HiLo-Einheit auf NEST-Forschungsgebäude der ETH Zürich

Passgenauer Brandschutz für innovativen Leichtbau

Die aktuellen Herausforderungen des Bausektors bestehen vor allem darin, der ständig wachsenden Weltbevölkerung mehr Wohn- und Arbeitsraum zu bieten. Gleichzeitig ist die Bauindustrie für einen großen Teil des Ressourcen- und Energieverbrauchs verantwortlich. Der HiLo-Baukörper auf dem Dach des NEST-Gebäudes der ETH Zürich in Dübendorf zeigt, dass es auch anders geht: Der Leichtbau besticht durch seine innovative Konstruktion und eine selbstlernende Gebäudetechnik. Passgenau gefertigte Brandschutzverglasungen sorgen für die nötige Sicherheit.

Rechteckiger viergeschossiger Gebäudekomplex mit unterschiedlich gestalteten Ebenen mit vor- und zurückspringenden Elementen, mit einer uneinheitlichen, wie zusammengewürfelt wirkenden Außenansicht. Auf dem Dach befinden sich sowohl rechteckige als auch geschwungene Elemente mit an die Rundungen angepassten Verglasungen.
Die Unit HiLo thront auf der obersten Plattform des Forschungs- und Innovationsgebäudes NEST auf dem Empa-Campus in Dübendorf, Schweiz.
Foto: Roman Keller

Ein filigranes, geschwungenes Betondach und eine selbstlernende Gebäudetechnik sind die markanten Kennzeichen der HiLo-Gebäudeeinheit auf dem Dach des NEST-Forschungsgebäudes der ETH Zürich im schweizerischen Dübendorf. Geplant und gebaut wurde das zweistöckige Gebäudemodul mit modernsten Design- und Fabrikationsmethoden. Inspiriert von den Strukturen historischer, selbsttragender Kathedralendecken, schufen die Forschenden der ETH ein Gebäude, bei dem Leichtbauweisen erprobt und mit intelligenten und adaptiven Gebäudesystemen kom-biniert wurden. Die Einheit ist als zweigeschossiger kollaborativer und flexibler Arbeitsbereich mit zwei geschlossenen Büros und mehreren gemeinsam genutzten, offenen Bürobereichen konzipiert. HiLo steht dabei für „High Performance –Low Emissions“. Für den notwendigen Brandschutz  in dem Leichtbau sorgen die Brandschutzverglasungen CONTRAFLAM 30 CLIMATOP von Vetrotech Saint-Gobain, die in unterschiedlichen Geometrien und Sonderformen passgenau für die geschwungene Fassade gefertigt wurden. Zudem bieten sie durch den entsprechenden Aufbau Sicherheit und Klimakomfort.

Das doppelt gekrümmte Dach, augenfälligster Ausdruck des Konstruktionsprinzips, gewinnt seine Tragfähigkeit aus der Geometrie und seinem zweischaligen Aufbau. Es besteht aus einer doppelt gekrümmten, zweischichtigen Betonschale, die auf einer flexiblen Schalung basiert, die weitgehend aus wiederverwendbaren Elementen gebaut wurde. Dank der speziellen Konstruktion des Bodens musste nur dort Material eingebaut werden, wo es gemäß dem Kräftefluss von Druck und Zug auch strukturell erforderlich war. Die Leichtbau-Deckenkonstruktion von HiLo spart so im Vergleich zu herkömmlichen Betondecken mehr als 70% an Material ein. Die Zwischenböden verfügen zudem über  ein eingebettetes Heiz- und Kühlnetz.

Sonnenschutz und Sicherheit in adaptiver Fassade

Wesentliche Elemente des Bauprinzips bei der HiLo-Einheit sind neben der Materialeinsparung die Senkung der Emissionen und des Energiebedarfs. Dies wird durch eine Kombination verschiedener Maßnahmen, u. a. unter Einsatz innovativer Komponenten der Gebäudetechnik erreicht, die das Raumklima effizient regulieren. Dazu gehören eine speziell für die HiLo-Unit entwickelte adaptive Solarfassade aus flexiblen Photovoltaik-Modulen, die den Sonneneinfall in den Raum steuern, um je nach Bedarf passiv zu heizen oder den Kühlungsbedarf zu senken, und eine elektrochrome Verglasung von SageGlass, die die Helligkeit im Gebäude reguliert und gleichzeitig als Sonnen- und Wärmeschutz dient. Die einzelnen Gläser wurden direkt an die geschwungene Dachform angepasst, für die kein mechanischer Sonnenschutz möglich gewesen wäre. Wo aufgrund der Nähe zu anderen Gebäuden Brandschutz in der Fassade erforderlich war, kommen Brandschutzverglasungen als Dreifachisolierverglasungen CONTRAFLAM 30 CLIMATOP von Vetrotech Saint-Gobain zum Einsatz. Auch hier waren Sonderlösungen gefragt, um die Gläser an die Fassade anzupassen Die Gläser wurden daher als Vielecke mit schrägen Kanten in unterschiedlichen Abmessungen gefertigt. Die mit Sicherheits-, Sonnen- und Wärmeschutzeigenschaften kombinierten maßgeschneiderten Multifunktionsverglasungen erfüllen damit sowohl alle Anforderungen an die Effizienz als auch an die Ästhetik. Zudem wurde die Beschichtung der Gläser farblich an die anderen Fassadengläser angepasst, so dass die Gebäudehülle einheitlich und hochwertig erscheint.

Selbstlernende Technik für Raumkomfort

Alle im HiLo-Gebäude eingesetzten Lösungen sollen dazu beitragen, den Bewohnern einen hohen Komfort mit minimalem Energieverbrauch zu bieten. Deshalb wurde ein ganzheitliches Konzept entwickelt, so dass HiLo als intelligenter und lernfähiger Betrieb funktioniert. Die modernen Heiz-, Beschattungs- und Belüftungssysteme lernen anhand von Betriebsdaten, beispielsweise aus den von den BewohnerInnen bevorzugten Temperaturen, Lichtverhältnissen und Luftqualitäten. Gleichzeitig lernen diese auch vom Gebäude: An Visualisierungen können sie beispielsweise ablesen, wie sie den Energieverbrauch reduzieren können, ohne auf Komfort verzichten zu müssen. Das HiLo zeigt durch diesen innovativen Ansatz eindrücklich, wie die Integration neuartiger Bausysteme in Leichtbaustrukturen einen energieeffizienten Betrieb und einen hohen Nutzerkomfort ermöglicht.

Das NEST-Versuchsgebäude auf dem Campus der beiden Forschungsinstitutionen Empa und Eawag ist ein modulares Forschungs- und Innovationsgebäude. Hier können Wissenschaftler und Industriepartner in temporären Gebäudemodulen oder -einheiten und unter “realen” Bedingungen neue Gebäude- und Energietechnologien testen und weiterentwickeln. Im Rahmen der Industriepartnerschaft hat Vetrotech Saint-Gobain die speziellen Brandschutzverglasungen für HiLo entwickelt.

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