Phase 1
Projektbeitrag
1004

Die ringförmige Erschließung des Brainergy Village wird im Planungsgebiert über eine zentrale Platzfläche gekoppelt, die vom Durchgangsverkehr getrennt wird. Prinzipiell bleibt die Platzfläche für Anlieferung und Serviceverkehr überfahrbar und erhält einen ÖPNV-Anschluss für Elektrobusse. Im Nordosten fügt sich der Neubau in einen geschwungenen Landschaftraum, der mit Bäumen und Pflanzhainen zur Grundstücksgrenze vermittelt. Im Dialog mit der landschaftsplanerisch atmosphärisch gestalteten Wasserfläche entsteht ein öffentlicher Park der den Brainergy Hub umschließt und zum Verweilen u. Kommunizieren einlädt. Der Park verknüpft sich mit den Kurzschlüssen ins Quartier und vernetzt so den Neubau mit der Umgebung. 

Die Charakteristik des Parks wird über die Platzfläche nach Süden fortgeführt. Die Streuobstwiese wird dabei in ihrer Begrenzung geometrischen überhöht und bettet sich mit einem Rundweg eingefasst als eigenständiges Thema in den Park ein. 

Im Kontext der Forschung zu neuen Energien stellt sich der Standort den neuen Herausforderungen mit der Ressource Wasser. Der See erhält eine Filtervegetation und umspielt die tropfenförmigen räumlichen Bereiche des Brainergy Hubs. Der umlaufende Weg, der die Umgebung verknüpft, führt durch Schilfzonen und weitet sich am Wasser terrassenartig als Aufenthaltsbereiche auf. Mit Bäumen und Hainen entlang der Grundstücksgrenzen sowie der landschaftlichen Einbettung entsteht eine parkartige Atmosphäre, die den Standort fokussiert und sowohl öffentlichkeitsbetonte als auch kontemplative Bereiche bietet. Der Neubau erhält auskragende Stege, Loggien und Terrassen zum See und bietet Naturnähe als erholsamen Aspekt gegenüber der technischen Arbeitswelt. 

Die bestehende historische Obstwiese ist mit einem ovalen sich an den Enden aufweitendem Weg umgeben und kennzeichnet durch die Form ihre Besonderheit. Randlicher Altbaumbestand soll in dem Bereich des Ovals nahe dem Vorplatz verpflanzt und mit neuen Obstbäumen ergänzt werden. Die Wege werden aus wassergebundener Decke hergestellt. Im Bereich des Vorplatzes, dort wo gefahren und angedient werden muss gehen die Wege in einen beschichteten Asphaltbelag über, der mit der gleichen Körnung der was-sergebundenen Decken ausgeführt wird. 

Alle Dächer werden extensiv begrünt. Das Entwässerungskonzept verfolgt das Ziel, den durch die Flächenversiegelung gestörten natürlichen Wasserhaushalt wiederherzustellen und gleichzeitig die zukünftigen wasserwirtschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels zu beachten. Es wird der Gedanke der „Schwammstadt“ verfolgt, wobei ein kanalisierter Niederschlagsabfluss durch Gründächer und versickerungsfähige Beläge der ebenerdigen Flächen so weit wie möglich vermieden wird. Unvermeidbare Regenabflüsse werden zwischengespeichert und versickert. Durch umfangreiche freie Wasserflächen wird das Kleinklima im Quartier nachweislich verbessert und eine Erlebnisqualität geschaffen. Brauchwassernutzung ist ein weiterer Beitrag für das streng ökologische Entwässerungskonzept, da sie die Frischwassernutzung, z.B. für die Bewässerung substituiert. Eine Regenwasserableitung nach außerhalb des Quartiers findet nicht statt. Jeder Bauteil entwässert deshalb getrennt über eine filternde Vegetationszone in den zugeordneten See mit freier Wasserfläche, der auf diese Weise mit geklärten Niederschlagswasser gespeist wird. Überschüssiges Wasser fließt in eine unterirdische Zisterne zur Brauchwassernutzung und bei stärkeren Niederschlägen in die dezentralen Versickerungsbereichen. Für extreme Niederschläge werden weitere Grün- oder Multifunktionsflächen vorgehalten. In den gebäudefernen Schilf- und Versickerungszonen verändert sich durch die schwankenden Wasserstände die Größe des Sees 

Die äußere Erschließung erfolgt südlich über den Vorplatz und von Norden aus dem Quartier zum zentral gelegenen Foyer. Der südliche Gebäudeflügel beinhaltet im Erdgeschoss eine Plattform für die Fahrräder der Mitarbeiter mit Boxen und integrierter Lademöglichkeit für E-Bikes. Hier befindet sich auch die Kaffeebar in unmittelbarer Nähe zum Eingang. Der Vorplatz wird über Pflanzinseln mit großzügigen Sitzbänken kommunikativ zonieret. Die Feuerwehrzufahrt erfolgt über den Vorplatz bzw. über die nördliche Anbindung, sowie über den See umführenden Weg. 

Im repräsentativen Eingangsbereich werden die weichen und geschwungenen Formen aufgegriffen. Über eine kreisförmige Spindeltreppe mit Blick zum See gelangt der Besucher in die Obergeschosse. Die Barrierefreiheit wird über eine zentral liegende Aufzugsanlage sichergestellt. Der ebenfalls kreisförmige Informationstresen zoniert den Übergang zum Bereich für Kommunizieren und Präsentieren. Die Flächen laden hier zum Verweilen und Kommunizieren ein und öffnen sich über einen großzügigen Terrassenaustritt zum See. Die Räume lassen sich untereinander und mit den Foyerflächen flexibel zusammenschalten, so daß ein breites Angebot bis hin zur Großveranstaltung ermöglicht wird. Im Südwesten schließt die multifunktionale Eventfläche mit einer eigenen Terrasse an. Im östlich anschließenden Tropfen liegt der öffentliche Gastronomiebereich, der sich ebenfalls mit einer Terrasse zum Wasser hin öffnet. Die Andienung erfolgt hier vom Vorplatz über die östliche Umwegung 

In den Obergeschossen bilden die Tropfen die Büromodule ab, die im Bereich der Innenradien der Kubatur über die gemeinsamen, kommunikativ gestalteten Netzwerkflächen gekoppelt sind. Die Plattform des jeweiligen Tropfens ermöglicht die flexible Einrichtung eine Vielzahl von zeitgemäßen Organisationsformen vom Zellenbüro über Kombibüros bis hin zum Open-Space-Bereich. Über ein Konzept zur Begrünung der Arbeitsplätze und eine großzügige Verglasung der Tropfen verschmelzen innen und außen und damit die Arbeitsplätze mit der Natur. Im südwestlichen Tropfen, für alle Büromodule optimal zu erreichen liegt der Experimentierbereich mit den Projekträumen und der Testfläche für Gebäudeautomation.

Das Tragwerk des Neubaus für das Brainergy Hub ist als fugenlose Skelettkonstruktion mit Stahlbetonflachdecken aus Recyclingbeton und Stützen aus Baubuche mit minimierter Kubatur konzipiert. Die Geschossdecken sind schlaff bewehrt und unterzugsfrei, um so neben größtmöglicher Grundrissflexibilität die Konstruktionshöhen zu minimieren und gleichzeitig kollisionsfreie Verzüge der Haustechnik zu gewährleisten. Die Einsatzmöglichkeit großformatiger, standardisierter Schalungssysteme auf denen nur die Absteckung der Randschalung variiert ermöglicht einen wirtschaftlichen Bauablauf. Die Deckenstärken sind geschossweise an die maßgebenden Stützenraster, die sich aus der Schrägstellung im zentralen Bereich der Gebäudeflügel ergeben, angepasst. 

Das Stützenraster verläuft entlang der Fassadeneben senkrecht und ist im zentralen Bereich der Gebäudeflüge radial aufgefächert, um sowohl die Stützenfreiheit in den erdgeschossigen Konferenz- und Multifunktionsflächen zu bieten als auch für moderate Spannweiten in den Regelbereichen zu sorgen. Die Stützen aus Baubuche als vorgefertigte Elemente mit hoher Oberflächenqualität und erkennbarem Signet für die Nachhaltigkeit binden dabei ohne Versatz über Stahleinbauteile direkt in die Flachdecken ein. Die klar strukturierte vertikale Tragstruktur verläuft optimiert ohne Versatz bis in die Gründungsebene durch, so dass auch die Bodenplatte freispannend zwischen den Fundamenten mit einer geringen Konstruktionshöhe ausgebildet werden kann. Gegründet wird das Gebäude mit Bohrpfählen in den Stützenachsen und unter den Bodenplatten der Erschließungskerne. Die Aussteifung des Gebäudes erfolgt über die massiv ausgebildeten für die Erschließung erforderlichen Gebäudekernen in Verbindung mit den Deckenscheiben. 

Die Fassaden werden als Pfosten-Riegelkonstruktion in Holz ausgeführt. Der vorgehängte Terrassenaustritt erhält einen hölzernen Belag. Vorgefertigte, gebogenen Brettschichtholzträger für die äußere Rahmung bzw. den breiten Handlauf prägen die Gestalt der Terrassen. Dazwischen spannt sich eine X-tend-Seilnetz aus Edelstahl. Im Inneren steht der nachwachsende Rohstoff Holz als Werkstoff ebenfalls im Vordergrund: Die Bürosystemwände sind als Holz-Glas-Konstruktion und der Doppelboden mit einem Belag aus Holz ausgestattet. Die Betondecke ist mit Bauteilaktivierung ausgerüstet und dient als offene Speichermasse. Ergänzend sind in die Betondecken raumakustische Schallabsorber bereits im Rohbau integriert. 

Die umlaufenden Stege dienen auch im Rahmen von Forschungsprojekten der Befestigung von experimentellen Fassadensystemen: z.B. können Module für Bioenergiefassaden mit Microalgen, thermische bzw. solare Luftkollektoren oder Fassadenelemente für Solarthermie u. Photovoltaik ausgiebig getestet werden. 

Leitidee für das Konzept zur Nachhaltigkeit und ökologischen Angemessenheit der Konstruktion ist die Minimierung des Resourcenverbrauchs bei der Herstellung des Gebäudes und der Einsatz der Baustoffe in einem optimalen Verhältnis aus Dauerhaftigkeit und Primärenergieverbrauch bei der Herstellung. Die vor-gesehenen Bauweisen lassen sich zudem weitestgehend aus Baustoffen regionaler Quellen realisieren. 

Die mit recyklierten Zuschläge hergestellten Stahlbetonbauteile („Recyclingbeton“) mit einer planmäßigen Nutzungsdauer von 50-100 Jahren ohne erforderliche Instandsetzungsmaßnahmen gewährleisten neben dem reinen Lastabtrag ausreichenden Schall- und Brandschutz ohne zusätzliche baukonstruktive Maßnah-men oder Verbundkonstruktionen. Hieraus ergibt sich für diese Bauteile unter Berücksichtigung des einge-setzten innovativen Recyklingmaterials und des langen Lebenszyklus eine sehr nachhaltige und robuste Bauweise. Zusätzlich wird der Primärenergiebedarf für die Herstellung des Betons durch den Einsatz von Zement CEM III und einer hohen Substitution des Zements durch Flugasche minimiert. Die Deckenspann-weiten sind durch die Stützenanordnungen so optimiert, dass sich im Wesentlichen die aus den bauphysi-kalischen Anforderungen für den Schallschutz erforderlichen Deckenstärken entwickeln. 

Bei den Fassadenkonstruktionen und im Ausbau für die ein kürzerer Lebenszyklus zu betrachten ist, ergibt sich die Nachhaltigkeit durch den nachwachsenden Rohstoff Holz und eine entsprechende Vorelementie-rung. 

Die Kernpunkte des energetischen Konzeptes für den Brainergy Hub in Jülich sind eine konsequente Minimierung des Energiebedarfs und eine umfassende Nutzung erneuerbarer Energien. Nur unter diesen Bedingungen lassen sich die Ansprüche an ein „Gold“ Zertifizierung des Gebäudes nach DGNB-Standard sowie die Anforderungen an ein zukunftsweisendes und nachhaltiges Gebäude realisieren. Unter Berücksichtigung dieser Punkte wurde ein ganzheitliches Konzept für die energetische Versorgung des Gebäudes aufgestellt. 

Die gebäudenahen Wasserflächen beeinflussen das Mikroklima im Gebäudeumfeld positiv. Durch die Verdunstung an der Wasseroberfläche wird die Lufttemperatur abgesenkt und senkt dadurch die thermischen Lasten und die Temperaturen der dem Gebäude zugeführten Außenluft und damit den energetischen Aufwand für die Luftaufbereitung. 

Die Wärmeversorgung des Brainergy Hubs teilt sich auf verschiedene Systeme auf. Einerseits erfolgt die Versorgung über Wärmepumpen aus dem geplanten Niedertemperatur-Wärmenetz (Anergie-Netz), welches das gesamte Brainergy Village mit Wärme versorgt. Weiterhin werden zur Gebäudeversorgung die erd- und seeberührten Bauteile der Gebäudegründung aktiviert. Die so gewonnene geothermische Energie wird über eine reversible Wärmepumpenanlage je nach Bedarf für die Beheizung und Kühlung des Gebäudes genutzt. Im Winter erzeugt die reversible Wärmepumpe Niedertemperatur-Heizwärme durch den Entzug von Umweltwärme aus den erd- und seeberührten Bauteilen. Im Sommer wird die überschüssige Wärme aus der Gebäudekühlung direkt über freie Kühlung in das Erdreich geleitet. Dadurch entsteht ein saisonaler Ausgleich zwischen Wärmeentzug und Wärmesenke. Vor ausgewählten Fassadenflächen werden zu Forschungszwecken zudem Bioreaktoren mit Mikroalgen vorgesehen. Diese produzieren durch Photosynthese und Solarthermie Biomasse und Wärme und bieten weiterhin auch neue Möglichkeiten für Lichtsteuerung und Beschattung. Die Wärme wird in der Energiezentrale über einen Wärmetauscher abgeleitet und anschließend gespeichert. Die Biomasse wird in einer Konversionsanlage (Effizienzquote von 70-80 %) in Biogas umgewandelt, welches wiederum in andere Energie umgeformt werden, oder aber in den Laboren im Gebäude genutzt bzw. in das Gasnetz eingespeist werden kann. 

Auf diese Weisen kann neben der Wärmeversorgung auch eine Versorgung des Gebäudes mit Kälteenergie realisiert werden. In Kombination zu der Kälteversorgung über die Wärmepumpenanlage und das Hochtemperatur-Kältenetz wird eine Entfeuchtungs-Kälterückgewinnung über die Wärmetauscher der Lüftungsgeräte (Kreislaufverbundsystem oder Rotationswärmetauscher) zur Kälteversorgung genutzt. Dieses System ermöglicht einen hocheffizienten Wärmeaustausch mit Austauschgraden von bis zu 85 %. Die Abwärme wird ergänzend zu der Wärmepumpenanlage zur Trink-Warmwasserbereitung für den Küchenbereich genutzt. 

Die Raumtemperierung aller Fassadennahen Nutzflächen sowie innenliegenden Nutzflächen mit erhöhten Lasten erfolgt über die thermische Aktivierung von Flächen (Flächenheizung- /Kühlung, Energieboden) und / oder Heiz- / Kühldecken bzw. -segel. Die aktivierten Flächen sorgen für die Beheizung im Winter und können im Sommer oder in Abhängigkeit von den inneren Lasten zur Kühlung genutzt werden. Die thermisch aktivierten Flächen werden aus dem thermischen Anergie-Netz mit den daran angeschlossenen Wärme- und Kälteerzeugern gespeist. 

Für die Stromversorgung wird der Brainergy Hub an das ortsanliegende Stromnetz angeschlossen. Ergänzend wird auf den Dachflächen eine Photovoltaikanlage vorgesehen, welche an die Stromversorgung des Gebäudes und an das Netz angeschlossen wird. Der nicht direkt selbstgenutzte Strom wird saisonal in einem Wasserstoff Stromspeicher eingespeichert. Die Abwärme aus dem Elektrolyseur und der Brennstoffzelle für die Rückverstromung wird in das Wärmenetz des Gebäudes eingespeist. Die Speicherung erfolgt in Gasflaschen, die auf dem Dach des Gebäudes oder im Außenbereich platziert werden. 

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.