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Sabeth Schimmel: Innovationswerkstatt für nachhaltige Baustoffe Augsburg

Perspektiven einer Verbindung von Lehre, Forschung und Praxis-Transfer

 
Energieeffizientes Planen und Bauen – E2D
schimmel

Projektbeschreibung

Bachelorarbeit Sabeth Schimmel, WS 2020-21
Integraler Entwurf mit Schwerpunkt nachhaltiger Materialeinsatz, Lebenszyklus, Typologie
Betreuung: Prof. Dr. Joachim Müller, Prof. Susanne Runkel
Studiengang: Energieeffizientes Planen und Bauen – E2D

Aus der Aufgabenstellung:

„Die Hochschule Augsburg möchte ihre Funktion als Innovationsmotor der Region in wichtigen Zukunftsthemen ausbauen und die Verbindung von Lehr- und Forschungsaktivitäten mit direkten Transfer zur Praxis stärken. Hierfür soll in Nachbarschaft zu den bestehenden Hochschulgebäuden eine neue „INaB-A Innovationswerkstatt nachhaltiger Baustoffe – Augsburg“ entstehen.

Unterschiedliche Nutzungsbereiche sollen synergetisch ineinandergreifen. Kernelement der Nutzung ist ein Werkstattbereiche für innovative experimentelle Materialentwicklung und Produktionsprozesse im Themenbereich nachhaltiger Baustoffe. Dieser wird ergänzt durch einen Seminarbereich mit Büroflächen als Lernlandschaft und einem Gründerzentrum, wo Innovationen auf möglichst kurzem Weg den Weg in die Praxis gefördert werden. Der Veranstaltungsbereich „Forum“ mit Ausstellungsflächen bietet eine Plattform zum Austausch von Forschung und Praxis.

"INaB-A" soll sowohl den Nutzern als auch Gästen eine besondere Erlebnis-Qualität "des Gemeinsamen" und eine Teilhabe an aktuellen Forschungsthemen der Hochschule bieten. Die Synergie aus der Konzentration unterschiedlicher Nutzungen soll voll entfaltet werden. Hierzu ist eine besonders hohe Qualität der Erschließungsbereiche, der Blickbeziehungen sowie der informellen Kommunikationsflächen unumgänglich. Ebenso zentral ist auch die Wirkung in den Stadtraum hinein, bei der das Gebäude selbst eine exemplarische Vorbildfunktion für zukunftsfähiges Bauen einnimmt. Wie kann sich die Idee des synergetischen Miteinanders, die Idee einer zukunftsgerichteten Materialentwicklung auch im pädagogischen Sinn inspirierend nach außen präsentieren?"

 
Lage der Innovationswerkstatt entlang der Baumgartnerstraße (im Nordosten angrenzend) im Kontext der Hochschulgebäude
Lage der Innovationswerkstatt entlang der Baumgärtnerstraße (im Nordosten angrenzend) im Kontext der Hochschulgebäude (alle Abb.: Sabeth Schimmel)
Ansicht von Nordost (links) und Südost (rechts)
Ansicht von Nordost (links) und Südost (rechts)
Ansicht von Südwest (links) und Nordwest (rechts)
Ansicht von Südwest (links) und Nordwest (rechts)
Modell (M 1:100) Ansicht von Südwest mit textiler Fassade
Modell (M 1:100) Ansicht von Südwest mit textiler Fassade

Erläuterung des Entwurfs (Sabeth Schimmel):

Der Entwurfsgedanke ist davon geleitet, Menschen einzuladen, die Innovationswerkstatt nachhaltiger Baustoffe bzw. das Geschehen im Gebäude zu entdecken und so das Thema des nachhaltigen Bauens in die Gesellschaft hinein zu präsentieren. Ein monolithischer Körper integriert daher die bestehende Wegeführung über das Grundstück in bzw. unter das Gebäude, schafft mit der Durchschneidung einen geschützten Eingangsbereich für zwei Gebäudeteile und einen niederschwelligen Zugang für Besucher und Passanten.

Die Hauptattraktion innerhalb des Baukörpers bildet die Innovationswerkstatt für die Erforschung und Entwicklung nachhaltiger Baustoffe. Diese Funktionen befinden sich im Untergeschoss, Erdgeschoss und Zwischengeschoss südöstlich der Durchquerung. Auf der nordwestlichen Seite des Durchgangs befindet sich das Foyer mit Infotheke, das Forum als Begegnungsort, ein Café mit Sanitärberbereich und die Ausstellung mit Schaufenster zum Durchgang.

Entwurfsprozess: Transformation des Baukörpers mit Reaktionen auf den Ort und Einbindung der Durchwegung
Entwurfsprozess: Transformation des Baukörpers mit Reaktionen auf den Ort und Einbindung der Durchwegung
Längsschnitt mit Durchwegung, zentraler Erschließung im Split-Level, Lufträume und Werkstatt-Außenraum
Längsschnitt mit Durchwegung, zentraler Erschließung im Split-Level, Lufträume und Werkstatt-Außenraum
Perspektive Innenraum Atrium als zentraler Raum mit Split-Level und Begegnungsflächen
Perspektive Innenraum: Atrium als zentraler Raum mit Split-Level und Begegnungsflächen

Durch die schräge Deckenebene der Durchschneidung entsteht ein Höhenversatz der beiden Gebäudeteile. Dieser Versatz sorgt für die Split-Levels in den oberen Stockwerken, in denen sich Seminarräume, Gründerzentren und Open Office Spaces befinden. Über dem Durchgang befindet sich die Haupterschließung des Gebäudes mit einer großen Treppe über die gesamte Bauwerksbreite. Hier kann gearbeitet werden oder ein offener Austausch stattfinden. Einen Sichtbezug zur Haupterschließung bekommt man auch über die Lichtbänder in der Decke des Durchgangs.

Die Räume sind hochflexibel nutzbar. So können die Seminarbereiche durch Akustikvorhänge geschlossen, mit anderen Seminarräumen gekoppelt oder mit dem Open Office Space verbunden werden. Dadurch ist eine Nutzung der Flächen gegeben, auch wenn diese nicht gebucht sind.

Grundriss Erdgeschoss mit Einbindung in das Wegenetz des Grundstücks
Grundriss Erdgeschoss mit Einbindung in das Wegenetz des Grundstücks
Grundriss UG (links, mit Zwischenebene), 1. Obergeschoss (mitte) und 2. Obergeschoss (rechts)
Grundriss UG (links, mit Zwischenebene), 1. Obergeschoss (mitte) und 2. Obergeschoss (rechts)
Modell (M 1:100, ohne Fassadendarstellung) mit räumlichen Bezügen der Nutzungsbereiche
Modell (M 1:100, ohne Fassadendarstellung) mit räumlichen Bezügen der Nutzungsbereiche
Modell- Ansichten (M 1:100)
Modell- Ansichten (M 1:100)
Modell- Ansichten (M 1:100)
Modell- Ansichten (M 1:100)

Anlagentechnik

Die Wärmeerzeugung geschieht durch eine Wasser-Wasser- Wärmepumpe. Diese ist mit einem Heizwasserpufferspeicher gekoppelt. Eine Fußbodenheizung im gesamten Gebäude sorgt für die Wärmeübergabe. Hinzu ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und einem Erdkanal zur Vorkonditionierung der Luft vorhanden.

Ein Teil des Strombedarfs wird mit einer Photovoltaikanlage abgedeckt. Die PV-Anlage ist 120 m2 groß und in Richtung Südost auf dem Dach positioniert. Dieser erzeugte Strom wird teilweise in einem PV- Stromspeicher gespeichert.

Um das Trinkwarmwasser zu decken gibt es in den Sanitärbereichen und in der Küche eine dezentrale Warmwasseraufbereitung mit Hilfe von Durchlauferhitzern.

Durch das Atrium und die Fensteröffnung im oberen Bereich der Fenster wird eine erhöhte Nachtlüftung und eine Querlüftung sichergestellt.

Konstruktion

Auf die Trennbarkeit und Recycling-Fähigkeit wurde bei der Konstruktion ein besonderes Augenmerk gelegt. So sind die Holzrahmenaußenwände und die Holzhybriddecke vorgefertigt und können wetterunabhängig hergestellt werden.

Die Außenwände dienen zur Aussteifung und zur Lastabtragung. Die Lastabtragung im Inneren des Gebäudes geschieht über die sichtbaren Betonstützen. Diese tragen die Holzhybriddecke, die in den Betonunterzug einbindet. Nichtragende Innenwände sind aus Stampflehm in Dicken von 26 cm und 40 cm in modularer Vorfertigung. Hierzu werden werden auch Grünlinge verwendet. Die aus Lehm gefertigten Wände dienen zudem als thermischer Speicher, verringern den Luftschall und verbessern das Raumluftklima.

Die erdberührten Bauteile bestehen aus wasserundurchlässigem Beton und sind mit Schaumglasschotter lose an den horizontalen Bauteilen und in Säcken an den vertikalen Bauteilen gedämmt.

Fassade (Darstellungen M 1:10) mit Ansicht, Grundriss und axonometrischem Schnitt
Fassade (Darstellungen M 1:10) mit Ansicht, Grundriss und axonometrischem Schnitt

Fassade

Die Fassadenverkleidung ist ein Glasfaser-PTFE-Gewebe, welches als Sonnen-, Blend- und Wetterschutz dient. Die Blickbezüge von innen nach außen sind durch die hohe Transparenz des Gewebes trotzdem vorhanden.

Im Erdgeschoss ist die Fassade mit Streckmetall bekleidet, um das Fassadengewebe vor Vandalismus zu schützen. Zudem gibt es an der Fassade im Südosten bei der Innovationswerkstatt einen Bereich für Fassaden-Mock-Ups. Durch die Transparenz des Streckmetalls und des Gewebes kann bei Dunkelheit die Fassade hinterleuchtet werden.

Zusammenfassung Energiebilanzierung
Zusammenfassung Energiebilanzierung

Da der spezifische Primärenergiebedarf um 35 % den Referenzwert unterschreitet, ist die Anlehnung an den KFW 40 Standard eingehalten.

Konzeption Energiegewinnung, natürliche Lüftung, Kreisläufe Holz und Lehm
Konzeption Energiegewinnung, natürliche Lüftung, Kreisläufe Holz und Lehm
Zusammenfassung Lebenszyklus-Konzeption mit Aufschlüsselung Global-Warming-Potenzial GWP nach Bauteilen sowie Konstruktion und Nutzung
Zusammenfassung Lebenszyklus-Konzeption mit Aufschlüsselung Global-Warming-Potenzial GWP nach Bauteilen sowie Konstruktion und Nutzung
 

Abgabeleistungen

  • Lageplan (M 1: 500), Grundrisse, Ansichten, Schnitte (M 1: 100)
  • Materialkonzept incl. Detaildarstellungen M 1:10 der Fassade. Ein besonderer Fokus liegt auf einem nachhaltigen Materialeinsatz incl. der Demontage- und Recycling-Fähigkeit
  • Energie- und Ökobilanzierung:
    _ Konzeptphase: Drei strategische Varianten mit qualitativer Beschreibung der Konzeption, Konstruktion und Technik sowie Kenndaten (U-Werte, Ökodaten, erneuerbare Energien …)
    _ Entwurfsphase Energiebilanzierung: mit Auswertung End- und Primärenergiebedarf Ist und Referenz, Einsatz erneuerbare Energien sowie passive Maßnahmen
    _ Entwurfsphase Ökobilanzierung (eLCA): mit Randbedingungen der Zertifizierung DGNB und mit folgender Auswertung (Zahlenwerte und grafisch): 
    - GWP Global Warming Potential (in kg CO2äquivalent pro m2NGF) Gesamt sowie differenziert nach Konstruktion und Nutzung
    - GWP Global Warming Potential (in kg CO2äquivalent pro m2NGF) der Konstruktion: Differenziert nach AW, DE+TR, DA, BP, FE, IW und TGA und differenziert nach den jeweiligen Modulen A bis D
  • Standort und soziale Nachhaltigkeitskriterien:
    Individuelle Bewertung des Standortes gem. SITE 1.1, 1.3 und 1.4, Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes, Nachweis der Tageslichtversorgung, barrierearmer Zugang und Nutzungsmöglichkeiten.
  • Modelle M 1:500 / 1:100

Die Abgabeleistungen insbes. der Energie- und Ökobilanzierung sind in einem gesonderten umfangreichen Berichtsheft nachgewiesen.

 
 

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