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Nichtoffener Wettbewerb | 08/2010

Universität Osnabrück - Neubau einer Bibliothek am Westerberg

3. Preis

Henning Larsen Architects

Architektur

Erläuterungstext

Das Projekt für die neue Bibliothek auf dem Campus Westerberg sieht eine Teilung des klaren Gebäudevolumens in Längsrichtung vor. Dadurch entsteht ein Nord- und Südteil, die zusammen ein zentrales Atrium bilden. Dieses schafft einen fließenden Übergang von Aussen nach Innen und verbindet somit das Leben auf dem Campus mit der innen liegenden Lernwelt.

Die Bibliothek ist ständigen Veränderungen ausgesetzt und sollte deshalb eine hohe Flexibilität aufweisen.
Zudem soll die Bibliothek gleichzeitig als Lern-, Informations-, und Begegnungsort funktionieren ohne dass sich dabei die unterschiedlichen Programmpunkte stören. Dies stellt die unterschiedlichsten Ansprüche an die Gestaltung der verschiedenen Räume sowie deren gebäudetechnischen Anforderungen.

Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden ist das Raumprogram in zwei Teilen organisiert. Der Südteil umfasst die kleinteiligen Arbeitszimmer sowie einen Teil der PC Arbeitsplätze die mit zusätzlichen akustischen Maßnahmen ausgestattet sind. Der Nordteil umfasst die Bucharchive sowie die restlichen PC Arbeitsplätze. Der Nordteil funktioniert ähnlich einer flexiblen Lagerhalle, in welcher ohne bauliche Änderungen das Verhältnis zwischen Buchregalen und Lernplätzen den zukünftigen Anforderungen der Bibliothek angepasst werden kann.
Mittels Brücken verflechten sich die beiden Seiten und generieren somit optimale Verbindungen sowie einen spannenden Zwischenraum der zum Begegnungs- und Kommunikationsort für die Bibliothek, den Campus und die umliegenden Quartiere wird.

Städtebauliches Konzept
Der klare Baukörper entspricht dem im Masterplan vorgesehenen viergeschossigen Volumen. Anlieferung und Haupteingang befinden sich ebenfalls dem Masterplan entsprechend auf der West-, bzw. Ostseite.
Die Teilung des Volumens entlang der Längsachse ist auch von Außen sichtbar und definiert so eine klare Eingangssituation zur Barabarastrasse. Um die Bibliothek zusätzlich in ihrer Funktion als Nordportal des Campus zu stärken öffnet sich das Volumen im Erdgeschoss zum Stadtplatz an der Sedanstrasse sowie zum Forum und in dessen Fortführung zum zentralen Campus Platz und der Mensa.

An der Ecke Barbarastrasse / Sedanstrasse liegt die Cafeteria. Als öffentlichste Funktion der Bibliothek aktiviert sie das nördliche Entrée des Campus. Der Haupteingang zur Bibliothek und zum Foyer liegt etwas zurück gesetzt und der von Brücken durchspannte Zwischenraum ist hier als Aussenraum erlebbar. Durch das spezielle Licht- und Schattenspiel, dem Schutz vor Witterung, sowie der Verbindung zum Forum, dem Stadtplatz sowie der Barbarastrasse besitzt der Eingangsbereich eine hohe Aufenthaltsqualität, die zum verweilen einlädt.

Funktionales Konzept
Vom Foyer aus gelangt man weiter entlang der Längsachse in den geschützten Bereich der Bibliothek. Hier betritt man den von Tageslicht durchfluteten und Brücken durchspannten Atriumsraum wo auf Galerien und hinter Glaswänden Bucharchive und Lernende zu sehen sind. Die klare Grenze zwischen Foyer und Atrium macht dem Besucher bewusst dass er nun vom aktiven, öffentlichen Foyer in die konzentrierte Lernwelt geschritten ist.

Vom Informationsbereich im Erdgeschoss gelangt man weiter mit dem Aufzug, oder über zwei gegenüberliegende Treppenanlagen, in die auf der Westseite liegende Universitätsbibliothek, oder auf der Ostseite liegende Fachhochschulbibliothek. Die beiden Bibliotheken sind jeweils durch die Brückenelemente getrennt. Zusätzlich werden die beiden Bibliotheken durch die grafische Beschriftung differenziert. Trotz dieser klaren Trennung der beiden Bibliotheken entlang der Querachse, basiert die Hauptorganisation des Gebäudes auf der optimalen Anordnung und Orientierung der verschieden Funktionen entlang der Längsachse. Wegen deren hoher klimatischer Anforderungen wurden die Bücherarchive und die offenen PC Arbeitsplätze auf der Nordseite geplant. Die Arbeitszimmer der Administration sowie die Carrels und die akustisch isolierten PC Arbeitsplätze sind auf der Südseite geplant, so dass diese die beste Tageslichtqualität und Nutzerkomfort haben.

Um die beiden Seiten optimal miteinander zu verbinden, sind sie mittels Brücken miteinander verflochten. Die Brücken stossen bis zur gegenüberliegenden Fassade durch und enden dort jeweils mit einer Loggia. Die Loggias dienen als Pauseraum wo man während dem konzentrierten Lernen eine kurze Pause an der frischen Luft machen kann.

Das längliche Atrium erlaubt eine klare Zonierung bei gleichzeitiger Vernetzung. Somit können störende Faktoren unterbunden und gleichzeitig Synergien genutzt werden.

Das Konzept der 3-Teilung - Nordteil, Atrium, Südteil – gibt optimale Tageslichtverhältnisse, eine klare Übersicht und Orientierung sowie eine gute Erschliessung im ganzen Gebäude. Deshalb ist das Konzept äußerst flexibel und lässt auch große funktionale Änderungen zu, die sich im Laufe der Bibliotheksentwicklung durch die beteiligten Akteure einstellen können.

Fassade
Die Gestaltung der Hüllflächen ist auf die Gebäudeausrichtung sowie die Nutzungsanordnung abgestimmt.

An der Südfassade liegen die Arbeitszimmer. Deren hohe Anforderungen an die Tageslichtnutzung und den Nutzungskomfort werden mit dem Einbau von feststehenden horizontalen Lamellen erfüllt. Durch die erreichte Verschattung ist ein sommerlicher Wärmeschutz ohne Sichtbeeinträchtigung erfüllt und im Winter werden die solaren Einträge durch die tiefstehende Sonne für die Klimatik des Gebäudes genutzt. Somit regelt die Lamelle automatisch den Bedarf an Tageslicht und Verschattung. Zusätzlich sind jeweils die zu oberst liegenden Lamellen mit Tageslichtreflektoren ausgestattet.
Der Wandaufbau in Elementbauweise ist aus hoch wärmegedämmten Sandwichplatten mit Betonfertigteil-Trägerplatten geplant, welche an den Rohdecken verankert werden. Die Lamellen werden in verschiedenen Querschnitten vor dem Sandwichelement befestigt und sind somit auf alle Bedürfnisse anpassbar.
Der Vorteil dieser Bauweise liegt in der Wirtschaftlichkeit, der kurzen Bauzeit durch Werkfertigung, im frühzeitigen Ausbaubeginn durch weiterbearbeitungsfertige Oberflächen und in der hohen Bauteilqualität durch die Vorfertigung.

Entlang der Nordfassade sind die Bücherarchive zusammen mit den offenen Computerarbeitsplätzen untergebracht. Hier ist direkte Sonneneinstrahlung nicht erwünscht und soll während dem ganzen Jahr vermieden werden. Deshalb werden hier vertikale Lamellen geplant, die gezielt den niedrigen Sonnenwinkel blockieren. In der hinter den Lamellen befindlichen Konstruktion findet ein Wechsel zwischen offenen und geschlossenen Elementen statt. Aus diesem Grund ist hier eine Pfosten-Riegel Konstruktion geplant, die eine raumhohe Verglasung ermöglicht, allerdings auch durch geschlossene Paneelfelder ergänzt werden kann. Auch in diesem Fall kann ein montagebereites System verwendet werden, was zu einer kurzen Bauzeit beiträgt und daher sehr wirtschaftlich einsetzbar ist.

Das gleiche Prinzip wird auf der Ost- und Westseite angewendet. Im Unterschied zur Nordseite stehen die Lamellen hier nicht rechtwinklig zur Fassade sondern in einem 35 Grad Winkel.

Die Planung des Dachaufbaus sieht ein extensiv begrüntes Fachdach vor. Die hohe Masse der Vegetationsschicht dient als Regenwasserkollektor und als Windsogsicherung der Dachabdichtung und vermeidet Schäden durch Umwelteinflüsse. Um die Betriebskosten und den Wartungsaufwand so gering wie möglich zu halten, sollte einer extensiven Begrünung der Vorzug gegeben werden.
Das Glasdach des Atrium wird mit aussenliegenden Lammellen (30° Neigung nach Süden) geplant, welche die Archive vor der direkten Einstrahlung über das ganze Jahr schützen. Mit einem 1,5 m Abstand der Lammellen ist es immer noch optimal für die Tageslichtnutzung der diffusen Einstrahlung ausgelegt.

Um der ganzen Fassade ein homogenes Erscheinungsbild zu geben, werden die Lamellen auch auf den opaken Teilen der Fassade angewendet. Hier sind sie Teil des Sandwichelementes. Um dem Fassadenspiel zusätzliche Wirkung zu verleihen, werden die Lamellen in unterschiedlichen Querschnitte ausgeführt. So ergibt sich ein Fassadenbild, das sich je nach Position des Betrachters ändert.
Aus Distanz betrachtet besitzt das Volumen abstrakte, klare Flächen die je nach Tagszeitpunkt und Sonnenstand ein anderes Schattenbild darstellen. An einem sonnigen Tag stehen die Lamellen in starkem Kontrast mit dem dahinterliegenden Schattenspiel während sich an einem bedeckten Tag eine diffuse Oberfläche mit weichen Variationen und Nuancen präsentiert.
Bei Annäherung an das Gebäude wird das Zusammenspiel der verschiedenen Schichten der Fassade sichtbar und die Fassadenoberfläche erhält eine taktile Anmutung und menschlichen Masstab.

Die Loggias und die Einganszone stehen im Kontrast zu dieser homogenen Oberfläche und ihre aktive Nutzung belebt den Campus und die Nachbarschaft.

Materialität
Die Fassadenelemente sind in Lerchenholz ausgeführt. Lerchenholz ist heimisch und zeichnet sich durch seine Inhaltsstoffe als sehr langlebig aus. Zudem hat die Fassade geringe Unterhaltskosten da der Alterungsprozess dem Holz eine natürliche Patina verleiht und die Fassade deshalb nicht aufwendig gereinigt werden muss.

Die Holz Lamellenstruktur wird auch im Atrium fortgesetzt. Hier übernimmt sie raumklimatische und akustische Funktionen. Durch die Oberflächenstruktur und die Zwischenräume der Lamellen werden Absorptionsverbesserungen erreicht.
Auf der Seite der Arbeitzimmer wechseln sich vertikale Lamellen mit raumhoher Verglasung ab. Je nach Präferenz bieten die Lamellen Schutz vor Blicken oder die Glasteile geben Sicht frei ins Atrium.
Die flexible Seite mit den Bücherarchiven und den offenen Arbeitsplätzen liegt offen zum Atrium. Hier werden die horizontalen Lamellen als Geländer angewendet.
Zusammen mit dem diffusen Lichteinfall der Oblichter verleihen die Holzlamellen dem Atrium ein angenehmes Raumklima und eine hohe Aufenthaltsqualität.

Baukonstruktion
Der Neubau ist als Stahlbetonskelettbau vorgesehen. Die Geschoßdecken werden als Flachdecken ausgebildet, um eine flexible Nutzung sowie eine einfache Technikinstallation zu ermöglichen. In der Mittelzone des Gebäudes ist eine größere Stützenfreiheit gewünscht. Hier sind bereichsweise einachsig spannende Brückenverbindungen vorgesehen. um dies wirtschaftlich über 13,5m zur überspannen werden diese vorgespannt.

Die Stützen werden rechteckig ausgeführt, und besitzen in Gebäudelängsrichtung einen Regelabstand von max. 8,0m und in Gebäudequerrichtung max. 7,70m. Die Stützenquerschnitte werden so gering wie möglich gehalten und betragen im EG 40x40 cm. Um teure Muffenstöße zu vermeiden, wird der Bewehrungsgrad auf ca. 3-4 % begrenzt.

Die schlaff bewehrte Regeldecke im Gebäude wird bei einer Stärke von 32 cm (sowie 30cm) mit der Betonfestigkeitsklasse C30/37 geplant. Sonderbereiche mit schweren Kompaktregalen erhalten eine Deckenstärke von 36cm. In der Mittelzone herrschen größere Spannweiten deshalb werden die Brückenstege vorgespannt, somit kann auch in diesen Bereichen die Stärke mit 32cm trotz einer spannweite von 13,5m, ausgeführt werden.

Die max. Durchbiegung im Bereich der 13,50 m spannenden Brückenstege beträgt nach Ausschalen und Ausbau bis zur endgültigen Nutzung ca. 25mm nach Kriechen, Schwinden und Zustand II (gerissener Beton). Dies entspricht einer bezogenen Durchbiegung von l/500 und liegt unterhalb der maximal zulässigen Verformungen.

Aus dieser Vordimensionierung ergibt sich eine Grundbewehrung der Decke von ca. 7,5cm²/m mit lokalen Zulagen über den Stützen und bereichsweise in den Feldern. Die Bewehrung wird gemäß Eurocode ermittelt, bei der Bewehrungsführung ist die Scheibenwirkung für die Gebäudeaussteifung und die Rissbeschränkung zur Begrenzung der Durchbiegung berücksichtigt.

Die Gebäudeaussteifung erfolgt über Stahlbetonkerne. Wind und Schiefstellung sind als horizontale Lasten zu berücksichtigen, da Osnabrück nicht in einer Erdbebenzone liegt, entfällt deshalb eine Erdbebenbemessung. Es werden 3 Gebäudekerne zur Aussteifung herangezogen, die in die Flachgründung eingespannt werden. Die aus der Vorbemessung sich ergebenden Wandstärken der Kerne betragen 25cm.

Da für den Wettbewerb kein Baugutachten vorliegt wurde für den jetzigen Stand mit einer Flachgründung geplant, welche lokalen Verstärkungen unter den Kernen vorsieht. Dieses Konzept führt für diese Art von Konstruktionen im Regelfall zur einer sehr wirtschaftlichen Lösung.

Energiekonzept
Das Gebäude wird mittels eines vorhandenen Fernwärmeanschlusses beheizt. Der Fernwärmeanschlussraum ist im EG des Gebäudes untergebracht. Die Vorteile des Fernwärmeanschlusses sind sein geringer Platzbedarf (ca. 25 m²), seine hohe Versorgungssicherheit, keine Schallemission, keine CO2-Emission auf dem Gelände und geringe Wartungskosten. Der Richtwert für die Heizlast des Gebäudes wird bei ca. 70 W/m² liegen, der Energieverbrauchswert sollte laut EnEV 2009 150 kwh/m²a und laut EnEV 2012 94 kwh/m²a nicht überschreiten.

Die Wärmeübertragung in den Räumen erfolgt mittels einer Betonkernaktivierung. Die Temperaturschichtung der Betonkernaktivierung ist für das Behaglichkeitsempfinden des Menschen ideal (warmer Boden, kühle Decken).
Bei der Betonkernaktivierung werden niedrige Temperaturen benötigt und die Maße des Bodenaufbaus wird zur Speicherung genutzt, wodurch der Endenergiebedarf des Gebäudes reduziert wird. Sobald die Lüftungsflügel manuell geöffnet werden, schließt das Zonenventil der Fußbodenheizung der jeweiligen Einheit.

Für die Übergangszeit wird ein möglichst hohes Maß an natürlicher Lüftung vorgesehen, wodurch Betriebskosten reduziert werden. Die innen liegenden Räume werden über das Atrium mit Frischluft versorgt, der Luftaustausch erfolgt über Lüftungsflügel, die im geschloßenen Zustand wärmedicht ausgeführt sind. Damit ein idealer CO2-Gehalt in der Raumluft erreicht wird (1.500 ppm, ab 0,04 % CO2-Konzentration können Kopfschmerzen auftreten) wird eine mechanische Lüftung vorgesehen. Die mechanische Be- und Entlüftungsanlage besitzt eine hocheffiziente rekuperative Wärmerückgewinnung (90%), weshalb der Endenergiebedarf minimiert wird. Die mechanische Be- und Entlüftungsanlage wird mit einem leichten Zuluft-Überschuss betrieben, sodass Unterdruck- Infiltrationen über evtl. Undichtigkeiten der Gebäudehülle nicht entstehen können. Die Zuluft wird im Winter beheizt und im Sommer gekühlt.

Das tagsüber aufgeheizte Gebäude wird nachts mit der mechanischen Be- und Entlüftungsanlage gelüftet und so die Innentemperatur wieder auf ein behagliches Niveau gesenkt. Tagsüber wird die Zuluft adiabatisch sehr kostengünstig gekühlt. Es wird die „adiabatische Kühlung“ solange wie möglich genutzt. Reicht diese nicht mehr aus, wird die Zuluft über ein Register gekühlt, das von einem luftgekühlte Kaltwassersatz versorgt wird.

Die Warmwasserversorgung erfolgt zentral, sie wird mittels der Fernwärme erwärmt. Zirkulationsleitungen dienen als Umlaufleitungen, damit auch an der am weitesten entfernt liegenden Zapfstelle sofort (<10s) warmes Wasser entnommen werden kann. Zur Abtötung von Legionellen ist täglich mindestens einmal die Anhebung der Betriebstemperatur auf 70°C erforderlich. Der Einsatz von Solarthermie zur Warmwasserbereitung muss untersucht werden und wird empfohlen. Der Wasserverbrauch liegt bei ca. 140 l/Person. Die Entwässerung von Regen und Schmutzwasser wird bis zur Grundstücksgrenze getrennt geführt. Das Regenwasser wird auf gesammelt und zur Spülung von Toiletten verwendet. Der Einsatz einer Regenwasserzisterne muss geprüft werden und wird bei positivem Ergebnis empfohlen.

Das Gebäude wird mit einem Niederspannungsnetz 230/400V versorgt. Der Niederspannungshauptverteilungsraum (50 m²) ist im UG angebracht. Der Einsatz von PV Module zur Versorgung der Elektrobedarf muss untersucht werden und wird empfohlen.

Der Anteil von Tageslicht an der Gesamtbeleuchtung ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal von Innenräumen. Durch die Anordnung des Atriums werden große Teile des Gebäudes mit Tageslicht versorgt. Die gute Ausleuchtung mit Tageslicht spart den Einsatz von Kunstlicht und damit Energie und gewährleistet eine hohe Behaglichkeit der Nutzer.

Nachhaltigkeitskonzept
Der Wettbewerbsentwurf sieht für die Erstellung der Bibliothek ein umfassendes Nachhaltigkeitskonzept vor. Dieses zeichnet sich durch einen überdurchschnittlich hohen Nutzerkomfort in einem Gebäude auf höchstem technischem Niveau aus, dessen Kern ein hoch energieeffizientes Konzept bildet. Durch dieses energetische Konzept, die Verwendung langlebiger, hochqualitativer Produkte sowie die Demontierbarkeit bzw. Rezyklierbarkeit des Gebäudes lassen sich gleichzeitig Ressourcen schonen sowie Wartungsaufwand und Energiebedarf senken; so wird neben einer hohen sozialen Qualität auch eine sehr hohe ökologische und ökonomische Qualität im Lebenszyklus erzielt. Der Entwurf wurde gemäß den Anforderungen des EEWärme Gs und der EnEV2012 erstellt.

Eine der Kerne des Nachhaltigkeitskonzeptes ist die Minimierung der Betriebsenergie durch passive Maßnahmen.
Gebäudegeometrie und Raumanordnung tragen massgebend zur Reduzierung des Nutzenergiebedarfs bei. Das Gebäude besteht aus einer kompakten Grundform, welche nur aufgelockert wird, um die Tageslichtnutzung zu optimieren. Eine Verminderung der Hüllflächen zur Reduktion des Transmissionswärmeverlusts wurde mit Strategien zum Überhitzungsschutz und somit zur Reduktion der Kühllast kombiniert. Das Design jeder Fassade ist für die unterschiedliche Orientierung optimiert.

Die Qualität der Gebäudehülle wird bezüglich Luftdichtheit und U-Wert fast so hoch sein wie im Passivhausstandard
vorgeschrieben. D.h., der U-Wert der opaken Hüllflächen liegt bei 0,175 W/m²K, was durch 20 cm dicken Steinwolle
Dämmplatten (WLG 035) erreicht wird. Zur Minimierung der Heiz- und Kühllasten werden alle opaken Fassadenteile
luftdicht und wärmebrückenfrei hoch wärmegedämmt. Die Verglasungen der thermischen Hülle wird mit einer 3-
Scheibenverglasung mit hoher Selektivität ausgeführt. Der Ug-Wert liegt bei 0,6W/m²K. Transmissionswärmeverluste werden so reduziert. Der Glasflächenanteil der Fassade wird auf 50% reduziert, was den Wärmeeintrag verringert und den Kühl und Heizenergiebedarf auf ein Minimum senkt. Die Gebäudekonstruktion besteht aus Beton, welcher mit Bauteilaktivierung ausgegelegt wird. Der verwendete Beton ist aus rezykliertem, lokalem Material hergestellt.

Für den Gebäudeentwurf der Bibliothek ist sowohl die Reduktion des Gesamtenergiebedarfs als auch die Minimierung der grauen Energie von höchster Priorität. Um dieses Ziel zu erlangen, ist die Integration von umweltverträglichen Baustoffen ein wesentlicher Aspekt des Nachhaltigkeitskonzeptes. Langlebigkeit und die Möglichkeit zur Wiederverwertung der Baustoffe sind neben der Demontierbarkeit des Gebäudes elementare Bausteine eines nachhaltigen Rückbaukonzeptes. Emissionsarme, rezyklierte und lokale Materialien werden bevorzugt.