Wetterfühlig

Am attraktiven Wirtschafts-, Technologie- und Wissenschaftsstandort Konstanz ist ein Neubau des dänischen Pharmakonzerns Nycomed entstanden – als Auftakt zum Eingang des zehn Hektar großen Betriebsgeländes. Vier windmühlenartig angeordnete Baukörper umschließen ein licht- und luftdurchflutetes Atrium. Die zurückgesetzte, gläserne Eingangsebene bewirkt ein transparentes Eingangsgeschoss und betont die horizontale Dreiteilung des Gebäudes in Sockel, Eingangsebene und Büronutzung.

Von Ferne kann man den Eindruck gewinnen, als winke die Fassade dem Betrachter zu: Wie von Geisterhand geführt, bewegen sich abschnittweise die Lamellen, die das Gebäude umschließen. Wer das Schauspiel länger beobachtet, begreift schnell das Prinzip. Die Lamellen richten ihre Position automatisch nach dem jeweiligen Sonnenstand aus. Mit ein wenig Phantasie könnte man beim Blick auf den imposanten gläsernen Quader sogar die Uhrzeit feststellen.

Was hier von Petzinka Pink Architekten realisiert wurde, ist ein äußerst energieeffizientes Bürogebäude. Die bewegliche Glaslamellenfassade leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, dass der Primärenergiebedarf und damit die CO2-Emissionen des Konzerns reduziert werden konnten. Der Energiebedarf der Bürobereiche liegt unter 80 kWh; Zielvorgabe des Bauherrn war 100 kWh. Das ist eine beeindruckende Bilanz für einen Gebäudekomplex mit einem Brutto-Rauminhalt von rund 90 000 m³, in dem sich mehr als 500 Büros, Konferenzbereiche und ein Restaurant befinden.

Der Kerngedanke des Planungsteams für das Nycomed-Gebäude in Konstanz war einfach: Die Natur sollte einbezogen werden, der Einfluss des Wetters sollte effektiv genutzt werden. Statt mit kostspieliger Klimatechnik das Wetter draußen zu halten, wollten sie es in das Energie-Szenario gezielt und Nutzen bringend einbeziehen. Sie gaben dem freistehenden und weithin sichtbaren Gebäude mit einer Grundfläche von rund 60 x 60 m eine bewegliche zweite Haut aus Glaslamellen, deren Position sich nach dem Sonnenstand richtet und das zudem mit Hilfe einer ausgeklügelten Steuerung auch Wind- und Temperaturverhältnisse berücksichtigt.

Der gewünschte Dreifachnutzen: Ein optimaler Sonnenschutz, eine weitgehende Nutzung natürlicher Energieressourcen und traumhafte Lichtverhältnisse im Gebäudeinneren. Mit Colt International holten die Planer sich für dieses Projekt einen versierten Partner mit internationaler Erfahrung an Bord. Denn bei der Realisierung einer derart ehrgeizigen Konstruktion muss alles stimmen: Die Auswahl des Materials, die Montage der Lamellen sowie die Einrichtung einer Anlagensteuerung.

Alle vier Gebäudeseiten sind über vier Stockwerke von Glaslamellen umschlossen, insgesamt wurden mehr als 680 Lamellen verbaut. Sie passen sich an die Höhe der Geschosse (3,20 m) an, jede Lamelle ist 1,35 m breit. Die Lamellen sind rahmenlos, alle senkrechten Glaskanten sind frei. Das verleiht der Optik eine enorme Leichtigkeit und Transparenz.

Die Lamellen sind zu 60% bedruckt, somit gibt es bei einer geschlossenen Positionierung der Lamellen gleichermaßen guten Blendschutz als auch eine freie Durchsicht. Beim Glas handelt es sich um eine Sonnenschutz-Sonderverglasung: Zwischen zwei 10 mm Schichten Einscheibensicherheitsglas (Floatglas) ist eine 1,52 mm PCB-Folie eingeschlossen. Die Glaselemente lagern oben und unten in U-förmigen Halteprofilen aus Edelstahl. Sie sind dort verklebt und zusätzlich mit Schrauben gesichert. Über Achszapfen, die in horizontalen LM-Hohlkastenprofilen lagern, sind sie vertikal drehbar. Der Abstand der Lamellenachsen von der thermischen Fassade beträgt rund 70 cm. Im geschlossenen Zustand aller Lamellen ist die Fugenbreite zwischen den Glaselementen jeweils rund 3 cm.

Angetrieben werden die Lamellen in Gruppen bis zu sechs Elementen durch geräuscharme Getriebemotoren (Schutzklasse IP 44). Sämtliche Lagerstellen und Getriebebauteile sind auf Lebensdauer geschmiert und somit wartungsfrei. Die maximale Drehgeschwindigkeit beträgt 10mm/sec an der Lamellenaußenkante. Die Lamellen justieren sich somit sehr leise und langsam, so dass das Leben im Gebäudeinneren durch die stetige Nachführung der Glaselemente nicht beeinträchtigt wird.

Herzstück der gesamten Lamellenanlage ist eine „intelligente“ multifunktionale Steuerungstechnik. Eine Vielzahl verschiedener betriebstechnischer Funktionen wird durch ein modular aufgebautes zweiadriges, verpolungssicheres Bussystem kombiniert:

Im Bereich von 360 Grad erfasst ein zentraler Sensor die Außenhelligkeit. Bei Erreichen eines voreingestellten Helligkeitsgrenzwertes wird die Sonnenautomatik aktiv und bewegt die Lamellen unter Berücksichtigung des aktuellen Sonnenstandes nach Azimut und Elevation (Himmelsrichtungs- und -höhenwinkel). Vor den Fassaden ohne Sonneneinstrahlung bleiben die Sonnenschutzlamellen geöffnet. Wird der Helligkeitswert unterschritten, so fahren die Lamellen nach einer Zeitverzögerung ein. Eine spezielle Nachlaufsteuerung passt den Stand der Lamellen nach dem jeweiligen Sonnenstand an und sorgt auf diese Weise für einen möglichst großen Lichteinfall bei gleichzeitigem Blendschutz.

Ein zentraler Temperatursensor erfasst laufend die Außentemperatur und übermittelt diese an die zentrale Steuerung, wo bestimmte Grenzwerte definiert sind. Sobald die Minimaltemperatur erreicht ist, schaltet das Betriebssystem ab. Die Lamellen werden dann geöffnet und die Sonnenenergie zur Erwärmung des Gebäudes genutzt. Bei Maximaltemperatur greift wieder die Sonnenautomatik. Ein spezielles Hitzeprogramm vergleicht zudem laufend die Innen- und Außentemperatur und reagiert nach einem vordefinierten Quadrantensystem (Kombinationen: „außen warm, innen warm“, „außen warm, innen kalt“, „außen kalt, innen warm“ „außen kalt, innen kalt“).

Bei starkem Wind und heftigen Niederschlägen greift die Wind- bzw. die Niederschlagsautomatik in die Steuerung der Anlage ein. Andere automatische Steuerungen oder auch manuelle Eingriffe werden dann gesperrt. Die Lamellen werden in eine Sicherheitsstellung gefahren und erst wieder freigegeben, wenn die extremen Witterungseinflüsse abgeklungen sind. Als Orientierung für diese Sicherheitsautomatik werden Windgeschwindigkeiten in der zentralen Steuerungseinheit einprogrammiert. Damit nicht beim geringsten Niederschlag die komplette Anlage zurückgefahren wird, verzögert eine spezielle Einstellung den Regenalarm. Dadurch werden unnötige Bewegungen der Lamellenanlagen bei schnell wechselnden Wetterverhältnissen vermieden. Und damit nach einem Regenguss die ungetrübte Sicht ins Freie schnell wieder hergestellt ist, bewerkstelligt eine integrierte Heizung das rasche Abtrocknen störender Regentropfen auf den Lamellen.

Um individuelle Wünsche der Menschen, die im Nycomed-Lamellenhaus arbeiten, zu berücksichtigen, kann jeder Antrieb einer Lamellengruppe zusätzlich über einen konventionellen Taster per Hand in eine beliebige Position gefahren werden. Die Steuerung der Lamellenanlage kann mit der Brandmeldeanlage gekoppelt werden, so dass im Brandfall alle Anlagen automatisch auffahren und sperren – ganz gleich, welches Wetter oder welche Temperatur gerade herrschen, ob die Sonne scheint oder ob es manuelle Steuerungsversuche gibt.

Petzinka Pink Architekten: „Sowohl optisch als auch energetisch bietet dieses Gebäude den idealen Rahmen für eine Firmenrepräsentanz. Der Kubus setzt ein klares städtebauliches Zeichen, die Offenheit der Fassade verbindet Landschaft und Gebäude, Klimatechnik und -komfort erzeugen eine hohe Nutzerakzeptanz. Die optimierte Primärenergiebilanz und schlanke Haustechnik minimieren nachhaltig die Kosten. Die klimaschützende Energieerzeugung sorgt für eine überzeugende CO2-Einsparung. Ein Gebäude mit Wohlfühlfaktor. Ein Haus für die Zukunft.“

Architektur: Thomas Pink | Petzinka Pink Architekten, Düsseldorf