Nichtoffener Wettbewerb | 06/2009
Energie-Erlebniszentrum (Science Center zum Thema Regenerative Energie)
1. Preis
Erläuterungstext
Städtebauliche Einbindung
Die Gebäudekontur für das Energie-Erlebniszentrum Aurich folgt dem Zuschnitt des Grundstücks und dem abknickenden Verlauf des Jade-Ems-Kanals. Dreiseitig von Wasser umgeben bildet es die nördliche Spitze des zukünftig zusammenhängenden Freizeitgeländes mit Bootsanlegern, Bootshaus, Paddelstation und Stadtpark. Neben dem östlich gegenüber liegenden Hafenplatz sollte langfristig auch die am nordwestlichen Stichkanal um den Löschplatz gelegene historische Bebauung stärker einer öffentlichen Nutzung zugänglich gemacht werden, um ein Pendant zu den derzeit beplanten Flächen zu bilden und die räumliche Gesamtsituation im Hafenbereich zu stärken. Das sichelförmige Gebäude des Energie-Erlebniszentrums ermöglicht eine klare Abgrenzung zum umlaufenden Gelände und der Wasserkante im Norden, Osten und Westen, sowie eine „abgerundete“ Weiterführung der Freigeländeeingrenzung im Süden. Durch das dichte Heranrücken an die Wasserflächen ergeben sich Spiegelungseffekte, die besonders nachts bei entsprechender Beleuchtung die Gesamtwirkung steigern. Der Kegelstumpf des „Energie-Pur“-Turmes mit dem Darrieu-Rotor präsentiert sich als zur Stadt orientiertes, bereits von weitem sichtbares Symbol für den Gebäudeinhalt, während die große geschlossene Wandfläche zwischen Turm und Glasfassade als Medienfeld genutzt werden kann. Hier können wechselweise Visualisierungen des vielfältigen Themas Energie bzw. Informationen zu Veranstaltungen weiträumig sichtbar dargestellt werden.
Die Dachkante des Gebäudes steigt sanft geschwungen bis auf maximal ca. 10,50 m an. Mit der weiträumigen horizontalen Ausdehnung des Erlebniszentrums nimmt sie Bezug zur flachen Landschaft der Umgebung. Unterbrochen wird diese Linienführung nur durch den „Energieturm“, dessen Spitze ca. 26m erreicht.
Erschlossen wird das Gebäude von den Besuchern aus süd-östlicher Richtung über die Kanalbrücke und einen großzügig dimensionierten Vorplatz, der „einführende“ Exponate aufnehmen könnte. Auf dessen nördlichem Teil kann Außenrestauration in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Bootsanlegern und mit Blick über das Wasser auf den Hafenplatz angeboten werden. Im südlichen Teil stehen Flächen für eine Busvorfahrt mit Wendemöglichkeit und Vorflächen zum großzügigen Anschluss des geplanten Bürgerparks zur Verfügung. Getrennt hiervon und abgeschirmt vom übrigen Geschehen erfolgt die Anlieferung des technischen Bereichs über einen kleinen Betriebshof am westlichen „Gebäudezipfel“.
Gebäudeplanung / Nutzungskonzept
Der Gebäudegrundriss erinnert an eine Mondsichel und könnte symbolisch auf bisher noch wenig beachtete Möglichkeiten der Energiegewinnung über bzw. mit dem Erdtrabanten hinweisen. Als Beispiele hiefür seien die von dem Physiker Dr. David Criswell angedachten Solarkraftwerke auf dem Mond genannt oder das bereits in Nordnorwegen realisierte umweltfreundliche Gezeitenkraftwerk, welches „Mondenergie“ besonders effektiv nutzt.
Die Hauptnutzungen sind in den breiten Kernflächen der Gebäudesichel untergebracht, während die Sichelspitzen als weit auslaufende, schützende Vordächer im Eingangsbereich und in der Anlieferzone dienen. Die geforderte, ca. 540 m² fassende Erweiterung ist als „Ergänzungssichel“, quasi als kleiner Bruder des Gebäudes, an dessen Südende, mit Anschlussmöglichkeit an das Foyer vorgesehen. Unabhängig hiervon gibt es eine innere Raumreserve von bis zu 230 m² im nördlichen Teil des großen Ausstellungsraumes, da hier bedingt durch die größere Raumhöhe bei Bedarf zusätzliches Flächenpotential im Obergeschoss, durch Einbau einer Galerieerweiterung, hergestellt werden kann. Im Innenraum sind die Kurvaturen des Grundrisses durch Außenwandverlauf und Stützenstellungen nachempfindbar. Unterschiedliche Raumhöhen vermitteln ein differenziertes Raumerlebnis. Die publikumszugänglichen Räume sind, mit Ausnahme des Spielfelds der Energie, überwiegend durch transparente Fassaden abgeschlossen, um intensive Innenraum- Außenraumbeziehungen mit Blick auf das Wasser bzw. in den ausstellungsinternen Freibereich zu ermöglichen. Der Kiosk bedient sowohl Besucher im Innenraum als auch im Freigelände. Dort bietet ein überdachter Gebäudeumgang Schutz bei ungünstiger Witterung. Die im EG-Grundriss angedeuteten Raumzonierungen im Spielfeld der Energie sind als Vorschlag zu verstehen. Da eine flexible Grundrissnutzung vorgesehen ist sind auch andere Aufteilungen denkbar.
Die multifunktional nutzbare Eingangshalle bietet direkte Zugangsmöglichkeiten zur Ausstellung, zu Gruppen- und Seminarraum, zur Sonderausstellung, dem Kinder-Aktiv-Bereich, zu Restaurant und Shop. Bei Bedarf kann auch der interne Freibereich oder die ggf. später zu erstellende Erweiterungsfläche von hier aus erschlossen werden. Das Restaurant lässt sich – ggf. unter Zuschaltung des Gruppen- und Seminarraums und bei Nutzung des Fluchttreppenhauses auch mit der Sonderausstellungsfläche – unabhängig vom restlichen Gebäude nutzen. Die gen Süden geneigte Dachfläche ist als größtes Gebäudeteil und fünfte Fassade für eine vollflächige Nutzung der Solarenergie mittels Photovoltaikelementen vorgesehen. Die hierauf anfallenden Regenwassermengen sollen an den Dachspitzen abgeleitet, in Behältern gesammelt, die jeweiligen Erträge gemessen und dargestellt werden. Es bietet sich die Nutzung für Freiflächenbewässerung und Toilettenspülung an.
Konstruktion und Material
Tragkonstruktion:
Die radial angeordneten Hauptträger bilden als Stahlfachwerke mit Ober- und Untergurten aus Rundrohren die Haupttragelemente. Diese Konstruktion ermöglicht trotz einer Trägeranordnung mit unterschiedlichen Neigungen überall linear ebene Auflager für die Nebenträger und damit die Vermeidung konstruktiv schwieriger Trägeranschlüsse. Die Nebenträger bestehen ebenfalls aus Stahlprofilen, bzw. eingehängten Gitterträgern. Die 8° geneigte aber plan durchlaufende Dachebene wird mit Stahltrapezblechen abgedeckt. Hierauf liegen eine Dampfsperre und die komprimierbare Wärmedämmung. Die obere Abdeckung erfolgt durch die Aluminium-Profiltafeln mit integrierten Solarzellen.
Die vertikale Lastabtragung erfolgt über Stahlstützen aus Rundrohren, ggf. mit Betonkernfüllung bzw. über 8° geneigte Stahlstützen hinter den aus vorgefertigten hochgedämmten Holzrahmenelementen bestehenden Außenwänden. Als Wetterhaut dient eine hinterlüftete Vorsatzschale aus Hochdruck-Presslaminatplatten oder Putzträgerplatten mit Quarzputz. Bodenabschluss bzw. Gründung des Gebäudes erfolgen mit einer Stahlbetonsohlplatte und Stahlbetonfundamenten. Die Wärmedämmung liegt unterhalb der Sohlplatte zur Möglichkeit der energetischen Betonkernaktivierung. Der Energie-Pur-Kegelstumpf erhält Stahlbeton-Außenwände, mit Nutzungsmöglichkeit der Betonkernaktivierung. Sie erhalten außen ein Wärmedämm-Verbundsystem. Der obere Abschluss des Kegelstumpfes erhält eine Stahlbetondecke mit konstruktiv integrierter Rotorbefestigung (Darrieu-Rotor).
Außen- und Innenwände / Fassaden:
Die Fassadenelemente werden als Pfosten-Riegelkonstruktion in Holz-Aluminium-Bauweise mit dreifach Wärmeschutzverglasung (U-Wert 0.80) ausgebildet. Teilweise erfolgt der Einbau von Sandwich-Glaspaneelen zur Abstimmung der geschlossenen Fassadenteile auf die transparenten Flächen. Die Innenwände sind Gipskarton-Leichtbauteile. Es werden weitgehend Konstruktionen mit mikroverkapselten Phasenwechselmaterialien als integriertem Latentwärmespeicher ausgeführt zur temporären Aufnahme und Wiederabgabe von Wärmekapazitäten. Gemeinsam mit der Betonkernaktivierung der Außenwände und Sohlplatte reduziert dies die einzubringenden Energiemengen für Heizung und Kühlung. Wandoberflächen in Küchen- und Sanitärräumen werden gefliest, alle übrigen Räume erhalten einen strapazierfähigen Latex-Anstrich. Motorisch verfahrbare, schalldämmende Trennwände mit beschreibbaren Projektionsoberflächen ermöglichen eine flexible Aufteilung der Seminarräume. Der Shop-Bereich in der Eingangshalle kann bei Bedarf über ein ebenfalls motorisch verfahrbares Ganzglastrennwandsystem vom Foyer abgetrennt werden. Die Fassaden im Bereich Gruppen- und Seminarraum bzw. Sonderausstellung und Kinder-Aktiv-Bereich erhalten innen liegende Verdunkelungsanlagen.
Decken:
Die tragende Zwischendecke besteht aus Stahlbeton auf Stahlträgern. Die Ausführung sämtlicher Stahlteile der Gesamtkonstruktion erfolgt in F30 (Brandschutzanstrich). In der Eingangshalle, im Seminar- und im Ausstellungsbereich werden abgehängte Akustikdecken (graphitmodifizierte Gipskartonlochdecken) zur Regulierung der Nachhallzeit ausgeführt. Gleichzeitig dienen diese auf Grund ihrer verbesserten Wärmeleitfähigkeit als Heiz- und Kühldecken. Die Abhängehöhe liegt im Seminarbereich bei ca. 40 cm, im Ausstellungsbereich bei ca. 70 cm. Falls in den höheren Raumbereichen erforderlich, können Deckenbereiche auch partiell tiefer abgehängt werden. Sonstige Decken werden - soweit nicht auf sie verzichtet werden kann - als einfache Gipskartondecken abgehängt.
Fußböden:
Auf der abgedichteten Stahlbetonsohlplatte im EG liegt ein Zementestrich auf Trennfolie zum Erhalt der Betonkernaktivierungsmöglichkeit. Im OG wird schwimmender Zementestrich verlegt. Generell erhalten alle Böden eine Beschichtung mit 2-Komponenten-Epoxydharz-Colorquarzbelag.
Technische Gebäudeausrüstung
Minergiephilosophie / Energie-Plus Gebäude
Die freiwerdende thermische Energie im Gebäude (Beleuchtung, PC, Drucker, Personen, sonstige Geräte) soll in den Wintermonaten optimal genutzt werden. Alle Energieströme zirkulieren immer im Gebäude, Der Einsatz von erneuerbaren Energien (Erdsonden, Windenergie, Erdkollektoren und Photovoltaik mit Solarthermie) wird im besonderen Maße berücksichtigt. Weiterhin werden Sauerstoffaktivierungssysteme und hocheffiziente Kälte- und Wärmepumpen für die Sommer- und Winterzeit eingesetzt, um die externe thermische Energiezufuhr auf ein Minimum zu reduzieren.
Im Einzelnen sind folgende Systeme geplant und auf die maximale CO2-Reduzierung überprüft:
o Einsatz von Latentwärmespeichern im gesamten Gebäude
o Einsatz von ölfreien Turboverdichtern für die Kälte- und Wärmeerzeugung (Wärmepumpenschaltung)
o Einsatz von Erdsonden und Erdreichkollektoren für den Sommer- und Winterbetrieb (Lüftungsanlagen und statische Heiz-, bzw. Kühlflächen)
o Einsatz von Heiz- und Kühldecken, sowie Betonkernaktivierung
o Einsatz von Hybridkollektoren mit Solarthermie im Gelände (Photovoltaik im Dachbereich)
o Installation von Sauerstoffaktivierungssystemen zur Reduzierung der thermischen Energie durch Erhöhung des Umluftanteils
o Lüftungsanlage über Quellluftsystem mit Sauerstoffaktivierung
o tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung über LED‘s
o energieoptimierte Beleuchtungsanlagen (LED‘s)
o Informationstafeln und Tische mit LED‘s
o Präsenzmelder zur Minimierung der Beleuchtungszeiten
Heizung / Kühlung:
Die Beheizung und Kühlung erfolgt über Heiz-/ und Kühldecken sowie über Betonkernaktivierung in Kombination mit den Latentwärmespeichern. Im Sommerbetrieb wird das Gebäude über die Kühldecken / Betonkernaktivierung gekühlt. Die aufgenommene Wärme über die Kühldecken bzw. Betonkernaktivierung wird über die Erdsonden an das Erdreich abgeleitet (Erdreichtemperatur ca. 10°C). Im Winterbetrieb wird die im Erdreich gespeicherte Wärme über die Erdsonden in das Gebäude über eine Wärmepumpenschaltung (COP-Wert 6,0) zurückgeführt. Durch die Nutzung des Erdreiches als Energiespeicher und die hohe Leistungsziffer der Wärmepumpe / Kälteanlage fällt die Energiejahresbilanz für die thermische Energie unter Berücksichtigung der Photovoltaik und Windenergie mit Energieüberschuss aus.
Lüftung:
Im Winterbetrieb wird die Frischluft der Lüftungsanlage über einen Erdreichkollektor vorgewärmt und mit einem großen Teil der Umluft (positiver Energieüberschuss durch Beleuchtungs-, Personen- und Gerätewärme) einschließlich Ventilatorenergie vermischt, so dass zusätzliche Heizenergie nicht benötigt wird. Im Sommerbetrieb kann die Wärmepumpe als Kälteaggregat zur Vorkühlung genutzt werden (COP-Wert 9,0). Ferner wird die Luftqualität über eine Sauerstoffaktivierung verbessert (naturnaher Zustand), so dass der Frischluftanteil minimiert werden kann. Die Zuluft wird über ein Quellluftsystem dem Gebäude zugeführt.
Wasserversorgung:
Anschluss an das Stadtwassernetz (Trinkwasser). Regenwassernutzung für die Toilettenanlagen (Betrieb der Druckerhöhungspumpe über Photovoltaik und Windenergie).
Elektroinstallation:
Für die elektrische Energiegewinnung wird eine Photovoltaikanlage auf der Dachfläche installiert (max. Leistung ca. 75 kW). Ferner wird die Windenergie über einen Darrieu-Rotor mit einer max. Leistung von ca. 35 kW zur Stromerzeugung genutzt. Insgesamt stehen somit max ca. 110 kW als Spitzenleistung für die elektrische Energie zur Verfügung. In den Sommermonaten wird ein Großteil der elektrischen Energie in das EVU-Netz eingespeist. In den Wintermonaten werden geringfügige Mengen an elektrischer Energie über das Netz benötigt.
Für die Beleuchtung des Gebäudes werden LED-Leuchten eingesetzt. Durch diesen Einsatz wird die elektrische Energie für die Beleuchtung um ca. 65% reduziert.
Im Jahresverlauf wird mehr elektrische Energie in das EVU-Netz eingespeist (Sommer) als entnommen (Winter).
Im Rahmen einer dynamischen Gebäudesimulation werden alle Systeme, die sich gegenseitig ergänzen, optimiert, mit dem Ziel, den externen thermischen Energiezufluss zu minimieren. Es wird eine Gebäudesimulation zur Optimierung der einzelnen Systeme untereinander, unter einer wissenschaftlichen Leitung durchgeführt. Sämtliche Energieströme werden visuell über eine Informations-LED-Tafel den Besuchern des Gebäudes sichtbar gemacht. Die verschiedenen Energieströme können auch einzeln auf der Informationstafel abgerufen werden.
Nach Inbetriebnahme aller Anlagenteile wird angestrebt, ein zweijähriges Monitoring als wissenschaftliche Begleitung unter der Leitung eines entsprechenden Fachbereiches (Universität / Hochschule) in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro durchzuführen. Die entsprechende Institution sollte bereits während der Bauphase in das Projekt eingebunden werden. Aufgrund der Modellhaftigkeit besteht die Möglichkeit einer Förderung der Energiekonzeption (nach Prüfung durch eine von der Bundesregierung beauftragte Institution).
Freiflächenkonzept
Gebäudevorbereich und äußere Wegeführung:
Platz- und Zufahrtsflächen werden mit Betonpflaster mit Naturstein-Edelsplitt-Oberfläche befestigt . Zum Einsatz kommen verschiedene Formate und Größen, teilweise in versickerungsfähiger Ausführung. Farben: granithell und basaltanthrazit. Der Fußweg rund um das Gebäude wird in wassergebundener Decke hergestellt. Im nördlichen Bereich des Bootshafens rückt das Gebäude vergleichsweise dicht an den Bootssteg heran, weshalb hier der Bau einer Spundwand zur Abgrenzung der Terrassen- bzw. Wegeflächen vorgesehen ist. Die Außen-Beleuchtung erfolgt durch Mastleuchten aus feuerverzinktem Stahlrohr, Lampenabdeckung aus satiniertem Hartglas. Das Außengelände wird durch gezielte Baumpflanzungen zur Bildung von Torsituationen oder mit raumabschließender bzw. raumgliedernder Wirkung gestaltet.
Freiflächeneingrenzung und Freiflächengestaltung im Ausstellungs-Außenbereich:
Die Eingrenzung des internen Freigeländes erfolgt durch einen verzinkten, 2m hohen Stabgitterzaun. Die gesamte Zaunfläche wird mit Kletterpflanzen bepflanzt. Zum Erhalt einer möglichst hohen Nutzungsflexibilität wird der Ausstellungs-Außenbereich nur durch eine Baumgruppe gegliedert. Die Bodenfläche erhält einen 100% wasserdurchlässigen epoxydharzgebundenen Splittbelag. Der Belag ist dauerhaft pflegeleicht und kann problemlos bei eventuellen Veränderungsvorhaben aufgeschnitten werden.Durch die vollflächige Versickerungsmöglichkeit des Niederschlags kann eine ebene Verlegung erfolgen und auf Entwässerungskanäle und Einläufe verzichtet werden. Die Fläche für die spätere Gebäudeerweiterung verbleibt zunächst als Rasenfläche.
Die Gebäudekontur für das Energie-Erlebniszentrum Aurich folgt dem Zuschnitt des Grundstücks und dem abknickenden Verlauf des Jade-Ems-Kanals. Dreiseitig von Wasser umgeben bildet es die nördliche Spitze des zukünftig zusammenhängenden Freizeitgeländes mit Bootsanlegern, Bootshaus, Paddelstation und Stadtpark. Neben dem östlich gegenüber liegenden Hafenplatz sollte langfristig auch die am nordwestlichen Stichkanal um den Löschplatz gelegene historische Bebauung stärker einer öffentlichen Nutzung zugänglich gemacht werden, um ein Pendant zu den derzeit beplanten Flächen zu bilden und die räumliche Gesamtsituation im Hafenbereich zu stärken. Das sichelförmige Gebäude des Energie-Erlebniszentrums ermöglicht eine klare Abgrenzung zum umlaufenden Gelände und der Wasserkante im Norden, Osten und Westen, sowie eine „abgerundete“ Weiterführung der Freigeländeeingrenzung im Süden. Durch das dichte Heranrücken an die Wasserflächen ergeben sich Spiegelungseffekte, die besonders nachts bei entsprechender Beleuchtung die Gesamtwirkung steigern. Der Kegelstumpf des „Energie-Pur“-Turmes mit dem Darrieu-Rotor präsentiert sich als zur Stadt orientiertes, bereits von weitem sichtbares Symbol für den Gebäudeinhalt, während die große geschlossene Wandfläche zwischen Turm und Glasfassade als Medienfeld genutzt werden kann. Hier können wechselweise Visualisierungen des vielfältigen Themas Energie bzw. Informationen zu Veranstaltungen weiträumig sichtbar dargestellt werden.
Die Dachkante des Gebäudes steigt sanft geschwungen bis auf maximal ca. 10,50 m an. Mit der weiträumigen horizontalen Ausdehnung des Erlebniszentrums nimmt sie Bezug zur flachen Landschaft der Umgebung. Unterbrochen wird diese Linienführung nur durch den „Energieturm“, dessen Spitze ca. 26m erreicht.
Erschlossen wird das Gebäude von den Besuchern aus süd-östlicher Richtung über die Kanalbrücke und einen großzügig dimensionierten Vorplatz, der „einführende“ Exponate aufnehmen könnte. Auf dessen nördlichem Teil kann Außenrestauration in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Bootsanlegern und mit Blick über das Wasser auf den Hafenplatz angeboten werden. Im südlichen Teil stehen Flächen für eine Busvorfahrt mit Wendemöglichkeit und Vorflächen zum großzügigen Anschluss des geplanten Bürgerparks zur Verfügung. Getrennt hiervon und abgeschirmt vom übrigen Geschehen erfolgt die Anlieferung des technischen Bereichs über einen kleinen Betriebshof am westlichen „Gebäudezipfel“.
Gebäudeplanung / Nutzungskonzept
Der Gebäudegrundriss erinnert an eine Mondsichel und könnte symbolisch auf bisher noch wenig beachtete Möglichkeiten der Energiegewinnung über bzw. mit dem Erdtrabanten hinweisen. Als Beispiele hiefür seien die von dem Physiker Dr. David Criswell angedachten Solarkraftwerke auf dem Mond genannt oder das bereits in Nordnorwegen realisierte umweltfreundliche Gezeitenkraftwerk, welches „Mondenergie“ besonders effektiv nutzt.
Die Hauptnutzungen sind in den breiten Kernflächen der Gebäudesichel untergebracht, während die Sichelspitzen als weit auslaufende, schützende Vordächer im Eingangsbereich und in der Anlieferzone dienen. Die geforderte, ca. 540 m² fassende Erweiterung ist als „Ergänzungssichel“, quasi als kleiner Bruder des Gebäudes, an dessen Südende, mit Anschlussmöglichkeit an das Foyer vorgesehen. Unabhängig hiervon gibt es eine innere Raumreserve von bis zu 230 m² im nördlichen Teil des großen Ausstellungsraumes, da hier bedingt durch die größere Raumhöhe bei Bedarf zusätzliches Flächenpotential im Obergeschoss, durch Einbau einer Galerieerweiterung, hergestellt werden kann. Im Innenraum sind die Kurvaturen des Grundrisses durch Außenwandverlauf und Stützenstellungen nachempfindbar. Unterschiedliche Raumhöhen vermitteln ein differenziertes Raumerlebnis. Die publikumszugänglichen Räume sind, mit Ausnahme des Spielfelds der Energie, überwiegend durch transparente Fassaden abgeschlossen, um intensive Innenraum- Außenraumbeziehungen mit Blick auf das Wasser bzw. in den ausstellungsinternen Freibereich zu ermöglichen. Der Kiosk bedient sowohl Besucher im Innenraum als auch im Freigelände. Dort bietet ein überdachter Gebäudeumgang Schutz bei ungünstiger Witterung. Die im EG-Grundriss angedeuteten Raumzonierungen im Spielfeld der Energie sind als Vorschlag zu verstehen. Da eine flexible Grundrissnutzung vorgesehen ist sind auch andere Aufteilungen denkbar.
Die multifunktional nutzbare Eingangshalle bietet direkte Zugangsmöglichkeiten zur Ausstellung, zu Gruppen- und Seminarraum, zur Sonderausstellung, dem Kinder-Aktiv-Bereich, zu Restaurant und Shop. Bei Bedarf kann auch der interne Freibereich oder die ggf. später zu erstellende Erweiterungsfläche von hier aus erschlossen werden. Das Restaurant lässt sich – ggf. unter Zuschaltung des Gruppen- und Seminarraums und bei Nutzung des Fluchttreppenhauses auch mit der Sonderausstellungsfläche – unabhängig vom restlichen Gebäude nutzen. Die gen Süden geneigte Dachfläche ist als größtes Gebäudeteil und fünfte Fassade für eine vollflächige Nutzung der Solarenergie mittels Photovoltaikelementen vorgesehen. Die hierauf anfallenden Regenwassermengen sollen an den Dachspitzen abgeleitet, in Behältern gesammelt, die jeweiligen Erträge gemessen und dargestellt werden. Es bietet sich die Nutzung für Freiflächenbewässerung und Toilettenspülung an.
Konstruktion und Material
Tragkonstruktion:
Die radial angeordneten Hauptträger bilden als Stahlfachwerke mit Ober- und Untergurten aus Rundrohren die Haupttragelemente. Diese Konstruktion ermöglicht trotz einer Trägeranordnung mit unterschiedlichen Neigungen überall linear ebene Auflager für die Nebenträger und damit die Vermeidung konstruktiv schwieriger Trägeranschlüsse. Die Nebenträger bestehen ebenfalls aus Stahlprofilen, bzw. eingehängten Gitterträgern. Die 8° geneigte aber plan durchlaufende Dachebene wird mit Stahltrapezblechen abgedeckt. Hierauf liegen eine Dampfsperre und die komprimierbare Wärmedämmung. Die obere Abdeckung erfolgt durch die Aluminium-Profiltafeln mit integrierten Solarzellen.
Die vertikale Lastabtragung erfolgt über Stahlstützen aus Rundrohren, ggf. mit Betonkernfüllung bzw. über 8° geneigte Stahlstützen hinter den aus vorgefertigten hochgedämmten Holzrahmenelementen bestehenden Außenwänden. Als Wetterhaut dient eine hinterlüftete Vorsatzschale aus Hochdruck-Presslaminatplatten oder Putzträgerplatten mit Quarzputz. Bodenabschluss bzw. Gründung des Gebäudes erfolgen mit einer Stahlbetonsohlplatte und Stahlbetonfundamenten. Die Wärmedämmung liegt unterhalb der Sohlplatte zur Möglichkeit der energetischen Betonkernaktivierung. Der Energie-Pur-Kegelstumpf erhält Stahlbeton-Außenwände, mit Nutzungsmöglichkeit der Betonkernaktivierung. Sie erhalten außen ein Wärmedämm-Verbundsystem. Der obere Abschluss des Kegelstumpfes erhält eine Stahlbetondecke mit konstruktiv integrierter Rotorbefestigung (Darrieu-Rotor).
Außen- und Innenwände / Fassaden:
Die Fassadenelemente werden als Pfosten-Riegelkonstruktion in Holz-Aluminium-Bauweise mit dreifach Wärmeschutzverglasung (U-Wert 0.80) ausgebildet. Teilweise erfolgt der Einbau von Sandwich-Glaspaneelen zur Abstimmung der geschlossenen Fassadenteile auf die transparenten Flächen. Die Innenwände sind Gipskarton-Leichtbauteile. Es werden weitgehend Konstruktionen mit mikroverkapselten Phasenwechselmaterialien als integriertem Latentwärmespeicher ausgeführt zur temporären Aufnahme und Wiederabgabe von Wärmekapazitäten. Gemeinsam mit der Betonkernaktivierung der Außenwände und Sohlplatte reduziert dies die einzubringenden Energiemengen für Heizung und Kühlung. Wandoberflächen in Küchen- und Sanitärräumen werden gefliest, alle übrigen Räume erhalten einen strapazierfähigen Latex-Anstrich. Motorisch verfahrbare, schalldämmende Trennwände mit beschreibbaren Projektionsoberflächen ermöglichen eine flexible Aufteilung der Seminarräume. Der Shop-Bereich in der Eingangshalle kann bei Bedarf über ein ebenfalls motorisch verfahrbares Ganzglastrennwandsystem vom Foyer abgetrennt werden. Die Fassaden im Bereich Gruppen- und Seminarraum bzw. Sonderausstellung und Kinder-Aktiv-Bereich erhalten innen liegende Verdunkelungsanlagen.
Decken:
Die tragende Zwischendecke besteht aus Stahlbeton auf Stahlträgern. Die Ausführung sämtlicher Stahlteile der Gesamtkonstruktion erfolgt in F30 (Brandschutzanstrich). In der Eingangshalle, im Seminar- und im Ausstellungsbereich werden abgehängte Akustikdecken (graphitmodifizierte Gipskartonlochdecken) zur Regulierung der Nachhallzeit ausgeführt. Gleichzeitig dienen diese auf Grund ihrer verbesserten Wärmeleitfähigkeit als Heiz- und Kühldecken. Die Abhängehöhe liegt im Seminarbereich bei ca. 40 cm, im Ausstellungsbereich bei ca. 70 cm. Falls in den höheren Raumbereichen erforderlich, können Deckenbereiche auch partiell tiefer abgehängt werden. Sonstige Decken werden - soweit nicht auf sie verzichtet werden kann - als einfache Gipskartondecken abgehängt.
Fußböden:
Auf der abgedichteten Stahlbetonsohlplatte im EG liegt ein Zementestrich auf Trennfolie zum Erhalt der Betonkernaktivierungsmöglichkeit. Im OG wird schwimmender Zementestrich verlegt. Generell erhalten alle Böden eine Beschichtung mit 2-Komponenten-Epoxydharz-Colorquarzbelag.
Technische Gebäudeausrüstung
Minergiephilosophie / Energie-Plus Gebäude
Die freiwerdende thermische Energie im Gebäude (Beleuchtung, PC, Drucker, Personen, sonstige Geräte) soll in den Wintermonaten optimal genutzt werden. Alle Energieströme zirkulieren immer im Gebäude, Der Einsatz von erneuerbaren Energien (Erdsonden, Windenergie, Erdkollektoren und Photovoltaik mit Solarthermie) wird im besonderen Maße berücksichtigt. Weiterhin werden Sauerstoffaktivierungssysteme und hocheffiziente Kälte- und Wärmepumpen für die Sommer- und Winterzeit eingesetzt, um die externe thermische Energiezufuhr auf ein Minimum zu reduzieren.
Im Einzelnen sind folgende Systeme geplant und auf die maximale CO2-Reduzierung überprüft:
o Einsatz von Latentwärmespeichern im gesamten Gebäude
o Einsatz von ölfreien Turboverdichtern für die Kälte- und Wärmeerzeugung (Wärmepumpenschaltung)
o Einsatz von Erdsonden und Erdreichkollektoren für den Sommer- und Winterbetrieb (Lüftungsanlagen und statische Heiz-, bzw. Kühlflächen)
o Einsatz von Heiz- und Kühldecken, sowie Betonkernaktivierung
o Einsatz von Hybridkollektoren mit Solarthermie im Gelände (Photovoltaik im Dachbereich)
o Installation von Sauerstoffaktivierungssystemen zur Reduzierung der thermischen Energie durch Erhöhung des Umluftanteils
o Lüftungsanlage über Quellluftsystem mit Sauerstoffaktivierung
o tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung über LED‘s
o energieoptimierte Beleuchtungsanlagen (LED‘s)
o Informationstafeln und Tische mit LED‘s
o Präsenzmelder zur Minimierung der Beleuchtungszeiten
Heizung / Kühlung:
Die Beheizung und Kühlung erfolgt über Heiz-/ und Kühldecken sowie über Betonkernaktivierung in Kombination mit den Latentwärmespeichern. Im Sommerbetrieb wird das Gebäude über die Kühldecken / Betonkernaktivierung gekühlt. Die aufgenommene Wärme über die Kühldecken bzw. Betonkernaktivierung wird über die Erdsonden an das Erdreich abgeleitet (Erdreichtemperatur ca. 10°C). Im Winterbetrieb wird die im Erdreich gespeicherte Wärme über die Erdsonden in das Gebäude über eine Wärmepumpenschaltung (COP-Wert 6,0) zurückgeführt. Durch die Nutzung des Erdreiches als Energiespeicher und die hohe Leistungsziffer der Wärmepumpe / Kälteanlage fällt die Energiejahresbilanz für die thermische Energie unter Berücksichtigung der Photovoltaik und Windenergie mit Energieüberschuss aus.
Lüftung:
Im Winterbetrieb wird die Frischluft der Lüftungsanlage über einen Erdreichkollektor vorgewärmt und mit einem großen Teil der Umluft (positiver Energieüberschuss durch Beleuchtungs-, Personen- und Gerätewärme) einschließlich Ventilatorenergie vermischt, so dass zusätzliche Heizenergie nicht benötigt wird. Im Sommerbetrieb kann die Wärmepumpe als Kälteaggregat zur Vorkühlung genutzt werden (COP-Wert 9,0). Ferner wird die Luftqualität über eine Sauerstoffaktivierung verbessert (naturnaher Zustand), so dass der Frischluftanteil minimiert werden kann. Die Zuluft wird über ein Quellluftsystem dem Gebäude zugeführt.
Wasserversorgung:
Anschluss an das Stadtwassernetz (Trinkwasser). Regenwassernutzung für die Toilettenanlagen (Betrieb der Druckerhöhungspumpe über Photovoltaik und Windenergie).
Elektroinstallation:
Für die elektrische Energiegewinnung wird eine Photovoltaikanlage auf der Dachfläche installiert (max. Leistung ca. 75 kW). Ferner wird die Windenergie über einen Darrieu-Rotor mit einer max. Leistung von ca. 35 kW zur Stromerzeugung genutzt. Insgesamt stehen somit max ca. 110 kW als Spitzenleistung für die elektrische Energie zur Verfügung. In den Sommermonaten wird ein Großteil der elektrischen Energie in das EVU-Netz eingespeist. In den Wintermonaten werden geringfügige Mengen an elektrischer Energie über das Netz benötigt.
Für die Beleuchtung des Gebäudes werden LED-Leuchten eingesetzt. Durch diesen Einsatz wird die elektrische Energie für die Beleuchtung um ca. 65% reduziert.
Im Jahresverlauf wird mehr elektrische Energie in das EVU-Netz eingespeist (Sommer) als entnommen (Winter).
Im Rahmen einer dynamischen Gebäudesimulation werden alle Systeme, die sich gegenseitig ergänzen, optimiert, mit dem Ziel, den externen thermischen Energiezufluss zu minimieren. Es wird eine Gebäudesimulation zur Optimierung der einzelnen Systeme untereinander, unter einer wissenschaftlichen Leitung durchgeführt. Sämtliche Energieströme werden visuell über eine Informations-LED-Tafel den Besuchern des Gebäudes sichtbar gemacht. Die verschiedenen Energieströme können auch einzeln auf der Informationstafel abgerufen werden.
Nach Inbetriebnahme aller Anlagenteile wird angestrebt, ein zweijähriges Monitoring als wissenschaftliche Begleitung unter der Leitung eines entsprechenden Fachbereiches (Universität / Hochschule) in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro durchzuführen. Die entsprechende Institution sollte bereits während der Bauphase in das Projekt eingebunden werden. Aufgrund der Modellhaftigkeit besteht die Möglichkeit einer Förderung der Energiekonzeption (nach Prüfung durch eine von der Bundesregierung beauftragte Institution).
Freiflächenkonzept
Gebäudevorbereich und äußere Wegeführung:
Platz- und Zufahrtsflächen werden mit Betonpflaster mit Naturstein-Edelsplitt-Oberfläche befestigt . Zum Einsatz kommen verschiedene Formate und Größen, teilweise in versickerungsfähiger Ausführung. Farben: granithell und basaltanthrazit. Der Fußweg rund um das Gebäude wird in wassergebundener Decke hergestellt. Im nördlichen Bereich des Bootshafens rückt das Gebäude vergleichsweise dicht an den Bootssteg heran, weshalb hier der Bau einer Spundwand zur Abgrenzung der Terrassen- bzw. Wegeflächen vorgesehen ist. Die Außen-Beleuchtung erfolgt durch Mastleuchten aus feuerverzinktem Stahlrohr, Lampenabdeckung aus satiniertem Hartglas. Das Außengelände wird durch gezielte Baumpflanzungen zur Bildung von Torsituationen oder mit raumabschließender bzw. raumgliedernder Wirkung gestaltet.
Freiflächeneingrenzung und Freiflächengestaltung im Ausstellungs-Außenbereich:
Die Eingrenzung des internen Freigeländes erfolgt durch einen verzinkten, 2m hohen Stabgitterzaun. Die gesamte Zaunfläche wird mit Kletterpflanzen bepflanzt. Zum Erhalt einer möglichst hohen Nutzungsflexibilität wird der Ausstellungs-Außenbereich nur durch eine Baumgruppe gegliedert. Die Bodenfläche erhält einen 100% wasserdurchlässigen epoxydharzgebundenen Splittbelag. Der Belag ist dauerhaft pflegeleicht und kann problemlos bei eventuellen Veränderungsvorhaben aufgeschnitten werden.Durch die vollflächige Versickerungsmöglichkeit des Niederschlags kann eine ebene Verlegung erfolgen und auf Entwässerungskanäle und Einläufe verzichtet werden. Die Fläche für die spätere Gebäudeerweiterung verbleibt zunächst als Rasenfläche.