Phase 1
Projektbeitrag
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Der Baukörper formuliert sehr selbstverständlich zwei Eingangsgesten mit den Haupteingängen – den Platzzugang mit möglicher Vorfahrt und Behindertenstellplätzen und den Seezugang mit vorgelagerter Casino-Terrasse. Beide Eingänge sind sehr selbstverständlich an das Wegenetz der gestalteten Landschaft und der geplante „Rahmenbebauung“ angeschlossen. Nebeneingänge ermöglichen eine separate Erschließung von Casino, Konferenz und Büromodulen und damit eine Nutzung auch außerhalb der Öffnungszeiten des Hubs. Der Hub ist gekennzeichnet durch kurze Wege – das gilt für die Erschließung der Sondernutzungen im Erdgeschoss aus der Foyerzone heraus (Casino, Konferenz, 3D, Testfläche) und gleichermaßen für die Arbeitswelt in den Obergeschossen. Zwei Kerne erschließen hier geschossweise und kreuzungsfrei jeweils zwei Büromodule, Netzwerkflächen und Co-Working-Zonen. Um das zentrale Atrium herum legen sich offene Kreativarbeitsplätze und informelle Meetingpoints, nach außen zur Fassade hin Arbeitsplätze für konzentriertes Arbeiten und Rückzug. Jedem Büromodul sind in den Gebäudeköpfen zwei Sonnenloggien vorgelagert. Insgesamt bietet der Neubau eine helle und offene Atmosphäre, die den Austausch der Nutzer fördert und in der flexibel eine differenzierte Arbeitswelt abgebildet werden kann.

Zentrale Themen der Nachhaltigkeit sind neben Energieeffizienz zum einen eine möglichst geringe CO2 Bilanz der verwendeten Baustoffe und ihrer Lebenszyklen, zum anderen aber insbesondere die Langlebigkeit der Gebäudekonzeption. Das Büro- und Forschungsgebäude der Zukunft muss sich flexibel den veränderten Anforderungen an eine moderne Arbeitswelt anpassen können und gleichzeitig eine hohe Aufenthalts- und Arbeitsplatzqualität und damit hohe Nutzerakzeptanz bieten.

Bei der Konzeptentwicklung wurden die Aspekte des nachhaltigen Bauens in den Mittelpunkt gestellt. Dazu wird bei der vorgeschlagenen Konstruktion und den eingesetzten Materialien auf Langlebigkeit geachtet und weitgehend auf Verbundbaustoffe verzichtet. Die Konzeption des Tragwerks orientiert sich an der gestalterischen Idee einer nachhaltigen Holzbaukonstruktion und setzt diese auch in den tragenden Bauteilen konsequent fort.
Die Fassade des Hubs ist dominiert durch vorgehängte Stege aus Recyclingbeton. Sie bieten allen Büros direkten Austritt ins Freie, dienen der Wartung und Reinigung der Fensterflächen, schützen die Holzelemente und die Fassade vor starker Sonneneinstrahlung. Das in weiten Teilen verglaste Erdgeschoss verzahnt sich mit der gestalteten Landschaft und lädt die ParkCommunity und externe Gäste ein, den Hub zu betreten.

Der zentrale Anspruch der Architektur, dass das Gebäude sich ohne Vorder- und Rückseite in alle Richtungen des Brainergy Parks öffnet, bildet auch den Ausgangspunkt für die Freiraumgestaltung. Landschaft und Architektur fließen ineinander, Sichtachsen öffnen sich immer zum Gebäude hin und das Wegenetz knüpft an die Umgebung an, wodurch sich die verbindende Wirkung des Brainergy Hubs in alle Richtungen frei entfalten kann.
Ausgehend vom Masterplan werden die zentralen Elemente ‚See‘ und ‚Streuobstwiese‘ aufgegriffen, in ihrer eigenständigen atmosphärischen Ausdruckskraft weiterentwickelt und über klare Achsen miteinander verbunden.
Im Norden bildet der See das Leitmotiv in der Landschaft. Der funktionale Aspekt der Oberflächenentwässerung wird hier in ein ästhetisch ansprechendes Gesamtbild eingebettet und erlebbar gemacht. Der Außenbereich der Gastronomie ist auf einer Terrasse am Seeufer verortet und profitiert vom offenen Blick über das Wasser. Sitzstufen bieten zudem einen frei nutzbaren Zugang zum See.
Während die Südhälfte des Sees als Dauerstaubereich eine größere Wassertiefe aufweist, ist das nördlich Ufer als sanft abfallende Böschung gestaltet, wo überschwemmungsresistente Baum und Pflanzenarten die schwankenden Wasserstände nutzen und ein abwechslungsreiches Uferhabitat entsteht.
Die historische Streuobstwiese ist der Fokus der Freiraumgestaltung im Süden des Platzes. Der Bestand wird hier respektvoll integriert und vorsichtig zugänglich gemacht. Ein Rundweg schafft wichtige Verbindungen nach Osten und Süden zum Von-Schönhofer-Ring, Richtung Jülich und zum Campus der FH Aachen.
Die Streuobstwiese wird durch das Einsähen von Wildblumen aufgewertet und durch gemähte Rasenstreifen werden ausgewählte Blickachsen geöffnet, die die Besucher*innen ermutigen die Wiese zu erforschen. Vereinzelte Sitzgruppen laden zum Verweilen ein.
Das Pflanzkonzept fokussiert eine Abwechslungsreiche Gestaltung über die Jahreszeiten hinweg, sodass die Streuobstwiese mit ihrer Blütezeit im Mai, durch im Frühjahr blühenden Zwiebelpflanzungen, im Sommer blühende Blumenwiesen und für ihr buntes Herbstlaub gewählte einheimische Baumarten ergänzt wird. Alle Pflanzungen sind bewusst pflegeextensiv und mit Blick auf Artenvielfalt gewählt.
Ganz im Sinne des Konzepts der Fluidität, wird die Wiese als Element aufgegriffen und nach Norden fortgesetzt. Blütenfelder erstrecken sich entlang der Ost-Achse, die offen und durchlässig gestaltet ist. Im Kontrast dazu ist die Westachse durch dichtere Baumbestände geprägt, wodurch der Blick aus dem Inneren des Gebäudes sich je nach Himmelsrichtung auf ein anderes Landschaftsbild öffnet und somit die einzelnen Seiten trotz der Symmetrie der beiden Flügel einen eigenen Charakter erhalten.

Das Projekt Brainergy Hub steht für neue Wege der Energieerzeugung. Mit einer nachhaltigkeitsorientierten Planung werden zukunftsweisende Entwurfskonzepte entstehen. Dabei ist der besondere Blick auf den geringen Einsatz von Energie und Ressourcen gerichtet, um eine höchstmögliche Gesamtwirtschaftlichkeit, Behaglichkeit, Funktionalität zu erzielen. In unserem Wettbewerbbeitrag sind die anspruchsvollen Zielvorgaben zum energieeffizienten und nachhaltigen Bauen abgebildet.

Zentrale Energieversorgung im Brainergy Park Jülich und Einbindung des Brainergy Hub

Im Gebiet des Brainergy Park werden die Gebäude klassisch aus einem konventionellen Wasser- und Stromnetz versorgt. Im Kerngebiet wird ein erweitertes Wärme-, Kälte- und Stromversorgungsnetz in Ringform verwirklicht.
Dabei wird das Brainergy Hub sowohl als Energieproduzent als auch als Energiekonsument „Prosumer“ von dezentral erzeugter Neuer Energie integriert. Dabei entsteht ein Smart Grid Plus, dass als intelligentes Versorgungsnetz neben Strom auch weitere Energieformen (Anergien auf niedrigem Temperaturniveau) mit einbezieht.
Zur Optimierung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit sind Speichertechnologien für Strom bzw. Wärme und Kälte (auf niedrigen Temperaturniveau) im Energiekonzept des Brainergy Hub vorgesehen.

Strom-Wärme-Kälte-Verbundsystem im Brainergy Hub

Durch die sehr gut gedämmte und wärmebrückenarme Fassade ist der Heizwärmebedarf aufgrund von Transmissionswärmeverlusten sehr gering. Die technische Qualität der Fassade entspricht der eines Passivhauses.
Das System ist als „Miniatur“ der in Deutschland angestrebten Energieversorgungsstrukturen der Zukunft zu sehen. Dies geschieht nach den Prinzipien eines „Living Lab“ mit einem technologieoffenen System im Spannungsfeld einerseits mit dem aktuellen Stand der Technik und andererseits mit einer dynamischen Plattform für die Integration von Neuentwicklungen in der Zukunft. Rahmenbedingung ist, dass keine fossilen Brennstoffe eingesetzt werden. Diese Ziele haben wir in unserem Energiekonzept wie folgt umgesetzt.
Die Beheizung und Kühlung erfolgt im Wesentlichen über einen im Erdreich eingebrachten saisonalen Eis-Energiespeicher in Kombination mit einer stromversorgten Wärmepumpe, mit hoher Jahresarbeitszahl, und einem Solarkollektor zur Regeneration. Die Stromversorgung der Wärmepumpe übernimmt die Photovoltaik Anlage.
Zu Beginn des Winterbetriebs befindet sich in dem Eis-Energiespeicher warmes Wasser. Über eine Wärmepumpe wird dem Wasser die Wärme für die Beheizung des Gebäudes entzogen bis es 0°C erreicht und schließlich gefriert. Diese Änderung des Wasser-Aggregatzustandes setzt zusätzliche Energie frei.
Durch Solarkollektoren und die Erdwärme des umgebenden Erdreichs regeneriert sich der Speicher. Das Wasser wird erwärmt bzw. das Eis taut wieder auf. Zum Ende der Heizperiode wird der Regenerationsprozess unterbrochen und der Speicher vollständig vereist. Das Eis kann dann im Sommer zur Naturalkühlung des Gebäudes genutzt werden. Hierzu wird die überschüssige Wärme des Gebäudes aufgenommen und das Eis schmilzt bzw. das Wasser erwärmt sich. Während des Sommerbetriebs regeneriert sich das System auf diese Weise von selbst, so dass für den Winterbetrieb wieder warmes Wasser zur Verfügung steht.
In diesem System ist der Anschluß an das thermische Anergie Ringsystem mit einem Warm und Kaltleiter vorgesehen. Die Warm- und Kaltleiter werden an entsprechende Speichersysteme angeschlossen, um je nach Bedarf Energie zu konsumieren oder als Energieproduzent ins Ringsystem einzuspeisen.

Kühlbedarf für Ganzjahreskälte-Verbraucher für z.B. Rechenzentrum oder Vollklimaanlagen wird durch hocheffiziente Kältemaschinen zur Verfügung gestellt. Die Abwärme wird in der heizperiode dem Gebäude zur Verfügung gestellt oder im Speichersystem zwischen gespeichert oder direkt dem Ringsystem im Brainergy Park zur Verfügung gestellt. Die Ausbaumöglichkeit und Integration z.B. einer Brennstoffzelle zur Wärme- und Stromerzeugung und zukünftige Neuentwicklungen im Bereich der Wasserstoffwirtschaft, Digitalisierung und Bioökonomie als Baustein der postfossilen Wirtschaft, sind gegeben.

Nutzungsübergabe im Raum

Der Wärmebedarf ist aufgrund der hoch energetischen Gebäudehülle und des hoch energetischen Techniksystems gering. Wesentlicher Bestandteil des thermisch-energetischen Gebäudekonzepts ist die Bauteilaktivierung zur Beheizung und Naturalkühlung der Büro- und Besprechungsräume. In Bereichen mit hohen Personenbelegungen bzw. höherem Kühllastbedarf wie z.B. im Multifunktionsraum, Konferenzräumen etc. ist der Einsatz von akustisch wirksamen Kühlsegeln vorgesehen.
Durch den Einsatz einer passiven Kühlung lässt sich eine Minimierung der sommerlichen Überhitzungsstunden im Sinne der Arbeitsstättenrichtlinie erreichen. Für eine hohe Nutzungsflexibilität ist eine systematische achsweise TGA Infrastruktur vorgesehen, um bei Veränderungen der Wandstellungen keine TGA Anpassungen vornehmen zu müssen.

Lüftungskonzept

Zur Aufrechterhaltung der hygienischen, thermischen und olfaktometrischen Behaglichkeit sind lufttechnische Anlagen zur kontrollierten Be- und Entlüftung des gesamten Gebäudes vorgesehen. Für die Auslegung wird ein hygienischer Mindestluftwechsel berücksichtigt.
Die Lüftungsanlagen für den Bürobereich arbeiten saisonal im hybriden Betrieb:
– In der Übergangszeit (Frühling und Herbst) strömt die erforderliche Außenluft über öffenbare Fassadenelemente dem Raum zu. Über ein akustisch wirksames Überstromelement strömt die Abluft in den Flur und wird im Kern- / WC-Bereich abgesaugt.
– In den Zeiten von Extremtemperaturen (Sommer und Winter) erfolgt die Versorgung der Zuluft mechanisch. Die Abluftführung erfolgt wie in der Übergangszeit. Je nach Temperaturverhältnissen im Atrium kann die gesamte Abluft über das Atrium abgesaugt werden.
– Im Sommer kann das System zusätzlich zur Nachtlüftung eingesetzt werden.

Die Sondernutzungsbereiche: Multifunktionsraum, Konferenz, Projekträume, Küche, Speisesaal, DV Labore erhalten jeweils separate Raumlufttechnische Anlagen.
Die Lüftungsanlagen verfügen alle über eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung. Auf der Abluftseite erfolgt eine adiabate Kühlung mittels Regenwasser mit effizienter Übertragung der „gewonnenen“ Kühlenergie auf die Zuluft.
Das Atrium erhält zur Grundbelüftung einen Luftbrunnen, der über ein Erdregister mit teilkonditionierter Außenluft gespeist wird. Zur Entwärmung des Atriums wird die Abluft aus den Bürobereichen in das Atrium geleitet und unterhalb des Daches abgesaugt. Der Wärmegewinn wird über die Wärmerückgewinnungsanlage den Lüftungsanlagen zur Verfügung gestellt.

Trinkwasser und Regenwassernutzung

Die Art der Gebäudenutzung lässt einen nennenswerten Bedarf an Brauchwasser für sanitäre WC-Einrichtungen und Reinigungszwecke erwarten. Damit ist die wesentlichste Voraussetzung für den wirtschaftlichen Einsatz einer Regenwassernutzungsanlage gegeben. Das Regenwasser der Dachflächen wird verwendet für die sichere und ressourcenschonende Versorgung der Toilettenspülung, der lufttechnischen Anlagen zur adiabaten Kühlung und für die Bewässerung der Grünflächen. Der minimierte Trinkwasserbedarf wird über verbrauchsoptimierte Sanitärobjekte und Armaturen nochmals deutlich reduziert.

Tageslichtverfügbarkeit und Beleuchtung

Das Gebäude weist aufgrund des optimierten Glasflächenanteils eine hohe Tageslichtverfügbarkeit auf. Der notwendig werdende Kunstlichteinsatz wird tageslicht- und präsenzabhängig geregelt. Um eine hohe Flexibilität in der Nutzungsebene zu ermöglichen, sind hierfür Stehleuchten vorgesehen. Alle Beleuchtungsanlagen sind mit LED-Leuchten-Technik. Die Steuerung der Beleuchtungseinrichtungen erfolgt zusätzlich über die Gebäudeleittechnik.

Elektrisches Energiedesign

Die Brainergy Park Energieversorgung erfolgt stromseitig mit Wechsel- und mit Gleichstrom. Gleichwohl ist die dezentrale solare Stromerzeugung von besonderer Bedeutung. Auf der Dachfläche und an der Fassade ist die Errichtung einer großflächigen Photovoltaikanlage vorgesehen. Hierüber wird die Energie für die elektrische Versorgung der technischen Gebäudeausrüstung im Hub zur Verfügung gestellt. Stromspeicher geben die Möglichkeit in Schwachlastzeiten die solare Stromerzeugung zu speichern oder ins Brainergy Park Netz einzuspeisen.
Ferner kann in der Zukunft die Stromspeicherkapazität durch die Erweiterung von „second life batteries for used batteries“ aus E-Autos ergänzt werden. Ladestationen für E-Bikes und Standard Ladestationen für PKW sind obligatorisch über Wechselstrom vorhanden. Die Schnellladestationen für PKW werden mit Gleichstrom aus der PV Anlage oder über das Gleichstromnetz des Brainergy Park Netz versorgt.
Die Stromversorgung und IT-Installation erfolgt über den Hohlraumboden mit Bodentanks im Bereich der Arbeitsplätze.

Gebäudeautomation

Das Management der gesamten Gebäudetechnik erfolgt über ein Bussystem. Die intelligente Gebäudeleittechnik erfasst alle Parameter von Räumen, Anlagen und technischen Systemen im erforderlichen Umfang und optimiert die Regelfunktionen über Trendauswertungen. Eine verbraucher-, anlagen- und / oder bereichsbezogene Erfassung der Energie- und Medienverbräuche bildet die Basis für ein effizientes und aussagefähiges Monitoring und daraus resultierendes Management der Gebäudetechnik.