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Nichtoffener Wettbewerb | 08/2009

Neubau für ein Forschungszentrum für Maschinenbau und Informatik

4. Preis

heinlewischer

Architektur

Horn + Horn Ingenieurbüro für Bauwesen

Tragwerksplanung

Rentschler und Riedesser Ingenieurgesellschaft mbH

TGA-Fachplanung

Prof. Heinz W. Hallmann

Landschaftsarchitektur

Bauphysik@integrierte Planung Kai Rentrop Beratender Ingenieur

Bauphysik

roomservice 3d

Visualisierung

Erläuterungstext

Städtebau

Gebäudesituierung und -form

Es ist ein elegantes, schmales quer zur Strasse des 17. Juni ausgerichtetes Hochhaus geplant. Das Hochhaus setzt zum einen die Reihe vertikaler Dominanten in Form querstehender Scheiben entlang der Strasse des 17. Juni zwischen Ernst-Reuter-Platz und S-Bahn fort. Zum anderen arrondiert es den Kreis der um den Ernst-Reuter-Platz herum angeordneten unterschiedlich ausgerichteten vertikalen Dominanten. Für den wichtigen Lehr- und Forschungsbereich der TU Berlin entsteht so ein angemessen repräsentativer Neubau, der jedoch bewusst unter der Höhe des Telefunkenhochhauses bleibt.
Der 3-geschossige, etwas breitere Sockel nimmt in seiner Höhe die Maßstäblichkeit der unmittelbar benachbarten Bebauung – dem Scharoun - Anbau und der Versuchshalle – auf.

Freianlagen

Dem Hochhaus und der freigestellten Versuchshalle vorgelagert ist eine großzügige Freifläche mit einem boulevardartigen Weg unter hochgeasteten Bäumen aus Bestand und ergänzenden Neupflanzungen. Der Weg ist begleitet von Sitzbänken und leicht reliefierten Rasenflächen (Liegewiesen), die zu Aufenthalt und Kommunikation einladen und sichtbar die Campus-Qualität der TU Berlin erhöhen. Gleichzeitig wird die Versuchshalle und insbesondere der ihr vorgelagerte Ausstellungspavillon, der in seiner Funktion bereits heute verschiedene Disziplinen zusammenführt, wieder wahrnehmbar.

Erschließung

Gut auffindbar führt der Haupteingang in ein großzügiges Foyer, von dem aus die stark frequentierten Bereiche (Seminarräume, PC-Pools) direkt bzw. über Freitreppen (und Aufzüge) erreichbar sind. Dekanat und Studienberatung liegen gut erreichbar im 2.OG. Mit einer schmalen, verglasten Lichfuge ist die Versuchshalle an den Neubau angebunden.
Die Anlieferung für den Neubau, Stellplätze für Gehbehinderte und Fahrradabstellplätze werden an der östlichen TU-internen Strasse, die zugleich als Feuerehrzufahrt dient, angeordnet. Die Anlieferung der Versuchshalle ist irekt von Süden und Norden, ggf. auch mit Durchfahrt, möglich.

Gebäude_Funktionale Ordnung, Konstruktion, Materialverwendung

Klar gliedert sich das Hochhaus in den unteren 3-geschossigen Gebäudeteil, der die gemeinsamen und zentralen Einrichtungen umfasst, und den oberen, schmaleren und abgesetzten Bauteil, in dem die Fachgebiete mit überwiegender Büronutzung angeordnet sind. Der Rücksprung und die umgebende Lamellenhülle des oberen Gebäudeteils wirken zugleich den Hochhaus-Fallwinden entgegen.

Neben der horizontalen - funktionalen wie gestalterischen – Gliederung des Gebäudes zielt das Gebäudekonzept auf eine weitest gehende natürliche Belichtung und Belüftung ab. So weisen sie Seminar- und PC-Poolräume eine Raumtiefe von nur 6.40 m, die Büroräume eine Raumtiefe von 4.80 m aus.

Selbstverständlich ist eine stufenlose Erreichbarkeit aller Räume für die mobilitätseingeschränkte Personen vorgesehen.

Tragwerk:
Es ist ein Massivbau in einer sehr wirtschaftlichen Bauweise aus Stahlbeton mit unterzugsfreien Flachdecken geplant bei einem Stützraster von 6.40 x. 6.40 bzw. 4.80 m. Die Aussteigung erfolgt über den Erschließungs- und Schachtkern. Es wird von einer Flachgründung auf einer durchgehenden StB-Sohlplatte ausgegangen. Die Betongüte aller Betonbauteile ist mit C30/37 geplant, die tragenden Bauteile sind in der Feuerwiderstandsklasse F 90 ausgebildet. Die sichtbaren Oberflächen der Decken, Pendelstützen, massiven Innenwände des Kerns und der massiven Außenwand- bzw. Brüstungsflächen (Brandüberschlag) sind in Sichtbetonqualität geplant. Weitgehend unverkleidet können sie so als Speichermassen aktiviert werden.

Gebäudehülle:
Der untere Baukörper wird durch das Wechselspiel der geschlossenen – mit dahinter liegenden Lüftungselementen oder massiven StB-Wänden – und der verglasten Fassadenfelder (Fassadenraster 1.60 m) geprägt. Im Bereich des Haupteinganges und des sich über die drei unteren Ebenen erstreckenden Foyers öffnet sich die Fassade einladend zum öffentlichen Raum.
Die umgebende Lamellenhülle fasst die oberen Büroebenen gestalterisch zu einem ausdrucksvollen, in den weiteren Stadtraum ausstrahlenden Baukörper zusammen, der im tageszeitlichen Verlauf unterschiedlich die dahinterliegende Fassadenebene erscheinen lässt. Die präzise, aufgelöste Gestaltung der Hülle lässt eine Assoziation mit technischen Elementen des Maschinenbaus zu.

Das Dach des unteren Baukörpers – als 5. Fassade von höheren Ebenen auch der umgebenden Gebäude aus wahrnehmbar – wird extensiv/intensiv begrünt. Die Nutzung des Daches aus den angrenzenden gemeinsamen Besprechungsräumen ist möglich. Das Dach des Hochhauses – mit dem gläsernen Solarkamin - wird ebenso extensiv aus ökologischen und bauphysikalischen Gründen begrünt.

Raumbildender Ausbau:
Die konsequente Trennung des raumbildenden Ausbaus vom Tragwerk ermöglicht die hohe Flexibilität in der Grundrissausbildung, nichtragende Wände können beliebig auf den Decken angeordnet werden. Dies ist bauliche Voraussetzung für die Zukunftsfähigkeit des Neubaus, d.h. seine Anpassbarkeit an sich verändernde, neue Anforderungen.
Die Oberflächen der nichttragenden, elementierten Systemtrennwände sind in Holzfunier und farbigem Glas geplant. Es ist vorgesehen für den Neubau ein eigenes Farbkonzept zu entwickeln, das eine belebenden Atmosphäre im Wechselspiel mit Holz- und Sichtbetonflächen sowie großzügigen Verglasungen für Transparenz und Sichtbeziehungen erzeugt und zugleich der Unterstützung der Orientierung dient. Ein Leit- und Orientierungssystem (aufgrund der übersichtlichen und geordneten Struktur des Gebäudes nur reduziert erforderlich) ist integrierter Bestandteil des Farbkonzeptes.
Die Untersichten der jeweils im Fassadenbereich angeordneten Deckensegel sind aus raumakustischen Gründen gelocht. Das Lochmuster folgt dabei binären Codes, die – beim zweiten Blick – wahrnehmbar sind. Sie lassen eine Assoziation mit der im Neubau angesiedelten Informatik zu. Nur in den Fluren sind revisionierbare, abgehängte Decken (Metall) vorgesehen, die zur Verkleidung der Techniktrassen dienen, die an die Hauptschachtzone im Bereich des Kernes anbinden. In allen übrigen Räumen entlang der Fassaden werden die unverkleideten Betondecken als Speichermasse wirksam.
Der Bodenaufbau besteht aufgrund der Dicke der Flachdecken nur aus Estrich mit Trennlage; die wirtschaftliche Konstruktion ermöglicht ein flexibles Aufstellen der Trennwände auf den Estrich. Als Beläge sind Natur- oder Betonwerkstein in den Foyers und Treppenhäusern und Aufzügen geplant, in allen Seminar- und Büroräumen ist Linoleum (oder in ausgewählten Bereichen textiler Belag) vorgesehen.
Das Hochhaus ist in Zellenbauweise (gemäß Nr. 8 der MHHR) konzipiert, sodass keine in Errichtung und Betrieb teure Sprinkleranlage erforderlich ist.

Die vorgesehenen dauerhaften Materialien ohne hohen Wartungsaufwand berücksichtigen die Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit in Erstellung, Erhaltung und Betrieb des Neubaus.


Freianlagen_Material- und Pflanzenverwendung

Der unmittelbare Vorbereich des Hochhauses ist mit Betonwerkstein- oder Natursteinplatten belegt, die sich in das Foyer des Neubaus schwellenlos hineinziehen. Die Liegewiese besteht aus einer entsprechend robusten Rasenmischung, ein feines Relief bildet eine leicht nach Süden geneigte Fläche. Die Einfassung der Liegewiese, die gleichzeitig als Sitzrand dient, ist in Betonwerkstein- oder Naturstein vorgesehen. Für den Boulevard ist eine wassergebundene Wegedecke geplant. Für die Baumneupflanzungen - auf dieser Fläche ohne Baumscheiben – sind Kaiserlinden (Tilia europaea pallida) vorgesehen. Als Wegbeleuchtung sind einfache, lineare LED Leuchten unterhalb der Sitzbänke vorgesehen. Die flächige Ausleuchtung „inszeniert“ dabei gleichzeitig den Freibereich zur Wahrnehmbarkeit auch abends / nachts.

Die vorgesehenen dauerhaften und unaufwändigen Konstruktionen und Materialien berücksichtigen die Wirtschaftlichkeit in Herstellung, Erhaltung und Pflege der Freianlagen.

Energieeffizienz

Lüftungs- und Energiekonzept
Bei dem zu beplanenden Hochschulgebäude handelt es sich im Wesentlichen um ein Bürogebäude mit Seminar- und Besprechungsräumen sowie Pool-Räume für Informatik. Für die innerhalb des Gebäudes tätigen Personen und Besucher sind die Räumlichkeiten entsprechend der Physiologie zu konditionieren. Ziel ist es den Primärenergiebedarf, der nach EnEV 2009 noch zugelassen ist, um 30 % zu verringern. Die bedeutet, dass der Primärenergiebedarf unter 100 kWh/m2 NGF liegen muss. Damit diese Werte erreicht werden, muss zunächst ein optimaler Wärmeschutz angebracht werden. Ferner die Betriebsweise der technischen Anlagen mit einem intelligenten Gebäudemanagementsystem ausgestattet werden. Grundsätzlich wurde darauf geachtet, die den Primärenergieaufwand treibenden Faktoren zu vermeiden. Dies durch:

- Gute Anordnung der Räume für die natürliche Belichtung und Belüftung
- Kurze Installationswege um hohe Aufwendung zur Überwindung der Druckverluste zu vermeiden.
- Aktivierung der Speicherfähigkeit des Gebäudes.
- Thermische Aktivierung von Bauteilen.

Lüftungskonzept
Hygienischer Luftwechsel Raumtyp Büro:
Es ist nicht notwendig, die Räume mechanisch zu be- und entlüften, um für den hygienisch notwendigen Luftwechsel zu sorgen. Eine gezielte Fensterlüftung ist hier als ausreichend einzu¬schätzen. Um sowohl im Winterfall als auch im Sommerfall den Energieeintrag so gering wie möglich zu halten und „Bedienungsfehler" des Personals auszuschließen wird der C02-Gehalt innerhalb der Räume gemessen und entsprechend einem Sollwert die Fenster motorisch geöffnet. Ist der Sollwert erreicht werden die Fenster automatisch geschlossen. Im Weiteren ist noch zu überlegen ob aus rein psychologischen Gründen das Öffnen der Fenster als Option vorgesehen werden soll. Ab dem 4. Obergeschoss schützt eine vorgesetzte Fassade vor den Winddrücken am aufsteigenden Hochhaus.

Hygienischer Luftwechsel Raumtyp Seminarräume und Besprechungsräume sowie Pool-Räume:
Die Raumlufterneuerung erfolgt hier ebenso wie in den Büroräumen intermittierend, geführt über eine C02 Messung. Da sich in diesem Raumtyp jedoch mehrere Personen aufhalten (bis zu 28) sind hier gezielte Luftvolumenströme vorzusehen, um wirksam den C02- Gehalt abführen zu können. Über ein an der Innenseite der Fassade aufgestelltes Lüftungselement erfolgt die eigentliche „Öffnung“ der Fassade. Die Lüftungsklappen werden beim Überschreiten des Sollwertes geöffnet, an der Rauminnenseite zum Flur wird die Luft über Abluftöffnungen entnommen und über Kanalleitungen bis zu einem bauseitigen Hauptschacht geführt. Auf dem Dach, am Kopf der Hauptschächte, wird eine Säule aus einer Stahlglaskonstruktion aufgebaut. Die hier wirksam werdende Sonnenenergie (Solarkamin) stellt auch in den Zeiten geringer Temperaturunterschieds zwischen Raum- und Außentemperatur den definierten Volumenstrom sicher. Das System stellt somit eine Be- und Entlüftungsanlage ohne mechansiche Antriebsenergie dar.

Hygienischer Luftwechsel Raumtyp Innen liegende Räume (WCs und Kopierräume):
Nur für diese Räume ist eine mechanische Entlüftungsanlage vorzusehen.

Energetisches Konzept

Heizungstechnische Versorgung
Die Versorgung des Gebäudes mit Heizenergie erfolgt auf dualem Weg. Nach Rücksprache mit der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz kann an dem Standort der TU-Berlin die Nutzung der Erdwärme mittels Tiefenbohrungen (99 m) erfolgen, insofern ist vorgesehen Energiesonden aufzubauen und die Erdwärme über eine Wärmepumpenanlage zu nutzen. Da jedoch das Sondenfeld begrenzt ist und somit nur ca. 2/3 des Gesamtbedarfs gedeckt werden kann muss über einen Fernwärmeanschluss bei sinkender Außentemperatur die Leistung nachgefahren werden. Die Beheizung des Gebäudes erfolgt über eine Flächenheizung (Deckensegel). Einem Deckensegel ist der Vorrang zu einer Fußbodenheizung zu geben, da hier nur ca. 50% der Raumfläche mit aktiven Flächen belegt werden müssen.

Kältetechnische Versorgung/sommerlicher Wärmeschutz:
Der sommerliche Wärmeschutz erfolgt zum einen passiv über außenliegenden Sonnenschutz (motorisch gesteuerte Alu-Raffstores bzw. Horizontallamellen) und zum anderen aktiv über die Deckensegel. Wobei im eigentlichen Sinne keine aktive zentrale Kälteerzeugung vorgesehen ist. Im Sommer wird die latente Kälteleistung des Erdreiches (Energiesonden) direkt in die Kühlflächen über Wärmetauscher gefahren. Hierbei ist jedoch zunächst darauf zu achten, dass ein Verhältnis von ca. 1,5:1 Heizlast zu Kühllast nicht unterschritten wird, um ein Aufheizen des Erdreiches über die Nutzungszeit der Anlage zu vermeiden. Aufgrund der überschlägig ermittelten Leistungsanforderungen und unter Berücksichtigung einer Nachtauskühlung ist dies jedoch nicht zu erwarten.

Unterstützt wird die Kühlung der Räumlichkeiten über die Nutzung der latenten Speichermassen des Stahlbetons. Verstärkt wird diese Situation ggf. über spezielle Leichtbauplatten denen entsprechende Füllstoffe beigefügt worden sind. Diese Flächen werden über eine Nachtauskühlung aktiviert. Somit kann die eigentliche Kühlleistung der Erdsonden reduziert werden.

Serverkühlung
Es ist zu erwarten, dass innerhalb des Gebäudes eine Rückkühlung von Servern erfolgen muss. Aufgrund der hohen spez. Raumlast kann dies nur über Umluftkühler erfolgen. Auch diese Technik kann von Seiten der Geothermie versorgt werden. Hierzu sind je nach Leistung eine entsprechende Anzahl separat anzuschließender Tiefenbohrungen vorzusehen aus denen ganzjährig die Kälteleistung entnommen werden kann. Ein nützlicher Nebeneffekt ist dabei die Wärme-Kälteverschiebung im Winter. Sollte hier eine 100 % Betriebssicherheit über ein unabhängiges System gefordert werden, muss jedoch in diesem Fall auf Kompressionskälte im Standby Betrieb zurückgegriffen werden.


Bauablauf

Für die Errichtung des Rohbaus wird ein Gleitbauverfahren vorgeschlagen mit einer Rohbauzeit von insgesamt etwa 10 Monaten.
Nach Fertigstellung des Rohbaus der unteren Ebenen, nach etwa 5 Monaten, kann mit Ausbau und Fassadenmontage in diesen Ebenen begonnen werden. Die weitgehend systematisch / elementiert geplante Innenausbau
und Fassadenbau lässt einen hohen Vorfertigungsgrad zu und eine weitere Bauzeit von rund 15 Monaten.
möglich.
Eine Inbetriebnahme erscheint somit nach rund 2 Jahren Gesamtbauzeit möglich.
Hinsichtlich der generell erschwerten baulogistischen Bedingungen auf dem beengten Baugrundstück ist es als Vorteil zu sehen, daß der Neubau eine flächenkonzentrierte Hochhauslösung vorsieht. Die Freifläche vor der Versuchshalle, in der vorab die Tiefenbohrungen (Geothermie) eingebracht werden, kann so als BE-Flächen genutzt werden. Die Fertigstellung der Außenanlagen erfolgt hier mit Rückbau der Baustelleneinrichtung.
Abbruch und Entsorgung der drei westlichen Achsen der Versuchshalle und das - ggf. nur interimistische - Schließen der dann offenen Giebelseite kann vor den Baubeginn des Neubaus (Teilbaugenehmigung) vorgezogen werden.