Neubau Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits‐ und Veterinärwesen Sachsen (LUA) in Bischofswerda

Städtebauliches und architektonisches Konzept
Ein klares Ensemble für ein zukunftsgewandtes Labor

Chance wie auch Herausforderung der Entwurfsaufgabe besteht darin, außenräumlich einen angemessenen Umgang mit der abfallenden Topografie und dem übermäßig weitläufigen Grundstück zu finden sowie innenräumlich eine qualitativ hochwertige Antwort auf die vielschichtigen, funktionalen Anforderungen für zeitgemäßes Arbeiten im Labor zu geben.
Der Entwurf adressiert die Aufgabe durch die Idee eines in der Geschossigkeit gestaffelten und dem Topografieverlauf folgenden, kompakten Gebäudeensembles: Vier Baukörper platziert im südlichen Grundstücksbereich stufen sich in ihrer Gebäudehöhe mit dem Geländeverlauf nach oben und gruppieren sich um einen zentralen Innenhof, der als grüne Mitte das kommunikative Herz des Gebäudeensembles bildet und die vier Baukörper ringförmig intuitiv miteinander verbindet. Die vier windmühlenartig gesetzten, aufgehenden Einzelgebäude bilden funktional die drei Fachabteilungen sowie die zentralen Verwaltungsflächen baukörperlich ab.
Das verbindende Sockelgeschoss schiebt sich durch die Höhenentwicklung in Teilen in das bestehende Terrain, so dass sich neben dem qualitätvollen Lichthof und einer lesbaren inneren Erschließung außenräumlich eine Serie klar definierter Freiräume mit spezifischer Funktion und unterschiedlichem Charakter aus der Setzung der vier Hauptbaukörper ergeben:
In der südöstlichen Grundstücksecke öffnet sich an der Einfahrt zum Wettbewerbsgebiet ein repräsentatives Vorfeld, welches in einem Freiraumband die Themen Dienstfahrzeuge, Bushaltestelle und Fahrradstellplätze aufnimmt und einen zentralen Vorplatz als eindeutige Adresse für das Gebäudeensemble mit kurzläufiger Verbindung zum Mitarbeiterparkplatz aufspannt. Bewusst getrennt von den Personenströmen des repräsentativen Vorfeldes werden die Waren- und Anlieferströme in einem geschützten Anlieferhof nach Nord-Osten abgewickelt. Durch das ansteigende Gelände und die Baukörpersetzung öffnet sich das Ensemble in süd-westlicher und nord-westlicher Richtung großzügig zum freien Landschaftsraum und ist im Vergleich zu den Freiraumzonen Ankommen und Anlieferung grüner und landschaftlicher geprägt. Die Dachfläche oberhalb des verbindenden Sockelgeschosses stellt eine fliesende Erweiterung des Landschaftsraumes dar und bietet den Mitarbeitenden einen nutzbaren Dachgarten, der sowohl über eine räumliche Verbindung in den zentralen Lichthof wie auch einen visuellen Bezug zu aufgehenden Kommunikationszonen der Labor- und Verwaltungsflächen verfügt.
Durch die Verortung des Gebäudeensembles im südlichen Grundstücksbereich wird im Norden ein großer Teil des freien Baufeldes der Natur bzw. etwaiger Erweiterungen vorbehalten.
Die Komposition kompakter Einzelbaukörper um eine gemeinsame, ins Terrain eingebundenen Mitte schafft ein Ensemble-Quartett, welches baukörperlich mit einem niedrigen Flächenverbrauch und ohne tiefgreifende Unterschosse aufwartet, und im Freiraum nicht unterbaute, erdangebundene Außenbereiche für intensive Begrünungen und ein zeitgemäßes Regenwassermanagement anbietet. So platziert sich der Entwurf nachhaltig, selbstbewusst und zukunftsorientiert am bestehenden Ort.

Struktur und Organisation
Eine effiziente Grundstruktur für eine lesbare Funktionsverteilung

Die innere Organisation spiegelt die städtebauliche Konzeption von vier Einzelbaukörpern gruppiert um eine gemeinsame Mitte wider und organisiert das Raumprogramm logisch und ablesbar innerhalb des vorgeschlagenen Gebäude-Ensembles.
Die Laborflächen der drei Fachbereiche werden mit gleicher Systematik und identischer Grundstruktur in drei Einzelbaukörpern unterschiedlicher Geschossigkeit abgebildet. Die drei Laborbaukörper werden um einen vierten Baukörper mit einem kleineren Fußabdruck ähnlicher Proportion ergänzt. Darin befinden sich konzentriert die Verwaltungs- und Ausbildungsflächen in einer passenden Grundstruktur. Die kommunikativen und repräsentativen Gemeinschaftsfunktionen werden in einem verbindenden Sockelgeschoss gebündelt.
Über das Foyer, welches über den Vorplatz von der Südseite des Grundstücks erschlossen wird, erreichen Mitarbeitende einen ringförmigen Verteilerraum, der funktional Gemeinschaftsbereiche wie Wartezonen, Bibliothek und Mensa abbildet und einen zentralen Treffpunkt zum sozialen Austausch darstellt. Der Weg um den ausgeschnittenen Lichthof sorgt für eine intuitive und lesbare Orientierung innerhalb des Sockelgeschosses und bindet in den Eckpunkten über vier aufgehende, repräsentative Vertikal-Erschließungen die drei Laborbaukörper sowie den Verwaltungsbaukörper an.
Getrennt von den Personenströmen verfügt der gegen Erdreich orientierte, dienende Teil des Sockelgeschosses über einen Warengang, der eine kreuzungsfreie Verbindung von den Anlieferflächen im Sockel in die aufgehenden Laborbaukörper sicherstellt.
Die drei Laborbaukörper folgen bewusst strukturell und organisatorisch demselben Grundprinzip. Die Volumina können konzeptionell als „Gefäße“ gesehen werden, welche mit dem vielschichtigen Raumprogramm der einzelnen Fachabteilungen gefüllt werden. Die Ausprägung der Einzelbaukörper mit gestaffelten Geschossigkeiten erlaubt dabei, die unterschiedlich großen Fachbereiche mit systemgleichem Regelprinzip in jeweils einem Gebäudeteil zu bündeln.
Die Struktur der Regelgrundrisse entwickelt sich maßgeblich aus den nutzungsspezifischen Anforderungen eines Laborhauses, ermöglicht jedoch gleichzeitig große Flexibilität und schafft gemeinsame Räume der Kommunikation. Das Geschoss eines jeden Baukörpers ist in eine U-förmige Spur aus Labor-Einheiten, einer Büro-Spur zur gemeinsamen Mitte hin und einer Nebenraumzone im Inneren gegliedert. Angereichert werden die funktionalen Labor- und Büroabwicklungen durch laborinterne Fluraufweitungen am Kreuzungspunkt der Laborspuren mit Blick in den freien Landschaftsraum und einem gemeinschaftlichen Kommunikationsbereich außerhalb des Labor-Sicherheitsbereiches mit Bezug zur grünen Mitte.
Die Labor-Spuren sind bewusst stützenfrei gehalten, um eine große Flexibilität in der Anordnung der Labore zu schaffen. Im Laborbereich finden sich die Auswertezonen jeweils an der Fassade. Sie können je nach Nutzerwunsch direkt der Laborfläche zugeschlagen werden, oder als durchgängige Zone verstanden werden. Das Grundmodul der Labore von 3,60 m Breite lässt sich so innerhalb der Spur beliebig zusammenschalten. Die einzelnen Fachgruppen sind entsprechend ihrer Zugehörigkeit sinnvoll über die Geschosse verteilt und werden über den Kernbereich durch die entsprechenden zugehörigen Nebenräume angedient.
Da jeder Baukörper eine Fachabteilung beherbergt, ergibt sich eine logische Organisation der S2 und S3 Bereiche. So sind im nördlichen und westlichen Baukörper die S2 und S2 Bereiche vorgesehen. Wobei sich die Fachgruppe 2.8 ebenfalls im nördlichen Körper befindet, um sich in den S2 Bereich zu gliedern. Die Gemeinschaftsbereiche an den Stirnseiten mit Bezug zur grünen Mitte befinden sich bewusst außerhalb der Sicherheitsbereiche der Labore, um eine freie Durchwegung aus dem Erdgeschoss zu erlauben und durch eine starke vertikale Vernetzung der Etagen den Austausch zwischen den Mitarbeitenden zu fördern.

Konstruktion und Fassade
Konsequente Systemtrennung – eine materialgerechte Konstruktion

Verankert in der klaren Grundstruktur des Gebäudes entwickelt sich das Tragwerkskonzept durch die „Spuren“ der Nutzung und den durchgehenden Kernbereich. Das Tragwerk folgt konsequent einem seriellen Grundprinzip und ist als sortenreiner Skelettbau ohne Verbundwerkstoffe konzipiert:
Vorgefertigte Stahlbetonstützen werden im Raster von 3,6 x 8,4 m angeordnet. Von der Fassade bis zum Korridor werden vorgefertigte Stahlbetonträger über gesteckte Verbindungen zwischen den Stützen reversibel eingehängt. Für die Stützen und die Biegeträger wird bewusst Stahlbeton gewählt, um die Dimensionen gering zu halten.
Die Geschossdecken selbst sind als reine Holzdecken konstruiert und bestehen aus Brettstapelelementen, die auf den ausgeklinkten Balken aufgelegt werden. So bleibt die gesamte Konstruktion reversibel und sortenrein. Die Brettstapelelemente sind zudem leimfrei. Um die notwendige Scheibensteifigkeit der Geschossdecken statisch zu erreichen, werden Flachstahlprofile kreuzförmig auf der Oberseite der Massivholzdecke befestigt. Diese Aussteifungselemente liegen später in der Schüttung, die oberseitig aufgebracht wird, um die Anforderungen an die Akustik zu gewährleisten. Im Bereich der Korridore werden CLT-Elemente als punktgestützte Platten von den Stützen getragen. Aufgrund der geringen Spannweite sind keine Träger erforderlich.
Das vorgeschlagene System setzt Holz- und Stahlbeton so ein, dass die Vorteile der Materialien jeweils optimiert genutzt werden. Die höhere Tragfähigkeit und vor allem die höhere Steifigkeit von Stahlbeton führt bei den Balken dazu, dass die Aufbauhöhe insgesamt nicht größer ist, als bei einer Flachdecke. Gleichzeitig hat diese hybride Bauweise eine deutlich geringeres Treibhauspotential, ohne an Flexibilität und Einfachheit einzubüßen.
Die Leitungsführung der Labore kann unterhalb der Deckenkonstruktion kollisionsfrei und flexibel geführt werden. Keine statischen Elemente behindern die Installation. Die Erschließungskerne sind konventionell in Stahlbetonbauweise konzipiert. Sie führen die horizontalen Lasten der Geschossdecken bis zur Gründung. RC-Beton wird verwendet werden, sofern dieser lokal verfügbar ist.
Durch einen hohen Grad der Vorfertigung, nachhaltige Fügung und effiziente Raumstruktur wird das Tragwerk dem Gesamtkonzept des Gebäudeensembles gerecht und bildet einen zeitgemäßen Ansatz ab.

Nachhaltige und hochfunktionale Hülle

Die Gebäudehülle legt sich gleichermaßen um alle Baukörper, reagiert jedoch spezifisch durch Öffnen und Schließen der Fassade auf die jeweiligen Nutzungen im Inneren. Der Neubau entwickelt seine Ästhetik im Dialog von Kontext und Nutzung – im Einklang mit einem zeitgemäßen und nachhaltigen Materialkonzept. Die Primärschicht der Fassade wird als geschlossene Brüstung in Form einer Holz-Ständer-Konstruktion mit einem darüberliegenden, transparenten Tageslichtband realisiert. So wird auch hier der materialgerechte Umgang mit Baustoffen als grundlegendes Prinzip des Entwurfs fortgesetzt. Die eingesetzten Alu-Fenster sind in regelmäßigem Abstand von 1,20 m als Dreh-Kipp-Flügel ausgeführt, um eine Reinigung der Fassade von innen zu ermöglichen. Der außenliegende Sonnenschutz wird als Raffstore ausgeführt, um eine optimale Lichtlenkung auch in die tiefen Laborbereiche zu ermöglichen und dadurch den Bedarf an künstlicher Belichtung zu reduzieren.
Ergänzt wird der Sonnenschutz durch einen innenliegenden Blendschutz. Zur flexiblen Anordnung der Ausstattung im Auswertungsbereich wird ein umlaufender Brüstungskanal in die Fassadenkonstruktion integriert.
Die äußere Fassade wird im Brüstungsbereich aus 100 % recyceltem End-of-Life-Aluminium und im Sturzbereich aus Holzwerkstoffplatten als hinterlüftete und damit leicht demontierbare Bekleidung hergestellt. In Bereichen ohne natürliche Belichtung schließt sich die Gebäudehülle komplett.
In den Bereichen der Kommunikationszonen öffnet sich die Fassade der vier Baukörper über bodentiefe Verglasung zur gemeinsamen Mitte. Insgesamt entsteht so eine modulare Struktur, die eine größtmögliche Flexibilität in der Nutzung erlaubt und bei Bedarf auch einfach wieder rückgebaut werden könnte.

Energiekonzept und Nachhaltigkeit

Um den Ressourceneinsatz und den Wärmeaustausch mit der Außenluft zu minimieren, ist der Baukörper des Gebäudes kompakt und geometrisch einfach gehalten. Der verbleibende Heizwärmebedarf wird durch eine effiziente Wärmedämmung weiter reduziert. Ein außenliegender Sonnenschutz mit mechanischer Steuerung sorgt im Sommer für eine geringe Aufheizung der Innenräume. In Ergänzung mit einem innenliegenden Blendschutz kann das Tageslicht optimal genutzt werden. Der Energiebedarf für die elektrische Beleuchtung wird durch eine tageslicht- und präsenzabhängige Regelung auf ein Minimum reduziert.
Die effizienten passiven Maßnahmen sorgen für einen geringen verbleibenden Energiebedarf für das Gebäude. Der Energiebedarf des Gebäudes wird hauptsächlich durch eine hocheffiziente Luft-Wasser Wärmepumpe und einen Eisspeicher bereitgestellt. Zusätzlich wird über die Wärmepumpe eine Abwärmenutzung integriert. Grundsätzlich sind am Standort auch Geothermie Bohrungen denkbar. Dadurch hat man die Möglichkeit einen Teil der Heiz- und Kühllast oder die Regeneration des Eisspeichers zu decken.
Eine mechanische Lüftungsanlage wird zur Vortemperierung der Zuluft durch die Wärmepumpe versorgt. Die Lüftungsanlage sorgt für den hygienischen Luftwechsel in allen Bereichen und reduziert mit einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung den notwendigen Energiebedarf. Um Kanalführungen innerhalb der Geschosse zu vereinfachen, wird die Zuluft an der Fassade in die jeweiligen Geschosse geführt.
Um bei der Kühlung des Gebäudes die Spitzenlasten abzufangen, kommt ein Eisspeicher zum Einsatz. Herzstück des Eisspeichers und Grundlage für die hohe Energieeffizienz sind Kapillarrohrmatten, die durch die dichte Anordnung und die große Wärmeübertragungsfläche der Kapillarrohre einen besonders hohen Wirkungsgrad und ein schnelles Reaktionsverhalten ermöglichen.
Die Warmwasserbereitung erfolgt dezentral in den Nutzungsbereichen. Somit ist keine energieaufwendige Zirkulationsleitung durch das Gebäude zu führen, welche hohe Energieverluste zur Folge hätte.
In Kombination mit einer Photovoltaikanlage auf der Dachfläche entsteht ein teilautarkes energetisches System auf Basis regenerativer Energiequellen. Die erzeugte Energie wird zur Deckung des Nutzerstroms, der gebäudetechnischen Anlagen, der Wärmepumpe und den dezentralen Warmwassererzeugern verwendet. Überschüssig erzeugte elektrische Energie kann für Elektromobilität eingesetzt oder in das Stromnetz eingespeist werden. Die linear, hoch aufgeständerte PV-Anlage kann mit einer Begrünung des Dachs kombiniert werden und erzeugt hierbei ein Synergieeffekt. Das Gründach sorgt mit seinen niedrigen Umgebungstemperaturen für bessere Wirkungsgrade der darüber installierten PV-Module.

Brandschutz

Das Gebäude wird in die Gebäudeklasse 5 (kein Hochhaus) eingestuft. Dabei stellen insbesondere die Grundfläche im Erdgeschoss, mit mehr als 1.600 m², und die vorgesehene Mensa mit einer Nutzung > 40 Gastplätze (ca. 150) Sonderbautatbestände (ungeregelt) dar. Der geplante Gebäudekomplex wird durch Brandwände in beherrschbare Brandabschnitte unterteilt. Die Brandwände enden in der Regel durch Umklappen auf die angrenzende Dachfläche mit der Geschossdecke des 1. Obergeschosses (5 m feuerbeständig).
Die brandschutztechnische Grundstruktur des Gebäudes zeichnet sich durch ein System notwendiger Flure, die Unterteilung der Fläche durch feuerbeständige Trennwände in Teil-Nutzungseinheiten sowie die je Hochpunkt gesetzten, zwei notwendigen Treppenräume aus.
Damit werden die Rettungswege baulich über den Anschluss an je zwei notwendige Treppenräume sichergestellt, welche im Erdgeschoss über Treppenraumerweiterungen ins Freie führen. Eine Besonderheit innerhalb der Hochpunkte stellen die offenen Treppen (nicht notwendig) zur internen Erschließung dar. Die hier entstehenden, geschossübergreifenden Räume werden durch die raumabschließenden Trennwände und Türen feuerbeständig abgetrennt.
Die mittig gelegene Mensa verfügt über eine von den übrigen Gebäudeteilen unabhängige Rettungswegführung über das im Erdgeschoss angrenzende Foyer sowie die im Innenhof vorgesehenen Außentreppen auf die Dachfläche des Gebäudes, welche im 1. Obergeschoss aufgrund der Hanglage in das umgebende Gelände übergeht.
Die Besonderheit hinsichtlich der Bauart des Gebäudes mit der Planung von Holzkonstruktionen im Deckenbereich soll in Anlehnung an die Musterholzbaurichtlinie erfolgen. Die Verwendung von Holz im Sonderbau sowie sonstige im Gebäude auftretende Abweichungstatbestände werden unter anderem durch eine flächendeckende Brandmeldeanlage kompensiert. Durch die Einrichtung einer solchen Anlage ist eine zeitnahe Alarmierung der Feuerwehr und Entfluchtung des Gebäudes möglich.