Eine virtuose Bibliothek
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4 OBJEKTBERICHT Städtische Zentralbibliothek Ulm Der Neubau der Zentralbibliothek in Ulm stellte eines der größten Bauprojekte im Bereich öffentlicher Bibliotheken in den letzten Jahren in Deutschland dar. Nach einem europaweit ausgeschriebenen Architektenwettbewerb, an dem sich 415 Büros beteiligt haben, hatte im Juli 1999 der Kölner Architekt Gottfried Böhm den Auftrag für die Planung und Baudurchführung der neuen Stadtbibliothek erhalten. Mittlerweile ist die Ulmer Zentralbibliothek zwei Jahre in Betrieb. Eine virtuose Bibliothek Architektur Aus der Baubeschreibung von Prof. Gottfried Böhm: „Bei dem Projekt ‚Zentralbibliothek in Ulm‘ geht es, wie so oft, um das Problem des Umgangs mit dem Alten. Das Alte will ja nicht nur nostalgisch genossen, sondern als Teil eines Gesamtgefüges ernst genommen sein. Es wünscht sich das Neue nicht anbiedernd, vielmehr in Gemeinschaft mit ihm und seiner neuzeitlichen Frische mit Rücksicht auf seinen Rhythmus behandelt. Bei diesem Projekt ist die Rücksichtnahme nicht nur auf das schöne Rathaus wichtig, sondern auch auf den Charakter der Plätze und Gassen sowie auf die plastische Formgebung und den Maßstab der umgebenden Bebauung. Neben dem möglichst optimalen Funktionieren der Bibliothek besteht das stadtgestalterische Problem darin, einen Baukörper zu schaffen, der in seiner Gestalt einerseits seiner Bedeutung für die Stadt angemessen erscheint, zum anderen aber auch sich in die Altstadtstruktur einfügt. Nicht nur, dass er nicht stören soll, vielmehr sollte er vermitteln, den Raum gliedern und zeigen, dass man dieses altstädtische Gefüge auch in heutiger Zeit mit heutigen Gestaltungsmitteln ernst nimmt.“ Die Bibliothek besticht zunächst durch ihr Äußeres. Es handelt sich um eine vollständige pyramidenförmige Glashülle, die bis zur Spitze 35 m misst und eine Glasoberfläche von 4995,2 m2 ausweist. Ab dem 3. OG ist die Hülle als Doppelfassade konstruiert. Die Bibliothek ist in Skelettbauweise mit einem Rastermaß von 6,60 m errichtet. Dies erlaubt ein Achsmaß der Regale von 1,65 m als auch von 2,20 m. In den einzelnen Geschoßen befinden sich mit Ausnahme des UG und der Verwaltungsebene (4. OG) so gut wie keine Wände. Nur das Nottreppenhaus sowie die aus statischen Gründen notwendigen Wandscheiben in der Süd-Ost-Ecke sind als Betonwand „erahnbar“ – sie werden von Wandregalen abgeschirmt. Die äußere Erschließung erfolgt an drei Stellen: Der Haupteingang öffnet sich zum Marktplatz nach Osten, ein Nebeneingang (gleichzeitig Personaleingang) befindet sich an der gegenüberliegenden Westseite im „Amphitheater“, ein Notausgang, ebenfalls als Personaleingang sowie Lieferanteneingang genutzt, liegt im Norden. Die innere Erschließung erfolgt über ein zentrales Treppenhaus, das zwei Fahrstühle (für jeweils acht Personen) umschließt. Dieses „Auge“ mit einem Durchmesser von etwa 8 m stellt den Kern des Gebäudes dar. Ergänzt wird die vertikale Erschließung um einen Bücherfahrstuhl sowie das Nottreppenhaus. Klimakonzept Der Gebäudekörper wurde so konzipiert, dass ganzjährig ein behagliches Raumklima sichergestellt werden kann, ohne dass hierfür ein hoher Energieaufwand erforderlich ist. Aufgrund der exponierten prismatischen Fassadenform erfährt das Gebäude im Sommer eine hohe Solareinstrahlung. Gleichzeitig entsteht besonders in klaren und kalten Winternächten ein erhöhter Strahlungsaustausch mit der eisigen Umgebungstemperatur. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (Stuttgart) unterstützte die Architekten und Fachplaner für Fassaden- und Anlagentechnik sowie die Bauherrin bei der Entwicklung des Klimakonzeptes für die Bibliothek, das seinen besonderen Schwerpunkt in dem Aspekt Raumbehaglichkeit bei geringem Energiebedarf setzt. Die hervorzuhebenden Bausteine dabei sind: – Bedruckung auf der äußeren Fassade zur Minderung des Solareintrages (Bedruckungsgrad ca. 30 %). – Schaffung eines nutzbaren KlimaÖsterreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Heizung Lüftung Klimatechnik – 4/2006 Heizung Lüftung Klimatechnik OBJEKTBERICHT 5 Blick vom Neubau der Zentralbibliothek zum Ulmer Münster. puffers durch eine begehbare Doppelfassadenkonstruktion (ab 3. OG). – Großflächige Lüftungsklappen zur Vermeidung von extremen Überwärmungen im Sommer. – Hochwärmegedämmte transparente Innenfassade zur ganzjährigen Behaglichkeitssteigerung. – Hoher Wärmeschutz der nicht transparenten Bauteile zur Vermeidung von Feuchtschäden und Energieverlusten. – Textiler beweglicher Sonnenschutz im Fassadenzwischenraum zur dynamischen Abschattung von gefährdeten Teilbereichen der Bibliothek und zur Blendungsminderung. – Nutzung der massiven Gebäudekonstruktion zur Bauteilkühlung mit Nachtluft. – Einsatz von Umluftkühlgeräten mit Einzelraumregelung in allen Mitabeiterbüros. – Einsatz zentraler Belüftungs- und Kühlanlagen bei extremen Wetterlagen. Die Zentralbibliothek ist mit einer „innovativen“ Doppelfassade ausgestattet. Die außenliegende bedruckte Sonnenschutzverglasung (VSG 18), gWert maximal 0,38, reduziert die eingetragene Solarstrahlung. Der angebrachte Sonnen- und Blendschutz trägt ebenfalls hierzu bei. Die innenÖsterreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Heizung Lüftung Klimatechnik 4/2006 – Heizung Lüftung Klimatechnik liegende Isolierverglasung kann im Winter zusätzlich durch Verschluss der Lüftungsklappen von der Außenluft entkoppelt werden. Die Raumbelüftung erfolgt nicht über den Fassadenzwischenraum, sondern über die Massivdecke (Bauteilkühlung). Durch all diese Maßnahmen wird gewährleistet, dass auch im Fall einer Klimakatastrophe – in Ulm bedeutet dies 36°C, was durchschnittlich an 1,5 Tagen pro Jahr erreicht wird – eine Innentemperatur von 27°C an der wärmsten Stelle des Hauses nicht überschritten wird. Das Ineinandergreifen und die automatische Steuerung dieses Bündels an Maßnahmen erforderte einen hohen Optimierungsaufwand. Bautafel Bauherr: Stadt Ulm, Zentrales Gebäudemanagement Nutzer: Stadtbibliothek Ulm Direkt neben dem historischen Rathaus gelegen, bildet die Zentralbibliothek ein neues Wahrzeichen der Stadt Ulm. Bilder: Martin Duckek Kenndaten Nutzfläche: 4.670 m2 Nettogrundfläche: 5.208 m2 Rauminhalt: 22.227,72 m3 Anzahl der Bände: 210.000 Medieneinheiten Leseplätze: 130 Bildschirmplätze: 38 Mitarbeiter: 27 Baukosten: EUR 12,7 Mio. Architekt und Überwachung: Prof. Gottfried Böhm, Köln Technische Gebäudeausrüstung/ Elektro/Gebäudeautomation: Conplaning GmbH, Ulm Bauphysik: Fraunhofer-Institut, Stuttgart Fassadenplanung: Fassadentechnik Scharl, Ehingen Elektroinstallation: Endlichhofer, Stetten Sicherheitstechnik/Brandschutz: Siemens, Ulm 6 OBJEKTBERICHT Schema für den Temperaturverlauf im Sommer für unterschiedliche Fassaden. Elektrotechnisches Konzept Zur Umsetzung einer flexiblen und zukunftsfähigen Elektroinstallation sowie zur Realisierung von komplexen Steuer- und Regelungsfunktionen wird als Basis die Gebäudesystemtechnik EIB (Europäischer Installationsbus) mit vernetzten Sensoren und Aktoren eingesetzt. Die Einsatzbereiche sind hierbei die Steuerung und Regelung der Bereiche: – Beleuchtungsanlage, – Sonnenschutzanlage, – Interaktive Fassade, – Betriebsdatenerfassung (Schaltzustände und Betriebszeiten, Messwerte wie Temperaturen, Feuchte, Helligkeit), – Visualisierung, – Fernmanagement. Zusätzlich erfolgt über eine offene Schnittstelle des EIB die Anbindung an die zentrale Gebäudeleittechnik der Stadt Ulm, Abteilung zentrales Gebäudemanagement. Die Topologie wurde hinsichtlich des zu erwartenden hohen Datenverkehrs in die Teile: – Gebäudekern (Beleuchtung) – Bereichslinie 1, EIB-Schema. EIB-Netztopologie. – Fassade Ost/Süd (Sonnenschutz, Fassadenklappen) – Bereichslinie 2, – Fassade West/Nord (Sonnenschutz, Fassadenklappen) – Bereichslinie 3 aufgeteilt. Jede Bereichslinie wird in den einzelnen Stockwerken schließlich in drei Hauptlinien und den Endteilnehmern aufgeteilt. Die Bereichslinien werden im UG auf dem ElektroZentralrechner zusammengefasst. Analog- und Binär-IOs stellen die Schnittstelle zur HLK-Anlage und ermöglichen gewerkeübergreifende Funktionen. Visualisierung In jedem Stockwerk sind für die Zentralen Visualisierung und Bedienung sowie zur ebenenzugehörigen Steuerung und Regelung berührungssensitive Terminals installiert. Die Touchpanels mit integriertem Rechner erfüllen u. a. die Aufgaben: Bedienung und Visualisierung, d. h.: – Beleuchtung (Allgemein-, Durchgang-, Putzlicht), – Sonnenschutz und – Fassadenklappen sowie – Prozessdatenmonitoring, d. h.: – Betriebsdatenerfassung, – Messwertanzeige (Helligkeit, Innen-/Außentemperaturen, Feuchte, Stellungen, Sonnenschutz und Fassadenklappen), – Gesamtdatenarchivierung, – Steuerung und Regelung Beleuchtung, – Steuerung und Regelung Sonnenschutz und – Fassadenklappenregelung. Hierzu sind auf den Panels die jeweiligen Stockwerksgrundrisse hinterlegt, auf welchem der Nutzer bedienerfreundlich interaktiv alle elektrischen Anlagenteile überwachen und bedienen kann. Die Terminals der einzelnen Stockwerke sind hinsichtlich direktem Buszugriff jeweils über ein EIB-Interface auf die Bereichslinie aufgeschaltet. Zum ProzessdatenabÖsterreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Heizung Lüftung Klimatechnik – 4/2006 Heizung Lüftung Klimatechnik 8 OBJEKTBERICHT Fernmanagementfunktionen: – Betriebszustandsanzeigen des Sonnenschutzes, – Fassadenklappenstellungen, – Anzeige Temperaturen und Feuchte, – Regelparameterabfragen und Eingriffe, – Visualisierungsabbilder. Beleuchtung Touchpanel Visualisierung Sonnenschutz. gleich und zentralen Gebäudevisualisierung/-bedienung, erfolgt parallel eine Vernetzung über Ethernet TCP/IP mit Aufschaltung auf die GLT im zentral gelegenen Hausmeisterraum im UG. Weiterhin erfolgt über den Zentralserver täglich die Datenarchivierung der einzelnen Stockwerkterminals sowie das Fernmanagement auf den GLT-Rechner der Abteilung zentrales Gebäudemanagement. Die zentrale Wendeltreppe mit doppelläufigen Hochspannungsröhren als durchlaufendes gestalterisches Element vom EG bis zum 4. OG. Abgependeltes Lichtband im EG. Raum und Beleuchtung war integraler Bestandteil der Planung. Mit den abgehängten Lichtbändern, deren Abstand durch das Gebäuderaster von 1,65 m vorgegeben war, und einer lichttechnisch optimalen Montagehöhe von ca. 2,40 m gestalten sich die schlanken Beleuchtungskörper wie eine zweite Ebene im Raum. Nachdem die gesamte Deckenuntersicht in Sichtbeton mit einem geordneten Schalungsraster erstellt wurde, galt ein besonderes Augenmerk, die Einspeisung der Lichtbänder sowie die fast unsichtbaren Seilabhängungen dem Schalungsraster anzupassen. Das Regalraster in Längsrichtung mit 1 m wurde ebenfalls in das Lichtband- Touchpanel wandbündig versetzt. raster aufgenommen, so dass sich zwischen Deckenschalungsraster, Lichtbandraster und Bücherregalen eine eindeutige Zuordnung ergibt. In den Lichtbändern sind die Schaltungsgruppen Regalbeleuchtung und Durchgangsbeleuchtung integriert. Verwendete Leuchtmittel Zum Einsatz kommen T16FQ 39 W und T16FQ 80 W / 840, EVG 1–10 V Ansteuerung, Lichtfarbe neutralweiß, mittlere Beleuchtungsstärke zwischen den Regalreihen Em 500 Lux. Jedes Stockwerk ist in 13 Beleuchtungszonen aufgeteilt. Pro Zone sind folgende Funktionen möglich: – Handbetrieb: Schalten und dimmen, über Touchpanel, – Automatikbetrieb: Tageslichtabhängige Konstantlichtregelung. Hierbei erfolgt die innere Beleuchtungsstärkeerfassung über Helligkeitssensor separat für jede einzelne Zone, die mit einem vorgegebenen Mindestbeleuchtungswert von 300 Lux verglichen wird. Durch Nachregeln der künstlichen Beleuchtung wird der einfassende Tageslichtanteil zum gewünschten Sollwert ergänzt. Die Beleuchtungsstärke wird damit mit minimal notwendigem Energieeinsatz auf einem konstanten Wert gehalten. Durch die Nutzung des Tageslichtanteils wird eine elektrische Energiereduzierung von bis zu 50% erreicht. Die Leseplätze entlang der Fassade sind mit Tischleuchten, Leuchtmittel MLF 7 W – der kleinsten Energiesparlampe der Welt – ausgerüstet. Die Schaltung erfolgt zentral, entsprechend den Betriebszeiten der Bibliothek. Im Haupttreppenhaus mit der rot lackierten Wendeltreppe, entlang der Treppenwange, wurden doppelläufige Hochspannungsröhren als durchlaufendes gestalterisches Lichtelement vom EG bis zum 4. OG angeordnet. Das Material „Hochspannungsröhren“ findet sich auch im HauptÖsterreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Heizung Lüftung Klimatechnik – 4/2006 Heizung Lüftung Klimatechnik OBJEKTBERICHT 9 eingangsbereich EG als Lichtkunst wieder. Um die markante Pyramidenform der Bibliothek als neues Wahrzeichen der Stadt Ulm auch nachts hervorzuheben, ist die Pyramidenspitze beleuchtet. Interaktive Fassade In den Geschoßen 3. OG bis 6. OG wurde ein nutzbarer Klimapuffer in Form von Doppelfassaden geschaffen. Großflächige Lüftungsklappen (insgesamt 176 Antriebe) dienen der Vermeidung von extremen Überwärmungen. Die Steuerung der Zu- und Abluftklappen kann von Hand in den jeweiligen Geschoßen an den Touchpanels und zentral von der GLT-Station durchgeführt werden. Im Automatikbetrieb erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von: – Außentemperatur, – Fassadenzwischenraumtemperatur, – relativer Luftfeuchtigkeit, – Regen und – Wind. Um in den Übergangszeiten und im Winter den solaren Wärmeeintrag zu nutzen, ist eine Schnittstelle zur MSR-Anlage vorhanden. Folgende Parameter liegen hier zugrunde: Zentrale Wendeltreppe und Aufzug. – Signal 0–4,5 V: Gebäude im Kühlbetrieb. – Signal 5,5–10 V: Gebäude im Heizbetrieb. Die Fassadenklappen werden wie folgt angesteuert: 1. Fassadenklappen „Auf“ 1. Bedingung: – MSR-Signal 0–4,5 V, d. h. kühlen. – Temperatur in der Zwischenfassade >23°C. – Außentemperatur >18°C. 2. Bedingung: – MSR-Signal 5,5–10 V, d. h. heizen. – Temperatur in der Zwischenfassade >28°C. 10 O B J E K T B E R I C H T Süd-WestAnsicht mit geöffneten Fassadenklappen. chronisiert, d. h., dass nach einer Handsteuerung im vorgegebenen Zeitfenster der Automatikbefehl übersteuert. Sicherheitstechnik Brandmeldeanlage (BMA) Einen lückenlosen Brandschutz etwa gewährleisten 120 Rauchmelder, die zum Teil in der Lackierung der Farbumgebung angepasst wurden. 20 Handfeuermelder sind flächendeckend über das gesamte Gebäude verteilt und ermöglichen überall dort, wo es darauf ankommt, einen manuellen Alarm. Alle Meldungen laufen über die Siemens-Brandmelderzentrale Sigmasys C. Die Brandmeldeanlage ist direkt auf die Ulmer Feuerwehr aufgeschaltet. Detail Fassadenschnitt. Fassadenklappen innen im 3. OG. Sonnenschutz 2. Fassadenklappen „ZU“ – MSR-Signal 5,5–10 V, d. h. heizen. – Temperatur in der Zwischenfassade <23°C. 3. Nachtauskühlung (20.00 bis 8.00 Uhr, außerhalb Öffnungszeiten). 1. Fassadenklappen „AUF“ – MSR-Signal 0–4,5, d. h. kühlen. – Temperatur in der Zwischenfassade >25°C. 2. Fassadenklappen „ZU“ – MSR-Signal 5,5–10 V, d. h. heizen. – Temperatur in der Zwischenfassade <23°C. – Außentemperatur <20°C. Grundsätzlich sind die übergeordneten Funktionen, wie Wind und Regen als Sicherheitsfunktionen immer relevant. Sonnenschutz und Blendungsminderung werden durch einen textilen beweglichen Sonnenschutz an der Innenfassade durchgeführt. Insgesamt sind 240 Sonnenschutzantriebe installiert. Teilweise werden drei Behänge über eine Welle mit einem Antrieb bewegt. Nachdem die Bibliothek im Altstadtbereich von teilweise höheren Gebäuden umgeben ist, kann es je nach Sonnenstand zu einer Teilverschattung kommen. Je Fassade und Stockwerk wurden beinahe unsichtbar zwei Lichtfühler eingebaut, die den Sonnenschutz bedarfsgerecht vornehmen. An den Touchpanels je Stockwerk ist jederzeit eine übergeordnete Handsteuerung fassadenseitig möglich. Intervallmäßig wird die Sonnenschutzanlage alle 0,5 Stunden syn- Einbruchmeldeanlage (EMA) Schutz vor unbefugtem Zutritt bietet zum einen die Siemens-Einbruchmeldezentrale CIC 310 mit in den Räumen installierten Bewegungsmeldern. Die Einbruchmeldezentrale überwacht auch alle Zugangstüren auf Verschluss und Aufbruch. Ein etwaiger Alarm wird direkt an die Ulmer Polizei weitergeleitet. Kombiniert mit der Einbruchmeldezentrale ist die Zutrittskontrolle. Über berührungslose Schlüsseltransponder kann das Personal die Türen zu den Ausleihbereichen, zur Technikzentrale, zur Verwaltung oder zum Vortragssaal berührungslos öffnen, je nach individuell erteilten Zugriffsrechten. Videoüberwachung Darüber hinaus werden sämtliche Zugänge zur Zentralbibliothek mit Videokameras überwacht. Gleichzeitig ist die Buchsicherungsanlage mit dem Videosystem verbunden. Bei einem Diebstahl zeichnen die Videokameras den Täter einzeln auf und speichern dieses Bild. Fazit Die große Herausforderung, die komplexe Technik in ein transparentes Gebäude mit Sichtbetondecken und -wänden zu installieren, ohne sichtbare Technik, ist gelungen. Geht man durch das Gebäude, so ist außer den gestalterischen Lichtelementen der Regalbeleuchtung fast nichts zu sehen. Dies ist auch nur deshalb gut gelungen, weil von Seiten des Architekten Prof. Gottfried Böhm und seinem Team immer ein offenes Ohr für die Belange der Technik bestand. Geschäftsführer Werner Rall, Gerd Maslanka und Steffen Merkle, Conplaning GmbH, Ulm www.conplaning.de Österreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik Heizung Lüftung Klimatechnik – 4/2006 Heizung Lüftung Klimatechnik
