Phase 2
Projektbeitrag
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Die Führung der motorisierten Verkehre folgt den Überlegungen des Masterplans und führt den Verkehr um den Brainergy Hub herum und separiert vom Fußgänger-Verkehr. Lediglich die Anlieferung der Gastronomie erfolgt abgeschirmt im Westen des Gebäudes.
Das Grundstück ist über die angrenzenden Straßenräume für Einsatzfahrzeuge der Feuerwehr anfahrbar. Die Ausgänge aus dem Gebäude im Zuge der Rettungswege dienen gleichzeitig der Feuerwehr als Angriffswege im Rahmen der Lösch- und Rettungsarbeiten.

Vom zentralen Eingangsbereich werden alle weiteren Bereiche auf kürzestem Weg wie auch die Obergeschosse über die zentrale offene Treppe und die vier Vertikalerschließungspunkte erschlossen.
Über die vier zentralen Erschließungskerne mit jeweils einem Personenaufzug als schnelle, behindertengerechte Verbindung und zum Lastentransport werden die Ebenen 1 und 2 erreicht. Dieses klare und ordnende Erschließungskonzept ermöglicht auch eine gute Orientierung. Der Antritt und die Funktionsverteilung sind auf allen Geschossen gleich.

Die Obergeschosse werden in Nutzungseinheiten mit ca. 400 m² unterteilt. Direkte Sichtverbindungen innerhalb der Nutzungseinheiten zu den Ausgängen sind planerisch berücksichtigt. Die Erschließung erfolgt über die vier notwendigen Treppenhäuser. Aus jeder Nutzungseinheit ist jeweils ein notwendiger Treppenlauf direkt oder über notwendige Flure erreichbar. Der zweite Rettungsweg führt jeweils über die Terrassen und Fluchtbalkone zu dem nächsten Treppenraum. Dies ermöglicht eine kleinteilige Aufteilung der Flächen – und somit Flexibilität – ohne zusätzliche Treppenkerne zu erfordern. Rettungsweglängen von 35 m und Rettungswegbreiten von 1,20 m werden durchgängig eingehalten.

Das Erdgeschoss mit seinen kommunikativen, übergeordneten Funktionsbereichen wie der Gastronomie, der Konferenz und dem studentischen Arbeiten öffnet sich zu den unterschiedlichen Richtungen und wird zur einladenden und imageprägenden Antrittsplattform für alle Nutzer des Gebäudes.
Die Gastronomie und der Konferenzbereich orientieren sich zum Freibereich und dem Wasser und bilden mit ihrer hohen Flexibilität bezüglich unterschiedlicher Bespielungsformen den attraktiven Hintergrund für erholsame Pausen zum einen und Veranstaltungen mit verschiedenen Formaten zum anderen.
Das Zusammenschalten und die gemeinsame Nutzung der beiden Bereiche werden über das Foyer und die Terrassenflächen möglich. Eigenständige Eingänge zur Gastronomie und zur Konferenz ermöglichen zudem die autarke Erschließung der Bereiche unabhängig von den Öffnungszeiten des Gebäudes und erhöhen die Flexibilität. Mit dem gleichen hohen Nutzungskomfort sind die studentischen Arbeitsplätze Richtung Süden zum Freiraum entwickelt. Die frei bespielbaren Flächen ermöglichen konzentriertes Arbeiten gleichermaßen wie das Arbeiten in Gruppen und tragen zur offenen und kreativen Atmosphäre des Brainergy Hubs bei.

Die 12,00-14,50m tiefen Grundrissebenen lassen unterschiedliche Möblierungs- und Gestaltungsvarianten zu und bieten somit ein hohes Maß an Flexibilität und Nutzungsvielfalt. Das offene Raumkontinuum der Büroebenen fördert dabei den Austausch der Arbeitswelten und lässt kleine Einheiten wie auch zusammenhängende Flächen bis 3.000m² pro Etage zu.
Die Flächentypen höherer Konzentration sind dabei in den vier Flanken angeordnet und somit frei von Durchgangsverkehr oder sonstigen Störungen. Die kommunikativeren Netzwerkflächen orientieren sich zur Mitte des H-förmigen Grundrisses und bilden so die Nahtstelle, den zentralen Treffpunkt. Offene Treppen in diesen zentralen Bereichen ermöglichen den direkten und fließenden Übergang der Einheiten auch über die Geschosse hinweg.
Die den Büroflächen vorgelagerten Terrassen und Außenraumbezüge bieten den Nutzern eine außergewöhnliche, hochattraktive Arbeits- und Aufenthaltsqualität. Es entsteht ein vielfältiger Dialog zwischen den Innovations- und Experimentalwelten und dem landschaftlichen Außenraum.

Der gestaffelte Baukörper erhält durch die hervortretenden Deckenverkleidungen eine horizontale Gliederung. Geschlossene und vollverglaste Elemente im Wechsel rhythmisieren die Fassade und ermöglichen eine voll flexible Raumaufteilung bei moderatem Verglasungsanteil. Öffnungsflügel ermöglichen die individuelle, natürliche Belüftung. Die festverglasten 3-Scheiben-Wärmeschutzgläser werden durch einen außenliegenden Alu-Raffstore mit Lichtlenkfunktion beschattet.
Vor den geschlossenen Bereichen werden begrünte Fassadenpaneele angeordnet. Je nach Ausrichtung werden unterschiedliche Pflanzen vorgeschlagen, im Norden schattenverträgliche Stauden und Gehölze in Mischpflanzung und im Süden Pflanzen für sonnige und halbschattige Standorte. Diese begrünte Ebene verleiht dem Neubau ein Alleinstellungsmerkmal. Diese Vegetationsschicht verbessert das Mikroklima und wirkt sich wie auch die offene Wasserfläche mit ihrer adiabaten Kühlwirkung positiv auf die Atmosphäre und Nutzung aus und wird zu einem starken Imageträger des Brainergy Hubs. Die Dachflächen werden extensiv begrünt, die Loggien und Dachterrassen erhalten attraktive Stauden- und Gräserpflanzungen.

Die tragende Struktur des Neubaus wird als Holz-Hybrid-Konstruktion vorgeschlagen. Im Bereich der vier schmalen Gebäuderiegel wird ein Tragwerk vorgeschlagen, dass sich bei kleineren Sporthallen längst etabliert hat: Dreigelenkrahmen überspannen die gesamte Gebäudebreite innen stützenfrei. Dies wird möglich durch die zwei aneinandergestellten Rahmen. So kann das globale Biegemoment der Geschossdecken in die Ecken transportiert werden. Gleichzeitig sind die Stützen am Fußpunkt durch die Deckenscheiben statisch miteinander verbunden und wirken mit dem Hebelarm der Geschosshöhe entlastend.
Das klare statische System ermöglicht allerdings nicht nur eine Innenstützenfreiheit, durch die Anpassung der Trägerhöhe an die statischen Beanspruchungen entsteht im mittleren Bereich der Grundrisse eine geringe Trägerhöhe. Hier wird Platz für die TGA frei, insbesondere für die Ringleitungen. Die Stichleitungen, welche die Heiz-Kühlelemente versorgen, können ohne Durchdringung statischer Bauteile immer parallel zu den Rahmen verlegt werden.
Die Rahmen sind aus Brettschichtholz (Nadelholz) der Güte GL28c konzipiert. Die Abmessungen betragen 28cm Breite (sie kommen also ohne Blockverleimung aus) und die Höhe beträgt 40cm bis 1,20m in den Rahmenecken. Das Tragwerk ist vollständig sichtbar und prägt den Raum.
Für die eigentliche Deckenkonstruktion wird eine Verbunddecke bestehend aus ca. 14cm CLT (Mehrschichtplatte) und 12cm Aufbeton vorgeschlagen. Es wird bewusst eine Hybrid-Konstruktion einer Vollholz-Geschossdecke vorgezogen, da durch die hybride Bauweise die bauphysikalischen Anforderungen (vor allem Akustik) ohne weitere Schüttungen und Ballastierung erfüllt werden. In der Praxis hat sich als wirtschaftlich herausgestellt, die dünne Betonschicht vor Ort herzustellen. Der Verbund mit den CLT Decken wird über Kerven hergestellt. Durch die Herstellung der Betonschicht vor Ort wird die Decke unmittelbar statisch als Scheibe wirksam und kann die horizontalen Kräfte infolge Wind, sowie die Kräfte aus den Rahmensystemen problemlos zu den aussteifenden Kernen weiterleiten bzw. kurzschliessen.
Die Kerne sind als Stahlbetonkerne konzipiert und steifen das Gebäude gemeinsam mit den Rahmensystemen aus.
Für sämtliche Stahlbetonbauteile kann RC-Beton, also Beton mit Zuschlagstoffen aus Betongranulat, sowie CO2 reduzierter Zement zur Anwendung kommen. Voraussetzung für die Verwendung von RC Beton ist die lokale Verfügbarkeit. Das etwas höhere Schwindmass von RC-Beton ist mittlerweile auch bei Holz-Hybrid-Decken beherrschbar.
Im zentralen Bereich des Gebäudes besteht das Tragwerk aus einem orthogonalen Rippensystem – wiederum in Holz bzw. Holz-Hybridbauweise. Es kommen hier aber keine Rahmensysteme zu Anwendung, sondern eine gängige Holz-Skelettstruktur mit Stützen und Balken. Die Decken selbst, sind wiederum als hybride Elemente ausgebildet und damit im ganzen Gebäude gleich.
In den oberen Geschossen werden die vier Riegel schmaler. Statisch ist das eine Besonderheit, die durch die gewählte Tragstruktur günstig und ohne weitere Massnahmen umgesetzt wird: Die Stützen der oberen Geschosse sind gerade so weit gegenüber den Stützen im unteren Geschoss eingerückt, dass sich eine direkte Druckstrebe innerhalb der breiten Rahmenstiele ausbilden kann. Der Versatz der Geschosse wird also nicht über Biegung, sondern über ein ,,Sprengwerk’’, das sich innerhalb Rahmenstiele einstellen kann abgetragen. Für Gleichlasten ist das symmetrische Tragwerk im Gleichgewicht, bei unterschiedlichen Nutzlastverteilungen hilft die Deckenscheibe, sowie die benachbarten Rahmen bzw. die Kerne.
Das Gebäude wird über Einzelfundamente, eine dünne Bodenplatte und ca. 50cm dicke Bodenplatten unter den Kernen fundiert.

Die Holzbauweise bietet neben ökologischen Aspekten auch wirtschaftliche Vorteile. Die Holzbaukonstruktion verringert z.B. die gesamte Gebäudelast um ca. 30 % im Vergleich zu einem konventionellen Gebäude in Stahlbetonbauweise. Die Bauzeit kann aufgrund der hohen Vorfertigung im Werk, auf ein Minimum reduziert werden. Dies sichert neben einer schnelleren Fertigstellung eine geringere Baustelleneinrichtung und weitere Folgekosten.

Die tragende Struktur ist durch die Verwendung von Kerven als Verbundsicherung weitestgehend sortenrein trennbar und gut rückbaubar. Insbesondere durch das klare statische System, den direkten Lastabtrag und die vollständige Innenstützenfreiheit soll eine hohe Flexibilität für das Gebäude sicherstellen. Andere Grundrisslayouts, sowie die Veränderung der technischen Installation sind flexibel möglich.

Das Gebäude ist aus Sicht der Nutzer konzeptioniert. Die öffentlichen Erschließungsbereiche werden als Erfahrungsräume so gestaltet, dass sie über Formate zur informellen Kommunikation und Präsentation Interaktionen ermöglicht werden. Die Offenheit und Inklusion durch barrierefreie Gestaltung aller öffentlichen Flächen unterstützt dieses Anliegen. Ein besonderes Augenmerk wird auf den visuellen und akustischen Komfort der Flächen gelegt durch Verwendung von dämpfender und natürlicher Wand- und Bodenbelege wie beispielsweise lichtstreuende und dämpfende rezyklierte Textilien.

Die Zonierung und Gestaltung der Grundrisse ermöglicht aktivitätsbezogene, flexible Arbeitsplatzkonzepte zur Förderung des Wohlempfindens. Nach Möglichkeit lassen sich die Lichtbedingungen der Räume individuell steuern und so an die Bedürfnisse der MitarbeiterInnen anpassen. Die Möblierung ermöglicht Arbeiten im Stehen, Sitzen und verschieden großen Gruppen.

Es werden natürliche, emissionsarme uns schallweiche Materialien bei allen technischen Anlagen und der Inneraumverkleidung verwendet. Die Luftqualität wird an den Außenfassaden kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass die natürliche Lüftung die Gesundheit und das Wohlempfinden der Nutzer fördert.

Das Energie- und Klimakonzept des Brainergy Hub führt die Hauptziele der Nachhaltigkeit durch Ressourcenschonung, Energieeffizienz, Nutzerkomfort und Wirtschaftlichkeit zusammen und ermöglicht so ein zukunftweisendes multifunktionales Bürogebäude mit Event- und Konferenzräumen und einer Mensa.
Das Zusammenspiel aus Gebäudehülle auf DGNB-Gold-Niveau und der innovativen Anlagentechnik bereitet den Weg die strengen energetischen Anforderungen der Gesetzgebung zu übererfüllen und ein Zeichen für mehr Klimaschutz zu setzen.

Die Wärmeversorgung erfolgt, mit ihren niedrigen Installations-, Wartungs- und Bedienaufwand, über das Niedertemperatursystem (LowEx) und der ihm nachgeschalteten Wärmepumpen im Gebäude. Dabei wird mit Hilfe einer ersten Wärmepumpe (440 kW Heizleistung) das LowEx-Medium auf ca. 35 °C zur Versorgung der akustisch wirksamen Deckenheizsegel und der Lüftungsanlagen angehoben. Die für die Gastronomie vorrangig notwendige Warmwasserbereitung wird wiederum durch eine zweite nachgeschaltete Hochtemperaturwärmepumpe mit ca. 80 kW bereitgestellt. Sie nutzt den Wärmespeicher der erstgenannten Wärmepumpe als Wärmequelle und hebt wiederum Temperatur auf ein für die Warmwasserbereitung nutzbares Niveau. Auf diese Weise arbeiten die beide Wärmepumpen in einem hocheffizienten Temperaturbereich. Die erste Wärmepumpe ist so verschaltet, dass auch ein gleichzeitiger Heiz- / Kühlbetrieb möglich ist. Dabei wird die beim Heizen entstehenden Kälte, statt in das LowEx-Netz, der Gebäudekühlung zugeführt.

Abb. 1: Wärme- und Kältebereitstellung des Brainergy Hubs.

Das Fassadenkonzept und die Haustechnik arbeiten Hand in Hand, um die steigende thermische Belastung durch den Klimawandel zu dämpfen und den Kühlenergiebedarf zu minimieren. Die bepflanzten Dachüberstände, die Fassaden- und Dachbegrünung sorgen für eine Verbesserung des Mikroklimas und reduzieren damit die thermische Belastung auf das Gebäude. Die begrünten senkrechten Fassadenelemente schaffen mitunter ein ausgewogenes Verhältnis an Verglasungsflächen bei gleichzeitiger Verdunstungskühle.

Die Hauptlüftungsanlagen sind mit einer indirekten adiabaten Kühlung zur Senkung des Kühlenergiebedarf ausgestattet. Diese sorgen durch ihre Verdunstungskühlung von aufbereiteten Regen- bzw. Teichwasser für eine Steigerung des passiven Kühlenergieanteils und einem schonenden Umgang mit der wertvollen Ressource Wasser. Die Leistungen der Nachkühler kann auf diese Weise deutlich reduziert werden und das LowEx-Netz entlastet werden. Die Lüftungsanlagen „Küche“, „Gastro“ und „Kellernebenräume“ im Kellergeschoss erhalten Ihre Außenluft über einen Erdkanal, welcher sich positiv auf die Energiebilanz auswirkt. Die indirekte adiabate Kühlung und das Küchen-Lüftungsgerät machen den Einsatz von Doppelplattenwärmetauschern (≥76,5 % nach EN 308) zur Wärmerückgewinnung notwendig. Eine Be- und Entfeuchtung wird aus energetischen Gründen nicht realisiert. Die Lüftung wird nach den Vorgaben der DIN EN 16798 Kategorie II für schadstoffarme Gebäude realisiert (0,7 l/(s m²) für die Gebäudeemission + 7 l/(s Pers.) für die Personenemission). Es ergibt sich ca. für das gesamte Gebäude ein Lüftungsvolumenstrom von 68.500 m³/h.
Die Verwaltungsbereiche werden über drei Lüftungsanlage versorgt. Diese drei Geräte teilen sich in ein Gerät für die Büroflügel Nord und West, in ein Gerät für die Büroflügel Süd und Ost und in ein Gerät für die mittlere Erschließungs- sowie die Konferenzzonen auf.
Eine bereichsweise CO2-Steuerung der Lüftungsanlage reduziert zusammen mit einer tageslichtgeführten LED-Beleuchtung weiter den Strombedarf und die CO2-Emission.
Die Öffnungselemente in der Fassade können von Nutzer zur zusätzlichen Lüftung geöffnet werden. In der mittleren Erschließungszone wird die mechanische Lüftung ergänzt durch eine natürliche Lüftung über Fassaden- und transparente Dachöffnungselemente. Dies dient auch zur zusätzlichen Entwärmung und Nachtauskühlung.

Die gleiche o.g. Regenwassernutzungsanlage kann zur Versorgung der öffentlichen WC-Anlagen herangezogen werden.

Der hohe thermische Komfort wird durch Heiz- und Kühlsegel in den meisten Nutzungsbereich realisiert. Diese sind akustisch wirksam und sorgen so nebenbei für eine hohe Sprachverständlichkeit und einen gedämpften Geräuschpegel. Die Segel sind so konzipiert und angeordnet, dass sie im hohen Maße die Deckenspeichermaßen aktivieren. Die Fertigteildecken werden auf diese Weise im Sommer nächtlich entladen und ein Überwärmen des Gebäudes wird proaktiv verhindert. In die Segel sind auch die Zuluftauslässe (Mischlüftung) integriert, welches die Übertragungsleistung der Segelfläche im Heiz- und Kühlfall erhöht. Die achsweise Segelanordnung wirkt sich positiv auf die Grundrissflexibilität aus. Neue Raumanordnungen könnten ohne aufwendige Deckenarbeiten geschaffen werden. Die somit auch achsweise Anordnung der Zuluftauslässe erleichtert die Grundrissumgestaltung nochmals. Lüftungszonen können so flexibel gebildet werden. Die Abluftführung erfolgt jeweils zentral in den Erschließungszonen. Bei Zellenbüros erfolgt dies über schallgedämpfte wandintegrierte Überstromventile. Die Medienerschließung wird je Gebäudeflügel über eine zentrale Trassenführung realisiert (vgl. Abb. 2).

In den zentralen Erschließungszonen sorgt eine Fußbodenheizung und -kühlung für angenehme Temperaturen. Eine zentral aufgestellte Wasserwand generiert einen zusätzlichen Kühleffekt im Sommer und eine angenehme Befeuchtung im Winter.
Das Gebäude weist voraussichtlich eine mittlere spezifische statische Heizlast von 27 W/m² und eine mittlere statische Kühllast von 29 W/m² auf.

Abb. 2: Achsweise Segelanordnung im Ostflügel des Brainergy Hubs und Systemdarstellung der Heiz- / Kühlsegel mit integriertem Luftauslass (Schnittdarstellung).

Die Photovoltaik-Anlage mit ihren 321 Stück 370 Wp-Modulen auf den Gründachflächen sorgen mit ca. 119 kWp für eine Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien und Reduzierung des CO2-Foodprints des Brainergy Hub (südliche Ausrichtung und 15° Neigung). Die Gründächer reduzieren den Regenabfluss und verbessern den Ertrag der Photovoltaik und das Mikroklima.
Ein intelligentes Lademanagement ermöglicht es die E-Bikes und andere strombetriebene Fahrzeuge effizient und zielgerichtet zu versorgen.

Die lokale Insektenpopulation wird mit einer insektenfreundlichen LED-Außenbeleuchtungsanlage geschützt.

Die Haustechnik bestimmt zu einem großen Teil über die CO2-Emission während der Nutzungsphase des Gebäudes. So wird eine verbesserte Ökobilanz durch die konsequente Nutzung des LowEX / LowAn-Netzes realisiert. Durch den Einsatz von Wärmepumpen, auch für die Trinkwasserbereitung, kann der Einsatz fossiler Energieträger vollständig vermieden werden. Die CO2-Emission sinkt somit über die Jahre parallel zum Anteil erneuerbarer Energie im Strom. Die Heizungswärmepumpe kann durch ihre Möglichkeit des gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetriebes das Gebäude selbst als Energiequelle nutzen und entlastet somit das Nahwärmenetz. Der Einsatz von niedrig-GWP Kältemitteln in den Wärmepumpen und deren effizienter Auslegung führt somit zu einem niedrigen TEWI (Total Equivalent Warming Impact) der Wärmeerzeugung. Die auf dem Gründach geplante 109 kWp Photovoltaikanlagen erhöht den Anteil erneuerbarer Energien um ein weiteres.

Durch die Auslegung der Lüftungsgeräte und den Einsatz von Flächenkühlsystemen ist es durch die direkte Nutzung der Nahkälte möglich auf eine Kältemaschine zu verzichten. Die indirekte adiabate Verdunstungskühlung in den Lüftungsgeräten reduziert einerseits den jährlichen Kältebedarf und andererseits minimiert diese die notwendigen Anschlussleistung an das LowAn-Netz. Die Infrastruktur wird somit entlastet und kann möglicherweise geringer ausgelegt werden. Gleichzeitig nutzen die Verdunstungsmodule der Lüftungsgeräte das Regen- bzw. Teichwasser über eine Nutzungsanlage. Es wird somit wertvolles Trinkwasser eingespart.

Die Regen- / Teichwasser-Nutzungsanlage der Besucher- / Gastro-WCs ermöglicht weiterhin einen ganzjährigen Verbrauch von Regenwasser.

Das Zusammenspiel aus Fassade, akustisch wirksamen Heiz- und Kühlsegeln und der mechanischen Lüftung realisieren einen hohen thermischen und akustischen Komfort. Gleichzeitig wird durch die achsweise Anordnung der Heiz- / Kühlsegel mit integriertem Zuluftauslässen eine dauerhaft flexible Grundrissgestaltung ermöglicht. Die Nutzung von thermischen Speichermassen durch die Heiz- und Kühlsegel sowie einer natürlichen Nachtlüftung reduzieren die Leistungsspitzen und steigern den thermischen Komfort. Dies wird durch eine zentrale Wasserwand mit Ihrem Kühl- und Befeuchtungseffekt zusätzlich unterstützt.