbüro ANS in Worb um genauere De-tails zu Minergie® nach. Zu meinem grossen Glück nahm sich Herr Daniel Brunner meinen Fragen an und gab mir auch wertvolle Kritik zu meinen groben Skizzen und Entwürfen. Im Gespräch mit ihm erfuhr ich viel über den

Zusammenhang zwischen Raum, Rohstoffen und Materialien. Aus diesen persönlichen Ge-sprächen schuf ich mir schliesslich einen ge-nauen Richtplan, welcher auf dem Minergie®-Standard aufbaut, und auch auf ein nicht in der Realität erbautes Gebäude anwendbar ist (siehe dazu «Minergie®-Label»). Ein weiteres KriteriumfürdiesesfiktiveGebäudesolltederStandort sein. Ich wählte dafür eine Parzelle von 600 m² einer landwirtschaftlichen Zone in meiner Wohngemeinde Worb, was mir er-laubte, die Umgebung genau zu untersuchen undfotografischfestzuhalten.Als die drei Vorgaben Cinema 4D, Miner-gie® und der Standort gesetzt waren, fingich mit dem Planen an. Ich hatte ein gewis-

Fertiger Plan des Hauses

6 | Prozess | Wegfindung

Fertiges CAD-Modell des Konzept-Hauses

ses Grundkonzept, bei der sich die Form des Einfamilienhauses von einem Schneckenhaus ableitete, im Kopf. Diese Idee besprach ich anschliessend mit Daniel Brunner. Er erklär-te mir, welche Materialien für entsprechende Gebäudeteile und Wände verwendet werden müssen, um möglichst nachhaltig zu bauen. Durch diese Hilfe blieb mir ein grosser Teil an Recherchearbeit erspart und ich konnte danach mit dem eigentlichen Teil der Arbeit, dem Digitalisieren der Daten, beginnen. Ich überlegte mir zuerst, die komplette Konst-ruktion des Hauses in Cinema 4D vorzuneh-men, doch entschied mich schliesslich sinn-vollerweise dagegen. In einem kostenlosen Grundkurs zu Cinema 4D, welchen ich kurz zuvor in Zürich besucht hatte, lernte ich, dass Zeichnungen und Pläne zuerst in einer CAD-Software (engl. für Computer Aided Design) erstellt werden, bevor diese für die endgülti-ge Visualisierung in Cinema 4D weiterverar-beitet werden. Dies ergibt Sinn, denn mit ei-nem CAD-Programm lassen sich Objekte wie Wände und Fenster nach bestimmten Para-metern ausrichten und auch beliebig oft dupli-

zieren. Sämtliche Objekte sind problemlos im Nachhinein veränderbar. Also begab ich mich auf die Suche nach einem geeigneten CAD-Programm. Dabei stiess ich auf VectorWorks 2010, welches mir von einem Kollegen, ei-nem Hochbauzeichner, empfohlen wurde. Als er mir das über tausend Seiten umfassende Handbuch dazu gab, glaubte ich zuerst einer noch komplexeren Software als Cinema 4D zu begegnen. Daher war ich ziemlich über-rascht, dass Vectorworks nicht viel bis gar keine Vorkenntnisse verlangt und ich die Soft-ware relativ rasch erlernen konnte. Dennoch stiess ich beim Zeichnen auf gewisse Proble-me, und fragte sicherheitshalber bei ANS Ar-chitekten um Hilfe nach. Dieses grosszügige Unternehmen ermöglichte mir anschliessend bei einem spezialisierten Hochbauzeichner ein kleines Arbeitspraktikum zu absolvieren. Herr Beat Stooss betreute mich während ein-einhalb Tagen während der Maturaarbeits-In-tensivwoche mit seinem Fachwissen und half mir beim Fertigstellen der gewünschten Form meines Drahtgittermodells. Dank ihm gelang mir ein wichtiger Schritt vorwärts in Richtung Visualisierung, denn ab diesem Zeitpunkt konnte ich zum wesentlichen Teil, der Arbeit mit Cinema 4D, übergehen.

Inspiration | Prozess | 7

Inspiration

Dass Architekturvisualisierungen fotorealis-tisch wirken, wird heutzutage hauptsächlich durch den Einsatz von Hochleistungscom-putern ermöglicht. Bis noch vor ungefähr 40 Jahren jedoch wurden sämtliche Darstel-lungen von Plänen und Ansichten fast aus-schliesslich von Hand gezeichnet und gemalt. Bis zu diesem Zeitpunkt existierten auf der Welt nur eine Handvoll Computer, die grund-sätzlich für strategische Berechnungen ein-gesetzt wurden. Mit der Erfin dung des Mik-roprozessors im Jahre 1971 [5], welche einen immensen Fortschritt im Computerbau er-laubte, wurde die Elektronik-Industrie auf ein neues Level gehoben. Neue, leistungsfähi-gere Rechner er möglichten erst malige gra-phische Benutzeroberflächen, mit welchen einfache geometrische Formen dargestellt werden konnten. Dieser Schritt wird als Ge-burtsstunde des virtuellen Zeichnens ange-sehen. Seit diesem Zeitpunkt hat sich in Hin-sicht auf die Komplexität der Darstellungen viel verändert, mitunter auch die der Architek-

turvisualisierungen. Hauptverantwortlich für das Voranschreiten im Erschaffen einer soge-nannten virtuellen Realität sind vor allem Ma-thematiker und Programmierer, für welche es bis zum heutigen Stand der Computergrafik etliche Hürden zu überwinden gab. Beide Bil-der auf dieser Seite zeigen Visualisierungen, welche bei ihrem Erscheinen relativ bekannt geworden sind und auch Preise erhalten ha-ben. Das linke Bild stellt eine Variante einer zu errichtenden Wohnung dar, die anschlie-ssend den ausgeschriebenen Wettbewerb für einen Umbau gewonnen hat, und ist 8 Jahre alt. Das rechte Bild hat am diesjährigen inter-nationalen Wettbewerb für computerbasierte Architekturvisualisierungen der renommierten Website CGarchitect.com im Gesamtbereich der Architekturbilder den ersten Platz belegt.Der Unterschied zwischen den beiden Bil-dern ist evident: Während das Ältere noch plastisch und steif wirkt, sind beim Neueren praktisch keine Anzeichen mehr zu finden, die es von einer realen Photographie unterschei-den würde. Ein wesentliches Verfahren war dem Künstler des linken Bildes noch nicht

VergleichvonzweiComputergrafikenohne... ... und mit Photon-Mapping 1, 2

8 | Prozess | Inspiration

bekannt, nämlich das sogenannte Photon-Mapping. Dieser Prozess wurde vor ungefähr 15 Jahren vom Forscher Henrik Wann Jen-sen entwickelt. Im kreativen Design wird es jedoch erst seit ungefähr 5 Jahren kommer-ziell vertrieben. Das Photon-Mapping erlaubt einen wirklichkeitsgetreuen Verlauf von Licht, welches durch Glas fällt und reflektiert wird. Dies ist in der rechten Abbildung meisterhaft ausgenützt worden.Die Entwicklung in dieser neuen Richtung der Computergrafikfindeichsehrinteressantundspannend, denn man könnte fast meinen, dass mit heutigen foto-echten Visualisierun-gen das eigentliche Ziel der Computersimula-tion erreicht worden ist. Fakt ist, dass Design-Büros mit dem Voranschreiten der Technik immer bessere Bilder produzieren werden, um uns auch in Zukunft zum Staunen zu bringen. Nebst dem Weg, wie solche Bilder entstehen, fasziniert mich auch deren oft sehr ästhetische und künstlerische Zusammenset-zung. Da das digitale Design sehr aufwändig und zeitintensiv ist, werden meistens nur we-nige Ansichten eines Bauprojektes erstellt. Das nebenstehende Bild des uruguayischen Künstlers Juan Altieri hat für mich eine wich-tige Rolle beim Entstehen dieser Arbeit ge-spielt. Durch anfänglichen Unglauben, dass essichdabeitatsächlichumkeineFotografiehandelte, wurde mein Wunsch, selbst etwas Vergleichbares zu erschaffen, geweckt. Na-türlich steckt hinter einem solchen Bild ein enormer Arbeitsaufwand. In einem Beschrieb [6], wie Altieri zu diesem Resultat gekommen ist, beziffert er allein die Berechnungszeit des Computers für den Bildaufbau mit 14 Stun-den. Für meine Arbeit wollte ich jedoch das

Gebiet zuerst in seinen Grundzügen ken-nenlernen. Ich entschied mich deshalb da-für, mein Projekt nach gestalterischen sowie theoretischen Vorgaben einzugrenzen. Mit meiner Arbeit wollte ich mir einen Einblick in denspezifischenGestaltungsvorgangdervir-tuellen Simulation erschaffen und die daraus gewonnenen Fähigkeiten an einem konkreten Beispiel anwenden.

Juan Altieri’s Visualisierung 3

Minergie®-Label | Prozess | 9

Minergie®-Label

In der modernen Architektur spielen die Nach-haltigkeit und die verwendeten Rohstoffe von Gebäuden eine wichtige Rolle. Von einem Neu-bau wird heutzutage generell ein Konzept für eine umweltfreundliche Gesamtbilanz erwar-tet, was auch schon fast im selben Ausmass für Renovationen und Umbauten gilt. Um die-sem wachsenden Bedürfnis vieler Bauherren einen konkreten Standard zu geben, gründe-ten die beiden Ingenieure Heinz Uebersax und Ruedi Kriesi, zwei gebürtige Schweizer, 1994 das Label Minergie®. Bis zum heutigen Zeit-punkt hat es sich zum wichtigsten nationa-len Energiestandard für Niedrigenergiehäuser entwickelt. [7] Weltweit existieren vergleichbare Produktbezeichnungen wie etwa das Passiv-haus in Deutschland und Schweden.Folgende Minergie®-Kriterien wurden für den theoretischen sowie gestalterischen Teil mei-ner Arbeit in Betracht gezogen:

Energie: Effiziente Stromversorgung durcherneuerbare Energien.Licht: Das Gebäude soll einen hohen Anteil an Tageslicht besitzen.Rohstoffe: Bedarf soll durch lokale, gut ver-fügbare Rohstoffe gedeckt werden. Verwen-dung von recyclebaren Baustoffen.

Nun wird jedoch einem Gebäude das Label Minergie® erst nach einer genauen Inspektion aller Isolationen, Lüftungs- und Heizeinrich-tungen nach Bauabschluss verliehen. Da mein Einfamilienhaus jedoch „nur“ virtuell existieren sollte, hat sich diese Überprüfung nicht durch-führen lassen. Das Kriterium «Raumluft», wel-

ches für mich unmöglich messbar gewesen wäre, habe ich deshalb bewusst ausgelassen. Ebenso musste ich natürlich die «Herstellung», welche die verwendete Energie während des Bauprozesses misst, vernachlässigen. Weiter existieren noch definitive Ausschlusskriteri-en und gewisse Normen, nach welchen ge-baut werden müssen, um dem Standard zu entsprechen. Ich beachtete auch diese beim Planen, jedoch in einem nebensächlichen Rahmen und vermerkte sie lediglich als Kom-mentare für die Visualisierungen. Die Bezeich-nung «Planen mit Minergie®», wie auch der TitelderoffiziellenInformationsbroschüre[8] zu diesem Thema lautet, beschreibt diesen Teil meiner Arbeit daher sehr genau.

Skizze zur möglichen Lichtverteilung

10 | Prozess | Schneckenhaus

Schneckenhaus

Am Minergie®-Standard angelehnt entwickel-te ich zusätzlich ein eigenes Kriterium, wel-chem ich ebenfalls durch die Visualisierung Ausdruck verleihen wollte. Dieses lautet:

Integration: Bestmögliche Anpassung des Hauses an eine Umgebung sowie Vorhande-nes Zusammenspiel zwischen Natur und Ar-chitektur.

Um ein ökologisches Haus so harmonisch wie möglich in die Natur einzubinden, ent-lehnte ich die biologische Form eines Schne-ckenhauses für die Formgebung. Die Ent-scheidungdafürfielfürmichschnell,damichsolche Gebilde durch ihre Ästhetik und Kom-plexität schon seit langem faszinierten.

Idee des Schneckenhauses

Arbeit mit Cinema 4D

Das Kernstück meiner gesamten Arbeit be-stand daraus, mit der 3D-Software Cinema 4D zu den Visualisierungen zu gelangen, die ich mir im Kopf vorstellte. Da ich ziem-lich früh mit dem Erlernen des Programms anfing, stiess ich dementsprechend auchschnell auf Probleme. Eine erste Schwierig-keit stellte sich mir durch eine erstellte Szene aus einem Lern-Tutorial des Buches «Cinema 4D:GrundlagenundWorkshopsfürProfis»:Das Rendern. Rendern in Cinema 4D ist ein Prozess, bei welchem der Computer ein Bild oder eine Bildabfolge aus einer dreidimensio-nalen Szene berechnet und darstellt. Um die Illustration auf der gegenüberliegenden Seite, welche ich zuvor Schritt für Schritt aus einem Video abgeschaut und nachgestellt hatte, in abgebildeter Grösse zu produzieren, benö-tigte mein Computer knappe zwei Stunden. Diese Tatsache stellte mich vor die Frage, ob mein Projekt im ursprünglich geplantem Um-fang mit meiner technischen Ausrüstung re-alisierbar ist. Für meine Visualisierungen sah ich Bilder von mindestens doppelter Grösse vor, um diese angemessen ausdrucken und präsentieren zu können. Eine Vegrösserung bedeutete jedoch auch eine doppelt so lan-ge Renderzeit, wenn ich dabei keine Quali-tätsverluste hinnehmen wollte. Während des Rendervorganges war mein Rechner jeweils voll ausgelastet und zu keiner weiteren Ope-ration mehr fähig.Da ich jedoch eine gewisse Qualität in Hinsicht aufdieAuflösungderBilderanmichstellte,suchte ich nach einer möglichen Lösung für dieses Problem. Im Internet wurde ich schnell fündig. Die Firma ComputerWorks, welche die Software VectorWorks hier in der Schweiz

Arbeit mit Cinema 4D | Prozess | 11

vertreibt, bot kostenlose Crash-Kurse zur Verwendung von Cinema 4D für Architekten an. Nach dieser grundlegenden Einführung in Zürich während eines Tages der Matura-In-tensivwoche waren meine Fragen geklärt und ich konnte meine Arbeit fortsetzen. Mir wurde gezeigt, wie ich gewisse Einstellungen verän-dern muss, sodass die Rechenzeit minimiert werden kann und wie man für Aussen- sowie Innenszenen verschiedene Lichtsituationen anwendet und gekonnt Kameras setzt.ImnächstenKapitelmöchte ichspezifischerauf den Rendervorgang und die dafür not-wendigen Schritte zu sprechen kommen. Das Rendern bildet immer noch das Kern-stück aller 3D-Illustrationen, denn von diesem ProzesshängtdiefinaleBerechnungszeitabund somit auch die Entscheidung, ob es sich lohnt eine Szene tatsächlich zu visualisieren.

Die Arbeit an meinem persönlichen Projekt erlaubte mir einen genauen Beschrieb des Vorganges, nachfolgend abgebildet durch das Erstellen einer Innenszene.

Gerenderte Darstellung aus einem Lern-Tutorial

12 | Prozess | Erstellen einer Innenszene

Schritt 1: Das Drahtgittermodell des Hauses wird vom CAD-Programm, in meinem Fall VectorWorks, in ein für Cinema 4D-lesbares Dokument umgeschrieben. Dies geschieht über ein Zusatzmodul, welches auf der Her-stellerwebsite von jeglichen CAD’s kostenlos angeboten wird. Das nun komplett dreidi-mensionale Modell besitzt schon alle vorge-fertigten Strukturelemente und Parameter, ähnelt jedoch noch eher einem Haus aus Zündhölzern. Es fehlen noch Möbel, Texturen und Licht.

Schritt 2: Zuerst werden Möbel und andere Einrichtungsgegenstände aus einer Bibliothek mit vorgefertigten Objekten hinzugeladen und an gewünschter Stelle platziert. Anschlie-ssendappliziereichTexturenaufOberflächenvon Objekten und Flächen, die noch keine solche Darstellungseigenschaften besitzen. Texturen sind nichts anderes als Überzü-ge, durch welche Eigenschaften wie Farbe, Struktur und Reproduzierbarkeit gesteuert werden. Sie spielen eine wichtige Rolle für die realistische Darstellung von Stoffen, vor allem bei Gegenständen aus Glas, Textilien oder Metall. Zu diesem Zeitpunkt können Objekte immer noch problemlos verschoben werden. In der Abbildung sind Texturen schon enthal-ten, mein Computer war jedoch nicht in der Lage, diese für die Arbeit in Echtzeit darzu-stellen und vereinfachte sie deshalb.

Modell ohne Licht

Drahtgittermodell ohne Möblierung

Erstellen einer Innenszene

Erstellen einer Innenszene | Prozess | 13

Schritt 3: Nun wird die Kamera für die geren-derte Ansicht an einem geeigneten Standort platziert. Es lässt sich dabei jede erdenkliche sowieauchunmöglicheBrennweitekonfigu-rieren. Ich entscheide mich für eine etwas erhöhte Ansicht mit einem Blickwinkel und einer Brennweite von 18mm. Anschliessend wird die Beleuchtung mittels einer künstli-chen Sonne simuliert, wobei auch Faktoren wie Himmel, Wolken und Atmosphäre eine zusätzliche Rolle spielen. Nachdem sämt-liche Einstellungen optimiert sind, kann mit dem Rendervorgang begonnen werden. Der Rechenprozess für das nebenstehende Bild dauerte knappe 5 Minuten, wobei aber die kleine Grösse beachtet werden sollte.Für die Retusche und Bildoptimierung wird daraufhin noch Photoshop verwendet.Das Resultat wirkt real und erzielt damit den gewünschten Effekt:

Die allmählich fotorealistische Simulation ei-nes Raumes, welcher in Wirklichkeit gar nicht existiert.

Finales Rendering

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PRODUKT

Produkt | 15

16 | Produkt | Energie

ENERGIE

▲ Frontal- sowie Seitenansicht zei-gen die Einlassung ins Gelände.

◄ Durch die Dachbegrünung erge-ben sich gleich mehrere Vorteile: Im Sommer kühlt sich die Temperatur der darunterliegenden Räume auf-grund der Verdunstung des Regen-wassers ab. Im Winter wirkt die grü-ne Schicht als Wärmeisolator. Damit werden Heizkosten gespart.

Vorherige Doppelseite:Nachtaufnahme im Sommer um 20.30 Uhr mit Innenbeleuchtung.

Energie | Produkt | 17

18 | Produkt | Energie

Energie | Produkt | 19

▲Grosses Bild: Von der Küche sieht man durch das Wohnzimmer nach draussen. Die Glastüre auf der rechten Seite führt zur Terrasse.▲ Kleine Bilder: Das Gästebad ist in edlem Marmor gestaltet.◄ Mit den umschliessenden Solarzellen oberhalb der Fenster wird elektrische Energie erzeugt. Da-durch wird im gesamten Haus geheizt und auch Wasser erwärmt.

20 | Produkt | Energie

▲Der Fussweg zum Haupteingang führt direkt ins erste Geschoss. Da-neben ist der Vorplatz der Garage si-tuiert.

◄Mit direktem Anschluss an das Netz des öffentlichen Verkehrs wird ein zukunftsorientierter, umweltbe-wusster Lebensstandard ermöglicht.

Energie | Produkt | 21

22 | Produkt | Licht

LICHT

▲ Auf der Terrasse, welche den gesamten obe-ren Stock umschliesst, lässt sich hervorragend die Aussicht auf das Emmental geniessen.

◄ Sonnenschutzglas lässt nur einen bestimm-ten Anteil der von der Sonne ausgestrahlten Energie in den Raum, wodurch eine Aufheizung der Raumluft verhindert wird.

► In Kombination mit herkömmlichem Sonnen-schutz, wie hier Rollläden, kann im Sommer die Temperatur ohne zusätzliche Kühlung auf einem angenehmen Wert gehalten werden.

Licht | Produkt | 23

24 | Produkt | Licht

▲Das Wohnzimmer wird durch die halbkreisförmige Glasfront zu jeder Tageszeit mit Sonnenlicht bestrahlt.

◄Durch die grossräumigen Fenster hindurch sieht man von innen auf die umschliessende Terrasse und das grossartige Alpenpanorama.

Licht | Produkt | 25

26 | Produkt | Licht

Licht | Produkt | 27

▲Der Eingangsbereich verbindet die Stockwerke. Die Treppe führt zu den Schlafräumen im Erdge-schoss, während der Gang zur Küche und zum Wohnzimmer weist.

◄Durch den Lichtschacht wird das Sonnenlicht über beide Geschosse verteilt.

28 | Produkt | Rohstoffe

ROHSTOFFE

◄Das verwendete Holz stammt aus umliegenden Wäldern und wurde nicht mit Holzschutzmitteln oder Bio-ziden behandelt. Es besitzt das euro-päischeNachhaltigkeitszertifikatFSC(Forest Stewardship Council), wel-ches eine nachhaltige Forstwirtschaft gewährleistet.

Rohstoffe | Produkt | 29

30 | Produkt | Rohstoffe

Rohstoffe | Produkt | 31

◄Das gesamte Grundgerüst sowie die Fassaden sind aus Recyclingbe-ton hergestellt. Dieser enthält kein Kies aus natürlichen Vorkommen, sondern Betonabbruch und aufbe-reitetes Gestein vom Untergrund ver-schmutzter Grundstücke oder Stra-ssen.

32 | Produkt | Integration

INTEGRATION

Integration | Produkt | 33

▲Das Grundgerüst des Hauses leitete ich vom Haus einer Weinbergschnecke ab. Dabei bilden die zwei Stockwerke einzelne Spiralen des biologischen Vorbildes. Die Öffnung des Schneckenhauses wirddurchdieSitzterrassesowiedurchdieRasenflächeangedeutet.

◄Das grosszügige Einfamilienhaus steht auf einem Feld neben dem neuen Schloss von Worb auf 641 M.ü.M.

34 | Produkt | Integration

◄Das gesamte Haus ist an die Ge-gebenheit der Umgebung angepasst: Während der eine Teil auf der rechten Seite im Gelände eingelassen ist, öff-net sich die andere Seite aufgrund des schrägen Hanges gegen Osten hin.

Integration | Produkt | 35

36 | Produkt | Integration

◄ Die geschützte Dachterrasse lädt zum Geniessen der sommerli-chen Abendsonne sowie zum Erho-len ein.

Integration | Produkt | 37

38 | Fazit

Während der Entstehung meiner Maturaar-beit gab es etliche Probleme zu lösen, welche ich mir bei der Planung des Projektes noch gar nicht vorstellen konnte.Am Anfang begann ich mit viel Enthusiasmus Entwürfe und mögliche Konzepte zu skizzie-ren. Parallel dazu investierte ich eine beachtli-che Anzahl Stunden für das Selbststudium ei-nes Sachbuches sowie dem Anschauen von Lern-Videos der relativ komplexen Software Cinema 4D. Zu dieser Zeit hatte ich die Idee, demHauseinökologischesZertifikatzuver-passen und nach der Form eines Schnecken-hauses zu gestalten. Daraus entwickelte ich schliesslich einen kompletten Szeneplan. Die Feststellung, dass eine direkte Erstellung von Gebäuden in Cinema 4D sehr schwierig ist, stellte ein Problem dar. Um dies zu umgehen bediente ich mich eines CAD-Programmes, mit welchem ich schliesslich die Daten für die Weiterverarbeitung herstellen konnte.Die anschliessende Arbeit, das Visualisieren stellte mich vor das Hauptproblem des ge-samten Prozesses: Dem Rendern. Dass mein Computer durch den Rechenvorgang sämtli-cher Bilder an seine Grenzen kam, spürte ich anhand der zum Teil horrenden Ladezeiten. So betrugen diese zu Beginn für ein Bild, als mir gewisse Beschleunigungstechniken der Software noch nicht bekannt waren, bis zu vier Stunden. Mein Computersystem, welches nun ungefähr drei Jahre alt ist, war durch die immens grosse und komplexe Datei des Hau-ses mitsamt allen Wänden, Möbeln und Tex-turen ziemlich überlastet. Daraus entstanden sogar während des dreidimensionalen An-schauen des Hauses bei minimaler Vorschau-qualität oft Verzögerungen in der Darstellung.

FAZITDieserschwertemireinflüssigesVorankom-men und stellte für mich eine Hürde dar, die es zu überwinden galt. Zu meinem Glück fand ich durch einen Schulungskurs zur Software zu neuen Möglichkeiten, mit welchen ich die maximale Leistung aus meinem System he-rausholen konnte und somit ungeachtet von diesen Einschränkungen weiterfahren konnte. Das Einrichten des Hauses sowie das Setzen von Kameras bereitete mir im Anschluss viel Spass. Vor allem letzteres erforderte eine ge-wisse Präzision, da die Perspektive des Hau-ses mit derjenigen der Photographie des Ge-ländes übereinstimmen musste.Das fertige Produkt in Form dieses Heftes sehe ich als abgeschlossen. Weitere Stufen und Verbesserungsmöglichkeiten der Simula-tion wären eine Gebäudeschattenwerfung auf die Umgebung sowie ein animierter Rund-gang gewesen. Vor allem die letzte Option wäre jedoch kaum mit einem herkömmlichen Heimcomputer zu realisieren.Ich finde, dass mir die vollendeten Visuali-sierungen gut gelungen sind und meine ur-sprüngliche Idee des Konzept-Hauses ziem-lich akkurat verbildlichen. In Zusammenhang mit den Minergie®-Grundsätzen bilden die Vi-sualisierungen eine mögliche Vorlage für ge-wisse Konzepte zu umweltbewusstenm Bau-en. Das gesamte Heft dient dabei als Träger dieser Idee.Für mich persönlich war die gesamte Arbeit sehr interessant, vor allem aber das Kennen-lernen der Computersimulation anhand der Visualisierung.

Dank | 39

Für dieses Projekt, welches ich ohne fremde Hilfe nicht hätte vollenden können, möchte ich verschiedenen Personen und Firmen danken. Erstens gebührt ANS Architekten AG in Worb ein herzlicher Dank für Ihre Freundlichkeit und Hilfsbereitschaft, mich unentgeldlich bei mei-ner Maturaarbeit zu unterstützen. Besonders möchte ich dabei Herrn Daniel Brunner da-für danken, dass er mich praktisch während der gesamten Entstehung fachlich unterstützt hat. In Besprechungen mit ihm erarbeitete ich das grundlegende Konzept meiner Arbeit und erhielt kritische Feedbacks, welche mir viel genützt haben.In diesem Architekturbüro durfte ich ausser-dem ein kleines Praktikum ablegen. Während eineinhalb Tagen betreute mich Herr Beat Stooss mit seinem Fachwissen und half mir beim CAD-Zeichnen. Ich schätzte seine in-vestierte Zeit sehr, da er neben mir auch noch Lehrlinge betreuen musste.Ebefalls möchte ich Herrn Simon Haldi von Suter + Partner Architekten dafür danken, dass er mich fachlich ins Thema der Architek-turzeichnungen eingeführt hat. Ein weiterer Dank geht an Luca Leiser, ein Freund von mir, vom selben Büro. Aufgrund seiner Kenntnis-se als angehender Hochbauzeichner konnte er mir hilfreiche Informationen und auch eine kleine Einführung in das Programm Vector-Works geben.Als betreuende Lehrkraft unterstützte mich Herr Samuel Anderegg. In zahlreichen Be-sprechungen mit ihm erhielt ich wertvolle Kritik bezüglich Layout, Visualisierungen und Text, welche mir für die Vollendung der Matu-raarbeit sehr weiterhalf.Der von ComputerWorks kostenlos angebo-

tene Kurs über Cinema 4D half mir während meiner Arbeit ebenfalls erheblich weiter, wes-halb ich dies hier erwähnen möchte. Zwei ausgebildete Graphiker standen der ganzen Gruppe an Interessierten während einem Nachmittag zur Verfügung und beantwortet-en geduldig alle Fragen.Bei dieser Gelegenheit möchte ich den Men-schen danken, welche in der grossen weiten Welt des Internets stets mit Antworten und Ratschlägen aufwarten. In Beiträgen aus et-lichen Foren und Blogs fand ich oft Lösungs-ansätze zu diversen Problemen.Schlussendlich spielte auch meine Familie hinsichtlich Probelesen aber auch Inspirati-on und Motivation eine wichtige Rolle. Vielen Dank an alle für die gesamte Unterstützung!

DANK

40 | Anhang

ANHANG

Nachfolgend sind alle restlichen Skizzen und anfänglichen Entwürfe abgebildet.

Anhang | 41

42 | Anhang

Anhang | 43

44 | Literaturverzeichnis

Quellenangabe

Textverweise

[1] Blue Brain Projekt der EPFL (11.10.2010) www.de.wikipedia.org/wiki/Blue_Brain[2] Von Koenigsmarck, Arndt: Cinema 4D Release 11. Grundlagen und Workshops fürProfis.München:Addison-Wesley,2008[3] Wines, James: Grüne Architektur. Köln: Taschen, 2000[4] Ökologischer Fussabdruck (10.10.2010) www.de.wikipedia.org/wiki/%C3%96- kologischer_Fu%C3%9Fabdruck[5] Mikroprozessor (20.8.2010) www.de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor[6] Altieri, Juan (13.9.2010) www.burnstudio.co.za/blog/wp-content/ uploads/2010/05/juan_tutorial.pdf[7] Minergie (21.8.2010) www.de.wikipedia.org/wiki/Minergie[8] Frei, Hatt u.a.: Nachhaltig bauen mit MINERGIE-ECO®. Info Baufachleute Zürich: Minergie, 2007

LITERATURVERZEICHNIS

Bildverweise

1 Koch, Ken (13.3.2009) www.klyk.de/projects/uploads/DBU_ kid_01.jpg2 Bertrand, Benoit (31.5.2010) www.cgarchitect.com/3dawards/2010/ images_judging/3DA2010-LARGE- 26898-FinalInt.jpg3 Altieri, Juan (1.6.2010) www.cgarchitect.com/3dawards_mini/ nominees/image_hires/3DA2009-LARGE- 5411mozz2.jpg

Sämtliche restliche Bilder stammen aus eige-ner Hand. © 2010 by Dominic Ender

Literaturverzeichnis | 45

Inspiration und Information

Bücher

– Collins, Diemel u.a.: Handbuch Vector- Works 2010. Deutsche Version. Basel: ComputerWorks, 2010– Von Koenigsmarck, Arndt: Cinema 4D Release 11. Grundlagen und Workshops fürProfis.München:Addison-Wesley,2008– Frei, Hatt u.a.: Nachhaltig bauen mit MINERGIE-ECO®. Info Baufachleute. Zürich: Minergie, 2007– Wines, James: Grüne Architektur. Köln: Taschen, 2000

Zeitschriften

– Schaefer, Markus: Digitale Realitäten. In: archithese. 4/2010. S. 84–89– Keller, Simone: Modernes Holzhaus in Fislisbach. In: TraumHaus. 3/2009. S. 20–28

Internet

– CGarchitect (13.9.2010) www.cgarchitect.com/3dawards_mini/– Archiform 3D (13.9.2010) www.archiform3d.com/tips– Photon Mapping (21.4.2010) www.wikipedia.org/wiki/Photon_Mapping– Recyclingbeton (28.1.2010) www.wikipedia.org/wiki/Recyclingbeton

Sonstige Hilfsmittel

Software

– Maxon Cinema 4D R11.5– Nemetschek Vectorworks 2010– Adobe Photoshop CS5– Adobe InDesign CS5– Graphisoft ArchiCAD 13

Von sämtlichen Programmen verwendete ich entweder die kostenlose Test- oder Schüler-version.

Hardware

– Computer (Windows XP, Intel Core Quad CPU @ 2.66GHz, 1.93GB RAM) und zu- sätzliche Hardware wie Peripheriegeräte