ETA-Modellfabrik der TU Darmstadt

Darmstadt - 2016


Standort: TUD-Lichtwiese · Darmstadt

Bauherr: TU Darmstadt

Leistungsphasen: 3-9

Auszeichnungen: Dt. Ingenieurbaupreis 2016, Finalist DGNB Nachhaltigkeitspreis 2016

Kooperation:
Institut Produktionsmanagement, Technol. u. Werkzeugmaschinen, TUD
Institut Mechatr. Systeme im Maschinenbau, TUD
Institut Statik und Konstruktion, TUD
FG Entwerfen und Baugestaltung. TUD
Institut Werkstoffe im Bauwesen, TUS
osd office for or structural design u.v.a

Fotos: Eibe Sönnecken

 

Die Vernetzung sämtlicher Energieströme in einem Produktionsgebäude ist ein neuer wissenschaftlicher Ansatz. Ziel ist es, die Energieeffizienz von Produktionsprozessen und Industriebauten entscheident zu verbessern.
Dabei ist die ETA Modellfabrik das Produkt einer interdisziplinären Forschungsarbeit von Maschinenbauingenieuren, Bauingenieuren und Architekten an der TU Darmstadt. Der Leitidee folgend, die richtige Energieform (Primärenergiebedarf) in der notwendigen Menge (Endenergiebedarf) zur richtigen Zeit (energieflexibel) am richtigen Ort (effiziente Infrastruktur) einzusetzen, wurden sämtliche Energieströme einer Fabrikanlage miteinander vernetzt – von den Produktionsmaschinen über die Versorgungs- und Gebäudetechnik bis hin zur
Gebäudehülle. Dieses Gesamtsystem wird hier anhand eines typischen Produktionsprozesses aus der Metallverarbeitung demonstriert.
Neben den beteiligten Instituten der TU Darmstadt engagieren sich Bund und Land sowie mehr als 30 Partnerunternehmen aus der Industrie in diesem Projekt.


Gestalt, Funktion und Glasfassaden

Die Modellfabrik bildet das Entrée zum Campus Lichtwiese in einem Bereich, der dem Thema „Energie“ gewidmet ist. Der in Nord-Süd-Richtung linear ausgerichtete Baukörper wird im nördlichen Teil erschlossen und beherbergt einen dreigeschossigen Bürobereich mit Seminar- und Besprechungsräumen. Im südlichen Gebäudeteil befindet sich der Hallen-/Produktionsbereich. Der gesamte Baukörper wird von einer in Dach- und Wandbereich einheitlichen Hüllkonstruktion aus Betonfertigteilen umschlossen. Die beiden Gebäudestirnseiten sind jeweils als Ganzglasfassaden konzipiert. Nach Norden, im Bereich der Büros wird die Fassade als Structural-Glazing-Konstruktion ausgebildet. Mit dem Ziel der Optimierung des Wärmeschutzes der Fassade wurden in die Scheibenzwischenräume der opaken Öffnungselemente vliesbelegte, hochdämmende Vakuumisolierpaneele eingelegt.
Die nach Süden orientierte Halle erhält eine Elementfassade mit integrierter Toranlage und vorgelagerter Anlieferzone. Zur Vermeidung thermischer Verformungen an den Maschinen verhindern Lichtlenklamellen in den Scheibenzwischenräumen eine direkte solare Einstrahlung dieser bei gleichzeitig hohem Lichteintrag in den Raum. Im bodennahen Fassadenbereich wird der Sonnenschutz von parametrischen Glaselementen übernommen, die einerseits Verschattung und andererseits Sichtbezüge zwischen innen und außen ermöglichen.


Hallen-Konstruktion und thermische Aktivierung

Eine dynamische thermische Aktivierung bedarf im Industriebau spezieller Hüllelemente im Dach- und Wandbereich. Hierfür eignet sich der Werkstoff Beton besonders. Der modulare Aufbau des Gebäudes entsteht durch thermisch aktivierbare Wand- und Dachelemente mit einer Dämmung aus mineralisiertem Schaum (MF) sowie deren Verkleidung mit Dach- und Fassadenplatten aus mikrobewehrtem, ultra-hochfestem Beton (UHPC). Die Stahlbetonfertigteile vereinen bereits die Funktionen des Tragens und Hüllens und stellen gleichzeitig eine Schalung für den neu entwickelten, zementgebundenen, mineralisierten Schaum dar. Den äußeren Abschluss der Hüllkonstruktion bilden 5 cm starke, hinterlüftete und aktivierte Fassaden- und Dachplatten aus mikrobewehrtem, ultrahochfestem Beton. Die thermische Aktivierung erfolgt durch ein oberflächennah eingebautes und wassergefülltes Rohrleitungsnetz aus Polypropylen. Hiermit kann die in einer Fabrik nötige hohe thermische Dynamik des Systems erreicht werden. Das aktivierte Betonbauteil fungiert als groß dimensionierte Heiz- oder Kühlfläche, die schnell auf die Erfordernisse der Raum und Maschinenklimatisierung reagieren kann. Durch die Verwendung von beinahe ausschließlich zementösen Baustoffen können die Schichten einfach getrennt und aufgrund ihres mineralischen Charakters später der Wiederverwertung zugeführt werden. Als weitere Besonderheit wurde die Decke des Seminarraums als Hypokaustendecke ausgebildet, bei der eine thermische Speichermasse über temperierte Zuluft aktiviert wird. Das Luftkanalnetz ist so vollständig in die Konstruktionshöhe der Decke integriert; Tragwerk und Lüftungssystem werden zu einer Einheit.