Neue Produktionshalle der SMA Solar Technology in Kassel · 4. Europäischer Kongress für energieeffizientes Bauen mit Holz 2011 Neue Produktionshalle der SMA Solar Technology AG

4. Europäischer Kongress für energieeffizientes Bauen mit Holz 2011

Neue Produktionshalle der SMA Solar Technology AG | G. Schleiff

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Neue Produktionshalle der SMA Solar Technology in Kassel

Günter Schleiff

HHS Planer und Architekten

DE-Kassel



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Neue Produktionshalle der SMA Solar Technology in Kassel

1. Masterplan Gewerbegebiet Sandershäuser Berg

1.1. Der Bauherr SMA Solar Technology AG

Die SMA Solar Technology AG entwickelt, produziert und vertreibt Solar-Wechselrichter

und Überwachungssysteme für Photovoltaikanlagen. SMA ist der weltweit umsatzstärkste

Anbieter in diesem Segment und verfügt als einziger Hersteller über ein Produktspektrum,

das für jeden Modultyp und für alle Leistungsgrößen den passenden Wechselrichter-Typ

bietet. Sowohl für netzgekoppelte Anwendungen als auch für den Insel- und Backup Betrieb.

- Gegründet 1981 als Spin-off der Universität Kassel

- über 5.500 Mitarbeiter weltweit, davon ca. 300 Auszubildende

- über 7,8 Gigawatt Jahresproduktion für 2010

- Weltmarktanteil von >40%

- Technologiemarktführer

- mehrfach ausgezeichnet als „Great place to work“

Abbildung 1: CO2-neutrale Fabrik, ausgezeichnet mit dem DENA Energy Efficiency Award 2010

1.2. SMA Unternehmensstrategie zu energetischer Nachhaltigkeit

Schritt 1 Demonstration gebäudeintegrierter PV-Anlagen auf dem Kern-Gelände

Abbildung 2: Foyer Verwaltungsgebäude Zentralbereich



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Schritt 2 Bau der weltweit größten Wechselrichterfabrik (CO2-neutral)

Abbildung 3: Solarwerk 1 (SMA 60) Fertigstellung 2009

Schritt 3 Bau einer netzautarken Solarakademie als Demonstrationsgebäude

Abbildung 4: Rendering Solar academy (SMA 33)

Schritt 4 Energieversorgung zu 100% aus regenerativen Energieträgern bei Standorter-

weiterung am Sandershäuser Berg

Abbildung 5: Rendering Sandersh. Berg (SMA 70-74)

„Unser großes Ziel ist eine zu 100% dezentrale, regenerative und damit umweltverträgliche

Energieversorgung. Photovoltaikanlagen, in denen unsere Wechselrichter den erzeugten

Gleichstrom in netzüblichen Wechselstrom wandeln, vermeiden maßgeblich den Ausstoß

von CO2-Emissionen. Deshalb möchten wir natürlich schon bei der Herstellung unserer

Wechselrichter einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und einen Trend zu CO2- neutralen

Fabriken initiieren.“

Günther Cramer, Vorstandssprecher SMA

1.3. B-Plan Sandershäuser Berg

Das Gewerbegebiet Sandershäuser Berg befindet sich nördlich von Kassel dierekt neben

der BAB 07. Begleitend zum B-Plan Verfahren wurde für SMA ein Masterplan erstellt. Die

SMA Solar Technology AG plant am Sandershäuser Berg die Errichtung eines Service Re-

pair Centers sowie die Errichtung einer neuen Produktionshalle mit Zentrallager.



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Abbildung 6: Luftbild Sandersh. Berg

Abbildung 7: Lageplan und B-Plan Sandersh. Berg

Kenndaten SMA 70:

Grundfläche: 21.881m²

BGF: 30.885m²

Mitarbeiter im Gebäude: 650



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Abbildung 8: Rendering Sandershäuser Berg Perspektive von Süden

1.4. Energiekonzept Sandershäuser Berg

Abbildung 9: Energieschema Sandershäuser Berg

2. Entwurf SMA 70 Service Repair Center

2.1. Corporate Identity SMA

SMA bevorzugt eine konstruktive, technische und klare Architektur. Die Farbe Weiß steht

dabei in verschiedenen Materialausprägungen im Vordergrund. Aber nicht allein das Aus-

sehen entscheidet: Funktionalität ist wichtiger als eine repräsentative Erscheinung.

SMA hat einen hohen energetischen Anspruch an die Gebäude und verfolgt bei den Neu-

bauten ein Stufenkonzept der CO2-Reduktion. Fast alle Gebäude verfügen über integrier-

te Solar-Anlagen.

SMA 71-73

Neue Produktionshalle und Zentrallager

In Planung

SMA 70

Service Repair Center im Bau



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Abbildung 10: CO2-neutrale Fabrik (SMA 60), ausgezeichnet mit dem DENA Energy Efficiency Award 2010

2.2. Entwurf SMA70

Die Produktion bzw. die Reparatur der Wechselrichter geschieht nach dem Durchfluss-

prinzip, d.h.:

Sofortige Auslieferung aller Wechselrichter nach Produktion bzw. Reparatur. Es findet also

fast keine Lagerhaltung statt, lediglich ein Lager für Bauteilkomponenten ist notwendig.

Abbildung 11: Produktionsschema (Vorstudie Masterplan)

An Nord und Südfassaden befindet sich jeweils ein Logistikhof hier findet die Warenanlie-

ferung (Süden) und die Warenauslieferung statt. Die Wechselrichter werden vor allem im

nördlichen Gebäudeabschnitt produziert, endkonfektioniert, verpackt und direkt in den

LKW verladen.

Mitarbeiter und Besucher gelangen im Norden, vom etwas höher gelegenen Parkplatz aus

über eine Brücke, ins Obergeschoß des Gebäudes.

Abbildung 12: Längsschnitt A-A´

Produktionsbegleitende Prozesse im EG + OG



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Abbildung 13: Grundriss EG

Flexibilität hat in der manufakturartigen Produktion bei SMA einen besonders hohen Stellenwert, deshalb soll das gesamte Hallenlayout jederzeit den aktuellen Produktionsbedingungen angepasst werden. Deshalb soll der Hallenboden weitestgehend frei bleiben. Die gesamte Nutzertechnik und

HKLS Leitungen werden an einer gesonderten Installationsebene aus 4-Punkttraversen geführt. Diese ist am Dachtragwerk abgehangen.

Abbildung 14: Nutzerausbau

Abbildung 15: Rendering Nutzerausbau Abbildung 16: Innenraumaufnahme SMA 60



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Abbildung 17: Rendering Persp. von Norden

Gebäudeform

Die Längsseiten der Halle werden leicht gekrümmt und mit einem runden Attikaprofil

hergestellt und durch vertikale Fensterelemente gegliedert. Der liegende Baukörper wird

an den Stirnseiten abgeschnitten und im Kontrast zu den geschlosseneren Längsseiten

komplett mit einer Glasfassade versehen (mit eingestellter Betonscheibe für Überlade-

brücken und Ladetore).

Abbildung 18: Ansicht Ost

Abbildung 19: Ansicht Süd

Abbildung 20: Grundriss OG



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Abbildung 21/22: Rendering Eingangshalle 1. OG

2.3. Konstruktion Wärmeschutz – Dämmstandard

Untersuchung zur Dämmstärke

Abbildung 23: Ausschnitt aus dem Energiekonzept, EGS-Plan, Stuttgart

Untersuchung

zur Verglasung

Abbildung 24: Ausschnitt aus dem Energiekonzept, EGS-Plan, Stuttgart



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Gewählter Wärmeschutz V1(im 3-Schicht Betrieb) bzw. V5 (im 2-Schicht Betrieb):

Nettogrundfläche: 25.492 m²

Bruttovolumen: 25.6663 m³

wärmeübertragende

Umfassungsfläche: 57.216 m²

A/V-Verhältnis: 0,22

Fensterflächenanteil: 27,9%

U-Wert Dach: 0,137 W/(m²K)

U-Wert Wand: 0,180 W/(m²K)

U-Wert Glasfassade (Uw,BW): 1,2 W/(m²K)

Abbildung 25: Querschnitt Ostfassade, HHS



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2.4. Shedkonstruktion

Abbildung 26: Ausschnitt aus dem Energiekonzept - Tageslichtsimulation, EGS-Plan, Stuttgart

2.5. Konstruktion und Brandschutz

Abbildung 27: Querschnitt Technikbühne

• Tragende Wände und Stützen in F30, Stahlbeton

• Stahlfachwerkbinder ohne Anforderungen, Brandsimulationen haben ergeben,

dass die Temperatur in Höhe der Binder nicht mehr als 350°C beträgt

• Dachtragwerk (Gebäudeaussteifung) als K30 Konstruktion, von unten geschottet

durch eine 18mm Gipsfaserplatte

• Verhinderung des Brandüberschlags über die Shedverglasung durch Kiesstreifen

• Vollflächige Sprinklerung

• 2 Brandabschnitte von 11.860m² und 9.920m²



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Brandschutz: Dehne Kruse Brandschutzingenieure, Gifhorn

Abbildung 28: Dachaufbau Entwurfsstadium

3. Holzbau Ausführung

Bauphysikalische Grundlagen:

Außenkima:

Sommer und Winter gem. Klimadaten der Uni Kassel

Innenklima:

Sommer: Temperatur 21°C, Luftfeuchtigkeit frei schwingend

Winter: Temperatur 21°C, Luftfeuchtigkeit frei schwingend jedoch bei unter

40% wir künstlich befeuchtet

Abbildung 29: Rendering Dachaufsicht

Dachaufbau Gebäudeentwurf:

Extensives Gründach

Dachabdichtung

OSB 25mm

Zellulosedämmung/Sparren 360mm

Dampfsperre

Gipsfaserplatte 18mm



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Der Dachaufbau wurde durch das Büro Bauart in unterschiedlichen Varianten simuliert,

entscheidende Faktoren für das Rücktrocknungsverhalten waren dabei der Gründachauf-

bau und die Dampfsperre. Der kritischste Punkt war dabei die OSB-Platte unterhalb der

Dachbahn, welche für die Dachaussteifung das statisch relevante Bauteil darstellt und

nicht über 18% Holzfeuchte enthalten soll.

In allen Simulationen nimmt die Feuchtigkeit in der Konstruktion über die ersten 10-15

Jahre leicht zu und pendelte sich dann auf einen konstanten Wert ein. Dieser Wert lag,

gemessen in dieser oberen OSB-Platte, zwischen 16% und 21%.

Aufgrund dieser Ergebnisse wurde ein Dachaufbau mit einer feuchteadaptiven Dampf-

bremse anstatt der von der ausführenden Firma bevorzugten OSB –Platte gewählt.

Außerdem wird, auf Empfehlung durch Bauart, vorerst das Gründach nur auf einer Test-

fläche erstellt und diese Fläche mit einem Monitoring-System ausgestattet.

Gewählter Dachaufbau:

8cm Gründach/Bekiesung in 4 Feldern je 900m² interstationär überwacht gem

Planung Prof. Winter

Dachabdichtung VAEPLAN U/GV

25mm Kronoply OSB/3 nach EN 13986 bzw. EN 300 o. gleichwertig

BSH 8/16 cm, e<=83cm mit Zwischendämmung aus Zelluloseeinblasdämmung

Feuchteadaptive variable Dampfbremse Intello Plus o. gleichwertig

Im ersten Sparrenfeld je 5m-Element 30mm Kronoply OSB/3 nach EN 13986 bzw.

EN 300 o. gleichwertig

Ab dem 2. Sparrenfeld 30mm Sparschalung

18mm Gipsfaserplatte

25mm Akustikplatte Heradesign Superfine

Abbildung 30: Regeldachaufbau Flachdachbereich, Ausführungsdetail Arge Emmeluth Baugesellschaft mbH – Dechant Hoch- und Ingenieurbau GmbH + Co. KG Holzbauplanung: SGHG Architekteningenieure, Erfurt



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Abbildung 31: Regeldachaufbau Flachdachbereich, Ausführungsdetail Arge Emmeluth Baugesellschaft mbH – Dechant Hoch- und Ingenieurbau GmbH + Co. KG Holzbauplanung: SGHG Architekteningenieure, Erfurt

Abbildung 32: Positionsplan Dachelemente, Ausführungsdetail Arge Emmeluth Baugesellschaft mbH – Dechant Hoch- und Ingenieurbau GmbH + Co. KG Holzbauplanung: SGHG Architekteningenieure, Erfurt



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Abbildung 33: Baustellenfoto März 2011

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