D-Erlangen
Translational Research Center – Universität Erlangen-Nürnberg

Realisierungswettbewerb mit städtebaulichem Ideenteil 2009, Ankauf
Größe: BGF ca. 7400 m²
Auftraggeber: Freistaat Bayern

Programm

Errichtung eines Zentrums für Translationale Klinische Forschung

Labor- und Büroflächen

Leitidee Städtebau – Landschaftsraum zum Campus/ fußläufige Nord-Südachse | Das städtebauliche Gesamtbild der Bauabschnitte 1 – 4, ergänzt durch ein geplantes Parkhaus, verzahnt den zentralen Campusplatz und alle anderen Freiräume des neuen Areals größtmöglich mit dem wertvollen Landschaftsraum der Schwabach. Die entstehende räumliche Kante aller Bauabschnitte im Norden staffelt sich entlang der Schwabach und folgt damit der natürlichen Formation des Landschaftsraumes.

Die vorhandene Wegeverbindung entlang der Magistrale wird über den zentralen Campusplatz, über die Schwabach bis in die Lammersstraße fortgeführt. Eine sehr prägnante fußläufige Nord-Südverbindung verzahnt den Campus somit nicht nur mit dem Landschaftsraum, sondern ebenso mit der benachbarten Erlangener Siedlungsstruktur.

Die Stellung des Parkhauses ist hierbei nach den funktionalen Vorgaben innerhalb des Gesamtkonzepts optimiert worden. Der 1. BA des TRC arrondiert folgerichtig mit größtmöglicher Breite die nördliche Platzkante und liegt direkt an der bestimmenden fußläufigen Nord-Südverbindung. Die Abschnitte 2-4 werden entlang einer kleinen „Labormagistrale“ in Form eines Weges alle sinnvoll, quasi vom Campusplatz aus erschlossen.

Leitidee Architektur – Ruhiger Monolith als Antwort auf das vielfältige Umfeld | Die Architektur des TRC formuliert eine ruhige, sich zurücknehmende und der Nutzung entsprechend, möglichst selbstverständliche Anmutung. Der Typus entspricht einem auseinander gezogenen Dreibund. Das dadurch entstehende innere Atrium

- schafft einen qualitativ hochwertigen und ruhigen Freibereich für die Forscher zur Kommunikation

- öffnet sich im EG über den zentralen Kommunikationsbereich zum Platz/ ein durchfließender Raum vom Platz in das Atrium entsteht

- generiert eine größtmögliche Gebäudebreite zum Platz als deutlichen räumlichen Abschluss.

- entwickelt die Möglichkeit teilbelichteter Auxiliar- und Nebenräume

- erhöht schließlich deutlich die Innenraumqualitäten im Haus außerhalb der Labore, was den „Wohlfühleffekt“ für die Forscher deutlich unterstützt..

Der Baukörper öffnet sich auf der Platzebene einladend zum Campusplatz und wird in Form einer optimierten Baukörperbreite zum deutlichen Platzabschluß, ebenso wie präsenter Bestandteil des zentralen Platzes bereits während der ersten Bauphase.

Direkt am Eingang befindet sich der überaus wichtige Kommunikations- bzw. Personalaufenthaltsbereich des TRC.

Dieser hat direkten Kontakt sowohl zum Platz als auch zum Atrium. Beide Glasfronten, zum Platz und zum Atrium, können großzügig geöffnet werden. Die Forscher haben zumindest bei schönem Wetter die Aufenthaltsoption Atrium, Innenraum oder Platz.

Eine großzügige Treppe entlang des Atriums verbindet den Eingangsbereich direkt mit den Hauptlaborbereichen. Alle Bürobereiche sind vom S 2- Bereich getrennt. Die Gefahr unerwünschter Kontamination ist damit optimiert.

Dem Haus liegt gezielt ein Zentralschachtkonzept zu Grunde, um größtmögliche Flexibilität zu generieren, bzw. Flächen und Kubatur zu sparen. Ein Einzelschachtkonzept wäre innerhalb der Grundrisstypologie ebenso machbar.

In der Materialität ist ein anthrazitfarbener Natur- oder Betonstein angedacht. Ebenso vorstellbar ist ein heller Stein. Wichtig erscheint einzig, dass der Baukörper sich im Kanon der vielfältigen Architektur vor Ort zurücknimmt und eher über seine Plastizität, Einfachheit und Beständigkeit überzeugt.

Umweltenergie zum Betrieb des TRC | In einem Laborgebäude stellt die vorgeschriebene mechanische Laborlüftung den größten Energieverbraucher für das Gebäude dar. Die einzubringende Luft muss im Winter aufgeheizt und im Sommer gekühlt werden, damit die Räume nicht überhitzen. Im Sommer wird die Lüftungsanlage beim Kühlen durch die Betonkernaktivierung unterstützt. Demzufolge muss das Energiekonzept die energetische Optimierung der Laborlüftung umfassen.

Verdunstungskühlung Laborlüftung | Zur Einsparung elektrisch erzeugter Kälteenergie wird die benötigte Frischluft über einen Wärmetauscher geführt, der auf der Außenseite mit Wasser besprüht wird. Über die Abluft wird die entzogene Verdunstungskälte abgeführt. Mit diesem Verfahren werden über 70% der erforderlichen Kälteleistung eingespart. Der übrige Kältebedarf wird dem geothermischen Energiespeicher entnommen.

Erhitzer/Kühler | Die Frischluft für die Labore wird mit einer Temperatur von 21°C eingebracht. Zu diesem Zweck wird im Laborlüftungsgerät ein Wärmetauscher eingesetzt, der sowohl Heiz- oder Kälteenergie benötigt. Übliche Temperaturen liegen bei 70°C für den Heiz- bzw. 6°C für den Kältebetrieb. Diese Temperaturspanne führt dazu, dass in diesem Anwendungsfall keine Umweltenergie eingesetzt werden konnte.

Durch die spezielle Konstruktion des Wärmetauschers (WT) ist es nunmehr möglich die Temperaturen für den Heizbetrieb auf 35°C abzusenken, bzw. für den Kältebetrieb auf 12°C zu erhöhen. Damit besteht die Möglichkeit das Energieangebot aus einem saisonalen Energiespeicher zu nutzen.

Wärmerückgewinnung aus Abluft | Damit die warme Abluft aus den Labors nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, erhalten die Lüftungsanlagen eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung.

Die verbrauchte Luft wird mit einer Raumtemperatur von ca. 21°C abgesaugt. In den Lüftungsgeräten wird dann die Frischluft mittels dieser WRG von -10°C auf etwa 7°C vorgeheizt, ohne dass sich die Luftströme vermischen. Hier werden Wärmerückgewinnungsgrade von ca. 70% erreicht.

Energiespeicher | Durch die niedrigen Temperaturen des Heiz- und Kältemediums, die für den Laborwärmetauscher benötigt werden, kann ein saisonaler Energiespeicher realisiert werden. Die geringen Temperurunterschiede verursachen nur minimale Speicherverluste.

Ein Energiespeicher kann auf dem Gelände in zwei Varianten zur Ausführung kommen: Je nach geologischer Gegebenheiten kommt entweder ein Erdwärmesondenfeld oder eine Brunnenlösung in Frage. Der Heizbetrieb wird über eine Wärmepumpe realisiert, die den Energiespeicher entleert bzw. auf ein Temperaturniveau von ca. 3-5 K abkühlt. Dieses Temperaturniveau stellt dann zu Beginn der Sommerperiode den Kältevorrat dar.

Aus betriebstechnischen Gründen wird die Wärmepumpe auf ca. 50% der benötigten Heizlaussenlast ausgelegt. Damit können jedoch bis zu 90% der jährlichen Heizarbeit abgedeckt. Die restlichen 10% werden aus dem vorhandenen Fernwärmenetz bezogen.

Büros | Alle Büros werden natürlich gelüftet und erhalten eine Betonkernaktivierung. Durch die niedrigen Systemtemperaturen wird eine hohe Behaglichkeit erzielt. Im Sommer sorgt der außenliegende Sonnenschutz in Kombination mit der zu diesem Zeitpunkt leicht gekühlten Decke für angenehmes Raumklima.

Über die Betonkernaktivierung wird im Sommer die überschüssige Energie aus solarem Eintrag und Abwärme aus Beleuchtung, PCs und Personen in den Energiespeicher eingelagert. Auch dieses Energiepotential wird im Winter für die Beheizung des Gebäudes der Wärmepumpe wieder genutzt.

Kühlung mit Außenluft | Eine weitere Möglichkeit den Kälteenergiebedarf in den Büros zu senken besteht darin, die Räume in der Nacht, wenn die Außentemperatur unter der Raumlufttemperatur liegt, mit Frischluft zu spülen. So können die massiven Gebäudeteile, wie Wände und Decken „aktiviert“ werden, indem sie die Kälte für den Tag speichern und Wärme im Laufe des Tages aufnehmen.

Tageslichtnutzung | Auf eine vollflächige Glasfassade wurde verzichtet um den sommerlichen Wärmeschutz zu optimieren. Die geplante Verglasung ermöglicht jedoch eine gute Belichtung der Labor- und Büroflächen und reduziert somit den Kunstlichtanteil.

Sonnenschutz | Zur Reduzierung der solaren Einstrahlung und damit auch zur Verminderung der benötigten Kälteleistung, erhält das Gebäude einen außenliegenden Sonnenschutz. Dieser Sonnenschutz lässt jedoch auch im geschlossenen Zustand eine gute Belichtung der Räume, durch eine entsprechende Lichtlenkung, zu. Zusätzlich reduziert der Sonnenschutz die ungewollten Nebenwirkungen wie Blendeffekte und Reflexionen.

Technikzentralen | Alle Technikzentralen (Heizung/Kälte, Lüftung, Elektro, Sanitär) werden im Untergeschoss auf den ausgewiesenen Technikflächen angeordnet. Von hier aus erfolgt die Erschließung der Geschosse über das u.a. zentrale Schachtsystem.

Bei dieser Art der Anordnung entfallen somit spezielle Dachaufbauten für die Unterbringung der Technik. Die Technik muss auch nicht in wetterfester Ausführung erstellt werden. Lediglich die Ansaugung und der Auslas der zentralen Lüftung erfolgt über das Dach.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung sind die kurzen Wege zwischen den Komponenten, wie z.B. die Heizungs- und Kälteversorgung der Lüftungsgeräte.

Wartungs- und Kostenoptimierung durch zentrales Schachtsystem | In einem Laborgebäude müssen die Flurtrennwände immer in F90 Qualität ausgeführt werden, ebenso vertikal durch das Gebäude laufende Schächte. Lüftungskanäle, die diese Flächen durchdringen, müssen grundsätzlich mit einer Brandschutzklappe ausgerüstet werden. Brandschutzklappen sind kostenintensiv in der Anschaffung und im laufenden Unterhalt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird ein zentrales Schachtsystem vorgeschlagen und die Zu- und Abluftleitungen innerhalb der Laborzone verlegt. Damit werden lediglich die Brandschutzklappen für die Schachtausfädelung und die Flurquerung benötigt.

Mitarbeiter

Dirk Brandau, Marc Steinhoff

  • Kontakt

    SPAP
    Architektur Stadt Landschaft
    BDA DASL

    Postfach 100808
    D-44008 Dortmund