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Messbare Energieströme

Neubau eines Büro- und Produktionsgebäudes in Ingolstadt
Messbare Energieströme

Grundlegend für den Entwurf war es, entsprechend der Markt- stellung des Unternehmens eine Architektur zu schaffen, die dessen innovativen Charakter widerspiegelt. In seiner Nutzungskonstellation von regenerativen Energieträgern stellt das Gebäude eine Besonderheit dar und wird wissenschaftlich begleitet.

Durch eine im Vorfeld von Architekt Peter Bachschuster durchgeführte Strukturplanung konnte die notwendige Entwicklung und Optimierung des Unternehmens auch im Hinblick auf weitere Expansionsmöglichkeiten für die nächsten Jahre sichergestellt werden. Dank der Strukturplanung wurde die Ansiedlung auf diesem Grundstück erst möglich. Erschien die Grundstücksfläche vorab als ungeeignet, erhielt sie dadurch eine immense Aufwertung. Der Flächenverbrauch zur Errichtung des Gebäudes wurde auf ein Minimum reduziert, was den angrenzenden Grünflächen zu Gute kam. Das Gebäude befindet sich am Ende einer Erschließungsstraße, leicht erhöht von der Hauptzufahrtsstraße. Um den Besucher direkt auf das Gebäude, den Haupteingang und der davor gelagerten Ausstellungsbereiche zu führen, wurde die Architektur formal der vorhandenen Führung nachempfunden. Da hier sowohl Produktion als auch verwaltungstechnische Aufgaben zu lösen sind, legte man auf architektonische Trennung der verschiedenen Funktionen besonderen Wert.

Im Erdgeschoss befinden sich die Produktionsflächen, in den ersten drei Obergeschossen die Büroräume und im darüber liegenden Obergeschoss eine Wohnfläche. Das Gebäude weist eine Bruttogrundrissfläche von ca. 3 700 m² auf. Die gekrümmte Fassade soll die Dynamik des Unternehmens widerspiegeln. Um trotz der Höhe von 24 m der Architektur Leichtigkeit zu geben, wurden die Verwaltungsebenen schwebend über dem Produktionsbereich errichtet. Diesen Zwischenraum beleuchten in der Nacht besondere lichttechnische Anlagen; so wird die schwebende Situation noch deutlicher.
Die Fassadengestaltung bzw. -ausbildung zeigt auch die technische Ausrichtung des Unternehmens mit weltweit neuartigen Erfindungen. Die Fassade wurde von einer eher geschlossenen Ansicht auf der Straßenseite hin zu einer sich öffnenden Ansicht auf der Gartenseite entwickelt. Als Ausgleich hierfür errichtete man auf der Eingangsseite einen vollkommen aufgeglasten Ausstellungsbereich. Dieser ist in der Nacht beleuchtet und soll so dem Vorbeifahrenden und Interessierten die Möglichkeit geben, sich über hier entwickelte Produkte zu informieren. Die Hightech-Technik wird besonders in der vollkommen aufgeglasten Westseite des Gebäudes ersichtlich, aber auch bei der Oberflächengestaltung des Produktionsgebäudes, welches den Kontrast zu den darüber liegenden Büroetagen bilden soll.
Gebäudetechnik
Das Büro- und Produktionsgebäude vereint in sich innovative, regenerative Gebäudetechnik in besonderer Kombination: Energieerzeugung mittels Grundwasserwärmepumpen, Energieübertragung hauptsächlich über Betonkernaktivierung – unterstützt durch Wandflächen und Fassadenheizung/-Kühlung mit Einzelraumsteuerung sowie Stromerzeugung durch Photovoltaik am und auf dem Gebäude.
Der Leitgedanke bei der Entwicklung der Gebäudetechnik war: Die Erde, auf dem das Gebäude steht, liefert die Energie für das Gebäude und die Sonne, die aufs Gebäude scheint, sorgt für die Antriebsenergie.
Die Wärmepumpen-Anlage wird in diesem Gebäude durch zwei Pufferspeicher mit je 1 500 l sowie einem Pufferspeicher mit 500 l ergänzt. In mehreren Fassadenbereichen sind zur Stromerzeugung Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 32 kWp installiert. Die PV-Module STC 170/180-29P6 pol dreireihig über der Produktionshalle stammen von Suntaics, während die Module an der Südfassade von Würth Solar geliefert wurden: CIS Ws 31069. Im Zentrum der Technik steht die Wärmepumpen-Anlage. Sie besteht aus zwei Wärmepumpen mit Verdichterleistungen von ca. 16 kWel und ca. 8 kWel. Insgesamt erbringt die Anlage eine Wärmeleistung von etwa 108 kW. Hersteller der Wärmepumpen ist Buderus mit den Modellen WPS 680i und WPS 380i (68 kW und 40 kW, Systemtemperatur von 40/35 °C).
Die Grundwasser gespeiste Wärmepumpen-Anlage liefert die Heizwärme, die ebenfalls mittels Bauteilaktivierung und Flächenheizung in das Gebäude eingebracht wird. Die Kühlung erfolgt in diesem Gebäude hingegen direkt durch das Grundwasser. Als besonderes Element gilt in diesem Gebäude darüber hinaus die Heiz-/Kühlfassade der Firma Gartner, die ihre Glasfassadenprofile mit Wasserdurchströmen lässt.
In- und Outputs
Da es in dieser Konstellation der Nutzung von Energieträgern und Anwendung nur wenige in ganz Europa gibt, wird das Gebäude mittlerweile wissenschaftlich begleitet durch das Forschungszentrum für erneuerbare Energien f 10 in Neuburg/Donau. Hierbei wird die gesamte technische Gebäudeausrüstung mit umfangreicher Messtechnik erfasst (68 Messpunkte im Alkitechnik-Gebäude).
Die Erfassung sämtlicher Energieströme in den beiden Gebäuden ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der Wärmepumpen-Anlagen sowie der Heiz-/Kühlfassade, den Vergleich der Kollektorfelder und die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Heiz-/Kühl-Konzepte auf Basis erneuerbarer Energien (Technologie, Umweltrelevanz und Wirtschaftlichkeit).
Die Wärmepumpen-Anlage wird charakterisiert durch ihre Energie-In-und Outputs (elektrisch und thermisch). Verbraucher sind dabei die Heiz-/Kühlfassade, das Brauchwasser sowie die Bauteilaktivierung und Flächenheizung mit ihrer Wärmeeinbringung ins Gebäude. Als besonders interessant erscheint im Alkitechnik-Gebäude die Wärmepumpen-Anlage als Lieferant der Heiz-/Kühlfassade. Zur Ermittlung des Raumzustandes werden in mehreren Räumen Temperaturen und Luftfeuchten erfasst.
Die Wärmeerzeugung erfolgt mit zwei parallel geschalteten, elektrisch betriebenen Grundwasserwärmepumpen, die über einen Förderbrunnen mit Grundwasser versorgt werden. Zur hydraulischen Entkoppelung werden Plattenwärmetauscher eingesetzt. Das Rückleiten des Grundwassers erfolgt über einen Schluckbrunnen. Ein Gebäuderegelsystem steuert und koordiniert die Wärmepumpen. Sperrzeiten überbrückt ein Pufferspeicher mit 3 000 l Inhalt.
Grundwassernutzung mit Betonkernaktivierung
Die Beheizung des Bürotrakts erfolgt in der Grundlast über Betonkernaktivierung. Dabei werden Kunststoffrohre in die Decke eingelegt und geben ihre Energie als Strahlungswärme an den Raum ab. Die Spitzenlast wird von Wandheizmodulen und der Gartnerfassade übernommen. Jeder Raum hat zur individuellen Regelung einen Raumfühler mit Stellantrieb, welcher die Steuerung der Wandheizung und der Gartnerfassade übernimmt. Das Foyer im EG, der Sozialbereich EG sowie der Umkleide- und Waschtrakt im UG haben zusätzlich eine Fußbodenheizung für Heizung und Kühlung. Den Hallenbereich heizt und kühlt eine Industriefußbodenheizung. Sämtliche Räume lassen sich über EIB-Bus einzeltemperatur-regeln und raumweise nach Behaglichkeitsempfinden verändern.
Die Grundwassernutzung ermöglicht im Sommer einen äußerst wirtschaftlichen Kühlbetrieb für die Büroräume. Das Grundwasser wird dabei über das Leitungsnetz der Betonkernaktivierung gepumpt und nimmt über die Speichermasse der Decken die im Raum anfallenden Wärmelasten auf. Dieses Prinzip der stillen Kühlung gewährleistet im Sommer eine angenehme Innentemperatur in den Büroräumen. Zusätzlich wird mit der Gartnerfassade der Kühlbedarf im Bedarfsfall unterstützt. Auf den Einsatz der klassischen Kälteerzeuger über Kältemaschinen kann verzichtet werden. Die Umschaltung auf Heiz- auf Kühlbetrieb erfolgt automatisch durch die Regelanlage. Die Kühlung der Serverräume erfolgt ebenfalls mit Grundwasser. Im Serverraum befindet sich ein Kühlregister, das raumtemperaturabhängig gesteuert wird.
bba-Infoservice
Photovoltaik Würth-Solar 556 Heiz-Kühlfassade Gartner 557 Wärmepumpe Buderus 558 www.bachschuster.de www.bachschuster.de
Architekturbüro: Bachschuster Architektur GmbH, Peter Bachschuster, Ingolstadt
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