Neubau Paul-Ehrlich-Institut in Langen

Das Grundstück befindet sich in einem heterogenen Städtebaulichen Umfeld, im Norden wird es von kleinteiliger Wohnbebauung mit Einfamilienhäusern gerahmt, im Süden von flächigen, Industriebauten, im Westen von kleinere Produktion- und Gewerbe Einheiten und im Osten von den großmaßstäblichen Gebäuden der Deutschen Flugsicherung, des Umweltbundesamts des bestehenden PEI und produzierender Industrie.

Der Neubau wird mit Abstand zu den Grundstücksgrenzen platziert und präsentiert sich als eigenständiges, selbstbewusstes Ensemble innerhalb der heterogenen Struktur. Die benötigten Funktionen sind eng miteinander verflochten und reihen sich zellartig aneinander, es werden spannende Zwischenräume erzeugt, die für Belichtung und Aufenthalt dienen. Die Baukörper werden über einen Sockel und eine Magistrale funktional miteinander verknüpft. Die differenzierte Ausformulierung der Gebäudehöhen nimmt Rücksicht auf die umgebende Bebauung. Zur Paul -Ehrlich-Straße wird eine eindeutige Adresse ausgebildet, der Hauptzugang erfolgt über einen attraktiven Vorplatz und ein 2-geschossiges Foyer.

Die städtebauliche Struktur gleicht einem Organismus und kann welcher wachsen kann, hierzu kann sie im Westen des Grundstücks um 2 weitere modulare Baukörper erweitert werden.

Das Parkhaus wird südlich des Hauptbaukörpers platziert und direkt an die Magistrale angeschlossen. Das Systemparkhaus kann sowohl vertikal als auch horizontal erweitert werden.

Hochbauliche Idee

Das Gebäude setzt sich aus spezifischen Nutzungsmodulen zusammen, jeweils 4 Labore werden mit den zugeordneten Verwaltungsflächen zu einem Labormodul zusammengefasst, die allgemeinen Verwaltungsflächen sind ein weiteres Modul, hinzukommen Technikmodule, Tierhaltung und Allgemeinflächen, die in einem Sockelbauwerk zusammengefasst sind. Die Module werden aneinandergereiht und durch eine Magistrale über alle Geschosse miteinander verbunden. Das 2-geschossige Eingangsfoyer wird von den öffentlich zugänglichen Nutzungen gerahmt, eine breite Treppenanlage mit Sitzgelegenheiten bindet über eine Sicherheitsschleuse die Magistrale im 1.Obergeschoss an. Auf dem Sockelgeschoss aufgesetzt werden drei Baukörper mit insgesamt 11 Laborgeschossen und einem 3 -geschossigen Verwaltungsbau. Die Laborgeschosse werden direkt von unten mit einem im EG untergebrachten Technikgeschoss versorgt. Durch die zentrale Anordnung der Technikbereiche entstehen kurze Wege für die geschossweise Leitungsführung und einfache geometrische Lösungen für die Installation.

Bis auf den gläsernen Eingangsbereich mit seinen öffentlichen Nutzungen gibt sich das Erdgeschoss eher geschlossen und wehrhaft, die sicherheitsrelevanten Nutzungen befinden sich in den Obergeschossen und im Untergeschoss.

Attraktiv gestaltete Dachterrassen über dem 1. Und 2. Obergeschoß als auch den Laborbaukörpern zugeordnete Innenhöfe können als attraktive Freiräume von den Mitarbeiter:innen genutzt werden.

Die Magistrale dient als verbindendes Element und Kommunikationszone der einzelnen Laboreinheiten und Nutzungen.

Labormodule

Bewusst wird eine funktionale Gebäudeform für die Unterbringung der Labore und der Büros des PEI vorgeschlagen und der Umgebung in Form von drei markanten und attraktiv-wahrnehmbaren „Forschungs-Kuben“ ab dem 1. OG präsentiert. Die drei „Forschungs-Kuben“ werden als kompakte Gebäudekörper ausgebildet, die einer klaren innenräumlichen Funktionsstruktur „Labor, Büro, Nebenraum“ unterliegen. Ein Hof in jedem dieser Kuben versorgt die Innenbereiche mit ausreichend Tageslicht, unterstützt die natürliche Orientierung der Mitarbeiter:innen und ermöglicht von jedem Arbeitsplatz aus, einen Außenraumbezug. Innerhalb eines Kubus wird ein sinnvolles modulares System umgesetzt, das sich auch als eine Trennung von hochinstallierten und niedriginstallieren Bereichen beschreiben lässt: Die Labormodule werden in einen kompakten Raumverbund um die Innenhöfe gruppiert, ihnen gegenüber liegen die Bürobereiche als zusammenhängende, lineare Raumgruppen. Die Labormodule liegen gleichzeitig zwischen den zentralen Technikschächten, was eine zentrale, funktionsnahe Installationsversorgung und -dichte ermöglicht. Die Technikschächte sind jederzeit, unabhängig von dem Laborbetrieb, zugänglich und wartungsfähig. Über die jeweiligen Zugänge gelangt man in die Labormodule, die sich selbst gliedern in eine Gerätezone, eine innere Flurerschließung und eine Laborzone. Dieser sind die Auswertebereiche, die, durch eine Glaswand von den Laboren getrennt, als „Klimapuffer“ dienen, jeweils direkt vorgelagert. Die vorgenommene Unterteilung der Module für die Labore orientiert sich in dieser Form an dem jetzigen Raumprogramm; unterschiedliche flexiblere Aufteilungen sind jedoch möglich und an Funktionsveränderungen oder Nutzer:innenwünsche (Großraumlabor, kleinere Nutzungseinteilungen, Veränderung der Auswertzone) anpassbar. Das übergeordnete Konstruktionsraster von 7,20 m (Ausbauraster von 1,20 m) erlaubt diese Anpassungsmöglichkeiten, bietet größtmögliche Flexibilität und gestaltet den Laborbereich zukunftsoffen. Ein den Labormodulen naheliegender, zentraler Kernbereich als Dunkelzone bietet Platz für weitere Nebenräume, Umkleidemöglichkeiten und Toiletten. Hier ist außerdem ein Lastenaufzug für den Materialtransport innerhalb jeden Kubus verortet, der alle Geschosse des Gebäudes, wie zum Beispiel das EG oder das UG mit der Tierhaltung, bedient.

Die S3 werden im UG verortet. Die inhaltliche und nutzungsbedingte Nähe zu dem Tierhaltungsbereich und kurze Erschließungswege für die haustechnische Erschließung werden so gewährleistet.

Tierhaltung

Die Tierhaltung wird im UG konzipiert. Die Umkleidebereiche liegen direkt an den zentralen vertikalen Erschließungen und markieren den gesicherten Zugangsbereich für die Tierhaltung. Die Tierhaltung ist nach einer klaren hierarchischen Wegestrukturierung aufgebaut: allgemeine Erschließungswege, Schleusenzone, Flure rein, Haltungs-/Manipulationszonen, Flure unrein, Schleusenzone. Alle Tierhaltungsbereiche sind gruppierend, gleichsam „inselartig“ zusammengefasst, was aus infektionsrelevanten Aspekten und betriebswirtschaftlichen Erwägungen folgerichtig ist. Funktionen, die nutzungsbedingter Synergien bedürfen sind distanznah verortet (z.B. SPF Maushaltung), zwischen den allgemeinen und infektiösen Bereichen wird klar und baulich getrennt. Das Freigehege für den Nutztierbereich wird auch im UG verortet. Zu diesem Zweck wird ein Hof den EGs bis in das UG heruntergeführt. Die Überbauung ist nur im EG, also nur eingeschossig, geplant, so wird eine ausreichende Belichtung und Belüftung für die Tiere sichergestellt, gleichzeitig ist dieser Bereich von den Mitarbeiter:innen der Tierhaltung barrierefrei zugänglich und sicherheitstechnisch geschützt. Die Käfigwäsche und die begleitenden Lager für Einstreu und Futter sind peripher innerhalb der Tierhaltung verortet. In unmittelbarer Nähe liegt ein Lastenaufzug, der eine direkte Anbindung der Ver- und Entsorgung der Tierhaltung an den Wirtschaftshof im EG sicherstellt, jedoch nicht den Betrieb der Tierhaltung behindert. Auch sind in diesem Geschoss die Mitabeiter:innenbereiche (Aufenthaltsflächen und Teeküchen) zusammengefasst und zentral verortet. Über eine modellierte, abgestufte Außenraumgestaltung entsteht ein großzügiger, qualitätsvoller Außenbereich, der auch als Terrasse mitgenutzt werden kann. Die Mitarbeiter:innen der Tierhaltung können sich so autark und unabhängig von den restlichen Gebäudebereichen bewegen.

Zentral über der Tierhaltung befinden sich die zugehörigen Raum-Luft-Technischen Anlagen mit den darüberliegenden Rückkühlern. Kurze Wege für die gebäudetechnische Anlagen und eine hohe Flexibilität für etwaige Nutzungsanpassungen werden somit, wie auch für die S3-Labore, sichergestellt.

Fassadengestaltung/Material

Das Laborraster findet sich in der Fassadenstruktur wieder. Die Fassade wird aus einer Elementfassade aus recyceltem Aluminium hergestellt. Der modulare Aufbau des Gebäudes findet sich in der Fassade wieder, ein umlaufend gleichartiges System bedient verschieden Anforderungen an die dahinter liegenden Nutzungen durch Variation. Die gerasterten außenliegenden vertikalen und horizontalen Aluminium-Panels erzeugen eine passive Grund Verschattung. Brüstungs- bzw. Sturzelemente in Verbindung mit einem opaken Lüftungselement sorgen für einen angemessenen Verglasungsanteil und sorgen für die Vielfalt in der Einheit.

Freiflächengestaltung, Dachgestaltung und -begrünung

Der Vorplatz des Hauptgebäudes, der wichtigste und identitätsstiftende Bereich der Freianlagen, ist eine klar strukturierte und unaufgeregte Platzfläche. Sie zieht sich vom Haupteingang entlang des Gebäudes bis zu den Besucherparkplätzen im Osten der Anlage. Mit einer einfachen Formsprache, raumgreifender Prägnanz und stilvollen Details unterstützt er das bauliche Ensemble bei einem selbstbewussten Auftritt. Der Platz ist mit Großformat-Betonsteinen mit Natursteinvorsatz gepflastert und bietet mit einem Wasserbecken inkl. kleinen Wasserspielen und Pflanzflächen mit Sitzmöglichkeiten eine angemessene Aufenthaltsqualität. In sich ruhend zeigt er trotzdem eine gewisse Lebendigkeit. Vor dem Haupteingang bietet sich neben einer bepflanzten Sitzgelegenheit viel Raum um die Skulptur vom Bestandsgebäude des PEI neu zu inszenieren. Die endgültige Position möchten wir gern in Abstimmung mit dem PEI festlegen. Das Wasserbecken ist neben der Funktion als Gestaltungselement ebenso Teil des Regenwassermanagements und sammelt alles anfallende Regenwasser des Vorplatzes, bietet Verdunstungsflächen und leitet das Regenwasser weiter in die Versickerungsflächen. Die barrierefreien Besucherparkplätze sind mit Rasenfugenpflaster ausgestattet und verbinden die Zufahrt auf das Gelände mit der östlichen Feuerwehrumfahrung der anwesenden Gebäude. In nördlicher Richtung geht der Vorplatz in den öffentlichen Raum über. Ein großzügiger Parkweg aus wassergebundener Wegedecke begleitet durch Bestandsvegetation und neu gepflanzter Baum- und Strauchvegetation verbindet die Paul-Ehrlich Straße im Norden mit der Voltastraße im Süden, inkl. den kleinen Zuwegungen in die Wohnbebauung im Nordwesten.

Die Pflanzenauswahl ist sowohl mit einheimischen als auch klimaorientierten Pflanzenarten durchzogen. Entlang des Parkstreifens verläuft die nördlich-nordöstliche Grenze des Institutsgeländes, welche auch hier mit einem angemessenen Sicherheitszaun ausgestattet ist. Um diese rein funktionale - und hinsichtlich der kleinen Parkathmosphäre – etwas unsympathischen Erscheinung zu reduzieren, wird das außenliegende Gelände kurz vor dem Zaun abgeböscht und mit einer Winkelstützmauer versehen. Auf dieser ca. 2 m hohen Mauer wird dann ein sichtlich kleinerer Zaun installiert. Sowohl die Mauer als auch der Zaun werden von beidseitiger wehrhafter Vegetation begleitet und retuschiert. Das restliche Gelände ist mit einer klassischen Sicherheitszaunanlage eingefasst.

Neben den funktionalen Flächen der Feuerwehrumfahrung und der Wirtschaftszufahrt ist die gesamte rückwärtige Außenanlage des Institutsgebäudes als Retentionsfläche ausgebildet. Eine gezielte Geländemodellierung führt zu unterschiedlich tiefen Verdunstungs- und Versickerungsflächen unterschiedlicher Größe, inkl. dem eben benannten Mauergraben, welcher in diesem Fall als Notüberlauf vorgesehen ist. Neben vielen einheimischen Pflanzenarten sind diese Retentionsebenen mit unterschiedlichen Pflanzenarten versehen, welche für Retentionsgebiete bestens geeignet sind. Von Rasen über Stauden und Sträucher, hohe Gräser bis hin zu Bäumen sind fast alle Vegetationsarten vorhanden. Ein paar verstreute Findlinge und Totholz-Biotope bilden dezente Details und leisten umweltfreundliche Dienste. Die Pflanzflächen sind mit unauffälligen Pflegewegen aus Schotterrasen durchzogen. Die Wasserfläche auf dem Vorplatz, der Mauergraben und die Retentionsbecken sind durch ober- und unterirdische Wasserwege verbunden, um ein effizientes Regenwassermanagement zu gewährleisten. Dieser überschaubare Eingriff in die Freianlagen bietet sehr gute Voraussetzungen für eine hindernisarme Erweiterung der Gebäudestrukturen.

Die hauseigenen Außenanlagen des Gebäudes sind unterschiedlich gestaltet. Die Dachflächen sind neben PV-Anlagen mit extensiver Dachbegrünung ausgestattet. Die Innenhöfe sind begehbare Flächen, welche zurückhaltend mit einer Wegedecke, Baumpflanzungen und Sitzgelegenheiten eingerichtet sind. Jedoch sind die Dachterrassen, auf ihren unterschiedlichen Ebenen, als Hauptaufenthaltsorte der Außenbereiche anzusehen. Sie sind als grüne Oasen konzipiert, reich an Vegetation in Form von Bäumen, Sträuchern und ausgiebigen Rasenflächen, dezent mit Stauden und anderen Bodendeckern verfeinert. Befestigte Flächen aus Rasenfugensteinen und WPC-Holzdecks bieten weitere Aufenthaltsbereiche, welche teilweise mit Pergolen beschattet werden. Das überschüssige Regenwasser, welche von den benannten Grünflächen nicht gespeichert werden kann, wird in die anstehenden Retentionsflächen weitergeleitet. Das klimaorientierte Wassermanagement der Grünflächen auf dem gesamten Gelände unterstützt das Mikroklima auf dem Gelände, verbessert die Luftqualität, erhöht die Biodiversität von Fauna und Flora und leistet somit einen Teil zum Umwelt- und Klimaschutz.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Der Beitrag zum Kilmaschutz wird durch die Energieeffizienz des Gebäudebetriebs, der Gebäudekonstruktion sowie der Gebäudeaußenhülle erreicht. Der Ersatzneubau wird mindestens in Effizienzhaus-Stufe 40 geplant.

Langfristig wird der CO2-Fußabdruck vor allem durch den Gebäudebetrieb beeinflusst. Hier ist der Einsatz von regenerativen Energien am Standort von Vorteil: PV-Anlagen auf dem Dach. Managementsysteme zur Minderung des Energieverbrauchs, reduzierte Stromkreise bzw. Betriebszeiten und ein nachhaltiges Nutzerverhalten leisten einen wichtigen Beitrag zur CO2-Einsparung. Der Einsatz künstlicher Beleuchtung und der damit verbundene Energieverbrauch, wird durch eine möglichst natürliche Belichtung reduziert. Schmale Fensterstürze, angemessene Raumtiefen, angenehm helle Raumoberflächen und gute Sichtbeziehungen nach Außen sorgen für ein gut belichtetes Raumerlebnis. Passiver sowie außenliegender Sonnenschutz und Wärmespeicherkapazitäten der Innenbauteile schützen den Innenraum vor sommerlicher Wärmelasten und reduziert den Energiebedarf für eine aktive Kühlung.

Die aktive Reduzierung des CO2-Fußabdruckes wird nicht nur über die Energieeffizienz gewährleistet, sondern auch über die Begrünung von Dach, Fassaden, Innen- und Außenräum. Die CO2-Speicherung über die Baustoffe und Bauteile ist ebenfalls wirksam (Holzhybrid Konstruktion im Büro/Institutsbereich, Brettschichtholzdecken, Holzinnenausbau).

Einen aktiven Beitrag zum Umweltschutz leisten die Maßnahmen zu Biodiversität, Wasser und das Mikroklima vor Ort. Hierfür ist Begrünung sowie Regenwasserspeicherung auf und um das Gebäude wichtig. Zur Bewässerung der Grünanlagen wird das Regenwasser in Zisternen aufgefangen und unterirdisch gesammelt. Versiegelte Flächen werden in den Außenanlagen wo möglich vermieden. Flächen der Fassade, Dach und Außenanlagen werden mit hellen Oberflächen versehen, um einen guten SRI-Wert zu erzielen. Regionale und schattenspende Pflanzen in den Außenanlagen haben einen sehr vorteilhaften Einfluss auf das Mikroklima und die Biodiversität.

Auswirkungen auf die Betriebs- und Lebenszykluskosten des Gebäudes haben vor allem die Energie-, Instandhaltungs- und Reinigungskosten, die Auswahl der Baustoffe, die Pflege des Grünraums und der Trinkwasserverbrauch. Die modulare Gebäudestruktur und kompakte Grundform lassen ein äußerst wirtschaftliches Gebäude erwarten.

Die Beschaffenheit der Fußböden wird aufgrund der besonderen Anforderungen von Laborgebäuden unter den Aspekten der Reinigungsanforderung, Anzahl der fugen und Oberflächengestaltung untersucht und tolerant gegen leichter Verschmutzung ausgeführt. Durch das geplante Stützenraster und die Raumaufteilung, ist eine hindernisfreie Planung und Ausbau gegeben. Auf eine reinigungsfreundliche Einbausituation, Gestaltung der Treppengeländer und Sanitärräume wird bei der Planung geachtet.

TGA-Konzept

Für die Laborbereiche, Tierhaltung, Hörsaal, Bibliothek und Ausstellung sind Lüftungsanlagen vorgesehen. Die Beheizung erfolgt über Flächenheizsysteme mit niedrigen Systemtemperaturen. Die außenliegenden Bürobereiche werden über natürliche Fensterlüftung mit Frischluft versorgt. Die Versorgung mit Strom, Wärme und Dampf erfolgt durch die Energiezentrale der DFS Energy GmbH. Um die für die Vorkonditionierung der Luft benötigte Energie einer zweiten Nutzung zuzuführen, sind die Anlagen mit hocheffizienten Wärmerückgewinnungssystemen als Kreislaufverbundsystem ausgestattet.