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Dietz • Joppien Architekten AG

ETA-Fabrik

Foto: Eibe Sönnecken
Foto: Eibe Sönnecken
Jahr der Fertigstellung
2016
(ƞ – griechischer Buchstabe – steht im technischen Bereich oft für den Wirkungsgrad, also Effizienz, ETA steht auch für Energieeffizienz-, Technologie- und Anwendungsforschung)

Die Vernetzung sämtlicher Energieströme in einem Produktionsgebäude ist ein neuer wissenschaftlicher Ansatz. Ziel ist es, die Energieeffizienz von Produktionsprozessen und Industriebauten entscheidend zu verbessern.
Dabei ist die ETA Modellfabrik das Produkt einer interdisziplinären Forschungsarbeit von Maschinenbauingenieuren, Bauingenieuren und Architekten an der TU Darmstadt sowie externen Partnern. 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 engagierten 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 wobei der gesamte Baukörper von einer in Dach- und Wandbereich einheitlichen Hüllkonstruktion aus Betonfertigteilen umschlossen wird. 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 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. Der alte Traum der Architektenschaft - die „Gläserne Fabrik“- wird somit Realität unter Beachtung sämtlicher Anforderungen an einen modernen Raum für die industrielle Produktion.


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). Diese 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 wobei die thermische Aktivierung durch ein oberflächennah eingebautes und wassergefülltes Rohrleitungsnetz aus Polypropylen erfolgt. 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.

Bauherr
TU Darmstadt

Kooperation
Institut für Produktionsrnanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), Prof. Dr.-lng. Abele
Institut für Statik und Konstruktion ISMD (ehemals IWMB), Prof. Dr.-lng. Jens Schneider
Dietz Joppien Architekten AG, Prof. Dipl.-lng. Anett-Maud Joppien, Dipl.-lng. Joachim Stephan - Lph 3-9 
FG Entwerfen und Baugestaltung, Prof. Dipl.-lng.Johann Eiseie - Lph 1 -3
osd office for or structural design
u.v.a

Auszeichnungen
Dt. Ingenieurbaupreis 2016,
Finalist DGNB Nachhaltigkeitspreis 2016