Baufachzeitung

23.05.2017

Bauwirtschaft Baufachzeitung

EcoCommercial Building Programm entwirft nachhaltigen Bürokomplex

Der zukunftsweisende Bürokomplex mit einer Gesamtnutzfläche von 8.800 m² steht inmitten einer von Grünflächen umrahmten Landschaft. Ein breiter Weg führt zum Vordergebäude sowie zu einer Treppe, über die man das dahinter liegende Hauptgebäude erreicht. Bild: Bayer Material Science AG
Das klimaneutrale Gebäude gewinnt seine Energien zu 70 Prozent aus Geothermie sowie zu 30 Prozent aus Solarenergie. Der erforderliche Strombedarf für die Bürogeräte von rund 200 MWh pro Jahr kann optional durch Windenergie gedeckt werden. Bild: Bayer Material Science AG
Die Photovoltaik-Paneele auf dem Dach erzeugen jährlich 120 MWh Strom. Zusammen mit den Photovoltaik-Fassadenelementen decken sie den gesamten Jahresbedarf von186 MWh zum Heizen, Kühlen, für die Lüftung und das Licht. Bild: Bayer Material Science AG
Vorder- und Hauptgebäude umschließen die in der Mitte liegende Piazza, die auch vom Restaurant zugänglich ist und Sitzmöglichkeiten im Freien bietet. Bild: Bayer Material Science AG
Als Referenzgebäude für die Studie diente ein konventionelles Bürogebäude mit einem Jahres-Primärenergieverbrauch von 148 KWh pro Quadratmeter. Der nachhaltige Bürokomplex erreicht im Vergleich mit 34 kWh pro Quadratmeter einen deutlich niedrigeren Jahresenergieverbrauch. Bild: Bayer Material Science AG
Nachhaltiges Fassadenkonzept: Der Wechsel von offenen und geschlossene Elementen sowie mit Siebdruck versehenen Glaspaneelen ermöglicht ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Transparenz und Sonnenschutz. In den nach Süden gerichteten Fassaden sind zusätzlich Photovoltaik-Elemente integriert. Bild: Bayer Material Science AG
Nachhaltiges Fassadenkonzept: Der Wechsel von offenen und geschlossene Elementen sowie mit Siebdruck versehenen Glaspaneelen ermöglicht ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Transparenz und Sonnenschutz. In den nach Süden gerichteten Fassaden sind zusätzlich Photovoltaik-Elemente integriert. Bild: Bayer Material Science AG
Die aktivierten Betondecken nehmen die Wärmelast im Sommer auf und leiten sie mit Hilfe des hindurchfließenden Wassers über die Betonpfeiler an das Erdreich ab. Allein durch die Betonkernaktivierung lässt sich der Energiebedarf für die Lüftung um 70 Prozent senken. Bild: Bayer Material Science AG
Die aktivierten Betondecken nehmen die Wärmelast im Sommer auf und leiten sie mit Hilfe des hindurchfließenden Wassers über die Betonpfeiler an das Erdreich ab. Allein durch die Betonkernaktivierung lässt sich der Energiebedarf für die Lüftung um 70 Prozent senken. Bild: Bayer Material Science AG
Die warme Abluft strömt unter Nutzung der durch Wind und Thermik entstehenden Unterdrücke an der Fassade sowie über verschiedene Öffnungen in der Lichtkuppel nach außen. In der Nacht gelangt frische Außenluft über die Öffnungen an Fassade und Kuppel ins Innere und kühlt das Gebäude. Bild: Bayer Material Science AG
Das Gebäude verfügt über sechs Sole-Wasser-Wärmepumpen von Stiebel Eltron mit einer Gesamtleistung von 202 kW. Bild: Bayer Material Science AG
Bodentiefe Polycarbonat-Verscheibungen lassen viel Licht ins Auditorium. Bild: Bayer Material Science AG
Der Lesesaal der Bibliothek. Bild: Bayer Material Science AG
Im großen Hauptgebäude befinden sich auf 5.750 m² und drei Stockwerken flexible Büroeinheiten für etwa 400 Personen und mehrere Konferenzräume. Bild: Bayer Material Science AG
In der Tiefgarage stehen neben gewöhnlichen Stellplätzen auch 40 Parkplätze für Elektroautos und 150 Fahrradstellplätze zur Verfügung. Bild: Bayer Material Science AG
Auf dem begrünten Dach des Vordergebäudes sind 44 m² große Flach-Solarkollektoren installiert. Sie erzeugen 24 MWh thermische Energie, die zur Wärmeerzeugung für das Brauchwasser des Restaurants genutzt wird. Bild: Bayer Material Science AG

Das EcoCommercial Building Programm hat gemeinsam mit dem niederländischen Architekturbüro Lüchinger Architects sowie dem deutschen Ingenieurbüro P. Jung eine Studie für ein nachhaltiges Bürogebäude erstellt. Das Ergebnis: Der Bürokomplex ist vollständig klimaneutral und benötigt 80 Prozent weniger Energie, als es der deutsche Gesetzgeber gemäß EnEV 2009 vorschreibt. Im Vergleich zu einem konventionellen Bürogebäude mit einem Jahres-Primärenergieverbrauch von 148 KWh pro Quadratmeter liegt dieser beim nachhaltigen Bürokomplex bei lediglich 34 kWh pro Quadratmeter. Damit entspricht das Gebäudekonzept dem Gold-Zertifikat der DGNB.

Hohe Ansprüche an Bürogebäude
Büro- und Verwaltungsgebäude stellen hohe Ansprüche an die Planer. Sie benötigen oft mehr Energie zur Kühlung im Sommer als zur Beheizung im Winter. Hinzu kommt der Energieverbrauch für Beleuchtung, Belüftung und für den Betrieb von Bürogeräten. Zur Realisierung nachhaltiger Gebäude gilt es, diese speziellen Bedingungen sowie ihre gegenseitigen Abhängigkeiten bereits frühzeitig in der Planung zu berücksichtigen. Entscheidend ist daher eine integrale Planung, bei der alle am Bau beteiligten Fachplaner der einzelnen Gewerke von Anfang an teilhaben. In dem von Bayer MaterialScience initiierten EcoCommercial Building Programm (ECB) haben sich genau diese Fachexperten zu einem Kompetenznetzwerk zusammengeschlossen. Das ECB liefert innovative Lösungen, Materialien und Dienstleistungen in allen Bereichen rund um den nachhaltigen Industrie-, Gewerbe- und Wohnungsbau. Mit europaweit rund 20 Partnern unterstützt es öffentliche und gewerbliche Bauherren und Planer beim Bau energieoptimierter und nachhaltiger Gebäude.

Klimaneutrales Konzept
Das Bürogebäude der Studie verfügt über ein ausgeklügeltes Energiekonzept und ist im Betrieb zu 100 Prozent CO2-frei. Den Energiebedarf gewinnt es dabei vollständig aus regenerativen Energien – davon 70 Prozent aus Geothermie und 30 Prozent aus Solarenergie.

Modernes Design und Ausstattung
Der virtuelle Bürokomplex mit einer Gesamtnutzfläche von 8.800 m² steht inmitten einer von Grünflächen umrahmten Landschaft. Ein breiter Weg führt zum Vordergebäude sowie zu einer Treppe, über die man das dahinter liegende Hauptgebäude erreicht. Im Vordergebäude sind ein Vortragssaal, eine Bibliothek sowie das Restaurant untergebracht. Im Hauptgebäude befinden sich auf 5.750 m² und drei Stockwerken flexible Büroeinheiten für etwa 400 Personen sowie mehrere Konferenzräume. Vorder- und Hauptgebäude umschließen die in der Mitte liegende Piazza, die auch vom Restaurant zugänglich ist und Sitzmöglichkeiten im Freien bietet.

Photovoltaik in Dach und Fassade
Das Fassadenbild lässt das nachhaltige Gebäudekonzept unmittelbar erkennen: Elegant wechseln sich offene und geschlossene Fassadenelement sowie mit Siebdruck versehene Glaspaneele ab. Dadurch lässt sich ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Tageslichtnutzung und Sonnenschutz realisieren. Die transparenten Fassadenelemente bestehen aus Dreifachverglasung mit Polycarbonat-Platten, die geschlossenen aus Naturstein.

In den nach Süden gerichteten Fassaden sind zudem 860 m² Photovoltaik-Elemente integriert. Die effektive Nutzung der Solarenergie erfolgt aber vor allem über Photovoltaik-Paneele auf dem Dach: Auf einer Fläche von 1500 m² erzeugen hier PV-Paneele des ECB-Netzwerkpartners Solon SE bei einer Neigung von 10 Grad rund 120 MWh Strom pro Jahr. Zusammen mit den PV-Elementen in der Fassade decken sie so den gesamten Bedarf von186 MWh zum Heizen, Kühlen, für die Lüftung und das Licht.

Lichtkuppel als Blickfang
Herzstück des Bürokomplexes ist die transparente Kuppel in Form eines Tannenzapfens, die sich in der Mitte des Hauptgebäudes erhebt und vom Boden bis weit über das Dach hinaus ragt. Die Kuppel besteht aus einer schlanken Stahlkonstruktion und einer Verscheibung aus dem transparenten und leichtgewichtigen Polycarbonat Makrolon® von Bayer MaterialScience. Polycarbonat ist etwa 10-mal leichter als Glas und ermöglicht so eine einfache Verarbeitung ohne schweres Gerät. Die Wendeltreppe mit transparentem Geländer führt zu den einzelnen Stockwerken und gewährt beim Aufgang stets den Blick ins Freie.

Lüftungs- und Kühlkonzept – die Kuppel als technischer Grundpfeiler
Durch ein integriertes Zusammenwirken von Architektur und dem Einsatz erneuerbarer Energien lässt sich das Bürogebäude angenehm, wirtschaftlich und ökologisch klimatisieren. Es verfügt über sechs Sole-Wasser-Wärmepumpen von Stiebel Eltron mit einer Gesamtleistung von 202 kW. Insgesamt 34 Sonden mit einer Tiefe von je 100 m entziehen dem Erdreich die benötigte Wärme und leiten diese an das Heizsystem weiter.

Bei Bürogebäuden steigt insbesondere im Sommer die Wärmelast im Laufe des Tages enorm an – durch Sonneneinstrahlung, Personen und Geräte. Die Wärme wird daher von den aktivierten Betondecken aufgenommen und über das hindurchfließende Wasser direkt an das Erdreich abgeleitet. Die Betonpfeiler mit eingebauten Rohrleitungssystemen in Form von Wärmetauschern übernehmen dabei den Energietransport. Zusätzlich ist der Parkdeckboden an die Betondecken gekoppelt und vergrößert damit die für die Kühlung zur Verfügung stehende Oberfläche. Allein durch diese Baukernaktivierung benötigt das Gebäude 70 Prozent weniger Energie für die mechanische Lüftung.

Zum technischen Grundpfeiler des Lüftungs- und Kühlkonzepts gehört auch die Lichtkuppel, die als großer Lüftungsschacht dient: Die warme Abluft aus dem Gebäude strömt unter Nutzung der durch Wind und Thermik entstehenden Unterdrücke an der Fassade sowie über verschiedene Öffnungen in der Lichtkuppel nach außen. In der Nacht kühlt frische Außenluft das Gebäude, die durch die Öffnungen an Fassade und Kuppel ins Innere gelangt. Dank der großen Höhe sorgt die Kuppel auch bei Windstille für genügend thermischen Auftrieb, um das Gebäude mit Außenluft durchströmen zu können.

Energie- und ressourceneffiziente Gebäudehülle
Auch die Gebäudehülle entspricht durch den Einsatz des Hochleistungsdämmstoffs Polyurethan den höchsten Anforderungen eines nachhaltigen Baukonzepts. Mit Polyurethan (PU)-Hartschaum lassen sich je nach Anwendungsbereich Lambda-Werte bis zu 0,024 W/(m*K) erreichen und eine im Vergleich zu anderen Dämmstoffen bis zu 40 Prozent höhere Dämmleistungen sowie entsprechend schlankere Aufbauten erzielen.

Begrüntes Dach und Solarthermie
Das begrünte Dach des Vordergebäudes macht das Thema Nachhaltigkeit ebenfalls von Weitem sichtbar. Hier sind 44 m² Flach-Solarkollektoren installiert. Sie erzeugen 24 MWh thermische Energie, die zur Wärmeerzeugung für das Brauchwasser des Restaurants dient. Den Restbedarf von 16 MWh für das Warmwasser stellen die Wärmepumpen bereit.

Das Wasserkonzept
Das ökologische Wasserkonzept ermöglicht zudem einen um 50 Prozent geringeren Trinkwasserverbrauch als gewöhnliche Bürogebäude: Zum einen wird das Regenwasser auf dem Dach aufgefangen und als Toiletten-Spülwasser verwendet. Zum anderen nutzt das Gebäude seine eigene Pflanzenkläranlage – eine besonders umweltfreundliche Alternative zur technischen Abwasserreinigung, die auf die biologischen Selbstreinigungskräfte der Natur setzt. Für die Pflanzenkläranlagen ist eine 600 m² große Fläche mit Sumpf- und Wasserpflanzen bewachsen. Die Pflanzen, Mikroorganismen und Filterkörper des Beetes übernehmen dabei die Reinigung des Abwassers, das anschließend als Sanitärwasser nutzbar ist.

Bodenbeläge
Bei der Planung von Gebäuden sind bekanntlich nicht nur die Erstellungskosten zu beachten, sondern auch die Kosten für den weiteren Unterhalt. Zu den wichtigen Faktoren gehört dabei der Bodenbelag: Emissionsfreie Innenraumluft und Trittschalldämmung spielen für die Bodenwahl ebenso eine Rolle wie die leichte Reinigung und Haltbarkeit. Fugenlose Systeme auf Basis von Polyurethanen sind hoch belastbar und leicht zu säubern und eignen sich daher besonders für den Einsatz in Verwaltungs- und Bürogebäuden. Für das Prototyp-Bürogebäude sind Bodensysteme von ECB-Netzwerkpartner bolidt vorgesehen.

In der Studie hat Bayer Material Science gemeinsam mit dem EcoCommercial Building Programm ein Gebäude entworfen, das eine optimale Energie- und Ressourceneffizienz mit soziokulturellen Bedürfnissen und einer hohen Wirtschaftlichkeit vereint. Entscheidend dabei ist der gewerkeübergreifende Ansatz, das Grundprinzip des ECBs, bei der Produkt- und Planungsexperten ihr Know-how für eine ganzheitliche Planung verknüpfen.

Weitere Informationen unter www.materialscience.bayer.com und www.ecocommercial-building-network.com/de/

 

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