Neubau Departement Biomedizin Universität Basel

Der Neubau des Life-Science-Campus auf dem Schällemätteli-Areal in Basel soll rund 70 Forschungsgruppen in unmittelbarer Nähe zu den universitären Spitälern einen neuen und modernen Arbeitsplatz ermöglichen. Das neue Forschungsgebäude bietet mit ca. 35'000 m², verteilt auf zwei Unter- und acht Obergeschosse, Platz für rund 700 Mitarbeitende und 200 Studierende.

Die Räume werden standardmässig mit Heiz- und Kühlsegel klimatisiert, mit Ausnahme des Kopfbaus. Dort werden Thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) in der Betondecke eingesetzt. Mittels gekoppelten thermisch-energetischen Simulationen und numerischen Strömungssimulationen wurde die Möglichkeit einer hinterlüfteten Vorhangfassade auf ihre Umsetzbarkeit untersucht. Aus thermischen und visuellen Gründen wurde schliesslich eine Elementfassade gewählt, von welcher zwei unterschiedliche Designs und Glasvariationen hinsichtlich der Kaltluftproblematik mit Strömungssimulationen untersucht wurden. Durch eine optimale Positionierung der Zuluft der mechanischen Lüftung konnte mit dem geplanten U-Wert der Fassade ein angenehmes Raumklima im Winter sichergestellt werden. Der Überhitzung im Sommer wurde mit einem elektro-chromatischen Fensterglas (SageGlass) entgegengewirkt. Durch die flexible Anpassung des g-Werts entfällt die Notwendigkeit eines beweglichen Sonnenschutzes. Die Stufenschaltung der Gläser wurde in einer thermisch-energetischen Jahressimulation geprüft und optimiert.

Das Ziel der Simulation war, dass die dunkle Stufe des Glases nur an wenigen Stunden im Jahr aktiv ist, gleichzeitig die Behaglichkeit eingehalten wird und es keinen Anstieg der geplanten Kühlleistung gibt. Nach erfolgreicher Baueingabe wurde ein zonenbasiertes Gesamtmodell des Gebäudes auf Basis der Ausschreibungsplanung aufgebaut. Dabei wurde das Augenmerk vor allem auf die Nutzung mit 46 verschiedenen Nutzungsprofilen und dem geplanten TABS System gelegt. Die thermisch-energetischen Simulationen erlaubten eine Vorhersage der klimatischen Bedingungen in den Räumen während eines Betriebsjahrs. Auf Basis der Raumklimasimulationen konnten Massnahmen zur Optimierung abgeleitet werden und gaben dem Fachplanungsteam sowie der Bauherrschaft Planungssicherheit und eine transparente Entscheidungsgrundlage.

Mehrwert

• Analyse sowie Optimierung von TABS (thermoaktives Bauteilsystem) und Elektrochromverglasung
• Überprüfung verschiedener Fassadendesigns hinsichtlich Kaltluftabfall bzw. Zugluft im Winter
• Dynamische Kühlleistungsberechnung inkl. Optimierung
• Raumklimaanalyse aller relevanten Räume bzw. Nutzungszonen

Leistungen

• Solarstudie zum Elektrochromglas
  Mittels einer Analyse der auftreffenden Globalstrahlung pro Fassadenseite unter Mitberücksichtigung der örtlichen Verschattung wurden die Schaltstufen respektive der dazugehörige g-Wert der Verglasung evaluiert. 
  
  
• Kaltluftabfall Problematik in Eckräumen
  Aufgrund der hohen über Eck verglasten Fassade wurde eine Strömungssimulation der sich im Kopfbau befindlichen Eckbüros durchgeführt. Dabei konnten Zuglufterscheinungen, die durch die Lüftung verursacht wurden, ausgemacht und korrigiert werden.
  
  
• Raumnutzungsprofile im Fokus der Simulation
  Insgesamt 46 unterschiedliche Raumnutzungen wurden im Simulationsmodell mitberücksichtigt. Eine saubere Definition der Geräte- und Beleuchtungsabwärme sowie die Anzahl Personen sind ausschlaggebend für eine korrekte Prognose des Raumklimas, sowie von Energie und Leistungskennzahlen.
  
  
• Thermoaktive Bauteilsysteme (TABS)
  In Zusammenarbeit mit dem Hersteller wurde das TABS in das Simulationsmodell integriert und kalibriert. Die Simulationen ermöglichten, die Leistungsfähigkeit der Decke auf das Raumklima unter verschiedenen Szenarien (Massenstrom, Regelung, Vorlauftemperatur) zu untersuchen.
  
  
• Raumklimauntersuchung
  Durch den hohen Fassadenanteil des Eckbüros und der eingeschränkt zur Verfügung stehenden TABS-Fläche in der Decke wird eine hohe Vorlauftemperatur im Winter benötigt. Dies führt in der Übergangszeit zu einer Überhitzung und einem unbehaglichen Raumklima. Als Lösung wurde die TABS-aktivierte Fläche vergrössert und die Vorlauftemperatur gesenkt.

• Dynamische Kühlleistungsberechnung
  Mittels thermisch-energetischen Simulationen lassen sich die Auslegungsleistungen von Wärme und Kälte dynamisch für verschiedene Szenarien und Belegungsprofile rechnen. Ebenso können die Auswirkungen auf das Raumklima bzw. die Raumlufttemperatur bei einer Unterdeckung der Leistung aufgezeigt werden.

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