Laboratory for Emerging Nanometrology
Neubau und Sanierung
Das Forschungszentrum LENA Laboratory for Emerging Nanometrology der Technischen Universität Braunschweig erforscht Nanomesstechniken. Ein Team aus interdisziplinären Wissenschaftler:innen beschäftigt sich insbesondere mit der Messung von dreidimensionalen Objekten in der Nanowelt, die u. a. für die Weiterentwicklung von Hochleistungsakkumulatoren für Elektrofahrzeuge unerlässlich ist.
Untergebracht wird das Nanometrologiezentrum in einem denkmalgeschützten zweigeschossigen Hallengebäude mit angeschlossenem dreigeschossigen Neubau. Der Entwurf geht auf Meyer Architekten und RKW Rhode Kellermann Wawrowsky zurück. Wir haben hierfür die Planung der Technischen Ausrüstung erbracht.
Während das Hallengebäude – eine ehemalige Halle für Verbrennungsmotoren – zu physikalischen Labor- und Messräumen umgebaut wurde, nimmt der dreigeschossige Neubau Büro- und Seminarflächen auf. Ein eingeschossiger Verbindungsgang fügt Neubau und Bestand im ersten Geschoss zusammen. Insgesamt steht im Laborgebäude eine Fläche von über 1.400 m² für Labore und Großgeräte zur Verfügung. Labore mit besonders hohen Anforderungen, z. B. für schwingungsempfindliche Nutzungen wie Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie, Reinräume und Messräume mit hoher Temperaturkonstante, werden in einem zweigeschossigen Kubus in dem Hallengebäude untergebracht.
In drei Reinräumen mit einer Reinheitsklasse ISO 6 gemäß DIN EN ISO 14644-1 werden sehr hohe Anforderung an die Reinheit der Luft gestellt. Eine stetig geregelte Druckkaskade von den Reinräumen über die Schleusen und Flure bis zu den Hauptfluren stellt die Einhaltung der Vorgaben sicher. Alle drei Räume sind über eine Schleuse mit integrierter Luftdusche erschlossen.
Für die Raumlufttechnik der Labore wird ein raumweise autark arbeitendes Regelsystem eingesetzt, das die unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Abzüge, Laborschränke und örtlichen Absaugungen berücksichtigt. Zwischen dem Maximal- und Minimalbetrieb wird eine gleitende Luftmengenveränderung und eine bedarfsgerechte Raumluftbilanz sichergestellt. Aufgrund der geringen zulässigen Raumluftgeschwindigkeiten von < 5 m/min im Aufstellraum für das hochauflösende Transmissionselektronenmikroskop (HR-TEM) wird die Zuluft hier mittels textiler Luftschläuche eingebracht. Belastete Abluft aus Laboren wird gesondert abgesaugt.
Sechs Vollklimaanlagen für drei Rein- und zwei Messräume erfüllen jeweils besondere Anforderungen an Temperaturkonstanzen und untere Feuchtegrenzen. Als Beispiel benötigt der Raum 241 a eine Luftfeuchte von 50 % +5/-10 % im Sommer und 40 % +5/-10 % im Winter bei einer Raumtemperatur von 20 °C +/- 1 K (Drift < 0,2 K/h). Zur Kälteversorgung von Geräten im Laborbereich wird die zentral erzeugte Kälte verwendet. Dafür wird ein separates Rohrnetz mit anderen Betriebsbedingungen als die Klimakälte im Gebäude genutzt.
Die Kältemaschine verfügt über zwei separate Verflüssiger zur Auskopplung der überschüssigen Wärme aus der Kühllast und der elektrischen Antriebsleistung der Verdichter. Ein Verflüssiger dient der Wärmerückgewinnung aus der Kälteerzeugung. Über diesen Verflüssiger kann eine Leistung von ca. 100 kW mit einer Temperatur von 50 °C bereitgestellt werden. Die Rückkühlung erfolgt über einen adiabaten Rückkühler auf dem Dach, bei dem bei hoher Außentemperatur der Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme an die Außenluft mit Wasser benetzt wird. Die dadurch entstehende Verdunstung am Rohrregister erhöht die Effizienz des Rückkühlers.
Für die Wandkühlung des HR-TEM-Raumes wurde ein separates hydraulisch getrenntes Kühlsystem aufgebaut. Ein Trockensystem mit Kapillarrohrmatten auf Gipskartonträgerplatten wurde innen auf eine Wandkonstruktion mit einer 10 mm dicken Abschirmung aus Alu-Platten aufgebracht.