Laborplanung und Laborbau

Flexibilität durch Modulbauweise

Die Autoren stellen Beispiele für Labor-Neubauten in Modulbauweise vor: am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen und an der Universität Bonn.
Außenansicht des neuen Laborgebäudes am Max-Planck-Institut in Bremen. Ein gläserner Übergang verbindet mit dem dahinterliegenden Bestandsgebäude. © Cadolto Modulbau GmbH

Die Herausforderung im Laborbau heute: Lebenszyklen von Labornutzungen werden kürzer, die Anforderungen an die Gebäudeflexibilität steigen. Zudem sollen sich die Räumlichkeiten sowohl einfachen als auch komplexen Gegebenheiten anpassen. Laborkonzepte müssen nicht nur funktional sein, sondern gleichzeitig ein Höchstmaß an Sicherheit und eine angenehme Arbeitsatmosphäre bieten.

Das Max-Planck-Institut in Bremen hat sein bestehendes Institutsgebäude um ein neues Laborgebäude in Modulbauweise erweitert. Cadolto realisierte einen den Bedürfnissen des Instituts entsprechenden neuen Laborflügel auf insgesamt 1 400 m². Bestehend aus 29 Modulen inklusive moderner labortechnischer Ausstattung, dient der Neubau als Erweiterung zum Bestandsgebäude des Max-Planck-Instituts. Nach Inbetriebnahme werden dort Mikrobiologen, Molekularbiologen und Biochemiker marine Mikroorganismen erforschen.

Das neue Labor erfüllt die biologische Sicherheitsstufe (biosafety level) 2 und ist mit einer Klimazelle ausgestattet, welche eine wärmende sowie kühlende Funktion übernimmt. So kann die Raumtemperatur innerhalb kurzer Zeit an die unterschiedlichen Forschungsarbeiten angepasst werden. Die Laborräumlichkeiten wurden zudem mit meerwasserfesten und gegen zahlreiche Lösungsmittel beständigen Arbeitsoberflächen ausgestattet. Die Anbindung der technischen Laborgase und Versorgungsmedien erfolgte über die bestehende Infrastruktur am Max-Planck-Institut.

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Laborarbeitsplätze im Neubau des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie. © Cadolto Modulbau GmbH

Neben den Laboren sind in dem Neubau Büros sowie Gemeinschaftsräume untergebracht. Die an den Decken angebrachten Akustiksegel sind nicht nur optisch ansprechend, sondern ermöglichen durch ihre schallschluckende Funktion eine ruhige Arbeitsatmosphäre. Darüber hinaus wurde das Gebäude mit einem Skywalk, einem gläsernen Verbindungsgang, an das Bestandsgebäude des Instituts angebunden.

Schnelligkeit als wichtiger Faktor beim Bau von Laboren

Ein wichtiges Ziel bei Forschungsarbeiten in Laboren ist unter anderem der zeitnahe Start des neuen Forschungsprojekts. Doch sind hierfür häufig neue Räumlichkeiten oder ein aufwendiger Umbau des Bestands notwendig. Schon während der Ausschreibung eines Forschungsprojektes ist es für das jeweilige Institut essentiell, die betreffenden Professoren sowie Fachkräfte an das Projekt zu binden. Dies gelingt u. a. durch das Schaffen qualitativ hochwertiger Arbeitsplätze in einem kurzen Zeitraum. Auch aus diesen Gründen ist bei der Realisierung von Bauprojekten im Laborbereich die schnelle Bauzeit ein wichtiges Entscheidungskriterium.

Technikzentrale des neuen MPI-Laborgebäudes in Bremen. © Cadolto Modulbau GmbH

Innerhalb weniger Monate realisierte Cadolto die Planung und Errichtung des neuen Laborgebäudes. So wurden z. B. die Module für den Labor-Neubau am Max-Planck-Institut mit einem hohen Vorfertigungsgrad witterungsunabhängig in den Werkshallen produziert und innerhalb weniger Tage per LKW an die Baustelle transportiert und aufgestellt. Durch die kurze Baustellenzeit vor Ort konnte eine Beeinträchtigung durch Baustellenlärm und die begleitenden Emissionen gering gehalten werden, so dass der Betrieb in den umliegenden Bereichen des Instituts nahezu ungestört aufrechterhalten werden konnte. Auch bieten die neuen Laborbereiche während der Covid-19-Pandemie zusätzliche Ausweichmöglichkeiten zum Schutz der Mitarbeiter/-innen des Instituts.

Vorschau: Labor-Rotationsgebäude an der Universität Bonn geplant

In den kommenden Jahren ist an mehreren Gebäuden der Universität in Bonn die Durchführung von umfangreichen Sanierungsarbeiten geplant. Die Sanierungsmaßnahmen für die Universität umfassen dabei mehrere Nutzungszyklen. Damit der laufende Betrieb reibungslos aufrechterhalten werden kann, soll am Campusgelände ein Rotationsgebäude mit einer Bruttogeschossfläche von rund 15 100 m² entstehen. Cadolto erhielt vor kurzem den Auftrag, das Projekt zu planen und zu realisieren. Der Modulbau soll zukünftig bei den Umbaumaßnahmen den unterschiedlichen Instituten als Ausweichgebäude dienen und wird mit Laboren, Besprechungs- sowie Arbeitsräumen und Büros für mehrere hundert Universitätsangehörige errichtet. Die Sanierung der umliegenden Gebäude wird schrittweise erfolgen und aus diesem Grund sind mehrere Nutzungszyklen mit unterschiedlichen Anforderungen der einzelnen Fakultäten zu berücksichtigen. Eine besondere Bedeutung haben hierbei die Laborbereiche. Diese werden in der Nutzung für die verschiedenen Disziplinen veränderbar und multifunktional konzipiert.

Der geplante Laborkomplex in Form eines Rotationsgebäudes an der Universität Bonn verdeutlicht die hohe Flexibilität der Modulbauweise: Die Konstruktion der Labormodule basiert auf einer Stützenkonstruktion, was ein leichteres Versetzen und Herausnehmen von Wänden und somit auch eine hohe Flexibilität in der Raumaufteilung ermöglicht. Die Modulbauweise erfüllt ebenso wie eine konventionelle Bauweise alle Qualitäts- und Sicherheitsstandards für Labore, bietet aber den Vorteil, dass einzelne Bereiche oder Gebäude rück- und umgebaut sowie an einen anderen Standort umgezogen werden können.

Damit die einzelnen Bereiche der Universität Bonn während der Umbaumaßnahmen so reibungslos wie möglich weiterarbeiten können, werden bei der Planung der Labormodule für das Rotationsgebäude die bisherigen Anforderungen sowie Gegebenheiten aus dem Bestand berücksichtigt. Die Module werden so konzipiert und produziert, dass während der unterschiedlichen Nutzungszyklen ohne grundlegende Umbaumaßnahmen die entsprechenden Versorgungsmedien sofort verfügbar sind. Die Versorgung des neuen Laborgebäudes wird autark errichtet. Die technische Gasversorgung erfolgt dabei über separate Gaslager. Für die Elektroinstallation wird eine Mittelspannungsanlage errichtet, welche zukünftig auch weitere Institute mit Strom versorgen soll. Die jeweiligen Sicherheitsstufen der Labore variieren während der Rotation innerhalb der Nutzungszyklen. Beispielsweise erfolgt der Umbau von einem chemischen Labor zu einem Radionuklidlabor, in welchem mit radioaktiven Stoffen gearbeitet wird. Die Umrüstung der geforderten Sicherheitsstufen findet dann vor Ort statt.

Empfindliche Laborgeräte durch Bauweise schützen

Die Labore werden mit modernen Laboreinrichtungen nach neuesten technischen Standards ausgestattet und ermöglichen somit eine angenehme und qualitativ hochwertige Arbeitsumgebung für jeden einzelnen Nutzungszyklus. Zudem werden in dem Neubau NMR-Geräte und Rasterelektrodenmikroskope im Untergeschoss untergebracht. Im Einsatz sind diese Geräte empfindlich gegenüber Schwingungen. Daher ist insbesondere aufgrund der umliegenden Autobahn bei der Gebäudeplanung ein besonderes Augenmerk auf externe Schwingungen zu legen. Sowohl der in konventioneller Bauweise zu errichtende Gebäudeanteil als auch die Module werden so geplant, dass diese von der Umgebung abgekoppelt werden und die externen Schwingungen somit nicht in das Gebäudeinnere gelangen können.

Frontalansicht (Rendering-Grafik) des geplanten Labor-Rotationsgebäudes der Universität Bonn. © Bergstermann + Dutczak Architekten

Auch in der Außenwirkung wird bei der Fassadengestaltung ein hoher Wert auf ein ansprechendes Erscheinungsbild gelegt. Das Rotationsgebäude wird mit einer Fassade aus Metallkassetten mit einer optisch hellen Beschichtung versehen werden. An den Fenstern der Arbeitsräume werden Lichtbänder angebracht, welche die Sonneneinstrahlung in Richtung Decke reflektieren. Auf diese Weise wird eine natürliche Raumbeleuchtung geschaffen.

Planung mit Labor-Muster-Modul

Mit den modular konzipierten Labortypen sind bei Cadolto konkrete Musterplanungen schnell möglich. Als konstruktive Basis für weitergehende Planungen sind Gebäudestrukturen vorgegeben, die sich jedoch in jeder Richtung verändern lassen. Die Rasterbreiten der Labormodule von 3 600 mm basieren auf den gängigen Einrichtungsgegebenheiten sowie auf den Empfehlungen der BG RCI und der DIN EN 14056. Die Laborkonzepte lassen sich beliebig erweitern und vervielfältigen. Sie sind stapelbar bis zu fünf Geschossen, mit einem aussteifenden Kern auch höher, und zusätzlich auch mit einem Technikgeschoss realisierbar.

Um das Laborkonzept erlebbar zu machen, hat Cadolto ein aus zwei Modulen bestehendes Musterlabor errichtet, das auf die Laborwelten der Zukunft ausgerichtet und die Digitalisierung der Laborarbeit zugeschnitten ist. Es hat eine Bruttogeschossfläche von ca. 100 m². Die Ausstattung mit einer Vielzahl an Monitoren ermöglicht eine Steuerung und Überwachung der Arbeiten direkt vom Arbeitsplatz aus und ein integrierter Besprechungsbereich macht kurze Wege für die Kommunikation möglich.

AUTOREN
Peter Scheifele, Laura Tyrach
Cadolto Modulbau GmbH, Cadolzburg
Tel.: 09103 502 970
vertrieb@cadolto.com
www.cadolto.com

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