LUCY

Hintergrund Wettbewerb

Im Sommersemester 2022 wird das Projekt ins Leben gerufen. Während die Bauarbeiten für den 2. Bauabschnitt des Campus der Hochschule voranschreiten, kommt vonseiten der Hochschulleitung der Wunsch nach zusätzlichem studentischen Arbeitsraum auf. Die Studierendenzahlen sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen und gleichzeitig hat sich der Bedarf an modernen Lehr- und Lernräumen sich verändert. Der Campus der Hochschule Mainz soll mit dem 2. Bauabschnitt und zusätzlichen studentischen Lernplätzen den Wissenschaftsstandort Mainz weiter stärken. Das Anliegen der Hochschulleitung wird schließlich an die Fachrichtung Architektur der Hochschule herangetragen. 

Im Rahmen des Moduls 1.5 Projekt 1 Phase 1 wird am 23.03.2022 für die Studierenden des Studiengangs Architektur Bachelor of Engineering die Aufgabenstellung „students in the box“ ausgegeben. Unter der Betreuung von Prof. Gero Quasten, Prof. Dr.-Ing. Julius Niederwöhrmeier, Prof. Dipl.Ing. Thomas Mrokon und Prof. Peter Horejs haben die Studierenden die Möglichkeit, während des Semesters Entwürfe zu erarbeiten.

Die Aufgabenstellung bietet neben der Abgabeleistung für das Modul M 1.5 Projekt 1 Phase 1 auch einen studentischen Wettbewerb. Die Studierenden, die das Modul belegen, können ihre erarbeiteten Entwürfe einreichen. Ziel des Wettbewerbs ist es, einen oder mehrere Entwürfe als Grundlage für eine Realisierung auszuwählen.

Konzept Justus Nixdorf

Flexibilität bedeutet Universalität. Das Objekt fügt sich in verschiedene Orte und Typologien leicht, transparent und offen ein. Die nicht festgelegte Richtungszuweisung des Objekts begünstigt Standort und Nutzung. Durch schwere Vorhänge, Möbel und/oder Akustik-Elemente, lässt sich der Raum zonieren. Es entstehen konzentrierte oder offene Räume.

Das offene Quadrat mit der durchgehenden Glasfassade überzeugt aus zwei Gründen: Die Flexibilität des Grundrisses ist kaum zu überbieten. Der knapp bemessene Kern ist räumlich präzise platziert.

Der umlaufende Sonnen- und Blendschutz aus recycelten Geweben ist ein gelungener Vorschlag zum Thema Zirkularität und ReUse-Konzepten. Ihre farbenfrohe Kombination vermittelt zugleich ein dezidiert heiteres und improvisiertes Erscheinungsbild, das der Aufgabe „studentischer Arbeitsraum“ sehr angemessen ist.

Das gesamte Haus kann mit passiv solaren  und Geothermie-Energien so versorgt werden, dass Sommer- und Winternutzung ohne Lüftung – und Heizungstechnik realisiert werden können.

Die vorgefertigten Holzbauelemente werden intelligent gesetzt: Ihre Anordnung im Wechselspiel von modularer Bindung und gestalterischerFreiheit ist überzeugend; die dadurch versetzten Ebenen der überdachten Freibereiche ergeben ein überzeugendes Raumgefüge von Innen und Außen.

Die Modulbauweise gewährleistet geringe Montagezeiten und ermöglicht einen unkomplizierten Rückbau. Vordächer, Terrassen und Fassade werden vor Ort montiert. Um zusätzlicher Grünflächenversiegelung entgegenzuwirken, ist das Gebäude auf Schraubfundamenten aufgeständert.

Durch das Verschieben der Ausgangsmodule entsteht eine klare Trennung. Östlich gelegen befindet sich ein größerer Bereich für Co-Working und Gruppenarbeiten. Der zentrale Sanitär- und Eingangsriegel trennt den westlich verorteten konzentrierten Lernbereich von dieser Zone.

Bewegliche Raumtrennmodule bieten Stauraum und eine Unterzonierung. Mit ihrer Hilfe lassen sich flexibel vorrübergehende Räume bilden.

Die knappen Erschließungsflächen und guten Baukörper-Proportionen mit konstruktivem Spielwitz überzeugen wegen ihrer räumlichen Präzision und folgerichtigen Simplizität.

Konzept - Johanna Hofmann

Ein poetisch introvertierter Lernraum, welcher zugleich der Ausstellung studentischer Arbeiten dienen kann, entsteht um ein zentrales Atrium herum. Über die Dachform wird das Regenwasser in das Wasserbecken des Atriums eingeleitet. Das dort angelegte Beet sorgt für ein verbessertes Mikroklima unddas Wasserbecken für eine angenehme Verdunstungskühle im Sommer. Das Wasserbecken hat einen Überlauf mit Anschluss an eine Zisterne, die für das Brauchwasser verwendet wird.

Der offene Innenraum verfügt über vier Blöcke mit dienenden Räumen. Als Arbeits- und Ausstellungsfläche können die an der Pfosten-Riegel-Fassade rundherum angebrachten Tischelemente aus Holz genutzt werden.

Das Konzept basiert auf historischen Typologien des antiken Peristylhauses, das modern reininterpretiert wird. Einen Innenhof mit einem Wasserbecken vorzuschlagen, ist einerseits räumlich überzeugend, andererseits kann damit eine einfache Durchlüftung mit adiabater Kühlung hergestellt werden. Zur äußeren Erscheinung diskutierte die Jury eine etwas differenziertere Fassade mit teilgeschlossenen Flächen.

Tragwerk und Konstruktion

Schnell kristallisieren sich der allseitige Dachüberstand sowie der umlaufende, schwebende Außenbereich des Gebäudes als konstruktiver Knackpunkt im angestrebten Holzbau heraus. Die konstruktiven Lösungenim Bereich des Dachs und des Umlaufs werden die Gestalt wesentlich prägen.

Verschiedene Varianten der Ausbildung von Konstruktion und Tragwerk werden geprüft, wobei stets die Über-Eck-Auskragung ohne den Einsatz von Beton gewährleistet sein muss.

Eine Holzzangenkonstruktion bildet das Primärtragwerk. Diese bilden die Auskragung in die eine Richtung aus, während die darüber angeordneten Nebenträger die Auskragung in die andere Richtung ermöglichen.

Konzept und Entwurf

Ein offenes, transparentes Objekt bietet Platz für studentische Arbeitsplätze, Ausstellungen und Seminare. Der umlaufende, schwebende Außenbereich des Gebäudes bietet eine Sitzgelegenheit und setzt das Gebäude in direkten Nutzungsbezug mit den Besuchern. Der flexible, offene Raum lässt sich je nach Nutzungsbedarf individuell anpassen und unterteilen.

Einfache und fortschrittliche Konstruktionen ermöglichen Abbau und Neuaufbau an einem anderen Standort. Außerdem gewährleisten sie, dass Materialien im Falle eines Rückbaus leicht getrennt und recycelt werden können. Die Materialauswahl begründet sich durch größtmögliche Nachhaltigkeit.

Der Grundriss beschränkt sich auf wesentliche Funktionen. Im äußeren, gut belichteten Teil des Innenraums befindet sich die Nutzfläche. Durch das Stützenraster von 5 m ergibt sich die Möglichkeit, den Raum durch Vorhänge flexibel in beliebige Bereiche einzuteilen. Der Kern des Gebäudes ist aus Stampflehm ausgebildet und umfasst zwei Unisex-Toiletten, einen Technikraum und eine offene Teeküche. Diese kann je nach Bedarf mit einem Vorhang verdeckt werden.

Die Erschließung erfolgt über zwei Eingangstüren, das Gebäude kann aber von allen Seiten aus betreten werden. Elemente der Glasfassade lassen sich öffnen.

Der quadratische Grundriss, die identisch gestalteten Fassaden und der Umlauf führen zu einer Richtungsneutralität des Entwurfs. Dies verstärkt die Interaktion des Baukörpers mit der Umgebung, unterstütz das Offenheitskonzept und ermöglicht dem Besucher, sich von allen Seiten gleichermaßen zu nähern.

Neben Witterungsschutz für den Umlauf spendet der Dachüberstand Schatten und bewahrt den Innenraum vor Überhitzung im Sommer. Zusätzlich können von der Dachkante Sonnenschutzelemente abgelassen werden. Diese bestehen aus einem recycelten, transluzenten Stoff. Sie bilden eine „zweite Haut“ und schützen ebenfalls die Umlaufzone. Diese Zone bildet den Übergang zwischen Umgebung und Gebäude.

Die Holzkonstruktion des Gebäudes wird dem hohen Anspruch der nachhaltigen Materialwahl gerecht. Sie ist konzipiert für Auf- und Abbau und vermeidet, soweit möglich, synthetische Baustoffe. Um zusätzliche Grünflächenversiegelung zu vermeiden, soll das Gebäude auf Schraubfundamenten errichtet werden. Diese können nach dem Rückbau rückstandslos entfernt werden.

Photovoltaikmodule auf dem Dach sorgen für selbstständige Energieproduktion. Bei Bedarf kann überschüssige Energie in das Stromnetz geleitet werden. Mit Hilfe von natürlicher Querlüftung und einem Kamineffekt, begünstigt durch Lüftungselemente im Dach, kann der Innenraum im Sommer auf einem angenehmen Temperaturniveau gehalten werden. Eine Flächenheizung, eine Luftwärmepumpe und die thermische Speichermasse des Lehms gewährleisten die Beheizung in kälteren Monaten.

Text: Niklas König 

Baustoff Lehm

LUCY verdeutlicht die Zukunftsfähigkeit traditioneller Bautechniken und ihren nachhaltigen Nutzen für die Architektur. Der Baustoff Lehm spielt dabei von Anfang an eine Rolle, da er hervorragend ökologische und baubiologische Anforderungen erfüllt. Er ist lokal verfügbar, ressourcenschonend, energiearm in der Herstellung und vollständig wiederverwertbar. Zudem ist er einfach zu verarbeiten und schadstofffrei. Er bietet luftfeuchtigkeitsregulierende Eigenschaften und seine Masse dient als Wärmespeicher.

Stampflehmwände

Mit seiner natürlichen Haptik verleiht der nichttragende Technik- und WC-Kern aus Stampflehm dem Innenraum nicht nur eine warme, einladende Atmosphäre, sondern dient dem Gebäude ebenso als Massespeicher. Die Masse schützt vor sommerlicher Überhitzung, indem sie Wärme speichert und nur zeitverzögert wieder abgibt. Als „schwerster“ Lehmbaustoff erreicht Stampflehm nach Verdichtung und Austrocknung Rohdichten zwischen 1700 und 2200 kg/m³.

Die im Bereich der Stampflehmwand vorgesehenen Oberlichter sollen die thermische Masse des Kerns zusätzlich nutzbar machen, indem sie die Nachtauskühlung optimieren.  Der Lehm speichert die kühle Luft, die nachts über die Wandoberflächen zieht, und gibt sie langsam an den Raum ab.

Ähnlich wie beim monolithischen Betonbau wird Stampflehm mittels Schalung und lageweiser Verdichtung verarbeitet. Ziel ist es, die Wände in Eigenleistung von Studierenden unter fachkundiger Anleitung zu errichten. Das zeitintensive schichtweise Einstampfen des Lehms in die Schalung würde zum Gemeinschaftswerk.

Ein weiterer Leitgedanke ist die Zirkularität. Im Falle eines Rückbaus können die Lehmwände sortenrein wieder dem natürlichen Rohstoffkreislauf zugeführt werden, wenn sie von ihren Fundamenten auf die Wiese zurückgebracht würden.

Holzrahmenbauwände m. Lehmziegelvorsatzschale/ Strohausfachung

Die Außenwände sollen wegen ihrer unterschiedlichen Bauteilanforderungen in der spezifischen Himmelsrichtung unterschiedlich aufgebaut werden: Die Ost- und Westfassade werden als Holzrahmenbau mit Lehmziegel-Vorsatzschale realisiert; die Nord- und Südwand als Holzrahmenbau mit Strohausfachung. Im Osten und Westen steht die Sonne tiefer, wodurch die Außenwände intensiver bestrahlt werden. Die Lehmziegel-Vorsatzschale wirkt sich hier durch ihre große Speichermasse vorteilhaft aus.

Holz-Lehm Decke, Rematter

Das Startup Rematter, in der Schweiz ansässig, industrialisiert ein Holz-Lehm Deckensystem, das in Zusammenarbeit mit Senn, Herzog & de Meuron und ZPF Ingenieure für das House of Research, Technology, Utopia and Sustainability (HORTUS) entwickelt wurde, mit dem Ziel Konkurrenzfähigkeit zu Stahlbetondecken.

Im Vergleich zu Stahlbetonkonstruktionen spart die Holz-Lehm-Decke bis zu 80 Prozent an Treibhausgasemissionen ein. Die Deckenelemente überzeugen durch hohen Vorfertigungsgrad. Sie erfordern keine Trocknungszeiten und können direkt verbaut werden. Das System erfüllt sämtliche Anforderungen an Traglast, Feuerwiderstand und Schallschutz für ein Trennbauteil im Wohnungs- oder Bürobau.

Die Decke setzt sich aus leimfreien Vollholzträgern zusammen, die mit einer Stampflehm-Ausfachung versehen sind. Alle Verbindungen sind gesteckt oder geschraubt, was eine einfache Zerlegbarkeit und die Wiederverwendbarkeit sämtlicher Komponenten ermöglicht. Der Holzskelettbau übernimmt die statische Funktion. Holz ist im Vergleich zum Lehm der größte Kostenfaktor der Decke.

Die Dreischichtplatte gewährleistet die Aussteifung der Deckenscheibe und trägt zum optimalen Schwingverhalten bei.

Der Lehm trägt nur sich selbst (durch Stichausbildung). Er sorgt für Speichermasse, Schallschutz, Brandschutz REI 60 und trägt zu einem guten Raumklima bei. Während den meisten Holzdeckensystemen die aktivierbare thermische Masse fehlt, bietet der Lehm bei dieser Holzbalkendeckeeinen entscheidenden Vorteil.

Für LUCY werden aus statischer und gestalterischer Perspektive die Optionen geprüft, die Deckenfelder im gesamten Innenraum einachsig auszurichten oder alternativ die Spannrichtung der Nebenträger im Sinne der Richtungsneutralität von Stützenfeld zu Stützenfeld zu variieren.

Text:Johanna Hofmann