Neubau eines Entwicklungszentrums

Nach einer Bauzeit von gerade einmal 16 Monaten wurde der Neubau der Webasto AG im Frühjahr 2008 fertig gestellt. Mit einer Nutzfläche von rund 20 200 m² bieten die beiden Gebäude Platz für insgesamt 400 Arbeitsplätze. Die Gebäude wurden auf dem ehemaligen Gelände des Sonderflughafens Oberpfaffenhofen errichtet. Nördlich des Geländes befindet sich die Bundesautobahn A 96. Im Süden der Gebäude befindet sich die neu errichtete Erschließungsstraße. Durch die nahe gelegene Anbindung an die Bundesautobahn und die S-Bahnlinie 5 ist eine gute Erreichbarkeit gewährleistet.

Architektur

Durch die verschiedenen Nutzungsbereiche wurden zwei Gebäude errichtet. Zum einen das Hauptgebäude, zum anderen das so genannte Busgebäude.

Bedingt durch die Ausrichtung und der länglichen Form des Grundstücks weist das Hauptgebäude eine Süd-Nordausrichtung auf. Der Baukörper ist etwa 120 m lang und 40 m breit, die Höhe beträgt 16 m. Im östlichen Grundstücksbereich wurde das Busgebäude mit einer Länge von 31 m, eine Breite von 25 m und einer Höhe von 7,5 m errichtet.

Im Erd- und Untergeschoss befinden sich Werkstätten und Versuchs-einrichtungen mit Prüfkammern. In der Mitte des Gebäudes befindet sich im Untergeschoss eine durchgehende breite Fahrstraße die über eine Zufahrtsrampe von der Ostseite angefahren werden kann. Die drei Obergeschosse sind mit Büroräumen ausgestattet wobei der Nordbereich in Großraumbüros unterteilt ist und sich im Südbereich Einzelbüros und Konferenzräume befinden. Als zentraler Eingangsbereich dient eine Glashalle an der Ostseite des Gebäudes, in dem auch der Empfangsbereich untergebracht ist.

Von diesem Hauptzugang ausgehend führt eine Treppe in das 1. Obergeschoss, in dem sich mittig die durchgehende Erschließungshalle befindet. Diese Glashalle ist das Herzstück des Gebäudes, da von hier aus alle Büro- und Konferenzbereiche erreicht werden können.

Auf der Westseite dieser Erschließungsachse befindet sich die Cafeteria und auf der Ostseite die Kantine. Die Treppenhäuser sind so angebracht, dass von jedem Einzelbereich zusätzlich zu der in der Mitte des Gebäudes gelegenen Halle, zwei unabhängige Fluchtwege vorhanden sind. Die Anordnung der Treppen gewährleistet kurze Wege zwischen den Abteilungen. Durch häufige Begegnungen der Mitarbeiter in der Erschließungshalle soll die interne Kommunikation gefördert werden. Der Hauptteil der Energiezentralen befindet sich im Untergeschoss. Aus platztechnischen Gründen wurde ein Großteil der Lüftungstechnik auf dem Dachgeschoss angeordnet.

Zielsetzung

Die innovative Gebäudetechnik ermöglicht rein rechnerisch den Betrieb eines CO₂-neutralen Gebäudes. Durch die Nutzung von Grundwasserbrunnen und Biomasseheizanlagen werden zudem Synergien aus der Versuchstechnik genutzt. Ein Öltank oder Gashausanschluss ist damit hinfällig.

Das 1200 m² große semitransparente Photovoltaikdach des Atriums dient sowohl als Stromlieferant mit bis zu 46 kW, als auch als Sonnenschutz. Das Dach ist das größte seiner Bauart in Europa. Die großen Sichtbetonflächen der Halle, die die Nordbüroflächen abtrennen, werden durch die Filterstruktur der Photovoltaikmodule inszeniert.

In den diversen Vorüberlegungen waren vor allem auch die Investitionskosten in Bezug auf die Energiegewinne ein wichtiger Entscheidungsfaktor. Die entstehenden Mehrkosten der PV-Verglasung zu einer alternativ geplanten Sonnenschutzverglasung mit zusätzlich notwendigen außen angebrachten Sonnenschutzelementen, werden innerhalb von zehn Jahren durch die Einspeisegewinne amortisiert.

Das in dem Gebäude umgesetzte Brandschutzkonzept bietet ein Optimum an Offenheit und Kommunikationsmöglichkeiten. So ist z. B. die Cafeteria, welche offen in der Halle untergebracht ist, einer der Treffpunkte. Außerdem passiert der Zugang offen über das Erdgeschoß aus dem Foyer, dem ein zu öffnender Veranstaltungsraum angegliedert ist. Viele innovative Bauproduktverwendungen, die einigen Herstellern ein Höchstmaß an Know-how abverlangten, wurden umgesetzt. Von Brandschutzverglasungen bis hin zu vorproduzierten Holzelementfassaden.

Systembeschreibung

a) Heizungstechnik

Die Bereitstellung der erforderlichen Wärmeenergie zur Beheizung der beiden Gebäude erfolgt über zwei Hackschnitzelkessel mit je 440 kW sowie über eine Wärmepumpenanlage mit ca. 400 kW, welche die Niedertemperatursysteme im Hauptgebäude versorgt. Die beiden Hackschnitzelkessel befinden sich dabei im Busgebäude und sind über eine Fernleitung in das Hauptgebäude eingebunden. Die Kessel sind als Vorschubrostkessel ausgeführt. Die Austragung aus dem Hackschnitzelbunker welcher aus zwei unterirdischen Räumen mit einem Nutzvolumen von insgesamt 200 m³ besteht erfolgt über hydraulische Schubstangen. Zur Pufferung der Wärmemenge ist ein Speicher mit 22 500 l Wasserinhalt eingebaut. Die Befüllung erfolgt über zwei befahrbare 20 m² große Luken. Derzeit werden bei Volllast ca. 80 m³ Hackschnitzel mit einem Wassergehalt von W40 pro Woche benötigt. Die Kesselanlage versorgt dabei die Hochtemperaturverbraucher wie die Lüftungsanlagen, die statische Heizung und die Deckenstahlplatten.

Die Münchner Schotterebene mit ihrem großen und leicht verfügbaren Grundwasservorkommen stellt mit ihrem witterungsunabhängigen Reservoir die Energiequelle für Wärmepumpenanlagen dar. Die optimierte Wärmepumpe, mit R407C als Kältemittel, zeichnet sich durch vergrößerte Verdampfer- und Kondensatorflächen zur Verringerung des Temperaturgefälles zwischen Medium und Kältemittel, einem Rekuperator zur inneren Wärmerückgewinnung und der Dämmung sämtlicher Leitungen und Komponenten zur Minimierung der Wärmeverluste aus. Zur Verbesserung des Teillastverhaltens wurde anstatt einem Hubkolbenverdichter mit integrierter Leistungsregelung zwei Schraubenkompressoren eingesetzt. Mit diesen Maßnahmen werden Verbesserungen der Leistungszahl von über 1,5 gegenüber Standardwärmepumpen erreicht. Die Wärmepumpe wird über Grundwasser gekühlt. Der Anschluss erfolgt an der Rücklaufleitung der Kälteverbraucher, somit ist im Winter eine Wärmerückgewinnung der Versuchsabwärme möglich. Die Grundwasser-Wärmepumpe in Verbindung mit den Flächenheizsystemen zeichnet sich durch eine hohe Leistungszahl und damit mit einer hohen Energieeffizienz aus. Durch den Einsatz einer Leistungszahl optimierten Wärmepumpe in Verbindung mit einer witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung werden Leistungszahlen von über 5,0 erreicht. Zur Reduzierung der Schaltzeiten ist hier ebenfalls ein Pufferspeicher mit einem Inhalt von 2000 l eingesetzt. Über die Wärmepumpe werden die Niedertemperaturkreise der Thermoaktiven Decke, der Fußbodenheizung, und der Heiz-/Kühldecke versorgt. Da über die Thermoaktive Decke und die Fußbodenheizung auch gekühlt wird und der Umschaltpunkt für Heizen und Kühlen unterschiedlich sein kann werden die beiden Kreise über separate Leitungen und Umschaltventile angeschlossen.

Für die Beheizung des Gebäudes ist die Wärmeversorgung in einen Hochtemperaturbereich und einen Niedertemperaturbereich aufgeteilt. Der Hochtemperaturbereich umfasst die statische Heizung mit einer Auslegung von 70/55 °C, die RLT-Anlagen mit 75/65 °C und die Deckenstrahlplatten mit 70/55 °C. Der Niedertemperaturbereich umfasst die Thermoaktive Decke mit einer Auslegung von 26/23 °C, die FBH mit 51/33 °C und die Heiz/Kühldecke mit 32/29 °C. Als Redundanz und zur Überbrückung von Wartungszeiten ist zwischen den beiden Wärmeerzeugern eine By-pass-Leitung installiert, so dass eine dauerhafte Versorgung gewährleistet ist. Zur Erreichung einer maximalen Versorgungssicherheit sind die Hauptpumpen der Kälteversorger als Doppelpumpen ausgeführt.

b) RLT-Anlagen

Die Großraumbüros auf der Nordseite der Obergeschosse sowie die innen liegenden Besprechungsräume sind mit einer mechanischen Be- und Entlüftungsanlage ausgestattet. Eine Klimatisierung der Bereiche mittels der raumlufttechnischen Anlagen erfolgt nicht. Die Zuluft wird lediglich auf 1 K unter Raumlufttemperatur gekühlt um eine definierte Strömung sicherzustellen. Die Lüftungsgeräte für die Bürobereiche und die Besprechungszimmer werden zentral von Heizen auf Kühlen umgeschaltet und sind nur mit einem Register ausgestattet. Bei der Notwendigkeit einer mechanischen Lüftung wurde konsequent darauf geachtet, Anlagentechnik mit Wärmerückgewinnung einzubauen. Die Beheizung der Eingangshalle und des Atriums erfolgt über Fußbodenheizung, die im Sommer auch zur Temperierung der Räume dient. Die Bürobereiche sowie die übrigen Räume werden durch Heizkörper beheizt. Im Bereich der Hebebühnen sowie der Fahrstraße im Erdgeschoss erfolgt die Beheizung über Deckenstrahlplatten. Für den Bereich der Besprechungsräume ist eine kombinierte Heiz- und Kühldecke mit 4-Leitersystem installiert.

Die Versuchsbereiche im Untergeschoss und im Erdgeschoss werden über Be- und Entlüftungsanlagen mit Heiz- und Kühlregister mit den für die Versuche erforderlichen Luftraten versorgt. Zudem sind separate Absauganlagen in den Bereichen, in denen Versuche mit brennstoffbetriebenen Geräten erfolgen, eingerichtet. Im Untergeschoss ist für die Versorgung der Versuchsbereiche eine zentrale Brennstoffversorgung eingerichtet, die über mehrere unterirdische Tanks im Außenbereich gespeist wird. Für die Sicherstellung der Betriebssicherheit sind alle Lüftungsanlagen über die Gebäudeleittechnik mit der Brennstoffversorgung gekoppelt. Hierzu werden sämtliche Daten über eine Schnittstelle an die Gebäudeleittechnik übermittelt. Die Lüftungsanlagen sind über Strömungswächter in die Sicherheitskette eingebunden. So erfolgt bei Ausfall der Lüftungsanlage oder Unterbrechung der Absaugung eine Abschaltung der Brennstoffversorgung und Weitermeldung der Störung an eine ständig besetzte Stelle. Umgekehrt erfolgt bei einer Auslösung von EX-Alarm eine Inbetriebsetzung von eigens installierten Spülluftgebläsen, eine Abschaltung der Stromversorgung und ebenfalls die Weitermeldung an eine ständige besetzte Stelle. Die Inbetriebnahme der Spülluftgebläse mit 10fachem Luftwechsel wird beim Voralarm (Ex-Gefahr 20 %) im betroffenen Raum durchgeführt, um die Luftkonzentration wieder so herzustellen, dass kein explosionsfähiges Gemisch (Ex-Gefahr 100 %) entstehen kann. Beim Ansteigen des Wertes auf 50 % wird der Hauptalarm ausgelöst, dann erfolgt die Stromabschaltung aller im Raum befindlichen Bauteile unter einer Raumhöhe von 2 m. Alle luftführenden Teile der Lüftungsanlagen im Entwicklungsbereich sowie alle Bauteile der Steuer- und Regelungstechnik unter einer Höhe < 2,00 m üFFB sind in Ex-Schutz Klasse 2 ausgeführt. Im Forschungs- und Entwicklungsbereich wurde zudem eine Sprühnebellöschanlage die in das gesamte Sicherheitskonzept mit eingebunden ist, installiert. Gemeinsam mit dem Bauherrn wurde dieses System gewählt da hier ein Optimum an Sicherheit für die Mitarbeiter gegeben ist und trotzdem ein effektiver Schutz ermöglicht wurde.

c) Wassertechnik

Durch einen Grundwassergutachter wurden die Verfügbarkeit, die chemische Zusammensetzung und die Belastung des Grundwassers durch Altlasten untersucht. Hierzu wurden Pumpversuche sowie eine Wasseranalyse durchgeführt. Zur Nutzung des Grundwassers wurden im westlichen Bereich des Grundstückes drei Saugbrunnen mit einer Förderleistung von insgesamt 51 l/s angeordnet. Die Förderung erfolgt mittels drehzahlgeregelten Grundwasserpumpen. Der zugehörige Schluckbrunnen wurde abströmseitig auf der östlichen Seite des Grundstückes errichtet. Zum Schutz des Grundwassers ist ein separates Kaltwassernetz aufgebaut, das über zwei Plattenwärmetauscher mit dem Grundwasser verbunden ist. An das Kaltwassernetz mit einer Leistung von 1610 kW sind die verschiedenen Prüfstände und Kälteverbraucher sowie eine Wärmepumpe angeschlossen. Ziel war es, die über die Versuchsbereiche abgeführte Wärme vor Einspeisung in den Schluckbrunnen zusätzlich über die Wärmepumpe zu führen, um so eine zusätzliche Wärmerückgewinnung zu schaffen und die Abwärme der Versuchsstände zu nutzen. Der Grundwasserkreislauf (Primärkreis) ist mittels gespannter Edelstahlplattenwärmetauscher (2 x 805 kW) vom Heiz- und Kühlwasserkreislauf (Sekundärkreis) getrennt, so dass keine Vermischung der beiden Kreisläufe stattfindet. Der Primär- und Sekundärkreis sind über Sicherheitsventile abgesichert. Zum Schutz des Grundwassers vor Verunreinigung durch den Sekundärkreis wurden Drucksensoren in den Sekundärkreisen installiert. So erfolgt bei Unterschreitung eines gewissen Mindestdrucks eine Abschaltung der Grundwassernutzungsanlage. Dies erfolgt vorsorglich hinsichtlich eines möglichen Leckagefalls und generiert eine Störmeldung auf der Gebäudeleittechnik. Die Kältezentrale wurde so aufgebaut dass eine Nachrüstung von einem Plattenwärmetauscher für eine Leistungserhöhung möglich ist. Im Kaltwassernetz wird Wasser ohne Zusätze eingesetzt. Somit ist eine Gefährdung des Grundwassers ausgeschlossen. Die Fördermenge der Saugbrunnen ist über Frequenzumformer geregelt und wird dem Bedarf angepasst. Über die Steuerung der Wärmetauscher ist sichergestellt, dass das Grundwasser maximal um 6 K aufgewärmt oder abgekühlt wird. Zudem ist durch die Regelung über eingebaute Drucksensoren sichergestellt, dass die Anlagen bei Leckage automatisch abgeschaltet werden. Die entnommene Grundwassermenge sowie die Grundwassertemperaturen werden durch die Gebäudeleittechnik aufgezeichnet und archiviert.

Die Brunnen wurden auf folgende maximale Förderleistungen ausgelegt.

Entnahmebrunnen 1: 27 l/s

Entnahmebrunnen 2: 15 l/s

Entnahmebrunnen 3: 9 l/s

Gesamtmenge: 51 l/s

Bei der Wassermengenermittlung wurde die Thermoaktive Decke nicht berücksichtigt, da diese nur in den Nachtstunden betrieben wird und dann ein Teil der Lüftungsgeräte und die Kühldecke außer Betrieb sind.

Die Erlaubnis zur Nutzung des Grundwassers für thermische Zwecke wurde vom Landratsamt gem. Art. 37 BayWG (Bayer. Wassergesetz) für einen Zeitraum von 20 Jahren befristet erteilt. Nach Ablauf dieses Zeitraums muss die Erlaubnis neu beantragt und durch die zuständige Behörde neu erteilt werden. Zum Betrieb der Anlage wird der Nutzer gemäß der Eigenüberwachungsverordnung in Abhängigkeit des Nutzungsumfangs verpflichtet, ein Betriebsbuch zu führen und bei der zuständigen Behörde regelmäßig vorzulegen. Bei dem vorliegenden Nutzungsumfang müssen die geförderte Wassermenge, die Entnahme- und Einspeisetemperaturen, sowie die Grundwasserstände regelmäßig aufgezeichnet werden. Hierzu wurden eine Drucksonde, ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser sowie jeweils ein Temperatursensor im Schluck- und Saugbrunnen installiert. Die Messwerte werden mittels der Gebäudeleittechnik aufgezeichnet und ermöglichen damit ein einfaches Erstellen des geforderten Betriebsbuches.

Fazit

ClimaDesign stellt eine Planungsdisziplin dar. Mit einem Minimum an Energie soll dem Nutzer ein Maximum an Behaglichkeit geboten werden. Der Energieaufwand bezieht sich dabei nicht nur auf die Heizenergie, sondern auf alle am Gebäude relevanten Energie- und Stoffströme. Mit Behaglichkeit ist nicht nur thermische Behaglichkeit gemeint, sondern ein allumfassendes Wohlbefinden des Menschen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein ganzheitlicher Planungsansatz erforderlich. Architektur und Technik dürfen dabei nicht nacheinander geplant werden, sondern müssen ein abgestimmtes Gesamtsystem bilden. Auf diese Weise können mit der Aktivierung von Synergieeffekten leistungsfähige Gebäude entstehen.

Mit dem Neubau des Forschungs- und Entwicklungszentrum der Webasto AG wurde ein modernes zukunftsweisendes Gebäude errichtet. Ein gesamtheitlicher Planungsansatz im Sinne von ClimaDesign erschuf ein auf visuelle und thermische Behaglichkeit abgestimmtes Gebäude.

Zugleich erreicht das auf eine Biomasseheizanlage in Verbindung mit einer Grundwasser-Wärmepumpenanlage basierende Energiekonzept ein maximales Energieeinsparpotential.