Vagelos Laboratory for Energy Science and Technology, Philadelphia, PA, USA

Das Vagelos Laboratory for Energy Science and Technology (VLEST) ist das neueste Laborgebäude der University of Pennsylvania. Die neue 173 Millionen Dollar teure Einrichtung beherbergt bestehende und neue Energieforschungsprogramme mit modernsten Laborräumen. Das neue VLEST ist ein Beweis für die Führungsrolle und Innovationskraft der Penn im Hinblick auf eine nachhaltige Zukunft und dient als Demonstration der Forschung, indem es Energieeffizienz- und Nachhaltigkeitskonzepte einschließt, die mit dem Klimaschutzplan der Penn University in Einklang stehen. Hochwertige Innen- und Außenbereiche sollen Lehrkräfte und Studierende anziehen und das Lernpotenzial, die Forschungsproduktivität und die interdisziplinäre Zusammenarbeit maximieren.

Transsolar arbeitete daran, Nachhaltigkeit in das Design zu integrieren, nicht nur als technische Ingenieursleistung, sondern als Ergebnis einer tiefen Integration zwischen architektonischem Design und technischen Systemen. Das daraus resultierende Design betont passive Niedrigenergie-Designstrategien, die durch hochentwickelte technische Ausrüstung unterstützt werden.

Das auffälligste und innovativste Merkmal ist der Außenbeschattungsschirm, den die Universität „Sonnensegel“ nennt. Durch die Nord-Süd-Ausrichtung des Grundstücks ist es unvermeidlich, dass die Hauptfassaden nach Osten und Westen ausgerichtet sind, die in der Regel am schwierigsten zu beschatten sind. Behnisch und Transsolar wollten aus früheren Kooperationen lernen und diese verbessern, indem sie eine Fassade entwarfen, die viele Ziele erfüllt: (1) viel Tageslicht, (2) Minimierung des Bedarfs an Innenbeschattung zur Blendungsreduzierung, (3) Begrenzung der solaren Wärmegewinne, um die Strahlungskühlung einsetzen zu können, und (4) Verwendung ausschließlich fester Außenverschattung. Transsolar schlug einen festen Sonnenschutz mit einem lichtstreuenden oberen Teil für Tageslicht, einem zugunsten des Sonnenschutzes „aggressiveren“ unteren Teil bei einer nach Süden ausgerichteten Geometrie vor.

Behnisch und Transsolar arbeiteten dann auf der Grundlage dieses Vorschlags viele Entwurfsvarianten durch und kamen schließlich zu dem einlagigen ETFE-Sonnenschutz. Der obere Teil des ETFE ist lichtstreuend, während der untere Teil stark gefrittet ist, um vor zu viel Sonneneinstrahlung zu schützen. Die gesamte Geometrie ist nach Süden ausgerichtet, sodass Sonnenschutz gewährleistet ist und gleichzeitig die Aussicht erhalten bleibt. Transsolar führte umfangreiche iterative Simulationen zum Tageslicht und zum solaren Wärmegewinn durch und testete in physikalischen Tests die Lichtstreuungseigenschaften verschiedener Materialien.
Das endgültige Design ermöglicht hochleistungsfähige Abschirmung und schafft zugleich ein neues Wahrzeichen für den nördlichen Rand des Penn-Campus, was weder Behnisch noch Transsolar allein möglich gewesen wäre.

Die Arbeit von Transsolar zielt auf Energieeffizienz, die noch über modernste Werte für Labore hinausgeht. Dazu gehören Minimierung der Lüftungsraten, ein außergewöhnliches System zur Rückgewinnung von Abwärme, optimale Leistungswerte und einen bedarfsgerechten Betrieb der Abzugshauben sowie den Einsatz einer Wärmepumpe als Kältemaschine, um fast 100 % der Heizenergie über Strom zu liefern. Dies ist eine Premiere für die University of Pennsylvania und ein Schritt zur Erreichung ihrer CO₂-Neutralitätsziele. Außergewöhnlicher Benutzerkomfort und Steuerbarkeit gehen über die Tageslichtstrategie hinaus: Dreifachverglasung sorgt für Komfort im Winter und natürliche Belüftung in allen Nicht-Laborräumen. Das Projekt ist LEED-Platin-Zertifiziert und hat einen prognostizierten Jahresenergieverbrauch (EUI) von 432.1 kWh/m2 (137 kBtu/ft²) für Strom, Heizung und Kühlung.

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