High Power Grid Lab

Ausgangssituation

Die wesentlichen Parameter des Gebäudes sind bereits in der Auslobung festgelegt: Standort, Ausrichtung, Layout des Außenprüffeldes und ein Grundrissschema, welches die relevanten Raumbeziehungen, sowie die notwendigen Gebäudezugänge definiert.Im Rahmen dieser Vorgaben bewegt sich unser Gebäudekonzept.Das neue Bauwerk befindet sich an der westlichen Grenze des vorgegebenen Baufeldes, das Außengelände liegt auf dem östlichen Teil des Grundstücks zwischen Neubau und Hardtwald. Die Gebäudeeingänge orientieren sich nach Westen und somit zum Campus.

Einfach, nachhaltig, ökologische

Der Entwurf folgt dem Prinzip des „einfachen Bauens“ mit klarer Konstruktion, ressourcenschonender Materialwahl und einer Gebäudetechnik, die auf passive Systeme und einfache physikalische Prinzipien setzt. Ziel ist maximale Effizienz bei minimalem Primärenergieeinsatz.Konzipiert nach den Kriterien des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB), vereint das Gebäude ökologische, ökonomische und soziokulturelle Qualitäten: Das Gebäude überzeugt durch niedrige Betriebskosten, eine hohe Wirtschaftlichkeit und eine langfristige Werterhaltung. Im soziokulturellen und funktionalen Bereich wurde auf eine hohe Aufenthaltsqualität, Barrierefreiheit und Nutzerfreundlichkeit geachtet. Helle, gut belüftete Räume und eine angenehme Akustik fördern das Wohlbefinden der Nutzer.

Luft

In dem Gebäude kommt eine natürliche bzw. Hybridlüftung zum Einsatz, um den Energiebedarf und Technikaufwand bei der Lüftungstechnik gering zu halten. Der Grundluftwechsel wird über eine raumlufttechnische Anlage mit Wärmerückgewinnung gewährleistet. Die zusätzliche Fensterlüftung ist zyklisch notwendig und kann vom Nutzer gesteuert werden. In der Halle soll im Testbetrieb die Abwärme dezentral, möglichst gerätenah über Abluftgeräte aufgefangen und über die Wärmerückgewinnung nutzbar gemacht werden.

Kälte

Es ist keine aktive Kältetechnik vorgesehen. Passive Kälte der Zuluft aus dem Erdkanal und die Aktivierung und Entladung von Speichermassen sowie die Kälterückgewinnung der Lüftung stehen im Fokus. Prozessabwärme in der Halle wird dezentral und gerätenah über Abluftsysteme abgeführt. Die vollflächige Fassadenbegrünung an West- Süd- und Ostfassade reduziert den Hitzeeintrag auf die Holzfassade um bis zu 50% und verhindert somit eine Überhitzung des Bauwerks. Ergänzend sorgen auskragende Bauteile und außenliegender Sonnenschutz für effektiven Hitzeschutz. Die Stoßlüftung sowie die Nachtauskühlung erfolgen passiv über einbruchssichere, wettergeschützte Lüftungsöffnungen in den Fenstern. Sie erhalten einen stufenweise justierbaren Öffnungsbegrenzer. Leichtbau-Decken und -Wände mit geringer Speichermasse ermöglichen eine schnelle Wärmeabfuhr. Die über den Erdkanal vorkonditionierte Luft wird als Zuluftquelle genutzt. Das Bauwerk wird als „leichtes“ Holz-Gebäude realisiert, welches weitestgehend auf speicherfähige Masse-Bauteile verzichtet, um auch zukünftig bei immer wärmeren Nächten und langen Hitzeperioden eine schnelle Nachtauskühlung zu gewährleisten.

Wärme

Das kompakte Gebäude mit hochwertiger EG-40-Gebäudehülle minimiert den Wärmebedarf durch effiziente Nutzung vorhandener Energien. Treppenhäuser, Prüffläche und Technikräume fungieren als schützende Pufferzonen. Fenster werden nutzungs- und ausrichtungsspezifisch ausgelegt, um solare Gewinne gezielt zu nutzen. Ein begehbarer Erdkanal unter dem Außentestfeld sorgt ganzjährig für vorkonditionierte Zuluft. Die Wärmeversorgung erfolgt effizient und regenerativ, bevorzugt über geothermische Nutzung von Grundwasser. Temporär anfallende Abwärme vom Versuchsfeld unterstützt im Winter die Warmwasserversorgung, ergänzt durch eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Büro- und Laborbereiche werden über raumakustisch wirksame Deckensegel mit Wärme und passiver Kühlung versorgt, die Halle über Deckenstrahlprofile (z.B. Cross von Arbonia) und hocheffiziente Wärmerückgewinnung konditioniert. Nebenbereiche werden über Heizkörper versorgt. Der geringe Trinkwarmwasserbedarf wird dezentral über Durchlauferhitzern gedeckt. Eine generelle Reduzierung von Zonen mit Bedarf steht im Vordergrund.

Licht und Strom

Orientierung und Ausrichtung des Gebäudes erlauben eine optimale Tageslichtausnutzung. Die vollständig opake Nordfassade sorgt für gleichmäßiges, diffuses Licht in der Halle, während große Fenster mit geringem Sturz tiefe natürliche Belichtung der Aufenthaltsräume ermöglichen. Jalousien und helle Innenflächen verbessern die Lichtverteilung zusätzlich.

Die Photovoltaikanlage wird auf der Dachbegrünung errichtet, wodurch die Module rückgekühlt werden.

Dies verbessert die Effizienz und erhöht die Lebensdauer der Module. Ergänzend ist ein kleiner Batteriespeicher geplant, um auch nachts Server und Pumpen zuverlässig mit eigenproduziertem Strom zu versorgen. Die Beleuchtung des Gebäudes erfolgt durch energieeffiziente LED-Technik, in Fluren mit Präsenzsteuerung.

Regenwassernutzung

Das anfallende Regenwasser der Dächer wird in einer Zisterne gesammelt und zur Bewässerung der Fassadenbegrünung direkt weiter genutzt. Der Strom für die Pumpen kommt aus der eigenen PV-Anlage. Das überschüssige Wasser wird in den Rigolen im Außenbereich versickert.