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Einladungswettbewerb | 05/2012

Fassadengestaltung der neuen Faultürme Klärwerk Würzburg

1. Preis / Auftrag

Preisgeld: 7.000 EUR

Auer Weber

Architektur

TERRA.NOVA Landschaftsarchitektur

Landschaftsarchitektur

LEICHT Structural engineering and specialist consulting GmbH

Tragwerksplanung

pfarré lighting design

Lichtplanung

Grüne Modellbau

Modellbau

3DWAY architectural graphics

Visualisierung

Erläuterungstext

Gestaltungsziele / Architektonisches Konzept

Die vorgegebene Form der Faultürme ist das Ergebnis eines auf die technischen Anforderungen abgestimmten Optimierungsprozesses und prägt in geringen Abwandlungen das Erscheinungsbild der meisten modernen Klärwerksanlagen.
Der Entwurf für die Fassadengestaltung der neuen Türme des Klärwerks Würzburg verfolgt das Ziel, die stereotypische, industriell geprägte Gestalt dieser Baukörper dahingehend zu verändern, dass die beiden Türme als ein unverwechselbares Ensemble wahrgenommen werden, welches über die klassischen identischen Eiformen mit ihren technischen An- und Aufbauten hinausgeht. Ein gelungenes Beispiel solch einer formalen Weiterentwicklung sind die Faultürme der Anlage in Fröttmaning bei München mit ihren kegelförmigen Zuschnitten, die durch die Transformation der reinen Funktionshülle ein weithin sichtbares „Landmark“ am Stadteingang Münchens bilden.

Nach dem Vorbild glattgeschliffener Flusskiesel werden die Würzburger Faultürme mit unterschiedlich geformten Membranschichten umhüllt, sodass zwei sich ähnelnde, jedoch nicht identische Skulpturen entstehen. Die Einmaligkeit der Objekte und deren glatte, helle Ästhetik symbolisieren die Attribute, mit denen sich das Klärwerk Würzburg zukünftig identifizieren will: Präzision, Effizienz, Technologie.

Die Baukörper der angrenzenden Nutzungen (Technikgebäude und Annahmestation) sollen mit ihrer Fassadengestaltung nicht in Konkurrenz zu den Faulturmskulpturen treten. Sie erhalten eine hinterlüftete Vorhangfassade aus grobmaschigem Streckmetall, welches mit Ausnahme der Zugänge komplett geschlossene Wandflächen bildet, hinter der sich die Fensteröffnungen verbergen.

Im Bereich der Rückstaffelungen des Technikgebäudes wird die Streckmetallschicht über die Attika auf die Höhe der Staffelgeschosse hochgezogen und die komplette Dachfläche des Kubus mit Photovoltaikelementen belegt. Das Bild des schlichten Energiewürfels (ähnlich einer 9V Blockbatterie) wird durch anthrazitfarbene Fassaden- und Dachflächen verstärkt, die in bewusstem Kontrast zu den weißen Membrankonstruktionen der Faultürme stehen.


Konstruktionsbeschreibung

Die Fassade wird als pneumatisch gestützte Membrankonstruktion ausgebildet, mit der die Überformung der Turmgeometrien und der Wetterschutz der Wärmedämmschicht erreicht wird.
Das Tragwerk ist nach dem System einer Traglufthalle durch einen inneren Luftdruck, der mit den Spannungen in der Membran im Gleichgewicht steht, konzipiert. Die Membrane wird am Fundament und dem oberen Rand linear befestigt. Weitere Auflager sind nicht erforderlich. Der innere Luftdruck erzeugt einen permanenten Vorspannungszustand der Membran, welcher unter Aktivierung des Innendrucks äußere Lasteinwirkungen wie Wind aufnehmen und ableiten kann.
Die Form der pneumatischen Hülle ergibt sich aus dem Vorspannungszustand. Mit den Parametern Innendruck, Vorspannungsverhältnis und den Lagerbedingungen des Systems kann die Geometrie der Membranhülle gezielt gefunden werden. Möglich wird diese Form mit einem Formzuschnitt. Die Geometrie der Membranhülle wird unterteilt und verebnet. Die einzelnen Zuschnittspattern werden mit einem geeigneten Fügeverfahren (i.a. Hochfrequenz- oder thermisches Schweißen) verbunden.
In den Saumen der textilen Hülle werden Keder einkonfektioniert. Die Keder werden mit Klemmprofilen am Bauwerk befestigt. Die obere Klemmung erfolgt auf der Betonkannte der Plattform auf dem Faulbehälter. Für die untere Klemmung wird ein Betonsockel unterhalb der Geländeoberfläche erstellt, an dem das Klemmprofil gefestigt wird.

Das Vorpannverhältnis von 5:1 (tangentiale Richtung : radialer Richtung) begünstigt den Lastabtrag in vertikaler Richtung. Die Verformung der Membranhülle bei Wind beschränkt sich durch den angepassten Innendruck auf etwa 0,80 m.

Der Luftdruck wird dem System mit einem Druckhaltegebläse zugeführt. In Frage kommt beispielsweise ein sogenanntes Kaltluftgebläse wie es für Traglufthallen eingesetzt wird, dessen Stromversorgung durch die Photovoltaikelemente auf dem Dach des Technikgebäudes unterstützt wird. Die Steuerung des Gebläses mit Anschluss eines Windwächters ermöglicht eine optimale automatisierte Drucksteuerung in der Membranhülle. Mit der entsprechenden Rand-Detailierung kann der Luftverlust der Konstruktion auf ein Minimum reduziert und somit der Energieverbrauch gering gehalten werden. Zu erwarten ist ein Energieverbrauch äquivalent zu dem eines 2 Personen Haushalts je Faulturm.
Als Material für die textile Hülle soll ein silikonbeschichtetes Glasfasergewebe zum Einsatz kommen. Das Glasfasergewebe wird aus natürlich vorkommenden Rohstoffen hergestellt. Auch die Silikonbeschichtung ist eine natürliche Ressource, die chemisch aufbereitet wird. Die Beschichtung ist absolut frei von giftigen Schwermetallen, Halogenen oder anderen toxischen Elementen. Das Gewicht des beschichteten Gewebes liegt bei etwa 700 g/m². Bei einer Fassadenfläche von ~3600m² ergibt sich das Gesamtgewicht der Fassade zu lediglich 2,5 t (zuzüglich Randbefestigung). Der Werkstoff kann schwer entflammbar oder nichtbrennbar ausgestattet werden, er weist eine hohe Festigkeit und hohe UV-Beständigkeit auf. Die Lichtgestaltung kann aufgrund der Transluzenz (Lichtdurchlässigkeit ca. 15% - 25%) und diffusen Eigenschaften des Materials hervorragend umgesetzt werden. Auf der Membran sind nur geringe Schmutzanhaftungen zu erwarten, die gegebenenfalls durch einfache Reinigungsmaßnahmen entfernt werden können.
Die solaren Einträge durch die Membranschicht und die damit einhergehende Aufwärmung des Zwischenraumes zwischen Turm und Membran wirkt sich positiv auf den Energieverbrauch der auf 37° zu beheizenden Faulbehälter aus.
Mit geschätzten Kosten von 160€/qm liegt die Membrankonstruktion deutlich im wirtschaftlichen Bereich.


Beleuchtungskonzept

Als mittelfristiges Ziel wird die Gestaltung eines hochwertigen abendlichen Erscheinungsbildes für die gesamte Anlage des Klärwerks Würzburg empfohlen, welches auf den ersten Blick nicht sofort mit dem gemeinhin als „schmutzig“ bezeichneten Anlagenzweck in Verbindung gebracht wird. Vielmehr wird durch die Lichtgestaltung das Bild eines effizienten, auf hohem technischen Niveau arbeitenden, umweltfreundlichen Betriebs unterstützt und neue abendliche Blickachsen und Sichtbezüge, auch aus der Flussperspektive, geschaffen.

Die neuen Faultürme werden durch das Beleuchtungskonzept als identitätsstiftende Landmarks für das Klärwerk Würzburg herausarbeitet. Gleichzeitig wird vorgeschlagen, alle übrigen Anlagenteile, Straßen und Architekturen sozusagen "Auszublenden". Unter dem Motto "Schatten gestatten" wird eine lichtplanerische Beratung zum Umgang mit der existierenden Beleuchtung im gesamten Anlagengebiet empfohlen, insbesondere hinsichtlich Optimierungsmaßnahmen zur Minimierung von Blendung und Lichtverschmutzung, um eine optimale Nah- und Fernwirkung der Faultürme zu erreichen.

Die durch die Membranhülle umschlossenen Faultürme werden durch im Fußpunkt der Membrankonstruktion integrierten LED-Bodenaufbauleuchten angestrahlt. Die LED-Leuchten zeichnen sich aus durch eine hohe Lebensdauer, sind wartungsarm und energiesparend.

Ein farbiger "Lichtsaum" im oberen Abschluss der Hülle wird durch entlang des Tragringes der Membran angebrachten LED-Lichtprofile erreicht.

Die Verwendung von RGB-LED ermöglicht verschiedene Farbkonzepte (z.B. im Jahreszeitenverlauf changierende Farbtöne)

Der Treppenturm wird mittels einer LED-Lichtlinie als grafisches, vertikales Lichtelement inszeniert.


Freiflächengestaltung

Die Freiflächengestaltung sollte sich nicht nur auf den unmittelbar an die neuen Faultürme angrenzenden Bereich beschränken, sondern analog zum Beleuchtungskonzept für das gesamte Werksgelände entwickelt werden.
Für die Gliederung des Werksgeländes werden drei Zonen vorgeschlagen

1. Wasserflächen/Becken im Osten

2. Zentrale ost-west-gerichtete Erschließungsachse mit daran angelagerten
Platzflächen (Ladehöfe, Rangier- und Parkierungsflächen)

3. Durchgrünte bandartige Felder zu beiden Seiten der zentralen Erschließungsachse
mit den darin eingebetteten Werksgebäuden, Faultürmen etc. Die Gebäude werden
über "brückenartige Wege" an die Asphaltierten Erschließungsflächen angebunden,
z.B. durch Wege aus Betonbohlen mit Rasenfuge.

Das Werksgelände wird mit Baumreihen eingefasst, an geeigneter Stelle werden einzelne Baumgruppen innerhalb der durchgrünten Felder gepflanzt.