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Nichtoffener Wettbewerb | 06/2024

Modernisierung Hauptgebäude der RWTH Aachen

Visualisierung "Überdachung Hof"

Visualisierung "Überdachung Hof"

1. Preis

Preisgeld: 90.000 EUR

KRP Architektur GmbH

Architektur

BRENNE ARCHITEKTEN GmbH

Architektur

Müller-BBM Building Solutions GmbH

Bauphysik

Pahl und Jacobsen

TGA-Fachplanung

EiSat GmbH, Engineered Structures

Tragwerksplanung

monokrom

Visualisierung

Erläuterungstext

weitere Mitarbeitende: Anh Pham Phuong

Leitidee & Entwurfskonzept

Der geplante Ansatz zur Revitalisierung der RWTH Aachen mit der Einhausung der Höfe beinhaltet nicht nur ein ökologisches Potential, sondern auch die Möglichkeit, dem Ort eine neue raumbildende Gesamtsprache zu geben. Der Hof kann jetzt in die Nutzung einbezogen werden. Die Innenarchitektur soll wieder ihre voluminöse Raumstruktur erhalten und somit wieder eine gestalterische Einheit mit der Fassade und stärkt das denkmalpflegerische Konzept.

Die energetische Sanierung erfolgt substanzschonend durch eine klar erkennbare neue Bauschicht aus kreislaufgerechten und nachhaltigen Materialien, die sortenrein rückbaufähig konstruiert werden. Die Innenelemente bestehen aus lasiertem Holz, Glas und Lehmziegeln. Holz-Glas-Faltschiebeelemente ermöglichen den Zugang zu den historischen Fenstern. Die verglasten Bereiche folgen in Form und Größe den bestehenden Fenstern und wirken wie Vitrinen zur Präsentation der historischen Fassade. Diese neue Fensterebene ist je nach Wandstärke bauphysikalisch individuell gestaltet. Schienengeführte Rollos für Verschattung, Verdunklung, Absorption und Reflexion von Wärmestrahlung- und Sonnenlicht bilden als dritte Fassadenebene die Grundlage einer Low-Tech-Wärmesteuerung

Die Deckenstrahlheizung sorgt für konstante Raumtemperaturen innerhalb des massiven Baukörpers. Die Deckengestaltung mit lasierten Holzprofilen setzt die Struktur der neuen Wandschicht horizontal fort. Das Mittelfeld gibt den Blick auf die Säulenkapitelle frei, während die Randfelder akustisch wirksame Paneele enthalten. Dieses neue Element setzt sich durch eine umlaufende Fuge von der historischen Substanz ab.

Die glasüberdachten Höfe reduzieren die Hüllfläche des Gebäudes erheblich, verbessern als Pufferzonen die Energiebilanz und unterstützen das Konzept einer intelligenten Low-Tech-Lösung. Das filigrane Tragwerk tritt bewusst in den Hintergrund, verstärkt durch eine reflektierenden Oberfläche. Tageslicht erzeugt eine atmosphärische Wirkung wie die Spiegelung einer Wasserfläche im Innenraum.

Durch die Verglasung der Innenhöfe und die Innenschale in den Räumen ist eine energetische Sanierung nahezu ohne Eingriff in die historische Bausubstanz möglich. Es entsteht eine ausgeklügelte Low-Tech-Lösung, die Raumqualitäten verbessert, die Baugeschichte erlebbar macht und neue räumliche Potenziale schafft.


Optimierte Belegungsplanung

Durch die Wiederherstellung der ursprünglichen Raumstruktur und die Ergänzung der verglasten Innenhöfe wird eine erhöhte Adaptionsfähigkeit erreicht. Die Ziele der Umstrukturierung, die Flächeneffizienz zu erhöhen, die Aufenthaltsqualität zu verbessern und die Nutzungsmöglichkeiten zu erweitern, können somit erreicht werden. Das Grundkonzept und die Potentiale dieser Neuplanung werden durch die folgenden Aspekte dargestellt.

Neuordnung der Bereiche – Clusterung nach Typ
Um eine optimale Nutzung der Flächen zu gewährleisten, erfolgt eine Clusterung der Bereiche nach Funktionstypen. Dies ermöglicht eine Reduktion einzelner Redundanzen.

Verwaltung oberhalb der Hofüberdachung – Kürzere Aufenthaltszeiten
Die Verwaltungsbereiche werden oberhalb der neu geplanten Hofüberdachung angesiedelt. Diese Positionierung ermöglicht kürzere Wege und Aufenthaltszeiten für Mitarbeiter und Studierende, wodurch die Effizienz der Arbeitsprozesse gesteigert wird.

Ausbau des Dachraums im östlichen Flügel
Der Ausbau des Dachraums im östlichen Flügel stellt eine optionale, aber sinnvolle Erweiterungsmöglichkeit dar. Diese Fläche kann flexibel für zusätzliche Büroräume, Meetingräume oder andere Bedarfe genutzt werden und bietet somit eine wertvolle Reserve für zukünftige Entwicklungen.

Lehrstühle und Coworking unterhalb der Hofüberdachung
Unterhalb der Hofüberdachung werden die Lehrstühle sowie Coworking-Bereiche eingerichtet. Diese offenen, großen Bereiche bieten flexible Teilungsmöglichkeiten mittels Faltschiebewänden. Dadurch können die Räumlichkeiten je nach Bedarf angepasst und effizient genutzt werden.

Wiederherstellung des bauzeitlichen Grundrisses und Raumproportionen
Ein wichtiger Aspekt der Neustrukturierung ist die Wiederherstellung des bauzeitlichen Grundrisses und der ursprünglichen Raumproportionen. Dies trägt nicht nur zur architektonischen Authentizität bei, sondern verbessert auch die funktionale Nutzung der Räumlichkeiten.

Erweiterungsmöglichkeiten durch Coworking-Bereiche
Bei Bedarf können weitere Coworking-Bereiche eingerichtet werden, beispielsweise im Hof, in der Sky Lounge oder in Teilungsräumen. Diese Flexibilität ermöglicht es, schnell auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren und die Flächennutzung zu maximieren.

Größere Auslastung durch Nutzung durch Dritte
Die Nutzungsfrequenz der Räumlichkeiten wird durch die Einbindung externer Nutzer er-höht. Studierende können die Teilungsräume, die Sky Lounge und vor allem den Hof mit-nutzen. Ein Raumbuchungssystem, analog zum Haus der Statistik, wird implementiert, um die Raumauslastung optimal zu steuern.

Überdachung der Höfe – Neue Nutzungsmöglichkeiten
Die Überdachung der Höfe schafft zusätzliche Nutzungsflächen, die als Arbeitsoase, Veranstaltungen und Cafeteria dienen können. Diese neuen, geschützten Bereiche bieten einen attraktiven Aufenthaltsort für Studierende und Mitarbeiter.

Bibliothek als zentrale Anlaufstelle
Die Bibliothek wird zentral zwischen den Höfen angeordnet. Diese Positionierung macht sie zu einer leicht zugänglichen Anlaufstelle für alle Nutzer des Gebäudes und erhöht ihre Funktionalität und Attraktivität.

Technik und Lagerflächen im Untergeschoss
Die Technik- und Lagerflächen werden im Untergeschoss untergebracht. Diese Anordnung hält die oberen Geschosse frei für Arbeits- und Aufenthaltsbereiche und gewährleistet gleichzeitig einen effizienten Zugang zu technischen Einrichtungen und Lagerflächen.

Fazit
Die optimierte Belegungsplanung der RWTH Aachen zielt darauf ab, durch eine intelligente Neuordnung und flexible Nutzung der Flächen die Effizienz zu steigern und die Aufenthaltsqualität zu verbessern. Durch die Clusterung nach Typen, die sinnvolle Erweiterung des Dachraums und die flexible Nutzung der Hofbereiche wird ein modernes und funktionales Arbeitsumfeld geschaffen, das den Bedürfnissen von Studierenden und Mitarbeitern gleichermaßen gerecht wird.


Energetische Sanierung

Konzept Bauphysik
Es soll eine allumfassende Ertüchtigung durch die Schaffung einer 2. innenliegende Fassadenebene vor den Bestandsfassaden realisiert werden. Diese 2. Fassadenebene bildet unsere neue thermische Hülle. Sie wird dabei aus transparenten Fensterelementen vor den Bestandsfenstern sowie opaken Wandelementen aus Lehmziegeln bestehen.

Die Lehmziegel weisen eine hohe thermische Speichermasse auf und können somit einer Überhitzung in den Sommermonaten entgegenwirken. Schwere Konstruktionen sind hin-sichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes nämlich als positiv zu bewerten, da sie langsamer auf Temperaturschwankungen reagieren.

Als weitere Maßnahme gegen Überhitzung im Sommer, wird zudem ein außenliegender Sonnenschutz vor der inneren Fensterebene aber hinter der äußeren Bestandsfensterebene geplant. Zudem kann eine Nachtauskühlung durch ein Öffnen der Fenster bzw. durch die Lüftungsgeräte in den mechanisch belüfteten Bereichen realisiert werden.

Es ist zudem geplant die Innenhöfe durch Glasdächer zu überdachen und somit in die thermische Hülle einzubeziehen. Zukünftig sollen die Cafeteria sowie ein Coworking-Space in den überdachten Innenhöfen verortet werden. Die Innenhöfe sind dabei als niedrig beheizt anzusehen.

Durch die Überdachung der Innenhöfe wird eine Reduktion der Außenhülle erzielt und die Notwendigkeit einer Ertüchtigung der Hoffassaden und Bestandsfenster entfällt. Die Be- und Entlüftung der Innenhöfe soll über eine natürliche Lüftung über die Lamellen im Dach erfolgen.

Weiterhin soll das Untergeschoss unbeheizt sein. Dementsprechend wird die Kellerdecke mit Dämmung versehen.

Konzept Technische Anlagen
Grundlage der gesamten energetischen Gebäudekonzeption ist, durch die Kombination einfacher baulicher Eingriffe und ein Mindestmaß an technischer Ausrüstung die Vorzüge des massiven Gebäudekörpers in einem Low-Tech-System zu nutzen. Vorhandene Einrichtungen und Technik, sowie die Fernwärmeversorgung werden in das System integriert und ressourcenschonend mit verwendet.
- Heizung
- Heizkörper in Fluren (Annahme VL/RL 70/55), Deckenheizung (und -kühlung) in Büros (VL/RL 35/30), Fußbodenheizung in Innenhofbereichen (Annahme VL/RL 55/45), Luftheizung in Aula und Hörsälen
- Flure und Innenhöfe niedrig beheizt, UG unbeheizt
- Wärmeerzeugung durch Wärmpumpe + Spitzenlast Fernwärme (zunächst Standard-werte, Fernwärme 30-40 % Deckungsanteil)

Integration Hocheffizienter Luftwärmepumpen mit Natürlichen Kältemittel R290 (Propan) in das Gebäudeheizsystem neben dem vorh. Fernwärmeanschluss.
Die Grundlastdeckung der Heizlast erfolgt über die Wärmepumpe, die Spitzlastdeckung über Fernwärme. Zudem kann über die Wärmepumpe im Sommer über Kühl-decken moderat gekühlt werden. Dabei sichern die Kühldecken ein hohes Maß an Nutzerzufriedenheit über den hohen Strahlungsanteil. Die gefüllte Temperatur liegt im Kühlfall ca. 2 bis 3 K unter der Operativen Raumtemperatur.

- Ausrüstung der Büro- und Seminarräume, Hörsäle und Aula mit Heiz- und Kühldecken.
Die Raumtemperaturen können im Heizfall um ca. 2 K abgesenkt werden, ohne Komforteinschränkungen, bedingt durch den hohen Strahlungsanteil über die Decke. Alle Bauteile und Person stehen im Strahlungsaustausch miteinander.
Es kann von einer Energieeinsparung von ca. 6 bis 12% ausgegangen werden im Ver-gleich zu herkömmlichen Heizsystem mit Heizkörpern.

- Für die überdachten Innenhöfe ist eine Grundbeheizung von ca. 15°C über einer Fußbodenheizung vorgesehen. Dies gewährleistet die Thermische Behaglichkeit in den Wintermonaten ohne zugleich viel Heizenergie zu verschwenden. Die Wärmehaltung wird durch Reflexionsebenen im Glasdach und dem dreischichtigen Fassadenaufbau optimiert. Für die Sommermonate ist die natürliche Nachströmung von Außenluft über Frischluftbrunnen sowie Nachtauskühlung über den Raumverbund vorgesehen. Über öffenbare Elemente im Glasdach wird die natürliche Thermik genutzt. So wird eine Überheizung diese Bereiche vermieden und eine kleines Mikroklima stellt sich ein.

- Lüftung
- Ventilatoren SFP1
- mechanische Belüftung für Aula und Hörsäle (Zu- und Abluft mit WRG >= 75 %)
- Abluftanlage für Sanitärbereiche
Die Mech. Lüftung ist lediglich in den 4 Hörsälen und der Aula vorgesehen.
Über eine hocheffiziente Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung und integrierter Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen werden diese Räume entsprechend konditioniert.
Dabei ist für jeden Raum eine eigene Raumlufttechnische Anlage vorgesehen um den Regelungsaufwand klein zu halten. Zudem ist vorgesehen, die Luftführung nach dem sogenannten „Bauer System“ der chaotischen Luftführung vorzunehmen. Dies sichert ein Höchstmaß an Behaglichkeit, Luftqualität bei gleichzeitig hoher Energieeinsparung.

Die Luftvolumenströme wurde mit 30 m3/h Person für die jeweiligen Räume angesetzt.

Für alle anderen Räume ist eine natürliche Lüftung über die Fenster vorgesehen. Hier unterstützt ein Fensterantrieb die Öffnung der Fenster und die Steuerung der Rollos in Abhängigkeit von CO2 Wert in den Räumen. Gleichzeitig kann dieses System für die Wärmeabfuhr und die Nachtkühlung im Sommer genutzt werden.- Die Dachflächen bieten durch geringe Dachneigung die Möglichkeit, auch Flächen mit ungünstiger Ausrichtung zu nutzen und die gesamte Dachlandschaft zu einer homogenen 5. Fassade zu entwickeln. Hierfür wird die PV ebenengleich im Neubau bzw. bei Sanierung in einer zweiten, farblich angeglichenen Dachschicht angeordnet. Auch PVT-Module können dadurch bei Bedarf in die homogene Dachhaut integriert werden.

- Kühlung
Kühlung durch Lüftungsgeräte (Aula und Hörsäle) sowie über Deckenkühlung (Büros), reversible Wärmepumpe

- Beleuchtung
LEDs

- Größe PV
Ca. 1620 m² PV-Modulfläche

Wirtschaftlichkeit im Betrieb
• Der Low-Tech-Ansatz im sommerlichen und winterlichen Wärmemanagement durch die dreischichtigen Fassaden und die Pufferzonen der verglasten Höfe ermöglicht durch einfache mechanische System eine Minimierung der Anlagentechnik und damit der Betriebs- und Wartungsaufwendungen.
• Die Erreichbarkeit der Bestandsfenster dient nicht nur der Flexibilität und der Nutzerakzeptanz, sie macht den Respekt vor dem Denkmal zu einem integrativen Bestandteil der Gebäudenutzung, als Ersatz weiterer technischer Einrichtungen.


Denkmalschutz

Umgang mit vorhandener Bausubstanz
Die Zurückhaltung in der Architektursprache und das Einfügen neuer Elemente führen zu einer klaren Trennung zwischen Alt und Neu sowie zur Geschichte des Hauses. Die baulichen Maßnahmen folgen dieser Haltung, indem kaum Eingriffe in die denkmalgeschützte Substanz notwendig sind. Diese Herangehensweise ermöglicht eine klare Trennung zwischen Sanierungsmaßnahmen und energetischer Ertüchtigung.

Durch den Rückbau historisch gewachsener Trennwände und zu niedriger abgehängter Decken werden ursprüngliche Raumstrukturen freigelegt, wobei historisch relevante Bauteile wie Eisenstützen zum Vorschein kommen.


Beurteilung durch das Preisgericht

Die Arbeit 1017 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie den Bestand aufgeräumt hat von allen Einbauten, die in den verschiedenen Jahren additiv hinzugekommen sind. Dadurch kommt die ursprüngliche Gebäudestruktur wieder zur Geltung und erhält ihre klare Architektursprache zurück. Diese Klarheit wird insbesondere deutlich in den Höfen und in den Büros durch den Entfall der Emporen. Der Rückbau wird sortenrein durchgeführt und alle Materialien werden, soweit möglich, wiederverwendet. Die zwei bestehenden Innenhöfe werden mit einer Glas-Stahl-Konstruktion überdacht und somit zum Innenraum, der vielfältig genutzt werden kann. Des Weiteren wird das Atrium zur Kühlung und Lufttransport herangezogen, insbesondere bei der Nachtauskühlung. Im Winterfall wird eine Mindest-Raumtemperatur durch Fußbodenheizungen gesichert. Die Funktionsbereiche des Hauptgebäudes sind klar gegliedert: die Verwaltung befindet sich oberhalb der Hofüberdachung im dritten OG, die Fläche über der Aula und im Ostflügel des dritten OG werden für die Lehrstühle ausgebaut. Des Weiteren wird die Cafeteria im westlichen Innenhof angesiedelt. Jedoch gibt es keine Aussage zur Andienung oder zu einer Küche. Zentral, unterhalb der Aula, ist die Bibliothek angeordnet. Dies ist ein Alleinstellungsmerkmal dieser Arbeit und bildet eine gute Referenz zum wissenschaftlichen Anspruch der RWTH Aachen. Die Bibliothek stellt somit das zentrale Kommunikations- und Begegnungszentrum dar. Die Bibliothek ist auch für die Öffentlichkeit zugänglich. Das Gebäude verfügt gleichzeitig über öffentlich nutzbare Co-Working Arbeitsplätze, so dass die Flächen von verschiedensten Personenkreisen genutzt werden können. Die Abteilmöglichkeit durch Falt-Schiebeelemente unterstützt die flexible Nutzung der Büroflächen. Die Architektur zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Funktionalitäten sehr gut und außerordentlich strukturiert sind. Insgesamt wird besonders substanzschonend mit dem Denkmal umgegangen. Das energetisch Markante an diesem Entwurf ist, dass er die Fassaden komplett unangetastet lässt. Die Fassaden werden weder innen noch außen gedämmt und es werden keine Kastenfenster ausgebildet. Diese Funktionen nimmt eine zweite, innenliegende Fassadenebene auf, die ein „Raum im Raum“ darstellt. Diese Ebene wird von innen mit Abstand eingestellt. Im Zwischenraum der beiden Fassadenebenen befinden sich der Sonnenschutz und eine Innendämmung. Die zweite eingestellte Fassade besteht aus Lehmziegeln und Glas. Die Glasflächen sind geringfügig größer und sind analog zu den historischen Glasflächen angeordnet. Die Räume bleiben in ihrer gesamten Höhe erhalten, da die Emporen ausgebaut wurden und insofern können die Decken mit Kühl- und Heizdecken versehen werden. Diese sind respektvoll so angeordnet, dass die Kapitelle der Stützen weiterhin sichtbar bleiben. Die zweite Fassadenebene ist bauphysikalisch im Verlauf der weiteren Planung zu überprüfen. Das Gebäude ist an die Fernwärme angeschlossen. Die Abdeckung der Grundlasten erfolgt jedoch über Wärmepumpen und zur Abdeckung von Spitzenlasten ist die Fernwärme vorgesehen. Der Entwurf überzeugt dadurch, dass er die Struktur des Denkmals mit moderater, moderner Technik und flexiblen Arbeitswelten für die Zukunft sehr gut perspektivisch nutzbar macht. Das Konzept der doppelten Fassade, bei dem im Innenbereich Glas, Holz und Lehmziegel verwendet werden, ist sehr interessant und innovativ. Diese Konstruktion bietet nicht nur eine bessere Dämmung, sondern trägt auch zur Erhaltung des optischen Eindrucks des Gebäudes bei. Die ästhetische Wirkung wird somit nicht beeinträchtigt, während gleichzeitig energetische Vorteile generiert werden. Der Zwischenraum zwischen den beiden Fassadenebenen muss genauer untersucht werden. In diesem Zwischenraum besteht das Risiko von Kondensatbildung. Diese könnte zu Feuchtigkeitsschäden führen, was langfristig die Struktur und Haltbarkeit des Gebäudes beeinträchtigen könnte. Daher ist es unerlässlich, sicherzustellen, dass Kondensatbildung in diesem Bereich zuverlässig ausgeschlossen wird. Ein weiterer Punkt, der kritisch betrachtet werden muss, ist der Einsatz von Fernwärme als Spitzenleistung. Diese Wahl erscheint untypisch und möglicherweise nicht wirtschaftlich, da mit sehr hohen Grundpreisen zu rechnen ist. Fernwärme ist in der Regel für die kontinuierliche Grundlastversorgung gedacht und weniger für die Deckung von Spitzenlasten geeignet. In diesem speziellen Fall könnte es sinnvoller sein, alternative Lösungen zu erwägen, die wirtschaftlicher sind und besser zum Nutzungskonzept passen. Positiv hervorzuheben ist die Lüftungstechnik in Räumen mit hoher Personendichte. Eine effiziente Lüftung ist essenziell, um ein gesundes Raumklima zu gewährleisten und die CO2-Konzentration sowie die Feuchtigkeit auf einem guten Niveau zu halten. Dies trägt nicht nur zum Wohlbefinden der Nutzer bei, sondern kann auch die Produktivität und Zufriedenheit steigern. Die Fußbodenheizung in den Innenhöfen stellt eine weitere interessante Innovation dar. Sie eröffnet neue Nutzungsmöglichkeiten für diese Bereiche, da sie unabhängig von den Außentemperaturen genutzt werden können. Allerdings muss auch diese Technik im Rahmen von Suffizienzansätzen und des gesamten Energiekonzepts genau geprüft werden. Es gilt sicherzustellen, dass der zusätzliche Energiebedarf durch die Fußbodenheizung in das Gesamtkonzept integriert und öko- logisch sowie wirtschaftlich tragbar ist. Die Würdigung mit dem 1. Preis ist mit der überzeugenden, integralen Lösung des Projektes zu begründen, welche räumliche Klarheit schafft und gleichzeitig zahlreiche innovative und vielversprechende Ansätze enthält. Die genannten kritischen Punkte sind sorgfältig zu prüfen und zu optimieren, um so die bauliche Integrität als auch die Wirtschaftlichkeit des Projekts zu gewährleisten.
Visualisierung "Überdachung Hof"

Visualisierung "Überdachung Hof"

Prinzipskizze "Schale Innenräume"

Prinzipskizze "Schale Innenräume"

Lageplan

Lageplan

Grundriss Erdgeschoss

Grundriss Erdgeschoss

Grundriss 1. Obergeschoss

Grundriss 1. Obergeschoss

Grundriss 2. Obergeschoss

Grundriss 2. Obergeschoss

Grundriss 3. Obergeschoss

Grundriss 3. Obergeschoss

Schnitt A-A

Schnitt A-A

Schnitt B-B

Schnitt B-B

Schnitt C-C

Schnitt C-C

Fassadenschnitt 1

Fassadenschnitt 1

Fassadenschnitt 2,3 und 4

Fassadenschnitt 2,3 und 4

Maßnahmenkonzept

Maßnahmenkonzept

Energiekonzept

Energiekonzept