Neubau Institutsgebäude Chemie für die TU Chemnitz

Institut für Chemie der Technischen Universität Chemnitz


Städtebauliches Konzept
Städtebaulich fügt sich das neue dreigeschossige Institut für Chemie als ein weiterer Baustein in das Gesamtkonzept der Technischen Universität Chemnitz ein. Dabei setzt der Neubau auf das Konzept einer zusammenhängenden Laborlandschaft, welche städtebaulich die vorhandene Typologie der Bestandsbauten aufnimmt, bzw. diese weiterentwickelt.
Hin zum Campusplatz öffnet sich das Gebäude mit seinem repräsentativen Haupteingang. Von hier aus gelangt man direkt zu den öffentlichen Bereichen, sowie dem zentralen Hörsaalbereich, welcher von einem grünen Innenhof gefasst ist. Im Zentrum des Gebäudes befindet sich eine zentrale Treppenanlage, diese bindet die darüber liegenden Laborlandschaften an.
Entlang der Reichenhainer Str. folgt die Gebäudegeometrie dem Straßenverlauf, bzw. nimmt durch die parallele Anordnung zur gegenüberliegenden Blockbebauung konsequent den städtebaulichen Kontext auf. Hin zur Lise-Meitner Str. Hat die Fassade des Neubaus einen leichten Knick, wodurch sie sich städtebaulich der Geometrie des Straßenverlaufes anpasst.
Die Anlieferung sowie die überdachten Fahrradstellplätze werden im westlichen Bereich des Wettbewerbsgrundstückes, des heutigen Uni-Parkplatzes vorgeschlagen.



Innere und äußere Erschließung, räumliche Organisation
Die Erschließung des Institutes erfolgt über den Campusplatz und führt in ein helles Foyer.
Direkt neben dem zentralen Hörsaal befindet sich eine Treppenanlage, welche die Obergeschosse anbindet.
Um die drei Lichthöfe sind die einzelnen Laborlandschaften in den verschiedenen Geschossen angeordnet.
In den Obergeschossen schließen die Laboreinheiten an die Zentralerschließung an. Diese sind als flexible Nutzungseinheiten (unter 400 qm) geplant. Bei der angebotenen Raumstruktur bilden die Labore mit Ihren Technikschächten jeweils das Zentrum eines Clusters. Zur Fassade sind die jeweiligen gut belichteten Büroflächen gelegen. Hin zum Innenhof orientieren sich die Einzelnen Auswerteplätze der Laboreinheiten.
Entlang der Lichthöfe befinden sich einzelne Aufweitungen für multifunktionale Kommunikationszonen und Teeküchen.
Zudem dient der galerieartige Treppenraum als Aufenthaltsraum der Nutzer, zu den grünen Innenhöfen orientiert, bildet er das kommunikative Herz des Gebäudes, einen Raum für wissenschaftlichen Gespräche und den interdisziplinären Austausch der verschiedenen Bereiche.
In der Addition entsteht ein Raumgefüge mit einem zentralen Bereich und dezentrale Flächen, ebenso wie eine die Arbeitsplatzqualität und Kommunikation fördernde Organisation, Gestaltung und Lichtführung.
Architektursprache, Fassadengestaltung, Konstruktion
Die Konstruktion des Laborgebäudes ist in Hybridbauweise geplant. Dabei sind sowohl das Untergeschoss, die Treppenhauskerne, die punktgehaltenen Decken und brandschutzrelevanten Bauteile als Beton- Massivkonstruktion vorgesehen. Die Gebäudeaussteifung erfolgt über die Erschließungs- und Technikkerne. Die Fassadenelemente und die Ausbauwände sind in Holzbauweise vorgesehen. Die Fassade ist dabei fein akzentuiert und bildet die Gebäude- und Konstruktionsstruktur nach außen ab. Zusätzlich sind an der Fassade die dargestellten Photovoltaikelemente angedacht.
Das Ausbauraster/Laborraster ist mit 1,20 m geplant. Das Konstruktionsraster ist entsprechend in einem Raster von 3,60m, 7,20m und 10,80m geplant. Weitgespannte Deckenkonstruktionen werden mittels Unterzügen unterstützt.
Die Gliederung der Fensterebene ist aus dem Ausbauraster abgeleitet und bietet flexible Anschlussmöglichkeiten für die Raumtrennwände. Im Inneren sind die Räume durch einen Materialwechsel aus hell gefassten Wandflächen, Holzflächen und Glas geprägt. Im Zusammenspiel mit hellen Bodenbelägen und einem abgestimmten Farb-Materialkonzept entstehen lichtdurchflutete Räume, die sowohl offen für das Arbeiten und Forschen in Gruppen, aber auch abgeschirmt für konzentrierte Einzelarbeit konzeptioniert sind und einen angenehmen Ort für die Arbeit und Forschung vermitteln. Ein- und Ausblicke in verschiedene Funktionsbereiche schaffen Transparenz und Identifikation und unterstützen die fachübergreifende Kommunikation.
Alle Glasflächen, inkl. des Oberlichtes erhalten einen außenliegenden Sonnenschutz.
Im Bereich der zentralen Erschließung sind zur Schalldämpfung Lignotrend-Oberflächen vorgesehen die mit hell lasierten Holzoberflächen diesen Bereich prägen. Auf der Dachfläche werden alle notwendigen Technikflächen für Lüftung etc. vorgeschlagen. Diese finden einen oberen gestalterischen Abschluss durch ein Photovoltaikdach. Alle weiteren Dachflächen erhalten eine Dachbegrünung.
Brandschutz
Die Rettungswegeführung ist über je zwei bauliche Rettungswege sichergestellt. Im Rahmen des vorbeugenden Brandschutzes wird eine flächendeckende Brandmeldeanlage vorgeschlagen. Löschmitteleinheiten werden dezentral zur Verfügung gestellt. Die Laboreinheiten entsprechen 400 qm Nutzungseinheiten.
Barrierefreies Bauen
Das Gebäude entspricht den Vorgaben der Barrierefreiheit (gem. DIN 18040-1).
Ökologisch-energetisches Konzept
Analog zum Gebäudekonstruktionskonzept, bei dem die Materialien dort eingesetzt werden, wo es sinnvoll/wirtschaftlich ist und sowohl die Vorteile des Massivbaus als auch die des Holzbaus genutzt und miteinander kombiniert werden, basiert auch das Haustechnikkonzept darauf, bei minimiertem Einsatz technischer Systeme eine hohe Gesamteffizienz zu erreichen (Low-Tech vor High-Tech).
Konzeptionelle Grundsätze für Nachhaltigkeit und den wirtschaftlichen Gebäudebetrieb:
Auf der Basis - Verwendung kreislauffähiger Materialien und Baustoffe, Energieeffizienz und Low-Tech kann ein nahezu klimaneutrales Gebäude realisiert werden, welches einen vorbildlichen Beitrag zum Klimaschutz leistet.

Folgende Parameter sind zugrunde gelegt
• Hybrid-Konstruktion mit hohem Vorfertigungsgrad
• Verwendung recyclingfähiger und natürlicher Baustoffe
• sehr gut gedämmte Gebäudehülle
• robuste und nachhaltige Fassadenoberflächen mit Photovoltaikelementen
• begrünte Dachflächen
• gute und gleichmäßige Tagesbelichtung der Cluster mit der Möglichkeit zur Nachtauskühlung
• optimierter sommerlicher Wärmeschutz durch Außenjalousien
• Begrünung der Dachflächen unter den Aspekten der Biodiversität und Unterstützung des Mikroklimas
• Zentrale Anordnung der TGA/RLT-Anlagen mit kurzen Leitungswegen
• Einsatz von Photovoltaik und Solarthermie auf der Dachfläche
• Einsatz effizienter Anlagenkomponenten mit Wärmerückgewinnung
• optional Nachtauskühlung / Nutzung der Massivbauteile als Speichermasse
• Weitgehend offen geführte Installationen ermöglichen eine einfache Reversibilität/Flexibilität

Die Herstellung des Gebäudes mit einem hohen Vorfertigungsgrad lässt eine wirtschaftliche Errichtung des Bauwerks erwarten. Um die berücksichtigten Nachhaltigkeitsaspekte zu dokumentieren kann das Gebäude mit der Qualitätsstufe „Silber oder Gold “ gem. BNB zertifiziert werden.


Energiekonzept
Elektrische Energie: Die elektrische Energie wird über das öffentliche Netz bezogen. Zur Aufrechterhaltung des Forschungsbetriebes (bei Stromausfall) werden relevante Geräte über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung versorgt, darüber hinaus steht ein Netzersatzaggregat zur Verfügung. Auf den Dächern des Gebäudes werden Solarkollektoren eingesetzt, welche die Energie der Sonne sowohl in elektrische Energie als auch in Wärmeenergie umwandeln (PVT Kollektoren). Der solar gewonnene Strom wird im Gebäude komplett verbraucht, bzw. für die sonnenarmen Stunden zwischengespeichert.

Wärme und Kälte: Die Wärmeversorgung wird über das bestehende Fernwärmenetz bezogen. Bei dem Gebäude werden im Zeitraum September bis Mai gleichzeitig sowohl Wärme- als auch Kältebedarfe vorhanden sein. Das Technikkonzept sieht vor, diese beiden Wärmeströme über ein Wärmepumpensystem zu koppeln und simultan Wärme- als auch Kälteenergie den jeweiligen Verbrauchern zur Verfügung zu stellen. Tageszeitlich divergierende Leistungsanforderungen werden über einen (Kaltwasser-) Pufferspeicher kompensiert. Überschlägig können damit ca. 30 % des jährlichen Heiz- und Kältebedarfes mit einer effizienten Leistungsrelation von 7 (Bsp: 1 kW Elektroenergie erzeugt 3 kW Kälteenergie und 4 kW Wärmeenergie) gedeckt werden.
Die im Sommer erforderliche Kälte erfolgt über die zentrale Kälteversorgung. Die Büro- und Seminarräume werden über kombinierte Heiz –Kühl -Deckensegel beheizt oder bedarfsweise gekühlt. Der Verzicht auf geschlossene Abhangdecken ermöglicht einen guten thermischen Anschluss der Räumlichkeiten an die Bauteilmassen, wodurch insbesondere der sommerliche Wärmeeintrag aufgenommen werden kann und in den Nachtstunden (zum Beispiel durch Nachtauskühlung) wieder abgegeben wird.
In den Labor -und Reinräumen erfolgt die thermische Konditionierung über die Lüftungsanlagen.
Lüftung:
Die Lüftungszentralgeräte zur Frischluftversorgung für Labore werden in den Technikzentralen auf dem Dach untergebracht. Lüftungszentralgeräte verfügen über die Luftbehandlungsfunktionen Filtern, Wärmerückgewinnung, Heizen, Kühlen, Entfeuchten, Befeuchten. Die Wärmerückgewinnung wird in Form eines hocheffizienten Kreislaufverbundsystem ausgeführt, wobei weitere Wärmeströme, wie zum Beispiel Freikühlung, Abwärme oder Solarwärme zusätzlich ein- und ausgekoppelt werden können.
Sämtliche Lüftungszentralgeräte werden volumenstromvariabel ausgeführt, ebenso die endständigen Netze. Generell werden Büros und Seminarräume in Abhängigkeit von Präsenz und Raumluftqualität volumenstromvariabel gelüftet. Für Laborräume wird die Möglichkeit untersucht, die Luftwechsel außerhalb der Betriebszeiten zu reduzieren.
Die Lüftung der Labore wird auf einen ca. 8 fachen Luftwechsel bemessen. Die Zuluft wird als Impulsraum in den Raum hinein gebracht, Abluft wird entweder über Abzüge, Raumabluft oder sonstige Möbel erfasst.
Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit
Das Ziel des Energiekonzeptes besteht darin, eine weitgehende CO2- Neutralität mit angemessenem Nutzerkomfort zu verbinden, die nachhaltige und wirtschaftliche Gesichtspunkte verknüpfen. Zur Wärmeversorgung wird die Nutzung von Fernwärme vorgeschlagen. Die Fernwärme weist schon heute einen vergleichsweise geringen CO2- footprint auf, der perspektivisch noch weiter reduziert wird. Ergänzend dazu werden die im Gebäude vorhandenen Möglichkeiten der regenerativen Energieerzeugung genutzt. Auf den Dächern und der Fassade werden kombinierte Solarkollektoren (PVT) installiert, die sowohl Strom als auch Wärme generieren. Der solargewonnene Strom wird zum Eigenverbrauch in das hausinterne Verteilernetz eingespeist. Die solar gewonnene Wärme wird im Winter und in der Übergangszeit zur Unterstützung der Raumheizung genutzt. . Für die thermische Konditionierung der Büroflächen werden kombinierte Flächenheiz- und Kühlsysteme (z.B. Heiz- / Kühlsegel) vorgeschlagen, da deren Systemtemperaturen für die Nutzung regenerativer Energien besonders geeignet sind. Alle Technikschächte und -trassen sind zentral in durchgängigen Versorgungsschächten angeordnet.
Die kompakte, gut gedämmte und klare Struktur sowie Konstruktion des Gebäudes mit seinen robusten Oberflächen im Zusammenhang mit dem effizienten Energiekonzept verspricht eine sehr wirtschaftliche Herstellung und geringe Kosten für den Betrieb des Gebäudes.


Freianlagen
Die Anlieferung erfolgt über einen Hofbereich im westlichen Bereich des Grundstückes Hier befinden sich auch die gewünschten überdachten 100 Fahrradstellplätze. Ergänzt wird dieser Bereich durch einen Bepflanzung aus heimischen, bzw. aus dem Bestand resultierenden Gehölzen. Für die 3 begrünten Innenhöfe werden kleinere niedrigstämmige Baumgruppen in den erdreichberührenden Bereichen vorgeschlagen. Auf den terrassenartigen Zonen im Erdgeschoss wird eine extensive Begrünung mit Sträuchern und Gräsern vorgeschlagen. Zudem ist angedacht, dass diese Innenhöfe in Teilbereichen mit Bänken ausgestattet sind und als Verweilzonen für die Nutzer dienen.