Phase 1
Projektbeitrag
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In der aus dem Bestand erweiterten Streuobstwiese entwickelten Parklandschaft mit Teich markiert ein zu allen Seiten des Brainergy Parks gleichwertig ausgerichteter Rundbau mit einem nach Süden geneigten Dach an der verlängerten Erschließungsstraße das Zentrum des Technologieparks.

Die Erweiterung der Streuobstwiese überträgt das Baumraster des Bestands, setzt es fort und interpretiert es im nördlichen Grundstücksbereich weiter. Ähnlich einem Platinenmuster gibt es unregelmäßige baumlose Aufweitungen. Dieser offene, jedoch nicht beliebige Freiraum definiert nicht die Art der Aneignung, sondern bietet ein Möglichkeitsfeld, das in einen bewussten Kontrast zur Arbeitswelt gesetzt wird. Die Obstbäume, die so vielfältig wie in unseren Breiten möglich, kultiviert werden, darunter Raritäten wie Speierling (Sorbus domestica) Mispel (Mespilus germanicus), Esskastanie (Castanea sativa) und Mährische Eberesche (Sorbus aucuparia „Edulis“) sind ebenso vertreten wie die Urformen von Apfel-, Nussbaum, Kirsche und Birne.
Auf der geschützten Dachterrasse vor dem Eventbereich sind mit Mandel- (Prunus dulcis) und Feigenbaum (Ficus carica) weitere Obstbaumarten vertreten. Das mit wassergebundener Decke befestigte Wegesystem innerhalb der Streuobstwiese folgt der Geometrievorgabe des Baumrasters. Die Verlockung sollte immer gegeben sein diesen Bereich zu durchwandern, aber auch die Wege zu verlassen, um sich zurückzuziehen, am Wasser zu verweilen, in den Pausen zu picknicken oder Obst zu ernten. Der Weg zum Vorplatz wird – wie der Platz selbst – mit wiederverwendetem, geglättetem Kopfsteinpflaster befestigt.

Die Passage der Straßenverbindung reduziert sich im Planungsgebiet zu einem Parkweg, der in den Gebäudevorplatz mündet und Anlieferung, Anfahrt durch die Feuerwehr und sonstigen notwendigen Verkehr aus westlicher Richtung ermöglicht. Über eine äußere, das Gebäude begleitende Rampe können die Fahrradstellplätze im UG angefahren werden. Das Wegesystem innerhalb der Streuobstwiese nördlich und südlich des Brainergy Hubs folgt der Geometrievorgabe des Baumrasters. Es ist als Fuß- und Radweg geplant und vernetzt sämtliche Areale des Technologieparks miteinander.

Der Vorplatz zieht sich als Plaza in das Atrium hinein. Hier erschließt eine vier Meter breite, sich bis in die dritte Etage verjüngende Sitzstufentreppe alle drei Etagen. Zwei Aufzüge im EG stellen die barrierefreie Erschließung sämtlicher Ebenen sicher. Jede Ebene ist in funktionale Module eingeteilt, die über einen Erschließungsring im Atrium erreicht werden. Der erste Rettungsweg erfolgt über vier, jeweils den einzelnen Modulen zugeordnete Treppenräume. Der zweite Rettungsweg erfolgt über die Atriumtreppe.

Ver- und Entsorgung
Die Passage der Straßenverbindung reduziert sich im Planungsgebiet zu einem Parkweg, der in den Gebäudevorplatz mündet und aus westlicher Richtung Anlieferung/Entsorgung ermöglicht.

Das begrünte Atrium als zentraler Raum regt zur informellen Kommunikation innerhalb des Hauses an. Wie ein roter Faden verbindet die Treppe – teilweise mit Sitzstufen versehen – die Ebenen miteinander und bietet einen weiteren Ort zum Arbeiten und Pausieren.
Die Organisation der Nutzungseinheiten ist durch hohe Funktionalität geprägt:
– Im EG sind die Verwaltung, der Gastrobereich und die Projektflächen organisiert.
– Im 1. OG werden vier Büromodule erschlossen
– Im 2. OG sind drei weitere Büromodule und ein Eventbereich mit nach Süden orientierter Terrasse organisiert.
– Im 3. OG wird der Veranstaltungsbereich mit Mehrzweckräumen und einer angegliederten Terrasse erschlossen.
Jedes Büromodul folgt einer logischen inneren Organisation:
– Zum Atrium orientieren sich die lauteren Netzwerkflächen
– In der Mittelzone sind die Flächen für Teamwork, Technik und Nebenflächen angeordnet
– An den natürlich belichteten Außenseiten können Arbeitsplätze vom Einzel- bis zum Gruppenbüro realisiert werden.
Im UG befinden sich Fahrradabstellflächen, die über eine Rampe direkt erschlossen werden können. Weiterhin sind im UG Abstell- und Müllräume sowie Flächen zur Energiespeicherung vorgesehen.

Geplant ist eine nachhaltige Holz-Beton-Hybridkonstruktion. Durch eine verglaste Pfosten-Riegel-Konstruktion im inneren (Module zu Atrium) und äußeren Fassadenbereich, verglaste Besprechungsräume, vertikale, mobile Trennelemente (Vorhänge), klare Zonierungen durch Mobiliar und Boden, akustisch wirksame Möblierung (Diskretionssessel) und Bodenbeläge soll zugunsten von Transparenz und Tageslicht in den Modulen weitgehend auf opake Wände verzichtet werden.

Der Rundbau organisiert alle Funktionen des Raumprogramms unter Wahrung einer hohen Raumqualität in kompakten Modulen. Das Energiekonzept der passiven Lüftung und Wärmerückgewinnung und eine außen liegende zweite Haut, die im geschlossenen Zustand die Wärmeverluste reduziert, strebt ein +Energiehaus an.

Die Ästhetik des Gebäudes dokumentiert das energetische Konzept als + Energiehaus nach Außen: Geplant ist eine nachhaltige Holz-Beton-Hybridkonstruktion mit Fotovoltaik-Dach und -Fassade und Energiespeicher (Batterien) im Keller. Im Sommer erfolgt die passive Lüftung über das Atrium, im Winterfall erfolgt eine Wärmerückgewinnung. Außen liegender Sonnenschutz aus senkrechten, teilweise mit Fotovoltaik versehenen Sonnenschutz-Glaslamellen, reduziert als zweite Hautschicht im geschlossenen Zustand die Wärmeverluste. Der Teich dient als Regenwassersammelbecken und wird zur Vorkühlung / Vorerwärmung in das Energiekonzept einbezogen.

1. Energieversorgung
1.1 Grundversorgung Wärme
Da keine Angaben zu Primärenergiefaktoren der externen Wärme und Kältelieferung vorliegen, ist ein Vergleich und eine Bewertung der Vorgeschlagenen Möglichkeiten in Sinne einer CO2 Reduktion nicht möglich und muss bei Kenntnis nachgeholt werden. Dies kann noch einmal wesentlichen Einfluss auf das Energiekonzept haben. Über ein externes Nahwärmenetz steht eine Wärmeversorgung mit minimal 10°C Vorlauftemperatur als Low EX Netz zur Verfügung. Die zu liefernde Wärmemenge soll als unbegrenzt angesehen werden. Bei dieser konstant zur Verfügung stehenden Wärmequelle wird die Wärmeversorgung über eine Wasser-Wärmepumpe realisiert. Durch die Wärmequelle ist ein Durchgang konstanter Nutzungsgrad der Wärmepumpe möglich. Auf der kalten Seite der Wärmepumpe ist eine gleichzeitige Nutzung der Kälte im Gebäude vorgesehen, wenn im Heizfall eine gleichzeitige Kühllast durch innere Lasten in definierten Gebäudeabschnitten vorliegt. Wenn die externe Kälteversorgung des Gebäudes über ein separates Kältenahwärmenetz realisiert wird, kann hier alternativ die Kälte als Prosumer eingespeist werden.
1.2 Thermische Solaranlagen
Zur alternativen und emissionsfreien Wärmeversorgung ist eine thermische Solaranlage vorgesehen. Der Wärmeertrag soll zur Warmwasserbereitung und für die Raumwärme genutzt werden. Zusätzlich können Überschüsse an das Nahwärmenetz abgegeben werden. In Übergangszeiten können Solarerträge auf niedrigem Temperaturniveau auch über die Wärmepumpe weiter genutzt werden und somit die Einsatzzeit erweitert werden.
1.3 Blockheizkraftwerk
In Abhängigkeit zur Bewertung der Primärenergiefaktoren beim Strombezug, kann eine Überlegung zum Betrieb eines gasbetrieben BHKWS sinnvoll sein. Dieses deckt Grundlasten ab und muss in seiner CO2 Bilanzierung Vorteile über den Strombezug aus dem Versorgungsgebiet aufzeigen. Dann wäre eine weitere Nutzung der Abwärme in einer Absorbtionskältemaschine anzudenken, wodurch eine ganzjährige Nutzung sinnvoll möglich ist.
1.4 Grundversorgung Kälte
Über ein externes Nahkältenetz steht eine Kälteversorgung mit 14°C Vorlauftemperatur als Low EX Netz zur Verfügung. Als ergänzende Kälteversorgung, um eine Entfeuchtung der konditionierten Zuluft möglich zu machen, ist die Wärmpumpe außerhalb der Heizzeit in der Betriebsweise „Kühlen“ vorgesehen. Als Variante 2 wird eine separate Kompressionskältemaschine betrachtet. Als Variante 3 ist die oben betrachtete Absorbtionskältemaschine in Verbindung mit einem BHK eine optionale Möglichkeit. Grundsätzlich wird angestrebt einen möglichst großen Anteil von PV Strom zur Kälteerzeugung zu nutzen.
1.5 Verteilungs- und Netzstruktur
Die Verteilnetze Wärme / Kälte werden Druckverlust optimiert geplant. Durch die Einbindung von Zortströmverteiler werden die Verbraucher und Quellen energetisch optimal eingebunden.
2. Raumklimatisierung
2.1 Raumlufttechnik und Hygiene
Zur Erfüllung des hygienischen Raumluftwechsels wird ein mechanischer Luftwechsel mit Außenluftanlagen und Wärmerückgewinnung vorgesehen. Über den Einsatz von Filtern wird sichergestellt, dass durch die Leckluftraten der Raumlufttechnik keine Keime oder Viren in pathogener Anzahl übertragen werden. Zusätzlich kann optional der Einsatz von Hepafiltern im Bedarfsfall berücksichtig werden. Ein dauerhafter Betrieb von Hepafiltern soll aufgrund des Energiebedarfs durch die erhöhten Druckverluste vermieden werden. Gebäudebereiche, die keinen Außenluftanteil erfordern oder Bereiche, die über Fensterlüftung den notwendigen Luftwechsel sicherstellen sollen, können alternativ mit einer dezentralen Umluftanlage ausgerüstet werden, die die hygienischen Anforderungen sicherstellt. Um den Luftwechsel außerhalb der Nutzungszeiten möglichst gering zu halten und im Betrieb auf ein erforderliches Maß zu begrenzen, wird die volumstromvariable Betriebsweise mit CO2 Sensorik sichergestellt. Die Anlagen sind in der Betriebsweise Heizen und Kühlen isotherm.
2.2 Raumkühlung / Raumbeheizung
Da die Einbringung der Zuluft im Kühl und Heizfall isotherm erfolgt, wird die Heiz- und Kühllast über angepasste Systeme im Raum eingebracht. Hier kommen auf den energieeffizienten Betrieb der Wärmepumpe und der Low-Ex Kälteversorgung angepassten Kühl- und Heizsysteme zum Einsatz. Je nach Anforderung werden mit Kühlbalken, Kühl- / Heizsegel oder Kühl- / Heizdecken gearbeitet. Diese Systeme sichern einen maximalen Komfort bei gleichzeitiger Energieeffizienz zu. Die Kühlung des Gebäudes wird auch über eine gesteuerte Nachtauskühlung durch freie Kühlung ergänzt, um mit geringem energetischem Aufwand die Kühlung zu unterstützen.
2.3 Steuerung der Raumversorgung
Grundsätzlich wird die Versorgung in Abhängigkeit von Nutzungsstrukturen gesteuert. Durch Fensterkontakte, Präsensmelder (automatisiert und manuell), CO2 Sensoren, Temperaturfühler etc. wird der ermittelt und generiert die Stellgrößen für Luftmenge und Medientemperaturen.
3. Wasserversorgung
3.1 Kaltwasser
Die Wasserversorgung wird nach den aktuellen Erkenntnissen zur Trinkwasserhygiene geplant. Für die Gewährleistung dieser wird in Abhängigkeit von der Netzstruktur eine Kaltwasserzirkulation vorgesehen die Kaltwasserqualitäten mit maximalen Temperaturen von 20°C anstrebt.
3.2 Warmwasser
In Abhängigkeit von der Nutzungsstruktur wird ein zentrales Warmwassersystem mit abgesenkten Warmwassertemperaturen zur optimalen Betriebsweise in Verbindung mit Wärmepumpen aufgebaut. Um Warmwassertemperaturen kleiner 60°C bei hygienischer Unbedenklichkeit zu nutzen, kommt ein Zirkualtionssystem mit Ultrafiltration zur Verwendung.
3.3 Brauchwasser / Regenwasser
Zur Bewässerung der Dachbegrünung und Außenbereiche wird eine Regenwasserzisterne mit entsprechendem Versorgungsnetz vorgesehen.
4. Photovoltaik
Das Gebäude soll einen hohen energetischen Autarkiegrad erhalten. Dazu ist die Nutzung der kompletten zur Verfügung stehenden Dachfläche für den Betrieb einer PV-Anlage angedacht.
Die Unterkonstruktion der PV-Anlage soll so ausgestaltet werden, dass zur Dachhaut ein Abstand von mindestens 8 cm zwischen Modulfläche und Dachhaut besteht. Dadurch bleibt eine hohe Performance der PV-Anlage erhalten und gleichzeitig wird ein unerwünschter sommerlicher Wärmeeintrag über die Dachfläche wirksam verringert. Die Dachfläche ist für eine PV-Anlage mit ca. 230 kWp ausreichend. Ein Teil der PV-Anlage soll mit dem Gleichstromnetz, der andere Teil mit dem Wechselstromnetz verbunden werden. So kann ein hoher Nutzungsgrad der erzeugten Energie erreicht werden. Am gewählten Standort kann mit einer jährlichen Stromproduktion von ca. 1.000 kWh/kWp kalkuliert werden. Als Jahressumme werden so ca. 230.000 kWh solar erzeugter Strom zur Verfügung stehen. Um den Eigennutzungsgrad des Solarstroms zu maximieren können zwei Arten der Speicherung vorgesehen werden:
– Betrieb eines Elektrospeichers mit ca. 30 kWh Speicherkapazität
– Steuerung der WP zur Erzeugung von Wärme / Kälte und Einspeisung in das Netz.
Der Elektrospeicher wird zu Zeiten, in denen der Verbrauch unter der Erzeugung liegt, geladen und kann die Energie z.B. in der Nacht an die Verbraucher abgeben. Weiterer Überschussstrom kann gezielt zum Betrieb der Wärmepumpen im Gebäude dienen. Die Wärmepumpen sollen so regelbar sein, dass sie sowohl Wärme als auch Kälte erzeugen können. So kann flexibel nach Bedarf Wärme oder Kälte erzeugt werden. Nicht vor Ort benötigte Wärme / Kältemengen werden in das jeweilige Netz eingespeist um eine 100 % Nutzung des Solarstroms zu erzielen.
Rahmendaten:
Dachfläche vorgesehen für PV: ca. 1.500 m²
Angenommene PV-Leistungsdichte: 155 Wp/m² Dachfläche
Resultierende Gesamtleistung: ca. 230 kWp
Geschätzter Ertrag:
je installiertem kWp: 1.000 kWh p.a.
Gesamtertrag: 230.000 kWh p.a.
Geschätzte Investitionskosten: ca. 1.200,00 €/kWp
Gesamtinvestitionssumme PV-Anlage: 275.000,00 €
Elektrospeicher Kapazität: 30 kWh
Geschätzte Investitionskosten: ca. 1.000,00 €/kWp
Gesamtinvestitionssumme E-Speicher: 30.000,- €
Geschätzter Direktverbrauch: 50 % des erzeugten Solarstroms
Geschätzte Verbrauchserhöhung durch E-Speicher:
20 % des erzeugten Solarstroms
Geschätzte Verbrauchserhöhung durch Wärmepumpennutzung:
30 % des erzeugten Solarstroms
Geschätzter Gesamtnutzungsgrad: 100 %
5. Zusammenfassung
Der Heizwärmebedarf wird über die Nahwärme mit 10°C Vorlauftemperatur gedeckt. Solare Erträge durch die Solarthermie können genutzt oder nach extern eingespeist werden. Die Kältelieferung wird durch die Wärmepumpe oder eine Kompressionskälte ergänzt, um die notwendigen Temperaturen zu erreichen. Angedacht werden kann eine Kombination aus BHKW und Absorbtionskälte. Über Zortströmverteiler werden die Hydraulischen Systeme integral zusammengeführt. Stromverbräuche für Wärmepumpen und Kältetechnik werden anteilig durch PV gedeckt. Überschüsse können eingespeist werden. Zusätzliche Erträge durch Solarthermie sind möglich. Die Raumlufttechnik wird energetisch optimiert und berücksichtigt die hygienischen Anforderungen.