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Verhandlungsverfahren | 01/2010

Fraunhofer - IBMT Sulzbach, Architektenleistungen Umbau und Erweiterung Hallenkomplex/Laborbau Standort Sulzbach

Plan 1

Plan 1

Zuschlag

hammeskrause architekten bda

Architektur

Erläuterungstext

Konzeptplanung Standort Sulzbach

Der Entwurf für den Umbau und die Erweiterung des Hallenkomplexes des IBMT in Sulzbach nähert sich über zwei sich ergänzende Strategien einer Lösung.

Es werden sowohl die organisatorisch-funktional-konstruktiven Bedingungen wie auch die sinnbildlichen-symbolischen-atmosphärischen Ansprüche für eine angemessene und komplexe architektonische Lösung konzeptuell miteinander verbunden.

Zusammenfassend betrachtet können so architektonische Form, Material und eingesetzte Technologie zum Sinnbild für die Innovationskraft der Biomedizinischen Forschung und der einzigartigen Lebendsammlung von Zellen an diesem Standort werden. Ein Ort, der Identität schafft und in Erinnerung bleibt.

Kontext

Das heterogene städtebauliche Umfeld im Industriegebiet lässt kaum Anhaltspunkte für Gestaltungsabsichten erkennen. Eine selbstbewusste eigenständige Lösung liegt nahe.
Auch die inhaltliche Sonderstellung der Nutzung mit Spitzenforschung an diesem Standort lässt eine eigenständige Aufwertung des Industriekomplexes angemessen erscheinen.

Entwurfskonzept

Der vorhandene Hallenbaukörper wird mit einem klaren Erschließungsprinzip zoniert und
in flexible modulare Strukturen gegliedert. Diese räumliche Ordnung ist mit den Raumprogrammflächen gefüllt, lässt aber auch Raum für Optionsflächen unterschiedlichster Ausbaustufen, Erweiterungen oder Vermietungen.

Ein dem Hallenkomplex im Süden vor gelagerter Erschließungsweg verbindet den Verwaltungsbau, die bereits genutzten Hallenbereiche und den neu zu überplanenden Hallenbereich. Hier können Industriegäste empfangen werden, Ausstellungen und Präsentationen abgehalten werden, Kommunikation kann entstehen.

Dieser Weg-Raum wird auch das neue, sichtbare Zeichen des Standorts, doch dazu später mehr.....

An der Schnittstelle zwischen Bestand und Erweiterung entsteht auf selbstverständliche Art der großzügige Haupteingang. Gleichzeitig ist über den neuen Verteilerraum eine getrennte Erschließung unterschiedlicher Bereiche für den gesamten Hallenkomplex gegeben.

In der Gebäudetiefe werden drei Lichthöfe eingefügt, um die Flächen auch für Büro- und Labornutzungen flexibler zu gestalten. Die Lichthöfe werden thermisch im Dachbereich geschlossen. Dies verbessert das A/V Verhältnis des Gebäudes, verringert die Transmissionswärmeverluste und stellt die Flächen für vielfältige Nutzungen zur Verfügung.

Eingestellte Treppen in den Lichthöfen verbinden Labore und Büros auf kurzem Weg.

Die Büro- und Laborflächen werden über zwei Geschosse organisiert, so dass das Hanggeschoss nicht als „toter“ Raum von zukünftigen Entwicklungen abgehängt ist oder überdimensionierte Lagefläche bleibt.

Die Büros werden, den konstruktiv zur Verfügung stehenden Höhen entsprechend, im Hanggeschoss (Raumhöhe 3,05m , 2,55 m unter Trägern) die Labore im Erdgeschoss angeordnet (Raumhöhe 5,00 m, 3,80 m unter Trägern). Somit sind notwendige Installationshöhen für laborartig genutzte Flächen gegeben.

Der über die spezifischen einzelnen Forschungstätigkeiten hinausgehende Gedanke an diesem Standort, ist die Kryobank, als Lebendsammlung über das Wissen der Natur. Dies erfolgt in historischer Traditionsfolge der „Wunderkammern“ der Renaissance, den Naturkundemuseen und den zoologischen Gärten. Die Kryosammlung bezieht sich dabei auf vereinzelten Zellen.

Das Stimulieren von Assoziation, die Anregung der Fantasie durch das Gebäude ist uns wichtiger wie die vordergründige Darstellung und Imitation. Die Gestaltung/Materialität des Screens soll die Fassade zum Sprechen bringen und auf symbolischer Ebene die Arbeit des Instituts illustrieren und versinnbildlichen.

Zelle - Membran = Häutchen; Eine dünne Haut als Trennschicht. Die Zellmembran als Baustoff.

Ein neues, sichtbares Zeichen entsteht, welches die bestehenden Konstruktionen und Industriearchitektur nicht belastet sondern eigenständig ergänzt. Die formale Ausprägung ist dem formalen Duktus der Stickstofftanks, der Kryobehälter entlehnt, vermittelt zwischen diesen runden Geometrien und der kubischen Industriearchitektur.

Ein interessanter Aspekt am Rande ist, dass schon frühere Architekturutopien Erd- oder Stadtteile unter eine Membrankonstruktion stellten um Sie als „Lebendsammlung“ zu konservieren und zu schützen.

Nachhaltigkeit

Die Umnutzung eines Bestandsgebäudes ist ein wesentlicher Aspekt innerhalb der Nachhaltigkeit.
Der Lebenszyklus eines Gebäudes wird für unterschiedlichste Nutzungen verlängert.
Ebenso werden die im Entwurf eingesetzten Materialien, Gebäudetechnologien und Prozesse Ihren Beitrag leisten.

Konstruktion und Material

Die konstruktiven Gegebenheiten des vorhandenen Hallenkomplexes werden sinnvoll für die neuen Strukturen genutzt und bleiben in Ihren Primärkonstruktionen unverändert. Die bestehenden Gebäudeteile leisten nur das, was Sie auch leisten können, sowohl in konstruktiver wie auch in gestalterischer Hinsicht.

Die Dachflächen und Fassaden mit VHF (vorgehängten hinterlüfteten Fassaden) werden energetisch saniert. Die Hallenfassaden erhalten klar strukturierte Stahlblechtafeln und Fensterbänder.
Die Lichthöfe können im gegebenen konstruktiven Modul durch rauslösen der PI-Platten ohne weitere konstruktive Eingriffe in das Haupttragwerk entstehen.

Der Screen besteht aus einer seriellen, industriell gefertigten Stahlunterkonstruktion und dreilagigen
ETFE Kissen. Obwohl seit 30 Jahren als Baustoff in der Architektur eingesetzt, gelten ETFE Membran Konstruktionen weiterhin als innovativ. Wie jede neue Technologie, die in der der konservativen Baubranche erfolgreich sein will, muss sie über eine profunde Basis verfügen. Einige Stichworte zu ETFE:

Material
ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) ist ein künstlich hergestelltes Flurpolymer mit Flurit (weit verbreitetem Mineral)

Entwicklung
Ergebnis des duPont Forschungsprogramm zur Entwicklung eines Isolationsmaterials für Industriemaschinen.
1940 als Patent angemeldet
1973 (in der ersten Erdölkrise) als Baustoff für passive solare Konzepte entdeckt
1982 erste Gebäude in Europa (Niederlande)
d.h. 27 Jahre Erfahrung und Bewährung als Baustoff
Einsatz in vielen Bereichen der Automobilindustrie und der Raumfahrttechnik
Verstärkter Einsatz in der chemischen Industrie, als Filter oder Auskleidung von stabilen und dauerhaften Säure- oder Laugenbädern.

Eigenschaften
In 30-jährigen Bewitterungstests in Deutschland und Florida (USA) wurde das Material weder spröde, noch bleicht es aus oder zersetzt sich. Extreme Verwitterungsbeständigkeit ist eine inhärente Eigenschaft des Material und nicht einer zusätzlichen Schutzbeschichtung.
Tendenziell ist es zu der Gruppe der langlebigen Materialien zu zählen.
U-Wert: 1,18 – 2,94 W/m²K (Wärmedurchgangskoeffizient)
g-Wert: 0,05 – 0,85 (Energiedurchlasswert)

Kosten
Die Kosten der Folie sind vergleichbar mit Glas.
Die Sekundär-Konstruktionen können jedoch durch das geringe Gewicht im Verhältnis zu Glas jedoch kostengünstiger ausgebildet werden.

Nachhaltigkeit
ETFE ist zu100 % recycelbar
ETFE als technischer Werkstoff entspricht der Cradle-to-Cradle Strategie für Nachhaltigkeit.

Gebäudetechnik

Das Ziel der Gebäudetechnik ist es, mit geringen technischem Einsatz ein Höchstmaß an Behaglichkeit für die Mitarbeiter zu ermöglichen und die Sicherstellung der Prozesse zu garantieren.

Die Besonderheit des ETFE Screens und des architektonischen Raums sollen hierfür genutzt werden.

Der Screen wird Träger von Elementen zur Energiegewinnung. Dies können Photovoltaik Folien sein oder noch besser Vakuumröhrenkollektoren.
Der „shape“ des Screens entspricht im oberen Bereich der optimalen Ausrichtung zur Sonne und nutzt die exponierte Südstellung der Fassade aus. Solares Heizen und Kühlen ist ein Thema der Zukunft, dass hier sinnvoll zum Einsatz gebracht werden könnte. Ca. 600 m² Fläche können so erzielt werden die auch im Zusammenhang mit dem zu erwartenden Energieverbrauch sinnvoll erscheinen.

Die Vakuum-Röhrenkollektoren werden sowohl zum Beheizen und Kühlen des Gebäudes genutzt, sowie zur Warmwasserbereitung. Die Nutzung der Vakuum-Röhrenkollektoren zur solarthermischen Kühlung mittels einer Absorptionskältemaschine trägt wesentlich zur Nutzungsgradsteigerung bei, da nunmehr der Stillstand im Sommer für die Kollektoren kein Thema mehr ist.

Unterstützt wird die Maximierung des Nutzungsgrades der Kollektoren durch den Einsatz eines großen Solarspeichers, welcher auch die Nutzung von Abwärme aus den Prozessen zulässt.
Der Wasserspeicher bittet die Möglichkeit sämtliche zur Verfügung stehende Solarenergie auch zu nutzen und dann dem Gebäude zur Verfügung zu stellen wenn die Energie auch benötigt wird.

Eine gewisse Analogie der Vakuumröhrenkollektoren ist zudem zu den Kryotanks gegeben, wo ebenfalls ein Mantel mit Vakuum zur Isolierung dient.

Durch die Nutzung der Gebäudefassade bleibt auch wertvolle Dachfläche frei, die so nachhaltiger genutzt werden kann als Gründach. Das Klima unter den Stahltrapezblechdächern wird positiv beeinflusst und Retensionsflächen gebildet.

Selbstverständlich muss der Raum unter dem Screen vor Überhitzung geschützt werden.
Hierzu sind verschiedene Strategien angedacht:

Die Elemente der Vakuum-Röhrenkollektoren oder PV im oberen Bereich des Screens leisten einen Beitrag zur Verschattung. Die mindest. 3- lagigen ETFE Kissen erhalten auf der äußeren und mittleren Lage eine Bedruckung, die den Verschattungsgrad und damit den Sonnenschutz variabel steuert.
Zuluftöffnungen im unteren Bereich und Abluftöffnungen im oberen Bereich sorgen für eine gute Durchlüftung des Raums, bei nahezu jeder Wetterlage, da sie im geschützten Bereich liegen. Im Inneren des Gebäudes wird der Raumabschluss zwischen den Kryohallen und dem Verteilerraum als massive Speicherwand aus Beton ausgebildet.
Plan 2

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Plan 3

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Plan 4

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Plan 5

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