Nachhaltiges Bauen und BIM: 19.000 Quadratmeter großes Regierungsgebäude zählt zu den besten im Land

Von Zach Mortice
- 9. Jul 2015 - 7 min-LEKTÜRE

Federal Center South, das regionale Hauptquartier des Ingenieurkorps der Armee in Seattle, wurde mitten in der Finanzkrise in Auftrag gegeben und über den American Recovery and Reinvestment Act von 2009 finanziert.  Aber die Fördergelder waren an hohe Anforderungen gekoppelt – es musste sehr, sehr schnell und sehr, sehr nachhaltig gebaut werden.

So musste im Rahmen des Planungswettbewerbs der General Services Administration (GSA), der zuständigen Behörde für die Entwicklung und den Bau von Regierungsimmobilien, dieses massive, 72 Millionen US-Dollar (65 Millionen Euro) teure, rund 19.000 Quadratmeter große Gebäude innerhalb von 31 Monaten fertig werden – von der ersten Skizze bis zum Aufstellen der Büromöbel. Die Bauzeit betrug nur 26 Monate. Außerdem musste das durch eine Planungs- und Bauvereinbarung verbundene Planungsteam aus Architekten und Bauunternehmer nach nur 10-wöchiger Planung die Energieeffizienz des Gebäudes garantieren.

„Wir haben nur halb so lange gebraucht wie normalerweise bei einem solchen Prozess üblich“, sagt Rick Thomas, Projektmanager für das Federal Center South bei der GSA.

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Außenaufnahme des Federal Center South. Mit freundlicher Genehmigung von Benjamin Benschneider Photography.

Die Konstruktionssoftware BIM (Building Information Modeling), Belegungsstudien und rein passive Energieeffizienz-Systeme machten dies möglich. Infolgedessen erhielt das Projekt in 2015 den AIA Committee on the Environment (COTE) Top Ten Plus Award – eine äußerst renommierte Green-Building-Auszeichnung, die nur an Projekte verliehen wird, die über die Fertigstellung hinaus eine bestimmte Gebäudeperformance nachweisen können.

ZGF als Architekt und Sellen Construction als Bauunternehmer nutzten BIM, um das Projekt schnell, präzise sowie innerhalb von Zeitvorgabe und Budget abzuwickeln – und obendrein auf einem ehrgeizigen Energieeffizienz-Niveau. Das Team musste eine Nutzungsintensität von 27,6 erreichen: eine Energienutzungskennzahl, die sich aus dem Verhältnis des jährlichen Energiebedarfs pro Flächeneinheit berechnet. Sollte dieses Performance-Ziel nicht erreicht werden, würde ein halbes Prozent ihres Honorars (ca. 400.000 US-Dollar bzw. 360.000 Euro) einbehalten werden.

Seit den 1930er Jahren war das Gelände des Federal Center South Standort einer Ford-Fabrik, eines Armeestützpunktes sowie einer Boeing-Raketenproduktionsstätte, und ZGF und Sellen entwirrten mithilfe von BIM das Netz aus alten Fundamenten und undichten Öltanks, um die Brachfläche zu sanieren.

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Insgesamt wurden 60.000 laufende Meter wiederverwerteten Holzes im Gebäude verarbeitet. Mit freundlicher Genehmigung von GSA.

Eine Lagerhalle auf dem Gelände wurde zerlegt und das Douglasienholz für die Verkleidung im großzügigen Atrium des Federal Center South verwendet. Das unbehandelte Holz mit seiner satten Farbe verleiht dem Projekt die regionale Identität des pazifischen Nordwestens und trug entscheidend zur Materialerhaltung bei. ZGF und Sellen erstellten mit BIM eine Art Fahrplan, um dieses Puzzle zusammenzusetzen. Insgesamt handelte es sich um gut 60.000 laufende Meter, mit unterschiedlichen Abmessungen und Graden von Fäulnis und Beschädigung. Mithilfe von BIM „konnten wir jedes Stück Holz mit Nummern und der Stelle im Gebäude markieren, an der es passt“, erklärt Jack Avery, Senior Vice President bei Stellen.

Diese Detailgenauigkeit war beim Bau des Federal Center South entscheidend. Das Atrium des Projekts besteht fast ausschließlich aus tragenden Stahlelementen, Holzverkleidung und gläsernen Oberlichtern. Es liegt inmitten einer üppigen Landschaft und bietet einen eindrucksvollen öffentlichen Bereich sowie eine Reihe ästhetischer Kontraste. Da so nur wenige Materialien zur Kaschierung dienen können, liegt das Hauptaugenmerk darauf, wie sich dieser Bausatz aus teils wiederverwendeten Einzelelementen zusammenfügt. „Die Struktur ist die Architektur“, sagt Todd Stine, ein Managing Partner bei ZGF.

BIM gewährte ZGF und Sellen den Freiraum, auch während der Bauphase noch neue nachhaltige Bauelemente in das Projekt einzubinden. So wurden eine knapp 100.000 Liter fassende Regenwasserzisterne und eine 45 Meter tiefe Geothermie-Bohrung im Areal integriert. „Ich denke nicht, dass wir mit all diesen Ergänzungen den Fertigstellungstermin ohne BIM hätten halten können“, sagt Stine. „Mit BIM waren wir in der Lage, mehr Optionen in kürzerer Zeit zu beleuchten und so schneller herauszufinden, wo es zu Problemen kommen könnte.“ Das Team verwendete Autodesk Revit ArchitectureRevit StructureRevit MEPNavisworksAutoCAD Civil 3D und 3ds Max für das Projekt.

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Das Regenwassernutzungssystem sammelt das Wasser vom Dach in einer 100.000 Liter fassenden Zisterne zur Versorgung von Toiletten, eines Kühlturms auf dem Dach, Wasserspielen im Atrium und zur Bewässerung. Mit freundlicher Genehmigung von GSA.

Das Planungs- und Bauteam fand während seiner Recherchen heraus, dass die Kosten eines Gebäudes im Laufe einer 25-jährigen Nutzung zu 90 % für Personal und Betrieb anfallen, und nur zu 10 % für die ursprüngliche Konstruktion. So wichtig es also war, mit BIM Ziele für die Gebäudeperformance zu setzen, begriff man bei ZGF und Sellen, dass die Errichtung eines wirklich nachhaltigen Gebäudes ein Prozess ist, der weit über die Nutzungsbewilligung hinausgeht.

Deshalb stellten die Architekten eine lange Liste von Energieeffizienzmaßnahmen zusammen und nahmen anschließend anhand von Belegungsstudien die Feinabstimmung vor. Neben Geothermie-Bohrungen für Heizung und Kühlung verfügt die Anlage über eine Hybridkühldecke und einen auf dem Dach montierten Phasenwechselspeicher, welche beide kühle Luft in das Gebäude abgeben.

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Innenaufnahme des Federal Center South. Mit freundlicher Genehmigung von Benjamin Benschneider Photography.

Das Gebäude ist für die Gewinnung von Solarenergie optimiert, und die schmal geschnittenen Großraumbüros lassen viel Licht einfallen. (Der Tageslichteinfall wurde mit BIM abgebildet, sodass im Ergebnis 61 % des Gebäudes mit Tageslicht versorgt wird.) Die Büroräume umgeben das Atrium in Form eines Hufeisens, eine Reverenz an den Duwamish Waterway, an den das Gelände angrenzt. Die Fassade wurde mit Edelstahlplatten in Zinnoptik gestaltet, die wie Fischschuppen in der Sonne glänzen. „Seattle steht nicht ganz zu Unrecht in dem Ruf, eine wolkenverhangene Stadt zu sein, und dennoch können wir einen guten Teil des Tages ohne elektrisches Licht auskommen”, erklärt Stine.

In den ersten vier Monaten nach dem Bezug jedoch enttäuschten all diese Systeme und Konstruktionsmaßnahmen die Erwartungen des Teams. Also musste ein wenig Spurensuche betrieben werden. Nacheinander wurde jedes System von ZGF und Sellen daraufhin untersucht, wie die einzelnen HLK-Systeme untereinander „kommunizieren“, berichtet Stine. Sie stellten dabei fest, dass der Boiler mitten in der Nacht ohne erklärbaren Grund ansprang, und die Bewegungsmelder das Licht einschalteten, wenn Sicherheitskräfte in den frühen Morgenstunden ihren Rundgang machten – Probleme, die nur schwer zu erkennen gewesen wären, ohne die durch das Gebäude produzierte, umfangreiche Datenmenge zu durchforsten.

„Wir sind stolz darauf, dass es uns nicht nur gelungen ist, dieses High-Performance-Gebäude zu planen, sondern wir auch nachweisen konnten, dass es die geplante Performance erreicht und sogar übertroffen hat,“ so Stine.

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Eckbüro im Federal Center South mit Blick über den Duwamish Waterway. Mit freundlicher Genehmigung von Benjamin Benschneider Photography.

Diese Gewissenhaftigkeit wurde mit einer LEED®-Zertifizierung in Platin und dem AIA COTE Top Ten Plus Award belohnt – das erste Gebäude ohne aktive Energieerzeugungsanlagen, welches diese Auszeichnung erhält. Auch mit lediglich passiven Energiesparmaßnahmen verbraucht das Federal Center South nur ein Drittel der Energie, die ein vergleichbares Gebäude in der Regel benötigt.

Dieser Fokus auf passive Energieeffizienz-Strategien gegenüber aktiver Energieerzeugung zeugt vom steigenden Entwicklungsstand in der Green-Building-Branche. Noch vor zehn Jahren galt ein Projekt nur dann als nachhaltig, wenn es mit auffälligen Solarmodulen und Windkraftanlagen lautstark seine Absichten verkündete. Passive Maßnahmen (optimale solare Ausrichtung, hochwertige Isolierung usw.) gelten nach heutigen Erkenntnissen als die billigste, wertvollste und am einfachsten umsetzbare Verfahrensweise bei nachhaltigen Bauprojekten.

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Aufgeschnittener 3-D-Grundriss des Federal Center South. Mit freundlicher Genehmigung von GSA.

John Quale, Architekturprofessor an der Universität von New Mexico und Juror des COTE Top Ten Plus Award in 2015, ist mit dieser Problematik nur allzu gut vertraut.

Er saß bereits vor acht Jahren in der COTE-Jury, als man im Planungswesen noch davon überzeugt war, dass ein Solarmodul auf dem Dach jedes Gebäude nachhaltiger machen könnte. Das Federal Center South machte ihm erneut bewusst, dass nachhaltiges Design grundsätzlich nur wenig mit Energieerzeugung durch Bio-Algen, Wärmedämmung nach Passivhausstandards oder sonstigem Ökotechnik-Jargon zu tun hat. Nachhaltigkeit beginnt mit der Planung, endet mit nachweisbarer Performance und bedarf einer langfristigen, kontinuierlichen Überprüfung. Tatsächlich kann eine gesunde Portion Wissbegierde Einiges bewirken.

„Sie waren wirklich sehr neugierig”, betont Quale. „Sie wollten genau wissen, wie die Gebäudeperformance war, sich entwickelte, und wie man sie noch weiter verbessern konnte. Das ist von unschätzbar hohem Wert in einem Team.”

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