REPORT 53 * Astrid Schneider Dynamische Fassadengestaltung mit grossen Wintergärten DAS BUNDESKANZLERAMT IN BERLIN 1 Axel Schultes und Charlotte Frank realisierten den Neubau des Bundeskanzleramtes in Berlin. Dabei hatten die Berliner Architekten die seltene Gelegenheit durch das Gewinnen von aufeinanderfolgendem Städtebau- und Architekturwettbewerb sowohl die grosse Linie als auch den Gebäudeentwurf zu bestimmen. So fügt sich der Baukörper als wesentlicher Bestandteil in das «Band des Bundes» ein. Der Artikel ist Teil der Serie über das «Solare Regierungsviertel» in Berlin, die auch das fast unsichtbare «Band der Solaranlagen» auf den Dächern der Regierungsgebäude beschreibt. * Astrid Schneider Dipl. Ing. Architektur Solar Architecture: Design, Research and Communication Leiterin RG Berlin von EUROSOLAR D-10625 Berlin Als der Deutsche Bundestag am 20. Juni 1991 entschied, Berlin wieder zur neuen alten Hauptstadt zu machen, fand sich im Berliner Spreebogen eine städtebaulich ungewöhnlich offene Situation. Wo einst Berliner Baublocks in direkter Nachbarschaft zum Reichstag standen, war nach dem Kriege eine grossflächige Stadtbrache. Im Osten wurde sie gefasst vom Verlauf der Berliner Mauer entlang der Spree. Hier grenzte direkt das auch zu DDR-Zeiten dicht bebaute ehemalige Zentrum des historischen Berlin mit der Friedrichstadt an. Zur gleichen Zeit hielt der Westen die Flächen für das zukünftige Regierungsviertel rund um den Reichstag gezielt frei. Der Bauplatz war auch bereits Teil der Grossstadtplanungen von Adolf Hitler und seinem Chefarchitekten Albert Speer gewesen, die dort einst eine grosse Nord-Süd-Achse und eine monumentale Halle gigantischen Ausmasses als Teil ihres faschistischen Stadtumbaus errichten wollten. Die Schwierigkeit der Bauaufgabe bestand daher darin, einerseits eine kräftige und aussagefähige Form zu finden und sich andererseits gerade an diesem historisch so besetzten und beplanten Ort keine «starken Fehlgriffe» zu leisten. Im Jahr 1992 wurde der Wettbewerb für die Neuordnung des Regierungsbezirkes im Spreebogen ausgelobt, an dem 835 Planungsteams aus aller Welt teilnahmen. Der siegreiche Entwurf von Axel Schultes und Charlotte Frank ist gekennzeichnet durch vier Elemente: Die lineare Grossform des «Band des Bundes» von Ost nach West Die nördliche Spreebogenfläche unbebaut als Park Das Nordufer der Spree als geschlossene Stadtkante Eine Schiene von Solitären, südlich des «Band des Bundes» Doch ihr Ziel, wie im ursprünglichen Entwurf die Stadtplanung weit über das eigentliche Wettbewerbsgebiet hinaus bis zur Friedrichstrasse zu beeinflussen, gelang den Architekten nicht. So endet das Band heute am Elisabeth-Lüders-Haus. Und auch das zentrale Stück des Bandes im Spreebogen ist noch unvollendet, denn wichtiger Teil der linearen Grundform ist das noch nicht gebaute Bürgerforum, welches in der Mitte zwischen Bundeskanzleramt und Paul-LöbeHaus das Band schliessen sollte, wenngleich mit aufgelockerten Formen. Vom Städtebau zur Fassadengestaltung Als Axel Schultes und Charlotte Frank im Jahr 1995 auch den internationalen Wettbewerb zum Bau des Kanzleramtes gewinnen, gehen sie von einer Realisierung des Gesamtensembles aus. Das gegenüberliegende von Stephan Braunfels geplante Paul-Löbe-Haus, welches die Abgeordnetenbüros und Sitzungssäle beherbergt, sowie FASSADE FAÇADE 4/ 2004 54 REPORT das Elisabeth-Lüders-Haus auf der östlichen Spreeseite nehmen Bezug auf das Bundeskanzleramt. Beide Gebäudekomplexe haben die gleiche Breite. Wie Schienen werden die Bürokämme parallel zur Hauptachse organisiert. Wo das PaulLöbe-Haus jedoch offene Höfe hat, werden beim Bundeskanzleramt die Höfe als Atrien verglast und geschlossen. Als Teil der städtebaulichen Grossform des «Band des Bundes» bilden die Bürokämme beider Gebäude harte Kanten nach Norden und Süden aus. Betont wird hierdurch die Dynamik der Ost-West-Bewegung. Die Fassaden der Baukörper sind hier wie Brandwände geschlossen, während die Fenster sich ausschliesslich zu den Höfen und Wintergärten hin orientieren. Von Osten nach Westen hingegen öffnen sich die Gebäude entlang ihrer Haupterschliessungsachsen. 2 3 4 FASSADE FAÇADE 4/ 2004 Dynamische Fassadengestaltung: das Bundeskanzleramt Den Kontrast zwischen den «rationalen» und orthogonalen Bürokämmen als ruhiger und geschlossener Klammer und einer «im Fluss» stehenden Mitte bilden Axel Schultes und Charlotte Frank radikal aus. Der Hauptkörper des Gebäudes hebt sich als Kubus mit doppelter Höhe von den Bürokämmen ab. Hier ist die Leitung des Hauses, der Bundeskanzler, untergebracht. Dieser Kubus wird nun in Ost- und Westrichtung aufgelöst und dynamisiert. Dabei bedienen die Architekten sich einer doppelten Wellenform, die sich im Schnitt und in den Grundrissen abzeichnet. Die untere Hälfte des Kubus ist räumlich stark geprägt von einer geschwungen verlaufenden Stahlbetondecke, welche beidseitig ein dramatisches Foyer entstehen lässt. Im Zentrum der unteren Hälfte des Kubus ist ein kreisrunder Sitzungssaal eingestellt, der durch seine runde Form die Foyerwände dynamisiert. Die obere Kubushälfte springt durch den sich trichterförmig ins Gebäude ziehenden Aussenraum zurück. Wo unten die Foyers sind, öffnen sich hier grossflächige Terrassen nach Ost und West, die wunderbare Ausblicke zur Stadt geben. Von dort führen geschwungene Aussenwände, die sich in den Innenraum fortsetzen, den Besucher wieder zurück ins Gebäude. Zur plastischen Durcharbeitung der sich dynamisierenden und öffnenden Ost- und Westfassaden haben die Architekten sich ein zusätzliches Gestaltungselement erlaubt: «tanzende Säulen» werden als Raumskulpturen vor und in das Gebäude gestellt und durchdringen die Fassade. Ohne tragende Funktionen dienen sie vornehmlich der Raumgestaltung, sollen den Blick leiten, REPORT mal schützen, mal öffnen und die Durchdringung von innen und aussen befördern. Einige Säulen im Ehrenhof tragen kleine Bäume, die laut Schultes das steife Zeremoniell des Ehrenhofes mildern und eine Saite Deutscher Sehnsucht ansprechen sollen. Die Ausformung des Leitungskubus ist bestimmt von dem Wunsch, der Demokratie ein Gesicht zu geben und ihr einen poetischen Raum zu bescheren. Zugleich wollten die Architekten das Gebäude weitest möglich öffnen, ohne aber mit der klassischen Glasfassade vor Metallstütze zu arbeiten, wie es das «an eine rheinische Sparkasse» erinnernde Bundeskanzleramt in Bonn tat. Stattdessen verwenden sie expressive plastische Ausdrucksmittel. Zugleich zitieren sie klassische architektonische Raumkompositionen: die eines barocken Schlosses mit Seitenflügel und Hauptkörper, mit räumlich inszenierten Foyers und zentralen Treppenanlagen, Ehrenhof und rückwärtigem Park. Auch das historische Säulenthema findet sich im Bau reflektiert. 55 5 Die Materialität des Gebäudes Hierzu sagt Axel Schultes: «Was wir in unseren modernen Zeiten noch wollen können, worauf wir noch hoffen dürfen, wäre räumliche Fülle bei aller Schlichtheit des Materials.» Ihre plastischen Raumgedanken setzen Schultes und Frank daher vor allem mit einem Material um: mit Stahlbeton. Gegen die plastische Wirkung der gebogenen Wände und Decken treten die Verglasungen aus grossflächigen schlanken Pfosten- und Riegelkonstruktionen aus Stahl und Aluminium als eher unsichtbare Trennschicht zurück. Die geschlossenen Aussenfassaden unterscheiden sich je nach Himmelsrichtung: Die organisch geformten Ost- und Westfassaden sind als Sichtbetonelemente ausgeführt. Hier kam Ortbeton mit einer 80–120 mm starken Kerndämmung zum Einsatz. Die Fassaden der Nord- und Südseiten sind als klassische mit 120 mm Steinwolle wärmegedämmte Stahlbetonfassaden mit vorgehängter Sandsteinverkleidung realisiert. 6 Licht und Beleuchtung im Leitungsgebäude Tageslicht wird von den Architekten nicht nur als Lichtquelle, sondern vor allem als ästhetische und raumbildende Komponente betrachtet. So ist der «Kubus» vertikal und horizontal durchdrungen von Sichtbeziehungen zum Aussenraum. Räumlich stark wirksam sind auch die Oberlichter. So werden zwischen Hauptkörper und Büro- 7 FASSADE FAÇADE 4/ 2004 56 REPORT 1 Ansicht Bundeskanzleramt in Berlin. 2 Entwurf für die städtebauliche Gestaltung des Spreebogens von 1992 von Axel Schultes und Charlotte Frank. 3 Lageplan der Regierungsgebäude im Spreebogen: die Solarstromanlagen sind blau eingezeichnet. 4 Grundriss 6. Obergeschoss mit Dachaufsicht auf die Bürotrakte mit den Solaranlagen darauf. 8 5 Grundriss des 1. Obergeschosses: das Foyer öffnet sich nach beiden Seiten begleitet von den Bürokämmen. 9 6 Luftbild Spreebogen mit Blick nach Osten: im Vordergrund das Bundeskanzleramt mit Solaranlagen, dahinter das Paul-Löbe-Haus. Die Wintergarten- und Büroriegel 7 Schnitt durch den Hauptkörper: der untere Teil beinhaltet die öffentlichen Bereiche, der obere Kabinett und Kanzlerräume. 8 Die «tanzenden Säulen» bilden den fliessenden Übergang von Aussen- zu Innenraum. 10 9 Die Bürotrakte sind über Oberlichter vom Hauptkörper abgesetzt – Tageslicht betont die durchlaufenden Wände. 10 Kanzlerterrasse mit Sicht auf den Reichstag und die Solaranlagen. 11 Blick vom Kabinettsaal auf Reichstag und Solaranlagen. 12 Innenansicht Atrium mit Büroräumen: Innenliegende Lamellen sorgen für Sonnenschutz. 11 FASSADE FAÇADE spangen Lichtfugen gebildet, welche die Baukörper voneinander abheben und die Wandflächen von oben mit Licht bestrahlen. Der Hauptkörper zeigt sich als Inszenierung von Licht und Masse. Auch das Kunstlicht sollte nach Möglichkeit die Wirkung der Architektur unterstreichen. Daher entwickelte der Lichtplaner Andreas Schulz zusammen mit den Architekten ein Konzept, das sie «Licht aus dem Loch» tauften. Die Leuchten sollten hier nicht als «Lampen» körperlich in Erscheinung treten, sondern das Kunstlicht sollte aus den Löchern in der Decke herausstrahlen. Zu diesem Zweck wurden randlose, in die Betondecke zurückspringend eingesetzte Downlights entwickelt. Insgesamt 8000 Betonarmaturen wurden in die massiven Betondecken und Wände eingegossen. Als Leuchtmittel kommen 35-WattHalogen-Metalldampflampen zum Einsatz. Sie liefern bis zu 95 Lumen pro Watt und sind besonders lichteffizient. Die Lichtausbeute steigert sich noch durch die Verwendung besonders leistungsfähiger Reflektorsysteme in den Leuchten. 4/ 2004 Die Bürokämme gliedern sich durch den Wechsel von massiven Kuben mit Wintergärten und werden durch lange Flure erschlossen. In jeder einzelnen Einheit erschliesst ein Stichflur drei Räume zur linken und rechten Seite. Die Büros lassen sich mit Doppeltüren zu dieser Mitte hin öffnen. Leider wird diese Form der Gebäudeorganisation von den dort Arbeitenden wenig goutiert: So ist der südliche Gebäudeflügel, an dessen Ende die Kantine liegt, 335 Meter lang. Der Weg vom vorderen Ende des Nordflügels zur Kantine und zurück kommt für die Mitarbeiter daher bereits einem kleinen Spaziergang gleich. Zudem führt die Längsorganisation zu weniger internen Begegnungen als in einem kompakter organisierten Haus. Dafür sind die Büroräume und Flurbereiche sehr attraktiv. Zum Wintergarten hin sind die Büros voll verglast. Jeder Büroraum ist zwei Fassadensegmente breit. Jeweils eines der Fenstersegmente lässt sich komplett aufschieben. Zusätzlich kann das Oberlicht geöffnet werden. Ob die Höfe als verglaste Wintergärten oder offen ausgeführt werden sollten, wurde intensiv mit dem Bauherrn diskutiert. Durch einen Modellversuch unter dem künstlichen Himmel konnte aber nachgewiesen werden, dass der Tageslichtquotient mit 2,5–3,5% doppelt so hoch wäre, wie in Bonn und auch weit über den in der DIN geforderten Werten. Um die Tageslichtausbeute zu steigern, wurden die Wintergärten mit Weissglas ausgeführt, welches einen TQ von 78% hat, bei gleich- REPORT 57 zeitig noch relativ gutem Sonnenschutz. Die UWerte der Isolierverglasungen von Büros und Wintergärten liegen bei jeweils ca. 1,4 bis 1,6 W/m2K. Um den Sonnenschutz zu steigern, ist eine Konstruktion mit beweglichen AluminiumLamellen vor der vertikalen und horizontalen Wintergartenverglasung angebracht. Die Büros selbst erhalten zusätzlich noch den klassischen Blendschutz über einen innenliegenden Lamellenbehang. 13 Die Solarstromanlagen sind leicht geneigt auf einer Metallunterkonstruktion befestigt. Lüftung und Raumtemperierung 16 Sicht von der Photovoltaikanlage auf die Räume des Bundeskanzlers. Die Wintergärten werden natürlich be- und entlüftet. Der mittlere Bereich der Vertikalverglasung lässt sich öffnen. Die Glasdächer der Wintergärten sind leicht oberhalb der Flachdächer der Bürotrakte angeordnet. Dadurch war es möglich, kleine umlaufende Vertikalfenster zu realisieren. Diese dienen insbesondere der Wärmeabfuhr aus den Wintergärten im Sommer. Messeinrichtungen steuern über die Haustechnik die jeweilige den Innenraumbedingungen und der Wetterlage entsprechende Lüftungsweise. Sie geben auch dem Bürobenutzer ein Signal, ob es günstiger ist, über die Fenster zu lüften oder über die mechanische Zuluft. Das System ist so ausgelegt, dass bei Aussentemperaturen zwischen 5 und 20 °C eine vollständig freie Lüftung der Büros über die Fenster zum Wintergarten stattfindet. Bei Aussentemperaturen unter 5 °C und über 20 °C wird mechanisch be- und entlüftet. Dabei wird die Zuluft im Sommer leicht vorgekühlt. Hierzu wird die warme Abluft befeuchtet und so von ca. 27 °C auf ca. 20 °C heruntergekühlt. Diese Kälte wird über einen Gegenstromwärmetauscher auf die Zuluft übertragen. Ein Kreislaufverbundsystem ermöglicht die Wärmerückgewinnung. Im Winter wird Abwärme aus dem Blockheizkraftwerk genommen, um die Frischluft vorzuwärmen. Dabei dient die Zulufttemperierung aber nicht der eigentlichen Raumheizung oder Kühlung, sondern nur der isothermen Deckung des Frischluftbedarfes. Die Grundtemperierung der Büros erfolgt über eine Bauteilaktivierung in den Fussböden: der 120 mm starke Verbundestrich, der auch genutzt wird, um Kabel- und Lüftungskanäle aufzunehmen, beinhaltet 17 mm starke Polyethylenrohre. Mit einer Vor- und Rücklauftemperatur von 28/25 °C kann so mit geringer Temperaturspreizung geheizt und mit 19/22 °C mit geringer Kältedifferenz gekühlt werden. Zur schnellen Raumheizung stehen zusätzlich Konvektoren zur Verfügung. Da die Büros einen reduzierten Wärmeschutz haben, wird die Wintergartentemperatur auch im Winter auf 15 °C gehalten. 14 Die Solarmodule stehen auf den Flachdächern der Bürotrakte zwischen den Atrien. 15 Grundriss und Schnitt durch die Bürotrakte. 12 13 17 Die Atrien der Bürokämme werden natürlich belüftet. 18 Der geplante Elektrizitätsverbrauch für das Bundeskanzleramt Berlin beträgt 55 kWh/m2 BGF – in Bonn wurden 160 verbraucht. 14 Bildnachweis: Bild 1, 10 – Fotograf Rudi Meisel, Berlin Bild 12 – Fotograf Ulrich Schwarz, Berlin 15 Bild 6 – Luftbild Berlin, Oltmann Reuter Bild 2, 4, 5, 7, 15 – Axel Schultes Architekten – Frank, Schultes, Witt – Berlin Bild 3 – Bundesbaugesellschaft Berlin mbH, Berlin Bild 18 – Energiebeauftragter des Bundes Römmling, IEMB – Institut für Erneuerung und Modernisierung von Bauwerken e.V. an der TU Berlin 16 Bild – 8, 9, 11, 13, 14, 16, 17 – Astrid Schneider, 17 Solar Architecture Berlin FASSADE FAÇADE 4/ 2004 58 REPORT 18 Energieversorgung Die Energieversorgung des Gebäudes erfolgt vorwiegend aus regenerativen Energien. Eine grosse PV-Anlage trägt dazu bei. Im Zentrum der Energieversorgung steht ein Blockheizkraftwerk mit 500 kW elektrischer Leistung, welches mit Biodiesel aus Rapsöl versorgt wird. Eine Absorptionskältemaschine erzeugt aus der Abwärme der BHKW Kälte. Ein Spitzenkessel mit über 2500 kW Leistung und drei Kompressionskältemaschinen ergänzen das Energiesystem. Die Wärmerückgewinnung mit einer Effizienz von 80% ermöglicht im Jahr ca. 680 Megawattstunden einzusparen. Der Anschluss an den grossen Aquiferspeicher im Spreebogen erfolgte jedoch nur für die Wärmeseite. Das Bundeskanzleramt hatte das Bedürfnis, sich möglichst autark zu halten. Bautafel Bauherr: Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch die Bundesbaugesellschaft Berlin, mbH, Berlin Projektbeteiligte: Architekt: Axel Schultes Architekten – Frank, Schultes, Witt Generalfachplaner: Ingka Ingenieure Kanzleramt GbR, Berlin Tragwerksplanung: GSE Ingenieurgesellschaft mbH, Berlin, Saar, Enseleit und Partner mit Schlaich, Bergermann und Partner, Stuttgart (Vordach) Fassadentechnik: R + R Fuchs, Ingenieurbüro für Fassadentechnik, München FASSADE FAÇADE 4/ 2004 Durch die sehr effiziente Beleuchtung und Haustechnik gelang es den Stromverbrauch pro Quadratmeter auf etwa die Hälfte des in Bonn benötigten Verbrauches zu reduzieren. Gemäss den Planungen liegt er bei 56 Kilowattstunden pro Quadrat bgf und Jahr – und damit etwas höher als gewünscht, während der Heizwärmebedarf mit 9,9 kWh/(m3a) ca. ein Drittel unter den Planungswerten liegt und die Anforderungen auch der Energieeinsparverordnung ca. um die Hälfte unterschreitet. lage für die Wintergärten oder als Bestandteil der Fassaden integriert werden können. Die entsprechenden Vorschläge der Fachplaner und Berater stiessen bei den Architekten jedoch nicht auf Gegenliebe. Die mögliche Poesie von Licht und Schatten einer PV-Anlage wurde daher bei diesem Projekt nicht voll ausgeschöpft. Die Architekten hätten es auch am liebsten gesehen, wenn die Solarmodule ganz horizontal hätten installiert werden können. Als Kompromisslösung entschied man sich für eine Flachdachaufständerung mit nur ca. 3° Neigung. Dies erlaubt aber trotzdem eine sehr dichte Stellung der Modulreihen, so dass in der Fernsicht vom Reichstag der Eindruck einer geschlossenen gläsernen Fläche entsteht. Da die Bürokämme vom Leitungsgebäude aus einsehbar sind, trägt das glänzende Blau der Anlage so auch zum Erscheinungsbild des Gebäudes bei. Die Unterkonstruktion wurde eigens gefertigt aus in der Betondecke verankerten Stahlprofilen und Querträgern. Die Solarmodule wurden als Glas-Glas-Module in Giessharztechnologie ausgeführt und mit monokristallinen Zellen versehen. Der Jahresertrag im Jahr 2002 lag bei knapp 90 Megawattstunden. Bei einem geplanten Gesamtstromverbrauch von 3471 MWh werden also ca. 2,5% des Strombedarfs durch die Photovoltaikanlage erzeugt. Photovoltaikanlage Auf die geschlossenen Dächer der Bürokämme wurde eine 149 Kilowatt leistende Solarstromanlage mit über 1270 m2 Fläche gesetzt. Alternativ hätte die Photovoltaik auch als Verschattungsan- Lichtplaner: Licht-Kunst-Licht GmbH Andreas Schulz, Berlin/Bonn Elektrizitätsbedarf: 3580 MWh/a – 56 kWH/(m2a) Technische Gebäudeausrüstung: Schmidt Reuter Partner, Berlin/Köln Kältebedarf: 1309 mWh/a – 20,5 kWh/(m2a) Energiebeauftragter des Bundes: Uwe Römmling, IEMB e. V., Berlin Planungswerte Energieverbrauch: Energiebereitstellung aus BHKW: >70% Jahresheizwärmebedarf bezogen auf das beheizte Raumvolumen: 3471 MWh/a – 9,9 kWh/(m3a) Energiekennwerte bezogen auf die Bruttogeschossfläche Solarstromanlage: Hersteller Solarmodule: Scheuten Solar Technology GmbH, Gelsenkirchen Installation: engotec GmbH, Stuttgart Solarmodule in Glas-Glas-Giessharztechnologie Zelltyp: monokristallin Installierte Photovoltaik-Leistung: 149 kWp Jahresertrag 2002: 89,182 kWh