Wenn Naturkunde Architektur wird

Bei Gebäudestruktur und -hülle setzte Renzo Piano zudem auf Erkenntnisse der Bionik, also aus der Biologie abgeleitete bauphysikalische Prinzipien. Eine der größten Herausforderungen in dem von Erdbeben bedrohten Gebiet stellte die Entwicklung der großflächigen Glasarchitektur dar, die unter anderem für die natürliche Belüftung und Klimatisierung des Gebäudekomplexes sorgen muss. Gelöst wurden diese Aufgaben auch mit deutschem Know-how.

Publikumsliebling

1853 gegründet, gehörte die California Academy of Science seit Generationen zu den Publikumslieblingen der San-Francisco-Besucher. Als einziges Naturkundemuseum der Welt vereinte es ein Aquarium, Planetarium, Ausstellungsbereiche und Forschungseinrichtungen unter einem Dach. 1989 zerstörte ein Erdbeben das zentral im Golden Gate Park gelegene Gebäude vollständig. Um nach rund zehn Jahren Planungs- und Bauarbeiten unter Leitung des italienischen Star-Architekten Renzo Piano am 27. September 2008 wieder aufzuerstehen. Denn das neue Gebäude lehnt sich zwar an den alten Grundriss an, folgt aber einem völlig neuen Architektur- und Didaktik-Konzept. Das hat sich San Francisco 488 Mio. Dollar kosten lassen, die unter anderem durch die größte Fundraising-Aktion in der Geschichte der Stadt aufgebracht wurden. Die neue California Academy of Science – kurz CAOS – besteht aus zwei Gebäuden mit je ca. 27,43 m hohen, freistehenden Glaskuppeln, die das PlanetaÂrium beziehungsweise den lebenden Regenwald beherbergen. Dazwischen liegen die ca. 183 m² große, verglaste Piazza sowie rund 1.160 m² variable Ausstellungsfläche. Während sich dem Besucher dank der verglasten Dach- und Fassadenelemente der Piazza eine großzügige, lichtdurchflutete RaumÂatmosphäre mit Blick in den Golden Gate Park eröffnet, scheinen die Gebäude aus der Vogelperspektive Teil der Parklandschaft zu sein. Denn der Großteil der Dachflächen besteht aus einem ca. 10.118 m2 großen Gründach, das mit 1,7 Mio. einheimischen Pflanzen besetzt wurde. Laut Renzo Piano soll sich das CAOS wie eine sanfte Bodenwelle in die Parklandschaft integrieren und mit seinen markanten Kuppelgewölben zugleich die für San Francisco typischen sieben Hügel zitieren. Die Anlehnung an organische Strukturen zieht sich durch die gesamte geschwungene Dachstruktur aus gebogenen Stahlbalken mit bis über 29 m Spannbreite, die das Betondach tragen.

Vollverglaste Piazza

Eine mindestens ebenso große Herausforderung stellte die Entwicklung der vollverglasten Piazza dar. Das ca. 22 mal 30 Meter große, sanft geschwungene Glasdach wird von einem doppelten Stahlspann-Netzwerk gestützt, das mit horizontalen Streben verschraubt ist. Die dreieckigen Glasflächen mit ca. 1,83 m Kantenlänge greifen die Maße des darunter liegenden Stahlspannwerks auf – und bieten die facettenreiche Optik eines Insektenauges. Sind die gestalterischen DimenÂsionen und Anspielungen schon beeindruckend, so noch mehr die ökologischen und klimatechnischen Innovationen. CAOS soll seine Besucher nicht nur anhand der Exponate über die Natur informieren, sondern auch Maßstäbe hinsichtlich naturnahen, nachhaltigen Bauens setzen. Und bei diesem Thema kommt deutsches Know-how ins Spiel, denn wenn es um avancierte natürliche Belüftungssysteme geht, wird die Welt schnell klein. Bei der Ausschreibung zur Entwicklung der entsprechenden Fenster- und Fassadensysteme überzeugten Produktlösungen der D+H Mechatronic AG aus Hamburg, die von Gartner Metallbau aus Gundelfingen eingesetzt wurden. Aufgabenstellung war, die gesamte Klima- und Lüftungstechnik soweit möglich ohne Einsatz von Primärenergie zu gewährleisten. Das CAOS hat zwar integrierte Fußbodenheizung bzw. Kühlung, die aber nur im Ausnahmefall eingesetzt werden. Möglich wurde das durch intelligente Ausnutzung der natürlichen Luftströmungen, die sich durch die unterschiedlichen Maße der geschwungenen Dachkonstruktionen, Kuppeln und Fassadenelemente ergeben. So verbaute Gartner allein an der frontalen Glasfassade 720 Ventic-Lüftungsantriebe, die D+H speziell für schwer erreichbare Fenster entwickelt hat.

Die Antriebe sind mit der Gebäudeleitzentrale verbunden und reagieren so auf alle internen und externen Klimadaten. Auf den beiden Kuppelwölbungen über Regenwald und Planetarium sorgen 40 ansteuerbare runde Dachklappen für die natürliche Belüftung und Klimatisierung. Neben der Leistungsfähigkeit der D+H-Systemlösungen aus Antrieben und Steuerungselementen überzeugte die Qualität und Langlebigkeit der Technik Made in Germany. Bei kühlem Wetter sorgen jetzt abgestimmte Öffnungswinkel für stetige Hintergrundlüftung des CAOS-Gebäudekomplexes ohne unangenehme Zugluft. Bei warmem Wetter werden große und kleine Lüftungswinkel kombiniert, um möglichst schnellen Abzug der Raumwärme zu gewährleisten. Hochgelegene Lüftungsklappen bleiben nachts offen und nutzen die Nachtauskühlung, wenn es am vorangegangenen Tag warm war. Außerdem werden die Lüftungssequenzen durch die Raumtemperaturen, Luftfeuchtigkeiten und die Windbedingungen gesteuert. Erreicht beispielsweise bei hohem Besucheraufkommen die CO2-Konzentration einen kritischen Wert, wird automatisch die Lüftung intensiviert. Bei Regen, Nebel oder extremem Wind schließen sich die Fenster.

Das Ergebnis der intelligenten natürlichen Lüftungskonzepte überzeugte diesen Oktober auch das U. S. Green Building Council, das dem CAOS mit LEED Platin die höchstmögliche Auszeichnung gab. Neben ca. 34 Prozent Energieeinsparung durch natürliche Lüftungssysteme, Wärmerückgewinnung und Beschattung wurden unter anderem die Nutzung erneuerbarer Energien durch Solarelemente, das hohe Wasserspar-Potenzial sowie der Einsatz von Recyclingmaterial bewertet.

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