Innovations- und Experimentalgebäude „Brainergy Hub“ in Jülich

Entwurfs- /Architekturkonzept

Leitidee & Entwurfskonzept

Als Keimzelle innovativer Zukunftstechnologien stellt der Brainergy Hub in Jülich den Mittelpunk innerhalb des Brainery Village dar. Die Architektur des Gebäudes verpflichtet sich mit seiner städtebaulichen Figur dem Grundsatz, Mittelpunkt zukunftsweisender Ideen zu sein und positioniert sich selbstbewusst als neues Zentrum. Das Gebäude präsentiert sich als schwebender kreisrunder Baukörper, der richtungslos von allen Seiten als Landmarke wahrgenommen wird. So entsteht im Zusammenspiel mit den Außenanlagen eine symbolhafte Architektur, die den Landschaftsraum und die Erschließung des Gebäudes in diese Idee miteinbezieht und somit das Verbindende in den Vordergrund stellt. Basierend auf den Endlosschleifen des Brainery Logos kreuzen sich die Wege der Nutzer und Besucher, sowohl im Gebäude, als auch im Landschaftsraum. Begegnung und Kollaboration sollen dadurch gefördert werden. Die Architektur wird zum Multiplikator der Begegnung regt die Kommunikation an und stiftet Innovation.

Die Architektur folgt konsequent einer nachhaltigen Philosophie und nutzt die Form des Kreises auch in der Gestaltung der Fassade. So wird eine enge Verbindung zwischen Sonnenverlauf und der Fassadengestaltung hergestellt. Die Architektur macht sich diese Abhängigkeiten zu Nutze und erhebt sie zur Gestaltungsmaxime. In Abhängigkeit von der Himmelsrichtung und Solareinstrahlung wurden die Brüstungsbänder und Auskragungen der Geschossdecken geometrisch optimiert. Die Integration von Photovoltaik in der geneigten Dachfläche und den Brüstungen unterstützt dabei den performativen Charakter der Architektur und verdeutlicht den Anspruch, Bioökonomie über eine zeichenhafte Architektur zu transportieren.

Städtebauliche Einbindung

Der Brainery Hub bildet als prägnanter Solitär einen markanten Gegenpol zu der umliegenden Bebauung. Das städtebauliche Volumen positioniert sich selbstbewusst im Zentrum der Anlage, ohne dabei Bezüge zur strengen, orthogonalen Nachbarbebauung aufzunehmen. Vielmehr bildet das Gebäude ganz selbstverständlich die städtebauliche Mitte und räumt durch seinen kleinen Fußabdruck und dem zurückspringenden Erdgeschoss dem Landschaftsraum einen hohen Stellenwert ein. Hier entsteht ein neuer Quartiersplatz der vielfältige Nutzungen aufnimmt, landschaftlich integriert und die Adressbildung des neuen Gebäudes stärkt.

Freiraumplanung

Das landschaftliche Konzept basiert auf der Idee eines eigenständigen Ortes, der mit seiner Gestaltungssprache Räume ausbildet, identitätsstiftende Plätze schafft, die Bestandsflächen miteinbindet und Angebote für alle zukünftigen Nutzer generiert. Dabei sollen die vielfältigen, notwendigen Funktionen selbstverständlich in die Gestaltung integriert werden und die zukünftige Platzfläche, die Streuobstwiese und der See mit Umfeld, nicht als jeweils eigene Orte wahrgenommen werden, sondern Bestandteil einer großen Geste im Zentrum des neuen Brainergy Park Jülich sein. Die Aufwertung und Umgestaltung der Wegeanschlüsse an neuralgischen Punkten, binden das Areal in das bestehende Gefüge ein und bieten Verknüpfungen zur Umgebung. Mit der Entwicklung des zentralen Quartierbausteins Brainergy Hub entstehen hochwertige, städtische und abwechslungsreiche Räume, die eine hohe Aufenthaltsqualität für Nutzer und Nachbarn bieten.

Im Zentrum des neuen Brainergy Park entsteht ein neuer, nachhaltiger und lebendiger grün-blauer Freiraum, der vielfältige Funktionen übernimmt. Die wertvolle Streuobstwiese wird in das Gesamtkonzept integriert und mit Wegen und Aufenthaltsmöglichkeiten den zukünftigen Nutzer erlebbar gemacht. Mit der Schaffung des neuen energy pond entsteht ein vielfältiger Lebens- und Erlebnisraum für Mensch und Tier. Hier kann das Niederschlagswasser gesammelt, wiederverwendet und versickert werden. Saumbereiche schaffen hierbei unterschiedlichste Habitatflächen und sorgen für eine Verbesserung des Mikroklimas. Auf den flying decks können Besucher diesen Raum erleben und auf den Sitzstufen ihre Pausen verbringen. In zentraler Lage entsteht ein neuer und nutzungsoffener Quartiersplatz mit einem Wasserspiel. Ein open-air-forum lädt an Sommertagen zu Veranstaltungen im Freien ein und bietet Raum für alternative Eventformate. Im Schatten der Bäume kann auf den Bänken und Decks Kommunikation stattfinden - das Quartier kommt hier zusammen. Dabei funktionieren diese Flächen auch als Klimaraum mit Kaltluftentstehung und Verdunstungskühlung.

Die dem Hauptzugangsbereich vorgelagerte Platzfläche stärkt die Adressbildung und vermittelt zugleich zwischen der naheliegenden Streuobstwiese. Hier stehen das Ankommen und Begegnen im Vordergrund. Die Beläge im gesamten Planungsgebiet sollen ihrer Nutzung entsprechend geplant und ausgeführt werden. Zudem soll die Versickerungsfähigkeit der Freiflächen größtenteils erhalten bleiben und der Versiegelungsgrad möglichst gering ausfallen. Barrierefreiheit sowie behindertengerechte Wege und Zugänge sollen allen zukünftigen Nutzern möglichst hohen Bewegungskomfort bieten und alle Gruppen unserer Gesellschaft ansprechen und einbinden.

Erschließung

Äußere Erschließung / Außenanlagen / Zufahrt Feuerwehr

Die Erschließung des Brainery Hub erfolgt zentral über den neuen Quartiersplatz. Das Erdgeschoss springt gegenüber den Obergeschossen ca. neun Meter zurück, wodurch eine großzügige Überdachung entsteht, die sich über die Freianlagen spannt und diese auch an regnerischen Tagen nutzbar macht. Das Erdgeschoss erfährt durch die drei Erschließungskerne eine klare Gliederung. Zwischen den Kernen spannen sich der Haupteingang, der Gastronomiebereich sowie die Cafébar mit den benachbarten Projekträumen auf. Die geschosshohen Verglasungen verbinden Innen- und Außenraum. Jedem dieser Bereiche sind eigene Zonen in den Freianlagen zugewiesen, die eine hohe Aufenthaltsqualität und klare Wegeführung erkennen lassen. Die Treppenkerne dienen als Zweitzugang für die Erschließung der Obergeschosse und ermöglichen eine Multitenantnutzung des Gebäudes. Jeder Zugang lässt eine klare Zuordnung und Adressbildung der Nutzer zu. Notwendige Flächen für die Rettung und Anlieferung / Entsorgung werden selbstverständlich in die Gestaltung der Außenanlagen integriert. Das Anliefergebäude liegt als landschaftliches Element mit Abstand zum Hauptgebäude und soll in seinem Charakter dem Gelände zugehörig erscheinen. Die intensive Dachbegrünung und Holzlamellenverkleidung spiegeln diesen Anspruch wider. Die Fahrradboxen für die e-Bikes finden ebenfalls in diesem Pavillon ihren Platz.

Ver- und Entsorgung

Das Anliefergebäude lässt eine störungsfreie Ver- und Entsorgung erwarten. Über eine Rampe gelangen Fahrradfahrer in das UG und finden hier weitere Stellplätze vor. Der Warentransport erfolgt über einen Lastenaufzug und eine Tunnelanbindung in das Untergeschoss.

Innere Erschließung / Barrierefreiheit

Betritt man das Gebäude über den Haupteingang, lässt die Raumstruktur eine klare Orientierung erkennen: Das Foyer wird durch einen zentralen Innenhof, welcher als grüne Lunge den Innenraum prägt, natürlich belichtet. Um den Innenhof windet sich die zentrale Erschließung, die als Analogie zur Bioökonomie zu verstehen ist und als Kreislauf von Umwelt, Technologie und Mensch begriffen werden kann. Diese Symbiose soll auch die Architektur zum Ausdruck bringen. Über den inneren Erschließungskreis gehen in den Obergeschossen drei Eingänge ab, von denen die Funktionsbereiche erschlossen werden. Hier finden sich auch die Aufzugsanlagen und die Treppenhäuser.

Funktionalität

Dem Gebäude liegt eine klare Struktur zu Grunde. Die Kreisform ermöglicht eine gute Orientierung, Erschließung und funktionale Gliederung der Bereiche. Durch die drei Erschließungskerne ist eine Zweiterschließung direkt von außen sichergestellt und ermöglicht zudem eine gute Adressbildung für die Nutzer. Die innere Erschließung fördert die Begegnung und Kommunikation innerhalb des Gebäudes. Zugleich bietet der Innenhof eine gute natürliche Belichtung und stellt auch in der Erschließungsfläche einen Außenbezug dar. Die Büroflächen basieren auf einem Fassadenraster von 1,35 m und ermöglichen dadurch eine hohe Flexibilität. Durch eine Tiefe von ca. 17 m sind die Funktionsbereiche sehr variabel in der Ausformulierung einer Mittelzone.

Materialien / Konstruktion

Die Konstruktion ist durch einen ressourcenschonenden Einsatz nachhaltiger Materialien geprägt. Gepaart mit einem innovativen Energiekonzept wird der Maßstab an ein Nullenergie-Gebäude erreicht. Die Tragstruktur des Gebäudes in Holz Hybridbauweise reduziert den Einsatz von Stahlbeton auf die wesentlichen, dem Schall- und Brandschutz dienenden Bauteile. Diese bilden gleichzeitig die Speichermasse für die geplante Bauteiltemperierung. Die Tragstruktur wird in Holzbauweise konzipiert. Die Auskragung der Obergeschosse wird durch filigrane Stahlstützen abgefangen. Alle eingesetzten Materialien werden nach höchsten ökologischen und nachhaltigen Aspekten ausgewählt. Nach Möglichkeit werden recycelte Materialien verwendet. Die Dachfläche, die nicht durch Photovoltaik belegt ist, wird intensiv begrünt und dient er Erholung der Nutzer.

Wirtschaftlichkeit

Die klare Struktur und kompakte Bauweise, unter Anwendung eines wirtschaftlichen Tragwerks, lassen eine hohe Wirtschaftlichkeit erwarten. Neben einer ausgezeichneten Wärmedämmung (U-Werte kleiner als 0,15 W/m²K), einer wärmebrückenfreien Ausführung, einem kompakten Baukörper, Fensterelementen mit gedämmten Rahmenprofilen und 3-fach-Wärmeschutzverglasungen (Gesamtenergie-durchlassgrad g ≥ 0,52) wird besonderen Wert auf die Luftdichtheit der Gebäudehülle (n50 ≤ 0,6 h-1) und eine effiziente Anlagentechnik gelegt.

Energiekonzept

Gemäß den Anforderungen der Ausloberin wird für den Neubau des Brainergy Hub ein nachhaltiges und zukunftsweisendes Energiekonzept vorgeschlagen, welches einen optimalen Nutzerkomfort ermöglicht. Ziel ist es, einen Nullenergiestandard zu erreichen, der dem Gebäude Vorbildcharakter verleiht. Das Energiekonzept trägt überdies zu einem hohen Gesamterfüllungsgrad der angestrebten Nachhaltigkeitszertifizierung bei. Grundlage des ganzheitlichen Energiekonzeptes ist die Reduzierung des Energiebedarfs über passive Maßnahmen auf ein sinnvolles Minimum. Der noch verbleibende Energiebedarf wird über eine effiziente Anlagentechnik auf Basis erneuerbarer Energien gedeckt. Neben der nachhaltigen Energieversorgung des Gebäudes, wird ein nachhaltiges Wassermanagement umgesetzt.

Technische Ausstattung inkl. Lüftungskonzept

Wärme- und Kälteerzeugung

Der Neubau des Brainergy Hub wird an das innovative LowEx Wärme- und Kälteversorgungsnetz des Brainergy Parks angeschlossen, welches mit niedrigen Vorlauftemperaturen im Winter bzw. hohen Vorlauftemperaturen im Sommer auskommt. Mit dem niedrigenergetischen Gesamtkonzept wird die Einbindung erneuerbarer Energien optimiert und Energieverluste im Versorgungsnetz minimiert. Über eine hocheffiziente, reversible Wärmepumpe wird das Brainergy Hub aktiv beheizt und gekühlt. In der Kühlperiode kann überdies eine freie Kühlung des Gebäudes über das Versorgungsnetz erfolgen.

Beim Brainergy Hub wird jedoch nicht nur Energie aus dem Versorgungsnetz des Brainergy Parks bezogen (Consumer), vielmehr wird auch lokal Energie erzeugt, im Gebäude genutzt und in Überschusszeiten wieder in das Netz eingespeist (Prosumer). So wird beispielsweise die durch EDV-Technik anfallende Abwärme im Gebäude über Wärmetauscher zur Gebäudebeheizung genutzt. Erdsonden im Bereich des großzügigen Vorplatzes dienen als Wärmequelle im Winter und nehmen in der Kühlperiode Wärme auf, wodurch das Erdsondenfeld saisonal regeneriert wird. Außerdem fungiert das Wasserbecken am Gebäude als Energiespeicher für das Versorgungsnetz.

Wärme- und Kälteübergabe

Eine hohe thermische Behaglichkeit wird über eine wassergeführte Bauteilaktivierung in den Bürobereichen sichergestellt. Hierbei werden die massiven Geschossdecken von einem einfachen Leitungssystem durchzogen, das ganzjährig Wasser zum Heizen und Kühlen durch die Bauteile führt. Die Speicherfähigkeit der Betondecken wird so optimal genutzt. Ergänzend zur Bauteilaktivierung erfolgt eine dynamische Regulierung der Raumtemperatur anhand von Randstreifenelementen. In den Besprechungs- und Konferenzräumen sowie im Restaurant kommen Deckensegel für eine flexible und schnelle Raumtemperaturregelung zum Einsatz. Die Deckensegel können auch raumakustisch aktiviert werden. Die gewählten Flächensysteme sind hinsichtlich der Vorlauftemperaturen optimal auf das LowEx-Versorgungsnetz des Brainergy Parks abgestimmt. Lediglich die Nebenräume (z.B. Lagerflächen) werden mit Heizkörpern mit Thermostatventil ausgestattet.

Lüftungskonzept

Um den hygienischen Mindestluftwechsel sicherzustellen, wird das Gebäude über ein zentrales Lüftungsgerät mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung mechanisch be- und entlüftet. In den Büro- und Besprechungsräumen wird eine behagliche Quelllüftung über Auslässe im Doppelboden umgesetzt. Das Lüftungsgerät wird in der Lüftungszentrale im UG verortet. Die Außenluftansaugung erfolgt über einen Erdwärmetauscher, in dem die Frischluft im Winter vortemperiert und im Sommer um einige Grad gekühlt wird. Auf diese Weise wird der Energiebedarf für die Zuluftnacherhitzung und -kühlung ganzjährig gesenkt. Die Fortluft wird über Dach geführt. Für die Gastronomie im EG wird ein separates Küchenlüftungsgerät vorgesehen.

Unabhängig von der mechanischen Be- und Entlüftung sind öffenbare Fensterelemente in der Fassade vorhanden, die die Einflussmöglichkeiten und somit auch das Wohlbefinden der Gebäudenutzer steigern. Außerdem kann über die Fensterelemente eine Nachtlüftung zur passiven Kühlung in den Sommermonaten realisiert werden.

Stromerzeugung

Eine Reduktion des Gebäudestrombedarfs erfolgt durch den Einsatz energieeffizienter LED-Beleuchtung und einer tageslicht- sowie präsenzabhängigen Kunstlichtsteuerung. Photovoltaikmodule, die in das nach Süden geneigte Gebäudedach und in die Horizontalauskragungen der Fassade integriert sind, ermöglichen eine regenerative Stromerzeugung. Die Neigung der Oberflächen der Horizontalauskragungen ist dazu anhand des Sonnenverlaufes orientiert, um solare Energieausbeuten auf der Photovoltaikflächen zu maximieren. Der erzeugte Strom wird vorrangig im Gebäude selbst genutzt. In Überschusszeiten wird der erzeugte Strom in das parkeigene Gleichstromnetz eingespeist.

Wasserkonzept

Beim Brainergy Hub wird besonderen Wert auf die Minimierung des Trinkwasser- und Abwasseraufkommens gelegt. So ist eine lokale Grauwasseraufbereitung des Abwassers von Handwaschbecken und Duschen vorgesehen. Das aufbereitete Grauwasser kann im Gebäude beispielsweise für die WC-Spülung genutzt werden. Auch das anfallende Regenwasser wird nicht in die Kanalisation eingeleitet, sondern vor Ort in das Wasserbecken und Versickerungsmulden geleitet. Eine weitere Regenwasserrückhaltung ermöglicht eine Regenwassernutzung für die WCSpülung sowie für die Bewässerung der Außenanlagen und das Wasserspiel. Das Wasserbecken neben dem Gebäude verbessert durch Verdunstungskühlung im Sommer das Mikroklima.

Bauphysik

Wärmeschutz

Beim Neubau des Brainergy Hub werden die Transmissionswärmeverluste durch den kompakten, runden Baukörper und einen sehr guten Wärmeschutz im Passivhausstandard reduziert. Die Gebäudehülle ist als thermisch getrennte Pfosten-Riegel-Fassade ausgebildet. Wärmeverluste durch die großzügig verglasten Hüllflächen werden durch state-of-the-art Dreifach-Isolierverglasungen mit argongefüllten Glaszwischenräumen, thermisch verstärkten Abstandshaltern und Beschichtungssystemen mit niedriger Emissivität verringert. Neben dem Einsatz hochwärmegedämmter Fassadenelemente und Dreifach-Wärmeschutzverglasungen wird das Gebäude wärmebrückenminimiert und luftdicht ausgeführt.

Sonnenschutz

Die solaren Energieeinträge werden durch starre, passive Systeme reduziert, die in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung und Solareinstrahlung geometrisch optimiert sind, um mit großer Dauerhaftigkeit und geringer Wartungsanfälligkeit besonders effizient zu verschatten. So variiert die Tiefe der Horizontalauskragungen auf Geschossdeckenhöhe: In den nach Süden orientierten Fassadenflächen verschatten diese effizient, während im Blickbereich großzügige Ausblicke aus den Innenräumen ermöglicht werden. In den Nordfassaden, in denen die auftreffende Solarradiation geringer ausfällt, werden durch Auskragungen mit geringerer Tiefe Ausblicke und eine erhöhte Tagesbelichtung garantiert.

Im unteren Fassadendrittel sind zudem starre Lamellen angeordnet, die von ihrer Orientierung anhand des mittleren Sommersonnenwinkels ausgerichtet sind. Mit diesen Maßnahmen kann die Solarradiation auf der Fassadenfläche in den Sommermonaten um bis zu 55% reduziert werden.

Darüber hinaus sind die Verglasungen mit selektiven Sonnenschutzbeschichtungen versehen, die auf der Glasfläche auftreffende Solarstrahlung bei gleichzeitig hoher Tageslichttransmission und farbneutralem Erscheinungsbild wirksam nach außen reflektieren.

Auf der Innenseite der Verglasungen installierte, fahrbare, textile Behänge verhindern Blendungspotenziale der Arbeitsplätze in den Innenräumen.

Tageslicht

Im oberen Fassadenbereich sind außerdem außenliegende Lamellen mit flacher Ausrichtung zur optimierten Tageslichtlenkung vorhanden. Diese haben eine stark reflektierende Oberfläche, um Tageslicht gezielt in die Tiefe der Innenräume zu transportieren. Auf diese Weise werden die Räume trotz wirksamem Sonnenschutzes gleichmäßig und kontrastarm natürlich belichtet.

Neben der beschriebenen, aktiven Tageslichtlenkung anhand der außenliegenden Lamellen, wird die Tageslichtversorgung durch die Ausbildung des Innenhofes, geringe Gebäudetiefen und die Anordnung der Hauptnutzungsbereiche in Fassadennähe optimiert.