Das IMP am Vienna Biocenter

Rund um das Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien entstand über die letzten 30 Jahre das Vienna Biocenter, ein Zentrum für Biowissenschaften von Weltrang. Geänderte Rahmenbedingungen und neue technische Anforderungen in Wissenschaft und Forschung machten einen Neubau des im Wesentlichen vom deutschen Pharmaunternehmen Boehringer Ingelheim finanzierten Instituts notwendig. ATP architekten ingenieure (Wien) gewann den geladenen Wettbewerb. Kernforderungen für den Entwurf waren, die Kommunikation unter den 200 Forschern zu fördern, Flexibilität der Labors für künftige technische Anforderungen zu erlauben, sowie die energetische Optimierung.

Architektur

Grundsätzlich haben sich die Anforderungen an Gestaltung und Ausstattung von Forschungseinrichtungen und -laboren über die Jahre rasant gewandelt. „In den vergangenen 25 Jahren hat sich die Forschung sehr verändert. Früher machte man an der Laborbank Experimente mit der Pipette. Heute gibt es hochwertige Mikroskope, Sequenziergeräte und der Kühlbedarf wird immer höher“, erklärte Harald Isemann, Managing Direktor des IMP. „Außerdem sitzen Forscher viel öfter am Computer, um ihre Resultate zu analysieren.“

Die Neugierde auf den neuen IMP-Bau weckt die stark vertikal gegliederte Fassade bereits von außen. Für die Gebäudehülle stand die Darstellung des decodierten DNA-Codes Pate. So verweist die Gestaltung der äußeren Hülle subtil auf die Tätigkeit der Forscher im Inneren. „Eine Kernkompetenz dieses Hauses ist, unter dem Mikroskop Zellen zu untersuchen. Dabei werden gelegentlich dichroitische Folien eingesetzt, um Kontraste besser zu erkennen“, erklärt Dario Travaš, Head of Design des Wiener ATP-Büros. Die Methode und Darstellung übersetzte das Architekten-Team ins Dreidimensionale und schuf so ein Markenzeichen für das Forschungsinstitut.

In der Gebäudemitte durchbricht eine glatte Glasfläche, eine Pfosten-Riegel-Konstruktion, den gleichmäßigen Rhythmus der fassadenprägenden Lisenen. Dieser Gebäudeeinschnitt, ein „pathologischer Riss“ vom Erdgeschoss bis in den vierten Stock, verweist direkt auf den öffentlich zugänglichen Kern des Gebäudes. Ein fünfgeschossiges Atrium zieht sich als Herzstück des Baus bis nach oben, die unteren zwei Etagen stehen bis zu einem gewissen Grad der Öffentlichkeit zur Verfügung. Das Atrium stellt auch eine optische Verbindung zum gegenüberliegenden Bau der Akademie der Wissenschaften her, der das Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) und das Gregor-Mendel-Institut für molekulare Pflanzenbiologie (GMI) beherbergt. Beide Forschungseinrichtungen sind Partnerinstitute des IMP und neben der optischen Verknüpfung gibt es im zweiten Geschoss auch eine Brücke, welche die Gebäudekomplexe miteinander verbindet.

Die Vor- und Rücksprünge des Neubaus orientieren sich an der Fassadengliederung der Gebäude der Umgebung, in deren städtebaulichen Kontext sich das neue Gebäude nahtlos einfügt. Neben dieser räumlichen Fassadengliederung sorgt auch die vertikale Betonung durch die Lisenen-Hülle für Abwechslung. Das Konstruktionsraster der Fassade liegt zwischen 7,20 m und 8,40 m. Die Farben der Aluminiumsandwichplatten, welche die Lisenen verkleiden, verändern ihr Erscheinungsbild abhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen. Die Farbverläufe changieren auch je nach Standpunkt von Weiß bis Gold. Ein großer Vorteil der vertikalen Betonung der Streifenfassade liegt auch darin, dass sie größtmögliche Flexibilität für die Raumgestaltung dahinter zulässt.

Räume für die Kommunikation 

Wesentliche Forderungen für den Entwurf und die Funktion des Gebäudes waren Förderung der Kommunikation, Flexibilität für künftige technische Änderungen und Anforderungen sowie die Energieoptimierung. Als Vorbild galten mit Zentren der Forschung in den USA und Großbritannien Einrichtungen, die international übliche Standards präsentieren. „Besondere Inspiration haben wir uns von Forschungseinrichtungen in Oxford und Cambridge geholt, die wir vor der Planung eigens zu diesem Zweck besucht und analysiert haben“, erzählte ATP-Gesamtprojektleiter Andreas Aichholzer.

Die „Public Outreach Area“ dient der Kommunikation mit der Öffentlichkeit, um eine bessere Akzeptanz und mehr Verständnis für moderne Forschung zu erreichen. Im offenen Eingangsbereich befinden sich der Empfang, Ausstellungsflächen und ein Vortragssaal, der über 238 reguläre Sitzplätze und 37 Plätze auf Sitzstufen an der Fassade verfügt. Der 4,6 m hohe Saal kommt trotz seiner beachtlichen Größe von rund 20 m auf 14 m ohne Stützen aus. Absorberelemente an den Wänden und Teppichböden sorgen gemeinsam mit einer geeigneten Deckenverkleidung für eine angenehme Akustik. Wie beim Raumkonzept für das gesamte Gebäude steht auch beim Saal die Flexibilität im Vordergrund. Die freie Bestuhlung lässt vielseitige Raumkonfigurationen und somit Nutzungen zu. Über den Eingangstüren ermöglichen Fenster Ausblicke auf die Galerie sowie Einblicke in den Hörsaal. In Sitznischen können Interessierte dort mittels Kopfhörern den Vorträgen auch außerhalb des Saals lauschen. Eine Freitreppe führt auf die zweite Ebene, wo eine Cafeteria öffentlich zugänglich ist. Die hauseigene Kantine öffnet sich zu einer Plaza. Sie verfügt künftig auch über eine Terrasse.

Labors, Gerätezonen und Bürobereiche sind über drei Etagen verteilt. An das großzügige Atrium schließen Kommunikationszonen, genannt „Meeting Points“, und ansprechende Arbeitsbereiche mit Computerarbeitsplätzen an. In den unterschiedlichen Geschossen ragen diese Räume sowie drei Splitlevels unterschiedlich weit ins Atrium, gliedern so den Luftraum und erzeugen eine spannungsvolle Rauminszenierung. Die zwanglos eingestreuten und gemütlich gestalteten Treffpunkte fördern zufällige Zusammenkünfte, das ungezwungene Gespräch und den Austausch von Ideen. So können Forschungsthemen abseits formeller Meetings angestoßen und weitergebracht werden. 

Zusätzlich zum Konzept der offenen Schreibbereiche und der Splitlevel-Lösung wird der Dialog und Austausch zwischen den Wissenschaftlern bewusst auch über die vertikalen Verbindungswege gefördert. Das Steigungsverhältnis aller Treppen im Atrium ist mit einer Stufenhöhe von nur 15,8/32 cm besonders bequem, wodurch die Aufzüge weniger oft frequentiert werden. Damit gestaltet sich vor allem die Freitreppe zur kommunikationsfördernden Begegnungszone. 

In den Bürobereichen, in die auch die Gruppenleiterbüros eingestreut sind, unterstützen Raumteiler wie Regale und Schränke ein Wechselspiel zwischen Privatheit und Transparenz. Glaswände trennen die Gruppenleiterbüros ab. Bei den Splitlevels zwischen dritter und vierter Etage ist zudem die Bibliothek mit Freihandbereich untergebracht. Weiße Wände und Decken sowie viel Glas prägen das Innere des Baus. Für Farbakzente sorgen Büro- und Sitzmöbel. Eichenholz, immer wieder als Wandverkleidung eingesetzt, trägt zu einer ruhigen Atmosphäre bei.

Labors der Zukunft

Auf dem Weg zu den Labors kommen die 250 Mitarbeiter des IMP an den Kommunikations- und Bürozonen vorbei, denn auch die Wege durchs Haus sind so konzipiert, dass die Kommunikation unter den Mitarbeitern gefördert wird. In den Laborzonen finden sich Standard- und Speziallabore, Geräteräume und Büros. Die molekularbiologischen, biochemischen und zellbiologischen Forschungsarbeiten sind bis zur Einschließungsstufe S2 möglich, das heißt die Labors genügen der biologischen Sicherheitsstufe 2plus. Die inselartigen Laboreinheiten bestehen aus Modulen von jeweils acht Arbeitsplätzen, die sieben Laborplätze und einen Geräteplatz umfassen. Die Arbeitsplätze sind gegenüberliegend angeordnet. Die Module werden im Rastermaß von 3,60 m aneinandergereiht. An den Fenstern direkt bei den Laborplätzen befindet sich eine 90 cm tiefe, durchgehende Arbeitsfläche für die Dokumentationsplätze. Dort werden die Forschungsergebnisse niedergeschrieben und ausgewertet. Dies ist der einzige Bereich in den Labors mit abgehängten Decken. Bei den Labormodulen weiter hinten im Raum sind die Installationen, Rohrleitungen und Kabelkanäle frei sichtbar. 24 natürlich belichtete Speziallabors sind mit speziellen Forschungsgeräten ausgestattet und flexibel nutzbar, abhängig von der Forschungsrichtung und den verwendeten Modellorganismen.

Die unterschiedlichen Forscherteams, welche die einzelnen Labors belegen, bearbeiten nicht zwingend ähnliche Forschungsfelder. Daraus ergeben sich unter Umständen unerwartete Synergien und Kooperationsmöglichkeiten – Chancen, die in monothematisch organisierten Forschungslabors fehlen. Auch dies fügt sich nahtlos in das Gesamtkonzept des Gebäudes, die ungezwungene Kommunikation unter den Forschern zu fördern.

Der Kontrast zwischen den Laborzonen und den offen gestalteten Bürozonen ist bewusst inszeniert, da die „Meeting Points“, die sich zwischen den Büroarbeitsplätzen finden, eine gemütliche Atmosphäre ausstrahlen sollen.

Im Dachgeschoss befinden sich die Büros der Geschäftsleitung, die Administration, Seminar- und Besprechungsräume, eine Computer-Bibliothek, weitere technische Labors und eine Teeküche mit Zugang zur Dachterrasse. Im Untergeschoss finden sich technische Einrichtungen zur Ver- und Entsorgung, die Sprinklerzentrale, die Notstromversorgung und der Serverraum mit Platz für 42 Server-Racks. Außerdem gibt es noch Lagerflächen sowie Garderoben, Wasch- und Archivräume.

Eine ansprechende, hochwertige Kantine trägt wesentlich zur Zufriedenheit der Mitarbeiter bei. Sie ist ebenfalls ein Ort für ungezwungene Gespräche und fördert die Kommunikation zwischen den Forschern. Der Speisesaal des IMP bietet 240 Personen Platz. Ein 17-köpfiges Küchenteam bereitet täglich mehr als 600 frische Mahlzeiten zu. Die Besucher des Mitarbeiterrestaurants können die Köche durch eine Glasschiebetür und ein großes Fenster bei der Arbeit beobachten. 

Nachhaltigkeit in der Konzeptionierung

Nachhaltiges Bauen zeichnet sich dadurch aus, dass in der Konzeptionierungsphase über die Planungsphase hinweg bis in die Ausführungsphase die Zielsetzung eines lebenszyklusorientierten Prozesses kontinuierlich und konsequent verfolgt wird. Bei diesem Projekt wurde seitens ATP architekten ingenieure im integrativen Projektteam frühzeitig der Grundstein für eine Konzeptionierung unter den Gesichtspunkten der ökologischen, ökonomischen und der soziokulturellen Nachhaltigkeit gelegt, in dem neben dem Bauherrn, der Nutzer, das Facility Management und ATP als Gesamtplaner in engem Austausch standen.

Integrales Grundkonzept

Das gebäudetechnische System ist eine Reaktion auf diesen lebenszyklusorientierten Prozess. Im Wesentlichen zeichnet sich das Gebäude dadurch aus, dass neben den hohen Innenraumansprüchen eine hohe Flexibilität und eine auf Jahrzehnte gesicherte Versorgung und Verteilung gewährleistet ist.

Die funktionalen Ansprüche und Synergien in der Arbeitswelt genauso zu nutzen wie den Anspruch, sich nach außen zu öffnen, vor allem im EG und 1. OG und dabei die Räume miteinander zu verbinden, erforderte einen gesamtheitlichen Blick. Mit dieser ganzheitlichen Herangehensweise wurden gleichzeitig Komfortbedingungen wie visueller, akustischer, thermischer und olfaktorischer Komfort sichergestellt.

Die hohe Ausfallsicherheit und Redundanz nicht nur für Teile der Laborflächen, sondern auch für den hochsensiblen Bereich des Serverraums wird durch eine Netzersatzanlage gewährleistet sowie durch eine Hochdruckwasservernebelungsanlage, durch die der Bauwerks- und Sachgutschutz optimal umgesetzt ist. 

Durch die Zentralschächte für alle Gewerke und Ausbildung als geschossweise Ringleitung ist die kontinuierliche Veränderung der Nutzungen sowie die Ausfallsicherheit gewährleistet. Die Zentrale Luftversorgung erfolgt von oben und die Versorgung mit Wärme, Kälte, Wasser, Medien und Elektro aus dem Untergeschoss.

Die Behaglichkeitsansprüche im Bereich der Arbeitswelt, Büroflächen, Schreibbereiche, Verwaltung und im Zusammenhang mit einem viergeschossigen Atrium in Form eines Luftraums erforderten ein stabiles und leistungsfähiges haustechnisches System, das durch eine Doppelbodenquelllüftung in Kombination mit Kühldecken die thermischen Komfortbedingungen optimal erfüllt und die akustischen Anforderungen sowie den hohen Anspruch an Flexibilität wiedergibt. 

Da das viergeschossige Atrium als Arbeitswelt dient und zugleich offen in Verbindung mit dem Zugang steht, ist das Tageslicht ein permanent wichtiger Bestandteil. Um dies zu gewährleisten, ist eine Vollglasfassade mit einem Großteil aus Elektrochromverglasung umgesetzt, wodurch ideale Lichtverhältnisse mit freiem Ausblick gewährleistet sind und gleichzeitig die äußeren Lasten während der Sommermonate stark reduziert werden und während der Wintermonate der solare Gewinn dem Hause zu Gute kommt. Als Nebeneffekt ergeben sich im Lebenszyklus einer derartigen Fassade geringe Wartungs- und Instandhaltungskosten, da es keine beweglichen Bauteile gibt. 

Ein weiterer wesentlicher Punkt war und ist es, die haustechnischen Anlagen, die die Forschung und Entwicklung in diesem Gebäude unterstützen, in das Gebäude vollständig zu integrieren und nicht als konventionelle add-ons bedarfsdeckende Systeme zu implementieren.

Integral geplantes Energiekonzept

Beim Energiekonzept zeigen sich die großen Vorteile der Integralen Planung, der Kernkompetenz von ATP architekten ingenieure. Dies wurde mit Hilfe der Planungsmethode Building Information Modeling (BIM) umgesetzt. Bei dieser Arbeitsweise werden von den ersten Projektüberlegungen an alle Daten in ein gemeinsames 3D-Modell eingepflegt und somit alle Auswirkungen von Änderungen unmittelbar dokumentiert und simuliert. In Kooperation mit ATP sustain konnte ein ressourcenschonendes Energiekonzept entwickelt werden. 40 cm Wärmedämmung hinter den Lisenen und Dreifachisolierglas bilden die Grundlage für ein höchst energieeffizientes Gebäude. Ein Großteil der eingesetzten Energie kann wiederverwendet werden. Wärme- und Kälterückgewinnung, biologische Abwasserbehandlung, elektrochrome Gläser, die automatisch abdunkeln, und die LED-Beleuchtung sind Faktoren, die einen ressourcenschonenden Betrieb ermöglichen. 

Die Versorgungsstränge der Fernwärme und zweier hocheffizienter Kältemaschinen gewährleisten im innerstädtischen Bereich eine effiziente Energieversorgung der Heizung und Kälte und arbeiten eng im Verbund über verschiedene Temperaturniveaus zusammen.

Die Fassade sowie auch hoch beanspruchte Flächen im Eingangsbereich und öffentlich genutzten Flächen sind mit Niedertemperaturheizsystemen ausgestattet, die im Sommer als Hochtemperaturkühlsysteme agieren. Dadurch ist ein hoher Bedarf an nahe der Raumtemperatur operierenden Versorgungssystemen zur Abdeckung der Heiz- und Kühllast gegeben. 

Neben diesen Systemen gibt es Mitteltemperatursysteme für die Beheizung und die Kühlung sowie Hochtemperatursysteme im Bereich der Nebenräume (Heizkörper, Torluftschleier, Heizregister oder Tieftemperaturkühlkreise für Fan-Coils und Umluftkühler in hoch belasteten Räumlichkeiten). Durch die Unterteilung der einzelnen Temperaturniveaus im Bereich der Heizung und Kälte, die im Verbund auf verschiedene Abgabesysteme arbeiten, wird eine hohe Effizienz erreicht.

Die in der Konzeptionierung festgelegten Systeme sind in der Gebäudestruktur integriert. Dazu gehören quellluftführende Doppelböden in Kombination mit eingeputzten bzw. abgehängten Heiz-/Kühldecken, eine integrierte Fassadenheizung in Kombination mit Fußbodenheizung/Fußbodenkühlung sowie eine stille Kühlung im Bereich von hochsensiblen Räumen (Kühlwände/Kühldecken).

Das Gebäude unterschreitet entsprechend der DIN 18599 den Referenzwert um mehr als 35 %, trotz der hohen Flexibilisierung und hohen spezifischen Anforderungen an Raumklima (Reserven) und Redundanzen. 

Integrales Lüftungskonzept

Das Gebäude erfordert durch die großen Laborflächen sowie Flächen mit hoher Personenbelastung (Kantine, Küche, Arbeitswelten oder Vortragsräume) einen hohen Luftwechsel (160.000 m³/h Zuluft), für den ein hocheffizientes Lüftungssystem im Sinne der Gesamtenergiebilanzierung eingeplant wurde.

Hierbei handelt es sich um eine Hauptanlage mit KVS-System mit nachgeschalteten Zonenanlagen und einem Gesamt-SFP-Wert < 3 wodurch auch der elektrische Energiebedarf und gleichzeitig die hohe Flexibilität, Ausführung von Ringversorgungen umgesetzt werden konnten.

Integrales Wasser- und Sanitärkonzept

Im Bereich der Trinkwasserversorgung ist das Gebäude an das städtische Trinkwassernetz angeschlossen und hat entsprechend der Anforderungen biologischer und chemischer Labore mehrere unterschiedliche Wasserversorgungen, wobei die Wasseraufbereitungsanlagen sich im Untergeschoss befinden.

Die Versorgungsstränge sowie auch die Sondergase sind ebenfalls als Ringleitungen ausgeführt, um die Versorgungssicherheit herzustellen sowie die Flexibilität zu gewährleisten.

Wesentlicher Punkt war die Abwasserentsorgung, da vor allem aus dem Laborbereich (Tierhaltung) biologisch belastete Abwässer auftreten, die über eine thermische Desinfektion in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet werden. 

In diesen hochbelasteten Abwasserströmen existieren im Gebäude auch Abwasserströme mit hoher chemischer Belastung, die getrennt über eine vollautomatische Neutralisationsanlage geführt werden und ebenfalls in das städtische Kanalsystem eingeleitet werden.

Das Regenwasser der Dachflächen wird ebenfalls getrennt geführt und an das öffentliche Kanalnetz angeschlossen.

Integrales Brandschutzkonzept

Im Bereich des Brandschutzes wurde im Zuge der Konzeptionierung ein Brandschutzkonzept entwickelt, das den Schutzzielen des Personenschutzes, des Gebäudeschutzes und des Sachgutschutzes entspricht. Aus diesem Grund wurde neben den baulichen Brandschutzmaßnahmen eine anlagentechnische Brandschutzmaßnahme umgesetzt. Die Hochdruckwassernebelanlage reduziert wesentlich den Platzbedarf gegenüber konventionellen Sprinkleranlagen. Im Sinne des Personenschutzes wird durch die geringe Wasserbeaufschlagung gewährleistet, dass in einem Brandfall Keime, Chemikalien, radioaktive und andere Stoffe durch das abfließende Lösch- und Sprinklerwasser nicht zur Gefahr für die Einsatzkräfte werden. 

Durch diese Maßnahme ist die Brandabschnittsgröße maximiert, was wiederum die hohe notwendige Flexibilisierung der Raumteilungen für zukünftige Veränderungen des Gebäudes zu Gute kommt. 

Integrale Gebäudeautomation

Alle Systeme (haustechnisch und elektrotechnisch sowie labortechnisch) werden in einem zentralen Leitsystem überwacht, gesteuert und geregelt und befinden sich in einem Verbund mit den benachbarten Gebäuden.

Neben volumenstromgesteuerten Ventilatoren sowie Einzelraumregelungen sind Anwesenheitssensoren sowie Bedarfssensoren dafür zuständig, je nach Nutzung der Flächen die unterschiedlichen Luftmengen und Temperaturen herzustellen. Diese Maßnahmen der Digitalisierung reduzieren den Energiebedarf. 

Um diese Einsparungen auch messbar darzustellen, werden fast alle Versorgungsstränge zonenweise erfasst. Darauf aufbauend wurde das Gebäude mit einem Energiemonitoringsystem ausgestattet, um dem FM die Möglichkeit zu geben, den Betrieb des Gebäudes kontinuierlich zu optimieren.

Nachhaltigkeit bei der Inbetriebnahme

Während der Umsetzungsphase gehen oftmals viele Daten aus der Konzeptionierung und Planung in der Dokumentation verloren. Um das zu verhindern, wurde beim Bau des IMP-Neubaus ein Computer-Aided Facility Management System (CAFM-System) eingeführt, in das die ausführenden Unternehmen ihre Daten eingespielt haben. Diese stehen graphisch und alphanumerisch aufbereitet dem Facility Management künftig zur Nutzung zur Verfügung. 

Nicht nur die Erfassung von Daten für das FM gewährleistet die Möglichkeit einer funktionierenden Betriebsphase, sondern im Wesentlichen auch eine dokumentierte Inbetriebnahme des Gebäudes. In Anlehnung an die VDI 6039 wurde durch ATP ein Inbetriebnahmemanagement durchgängig vom Planungsprozess bis zur Betriebsphase sichergestellt. Dadurch wurde der gesamte Inbetriebsetzungs- und Inbetriebnahmeprozess geplant, koordiniert und dokumentiert. Speziell bei Gebäuden, die dermaßen hoch installiert sind, wie ein modernes Laborgebäude es ist, war es eine wichtige Zielsetzung, alle für den zukünftigen Betrieb notwendigen Daten rasch verfügbar zu haben. 

Nachhaltigkeit im Betrieb

Das erwähnte Energiemonitoringsystem versetzt den Betreiber in die Lage, den Energieverbrauch der zugeordneten Bereiche tatsächlich live zu erfassen und sukzessive die richtigen Maßnahmen zu treffen, um den Energieverbrauch zu optimieren.

Im Zusammenspiel mit der digitalen Dokumentation und dem übergeordneten Gebäudeleittechniksystem sind somit drei Systeme parallel, die den Betreiber unterstützen, holistisch das Gebäude zu erfassen und so den kontinuierlich veränderlichen Betrieb managen zu können.

Alexander Chlup, Leiter des Facility Managements, zeigte sich zufrieden mit der komplexen Haustechnik: „Wegen der sehr differenzierten Anforderungen, zum Beispiel an das Raumklima, ist ein Forschungsgebäude in dieser Hinsicht wesentlich anspruchsvoller als etwa ein Bürogebäude.“ Der ressourcenschonende Betrieb wird sich seiner Meinung nach schon bald in den Betriebskosten niederschlagen.

Fazit

Eine moderne Forschung und Entwicklung, wie sie an diesem Standort besteht, erfordert es, dass das Gebäude die veränderten Anfor­derungen der Arbeitswelt kontinuierlich begleitet und nicht behindert. Das Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie zeichnet sich im Bereich des nachhaltigen Bauens und vor allem im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung durch ein in das Gebäude integriertes System aus, das Stabilität trotz veränderlicher Anforderungen bringt. Dabei gilt das oberste Ziel der Energiebedarfsoptimierung unter Beibehaltung der bestehenden, hohen Komfortbedingungen.