Phase 1
Projektbeitrag
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Die beiden Zufahrtstraßen aus Südwesten und Osten (mit Wendehammer) münden in einem Platz – dem offenen Forum – zwischen drei landschaftlich eingebetteten, eingeschossigen Hügeln und einem Wasserbecken. Die historische Obstwiese im Süden und das Artenschutzgebiet im Norden sind über einen landschaftlich geprägten Pfad zwischen den „Hügeln“ verbunden. Auf diesen drei Hügeln, über dem Forum und dem südlich gelegenen Wasserbecken, ruht ein zweigeschossiges „Ringgebäude“ mit Büros. Dessen „Hof“ bildet mit dem Forum und den angrenzenden Allgemeinflächen (in den „Hügeln“) einen offenen Binnenraum über drei Etagen. An der „Kreuzung“ aus dem Landschaftspfad und den Zufahrten / Zugängen im Forum entsteht ein Platz hoher Aufenthaltsqualität für Veranstaltungen im Freien und eine großzügige, Identität stiftende Kommunikationsfläche unterschiedlicher Nutzer.

Die im Norden anschließende grüne Achse wird im Wettbewerbsareal fortgeführt und hier zur fußläufigen Haupterschließung als Promenade ausgestaltet. Diese erhält durch Ruhebereiche wie Tribünenanlagen zum Wasser und zur Promenade selbst, grüne Intarsien und dezentrale Sitzmöglichkeiten eine hohe Aufenthaltsqualität und lädt, neben ihrer Erschließungsfunktion, zum Verweilen ein. Im südlichen Bereich schließt die grüne Achse an den Quartiersrundweg und den Naturraum der Streuobstwiese an. Auch hier werden durch Sitzstufen Aufenthaltsbereiche geschaffen, die den Blick in die Landschaft öffnen und die Natur erlebbar machen. So verknüpft die Promenade den eher urbaneren Raum des Quartiers mit dem umliegenden Landschaftsraum und bildet so ein elementares Bindeglied zwischen beiden Kulturlandschaften. Zentral, im Herzen des neuen Gebäudekomplexes, entsteht ein attraktiver Platzbereich, der sowohl die grüne Achse als auch die Ost-West-Verbindungen aufnimmt. Außengastronomie und zahlreiche Sitzmöglichkeiten erzeugen hier eine einladende Atmosphäre, generieren einen zentralen Treffpunkt und schaffen einen Orientierungspunkt im Areal.
Die großzügige Wasserfläche im nördlichen Bereich dient sowohl als Energiespeicher und Retentionsbecken. Dezentrale Mulden leiten das Niederschlagswasser im Areal in die Wasserfläche und bilden gleichzeitig ökologisch wertvolle Lebensräume aus. Ergänzend zu dieser naturnahen Wasserfläche findet sich im südwestlichen Bereich ein repräsentativer Wasserspiegel, der an den zentralen Platzbereich anschließt und diesen zusätzlich belebt. Der nordöstlich des Gebäudes gelegene Grünhügel dient als Informationslandschaft zum Thema erneuerbare Energien, vermittelt deren Funktionsweisen und macht das Thema Energie erlebbar. Auf den Dachflächen setzt sich dieses Thema fort. Durch die Ergänzung der Dachfläche um PV-Anlagen und vielfältige Staudenpflanzungen wird das Thema der Energiegewinnung mit dem Naturraum verbunden während Sitzinseln zum Aufenthalt einladen.

An der östlichen Zufahrt an das Grundstück von der L 241 aus ist ein Wendehammer für PKWs vorgesehen. Dennoch kann der Anlieferverkehr über eine Verlängerung der Zufahrt in Richtung Forum für das Restaurant und die Büros erfolgen. Auch Radfahrer und Fußgänger gelangen über den Wendehammer hinweg zwischen den beiden östlichen Landschaftshügeln in den Hof und weiter Richtung Südwesten. An der südwestlichen Ecke erreicht man vom Von-Schöfer-Ring aus den Hauptzugang in den Brainergy-Hub. Fahrradfahrer gelangen von dort in die Fahrradgarage, die sich im ersten, westlichen Landschaftshügel befindet. Im Süden des Hügels erstreckt sich das Wasserbecken unter dem Büro-Ring in Richtung Obstwiese. Von der Obstwiese kann man sich fußläufig oder mit dem Fahrrad ungehindert über das Forum bewegen und das Artenschutzgebiet bzw. den nördlichen Teil des Brainergy Parks besuchen. Die Feuerwehr kann gegebenenfalls im Osten und Südwesten zufahren, bzw. unter dem Bürogebäude hindurch über den zentralen Platz auf das Gelände gelangen.
Der Haupteingang mit Foyer, Empfang, Information und Testbereich befindet sich von der Zufahrt vom Von-Schöfer-Ring weithin sichtbar im südöstlichen Landschaftshügel. Von dort gelangt man in die darüberliegenden Büroeinheiten. Je nach Vermietungskonzept und je nach Anzahl verschiedener Nutzer ist ein weiterer Eingang mit kleinem Empfang im Hügel gegenüber vorgesehen, der eine weitere, unabhängige Adresse in die Bürobereiche sicherstellt. Die Allgemeinflächen wie das Restaurant mit Außen-Sitzbereich Richtung Süden, die Multifunktionsfläche, Beratungsräume Start Up sowie eine Café-Bar und Studentische Arbeitsplätze gruppieren sich um das Forum. Sie besitzen unabhängige Eingänge und maximalen Bezug zum Binnenraum.

Neben den unabhängig zugänglichen Allgemeinflächen in den Landschaftshügeln im Erdgeschoß erfolgt die Erschließung der Büroeinheiten (max. vier Stk. pro Etage) über zwei diagonal am Innenhof liegende Erschließungskerne mit Aufzugsanlagen und jeweils einer Freitreppe. An diesen Kernen liegen in beiden Etagen die sogenannten Netzwerkflächen für je zwei Büromodule. Der zweite Rettungsweg aus den Einheiten erfolgt über Laubengänge an den kurzen Seiten des Innenhofes in die beiden Treppenhäuser, was eine sehr ökonomische Lösung darstellt.

„Bürolandschaften mit maximalem Außenbezug“

Der offene Binnenraum am Wasser (das Forum) bedeutet eine maximale Öffnung des Brainergy-Hubs in die umgebende Landschaft und den Brainergy-Park. Alle Allgemeinflächen in den Landschaftshügeln sind niederschwellig erreichbar und vermitteln mit ihren offenen Fassaden am Forum den Charme einer kleinen, mediterran geprägten Piazza. Das Restaurant erhält beispielsweise einen Außensitzbereich in der Südsonne an der Wasserfläche. Auch der Testbereich funktioniert wie ein Showroom, der vom Platz aus einsichtig ist. Die Piazza ist auch für Veranstaltungen unter freiem Himmel geeignet und stärkt das Gemeinschaftsgefühl der Nutzer und die Identifikation mit der Umgebung. Die darüber liegenden Büroetagen auf zwei Ebenen weisen eine Bundtiefe von etwa 14,50m auf. Diese Maß ist für alle gängigen Büro-Typologien von Zelle bis Großraum geeignet und maximal wandelbar konzipiert. Pro Etage liegen jeweils zwei Nutzungseinheiten á 400m² mit Netzwerkflächen. Alle Büromodule erhalten sowohl nach innen in den Hof (das Forum) und nach außen umlaufend Balkone oder Loggien für den Austausch und das Arbeiten unter freiem Himmel.

Für die tragende Struktur des neuen Gebäudes werden die Materialien Stahl und Holz sowie Recyclingbeton verwendet. Die Geschossdecken sind in beiden Büro-Etagen identisch konstruiert und als Trägerrost aus BSH mit orthogonaler Trägeranordnung konzipiert. Mehrschichtplatten aus Brettsperrholz werden mittels kreuzweiser Verschraubung schubfest mit den Trägern aus GL28c verbunden. Die Mehrschichtplatten sind gleichzeitig die Geschossdecke und erhalten eine Schüttung aus Recyclingmaterial mit ca. 160kg / m2 Gewicht. Mit diesem Konstruktionsprinzip können die Anforderungen an die Akustik zwischen zwei Geschossen und innerhalb eines Geschosses zwischen zwei Räumen eingehalten werden. Die Anforderungen an den Brandschutz werden mittels Nachweises, des durch Teilabbrand reduzierten Restquerschnitts ebenfalls eingehalten. Der Trägerrost wird insbesondere in den Eckbereichen der Geschosse aktiviert. Das Kräftepaar der Biegemomente, die am Stoß der Träger entstehen, wird im durchlaufenden Balken im Balken geführt, im gestoßenen Balken übernimmt die Mehrschichtplatte die obere Komponente, ein Füllholz im Untergurt die andere Komponente. Die Spannweite der Konstruktion liegt bei 8,10m. Der Trägerrost liegt im Innenraum auf Stahlstützen im Abstand von 4,05m auf. Konsequenterweise sind alle vertikalen Tragelemente (Stützen) in Stahlbauweise geplant. Der Brandschutz wir über eine Brandschutzbeschichtung erreicht. Sowohl von außen, als auch von innen sind das Tragsystem und der Lastabtrag direkt ablesbar. Die Stützen des oberen Baukörpers sind auf die Grundrisse der Erdgeschosszonen abgestimmt und laufen bis zur Gründung durch. Die dreigeschossigen Erschließungskerne werden vollständig aus Stahlbeton hergestellt und statisch als Röhre ausgebildet. Sie übernehmen die Aussteifung des Gebäudes. Die CLT Elemente der Deckenscheiben werden in den Elementfugen mit CLT Elementen senkrecht zur Fuge schubsteif verbunden. Als statisch wirksame Scheibe transportieren die Decken die horizontalen Lasten zu den Kernen. Die Auflast auf den Kernen ist hoch genug. Es entstehen keine abhebenden Lasten. Als Gründung ist eine Fundation mittels Einzelfundamenten und einer 80cm dicken Bodenplatte unter den Kernen vorgesehen. An den Oberflächen zum Forum erhalten die öffentlichkeitsrelevanten Nutzungen in den Landschaftshügeln im Erdgeschoß eine Pfosten Riegel Glaskonstruktion. Wo sinnvoll, werden auch opake Sekundär-Aluminium- Paneele in rostrotem Farbton eingesetzt. Die Büroetagen besitzen zu den Holzdecken eingerückte Elementfassaden (Ausbauraster 1,35m) mit bodentiefer Verglasung. Um ein sinnvolles energetisches Verhältnis zwischen offenen und geschlossenen Elementen zu erzielen, weisen die nötigen Öffnungsflügel zur natürlichen Belüftung opake Oberflächen auf. Die Büros besitzen zudem einen seilgeführten, außenliegenden Sonnenschutz aus textilem Gewebe.

Durch den Entfall eines Kellergeschosses, durch den Einsatz von nur zwei Erschließungskernen, den hohen Vorfertigungsgrad der beiden Büro- Etagen (Stahl- Holz Konstruktion) und industriell gefertigter Elementfassaden ist der Brainergy Hub wirtschaftlich zu errichten. Zum Teil kompensieren die genannten Maßnahmen einen etwas erhöhten Aufwand durch begrünte Landschaftshügel mit allgemeinen Nutzungen und größeren Fassadenoberflächen.

Leitgedanke für die Energieversorgung des Gebäudes ist das Prosumer-Konzept. Das Gebäude soll durch eigene Energieerzeugungsanlagen und innovativen Speichertechniken netzdienlich sein. Die Erzeuger werden so ausgelegt, dass bei geringem Leistungsbedarf Energie in das Low-Ex- und das Gleichstromnetz eingespeist werden kann. Großzügig dimensionierte Wärme- und Stromspeicher sorgen dafür, dass das Gebäude eine Zeit lang autark betrieben werden kann, wenn durch die eigens erzeugte Energie der Lastbedarf nicht direkt gedeckt werden kann. Effiziente Anlagentechnik und ein bedarfsoptimierter Gebäudeentwurf unterstützen diese Idee. Die Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudes erfolgt entsprechend dem Energiekonzept des Brainergy-Parks vorrangig aus den Low-Ex-Netzen „Wärme“ und „Kälte“. Zu Zeiten, wo besonders wirtschaftlich Kälte erzeugt werden kann, wird ein System aus Eisspeichern beladen. Saisonübergreifend wird die bevorratete Kühlenergie dann in Zeiten aufgebraucht, in denen eine Kälteerzeugung aufgrund der vorliegenden Außentemperaturen nur unter mäßigen Wirkungsgrad erfolgen kann. Es wird angestrebt, ca. 30 – 50% des sommerlichen Kühlbedarfes aus diesem Eisspeichersystem zu decken. Der restliche Kühlbedarf wird direkt aus dem Low-Ex-Netz und in Form der gebäudeeigenen freien Kühlung über die hybriden Rückkühlwerke gedeckt. Die im Low-Ex-Netz im Sommer bereitgestellte Temperatur von maximal 14 °C ist ausreichend niedrig, um die Kälteübergabesysteme trotz zwischengeschalteter Systemtrennung direkt zu versorgen. Zur Beladung des Eisspeichers ist eine Kompressions-Kältemaschine vorgesehen. Diese belädt den Eisspeicher zu Winterzeiten und stellt die dabei entstehende Abwärme dem Gebäude und dem Low-Ex-Netz zur Verfügung. Im Sommer kann die Wärmepumpe zu Kühlzwecken direkt für das Gebäude oder, bei günstigen Konditionen, zur Zwischenregeneration des Eispeichers genutzt werden. Eine zweite reversible Wärme stellt Heizwärme auf dem benötigten Temperaturniveau von ca. 40 °C bereit. Die Wärme wird vorrangig aus dem LowEx-Netz und ggf. aus dem Beladebetrieb des Eispeichers gewonnen. Kaskadierte Pufferspeicher-Systeme kompensieren Spitzenlasten und gewährleisten einen unterbrechungs- und lastwechselarmen Betrieb der reversiblen Wärmepumpe und der Kompressions-Kältemaschine. Neben diesem innovativen System zur Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudes spielt die gebäudeeigene Stromerzeugung eine große Rolle für das Prosumer-Konzept. Neben einer großflächig angelegten PV-Anlage kommt eine Niedertemperatur-Brennstoffzelle für die Stromerzeugung zum Einsatz. Die Brennstoffzelle ist vorgesehen als Antwort auf die im Park vorgesehene Wasserstoff-Infrastruktur. Die Brennstoffzelle soll einen nennenswerten Anteil des Strombedarfes der Wärmepumpen und weiterer Anlagenbestandteile decken. Die Abwärme bleibt nicht ungenutzt, sondern wird vorranging für die Gebäudebeheizung genutzt oder bei Überschuss in das Low-Ex-Netz eingespeist. Neben dieser Rolle als essenzieller Bestandteil des Gesamtkonzeptes soll die Brennstoffzelle als Technologie-Demonstrator in den Vordergrund gestellt und die Technik entsprechend sicht- und erlebbar gemacht werden. Auch für die Stromversorgung des Gebäudes kommen Speichertechniken zum Einsatz. Überschussstrom, besonders aus der PV-Anlage, soll tagsüber und an Wochenenden eingespeichert werden, um dann in Spitzenzeiten zur Verfügung zu stehen. Das Ziel ist, die Eigenstromnutzung des Gebäudes zu maximieren und somit das Versorgungsnetz zu entlasten. Entsprechend dem Prosumer-Gedanken ist es aber auch vorgesehen, bei vollen Ladezustand der Batteriespeicher Strom in das Park-eigene Gleichstrom-Netz einzuspeisen. Umgekehrt können Überkapazitäten aus dem Parknetz in die Batteriespeicher einzuspeisen. Über dem gesamten System aus Energieerzeugungs- und Speicherungsanlagen steht eine zentrale Datenerfassung, -aufbereitung und -verwertung. Ein „Brain“ gleicht den Bedarf des Gebäudes, ggf. auch unter Berücksichtigung von modellbasierten Prognosedaten, mit dem Angebotspotential ab und entscheidet, welche Versorgung unter Berücksichtigung der vorliegenden Außenbedingungen die ökologischste und wirtschaftlichste ist. Die Gesamtanlage wird entsprechend geregelt. So ist es z.B. vorstellbar, die Kälte zeitweise ausschließlich aus dem Low-Ex-Netz zu entnehmen und nicht die gebäudeeigenen Erzeuger zu nutzen, da die Kälteerzeugung dieses Netzes zu dieser Zeit wirtschaftlicher und ökologischer erfolgen kann. Die Führungsgröße ist stets die Wirtschaftlichkeit und Ökologie des Parkes und nicht nur die des Gebäudes.

Die mechanische Be- und Entlüftung der verschiedenen im Raumprogramm benannten Nutzungsbereiche ist aufgrund der Mindestaußenluftversorgung der Personen, der Sicherstellung des hygienischen Mindestluftwechsels und der geforderten Luftqualität (IDA 2) und der Abfuhr von belasteter Abluft (z.B. Küchenbereich, Müllraum) erforderlich. Die Regelung der Lüftungsanlagen erfolgt bedarfsabhängig in Abhängigkeit von den je nach Anforderungsprofil relevanten Führungsgrößen (CO2-Gehalt, Thermische Lasten, Raumtemperatur, Raumluftfeuchte, Stoffeinträge), um den jeweiligen energetischen Aufwand zu minimieren. Die Bedarfsregelung erfolgt Raum- oder Zonenweise aktiv auf den jeweiligen Schlechtpunkt der Anlage hin optimiert, um Druckverluste im Kanalnetz und damit den energetischen Aufwand für den Lufttransport zu minimieren. Das Luftkanalnetz wird in den Hauptzuleitungen für niedrigere Luftgeschwindigkeiten ausgelegt, um den Strombedarf der Ventilatoren zu minimieren. 

Die zugeführte Luft wird so temperiert, dass sie die anfallenden thermischen Lasten abführen kann, wenn dies für die jeweilige Nutzung gefordert ist. Anderenfalls wird die Luft isotherm in den Raum eingeblasen, um keine zusätzlichen Lasten in die Räume einzubringen. 

Für die Bereiche Allgemein, Büro, Konferenz, Gastronomie, Küche und Müllraum sind entsprechende Raumlufttechnische Anlagen vorgesehen. Die Anlage für den Müllraum ist als reines Abluftgerät vorgesehen. Alle anderen Lüftungsanlagen sind als kombinierte Zu- und Abluftgeräte mit Kühler, Erhitzer und Wärmerückgewinnung geplant. 

Die Lüftungsanlagen werden mit einer Entfeuchtungs-Kälterückgewinnung und hocheffizienten Wärmetauschern (Kreislaufverbundsystem oder Rotationswärmetauscher) mit Wärmerückgewinnungsgraden von bis zu 85 % ausgestattet. Hierbei wird die Wärme aus der Verflüssigung von Wasserdampf während der Entfeuchtung in der Rückgewinnung genutzt. Die Lüftungsanlage für den Konferenz wird zusätzlich mit einer Befeuchtung ausgestattet. 

Der Küchenbereich erhält eine zentrale Trink-Warmwasseraufbereitung über Frischwasserstationen, welche über die Wärmepumpen (Anergie-Netz, Geothermie, Abwärme) versorgt wird. Alle anderen Bereiche werden, wo erforderlich, dezentral über elektrische Durchlauferhitzer mit Trink-Warmwasser versorgt. 

Alle Nutzbereiche werden über LED-Leuchten mit Licht versorgt. Die Steuerung erfolgt bedarfsabhängig zoniert (z.B. über Bewegungsmelder oder Zeitschaltungen). In innenliegenden Raumbereichen von grundsätzlich tagesbelichteten Nutzflächen wird die ausreichende Beleuchtung über eine tageslichtabhängig gesteuerte Ergänzungsbeleuchtung sichergestellt. Über die festinstallierte Beleuchtung wird eine Grundbeleuchtung erreicht, welche über Arbeitsplatzbezogene Leuchten an den individuellen Arbeitsplätzen ergänzt wird. 

Die Gebäudehülle wird in Anlehnung an den Passivhausstandard ausgebildet, um den Wärmebedarf zu minimieren. Wichtig ist jedoch auch eine gleichwertige Minimierung der sommerlichen Lasten, um Überhitzung zu vermeiden und die notwendigen raumklimatischen Anforderungen zu erfüllen. 

Dazu werden die geschlossenen und transparenten Fassadenteile mit entsprechend niedrigen U-Werten ausgestattet. Für den sommerlichen Wärmeschutz werden alle transparenten Fassadenbereiche mit einem hocheffektiven Lamellen-Sonnenschutz mit Tageslichtlenkfunktion ausgerüstet. Die Steuerung des Sonnenschutzes erfolgt über eine zentrale Steuerung, welche eine optimale Tagesbelichtung der Nutzflächen sicherstellt und externe Lasten minimiert, mit der Möglichkeit einer individuellen Einflussnahme über manuelle Übersteuerung. 

Das Gebäudedach wird neben der Belegung mit Photovoltaik-Modulen begrünt, um ein besseres Gebäudeklima zu unterstützen und das nachhaltige Gebäudekonzept nach außen zu tragen.