Das internationale Unternehmen BIG - Bjarke Ingels Group und das Londoner Heatherwick Studio haben für das Technologieunternehmen Google einen Hattrick an groß angelegten Leichtbauwerken fertiggestellt. Die Gebäude verfügen über konkave Dächer, die mit 50.000 Photovoltaik-Paneelen verkleidet sind, einer "Solarhaut", die die kalifornische Sonne absorbiert und ihre Energie in Strom für den neuen Campus mit Tausenden von Nutzern umwandelt.
Das Silicon Valley wurde zu einer Quelle innovativer Produkte, Jahrzehnte bevor sich seine Unternehmen an innovative Architektur wagten.
Erst mit dem ersten Hauptsitz von Google - dem 2004 eröffneten und von Clive Wilkinson Architects entworfenen Googleplex - begann die Tech-Industrie der Region, mit einfallsreicher Freiraumplanung und dynamischer Programmierung architektonische Designstandards zu setzen. In jüngerer Zeit sorgten der ringförmige Hauptsitz von Foster + Partners für Apple in Cupertino und der Hauptsitz von Gehry Partners für Facebook in Menlo Park, die 2017 bzw. 2018 eröffnet wurden, aufgrund ihrer schieren Größe für Schlagzeilen. Ersteres zeichnet sich durch seine reine Geometrie und klare Ästhetik aus, letzteres durch sein verspieltes, informelles Design.
Und jetzt hat das Epizentrum der Technologie ein neues architektonisches Wahrzeichen: den Bay View Campus von Google. Das Projekt zeichnet sich durch eine Reihe von weitgespannten Leichtbaukonstruktionen aus, die in doppelt gekrümmten Hüllen mit einem System von "Solarschindeln" enden. Der immense Einsatz von Photovoltaik, einer Technologie, die Silizium als Halbleiter verwendet, hat die Assoziation des Silicon Valley mit diesem Material über seine historische Verwendung in Computerhardware hinaus erweitert. Die drei Gebäude des neuen Google-Hauptsitzes verfügen über Photovoltaikflächen, die groß genug sind, um die Energiemenge zu erzeugen, mit der 3.500 Einfamilienhäuser ein Jahr lang versorgt werden können. Google schätzt, dass diese PV-Fläche etwa 40 % des Energiebedarfs des Campus decken wird.
Der Campus umfasst 1,1 Millionen Quadratfuß (102.000 Quadratmeter) Fläche. Er umfasst zwei Arbeitsgebäude, ein Veranstaltungszentrum für 1.000 Personen und 240 Kurzzeitwohnungen für Mitarbeiter. Die Gebäude befinden sich auf einem 42 Hektar großen Gelände mit wiederhergestellten Feuchtgebieten, Wäldern und Sümpfen. Das Projekt ist das größte Gebäude, das die LEED-Platin-Zertifizierung erhalten hat, und gleichzeitig die größte Einrichtung, die die LBC Water Petal-Zertifizierung des Living Future Institute erhalten hat, die die Wiederverwendung von Abwasser und Regenwasser anerkennt.
Entwicklung einer innovativen, großflächigen Struktur
Inmitten einer rasanten Wachstumsphase wollten die Gründer von Google einen neuen Campus planen, der der Zukunft dienen sollte. Das Unternehmen brauchte dringend neuen, flexiblen Raum. Das Planungsteam von Google wandte sich an die Architekten mit dem Auftrag, einen Campus für Tausende von Arbeitsplätze zu entwerfen, der sich mit dem Unternehmen weiterentwickeln kann. "Sie wollten ein Gebäude, das den Anforderungen der Zeit standhält", erklärt Blake Smith, BIG-Mitarbeiter und Designer des Bay-View-Projekts.
Smith zufolge entwickelte sich das Projekt aus einer direkten Beziehung zwischen den Architekten und dem Google-Management. Vor allem Larry Page war in der Anfangsphase des Entwurfs entscheidend: "Er bat uns, einen Moonshot zu liefern", sagt Smith. "Er wollte eine Struktur mit einer perfekten Hülle: schwerelos, unsichtbar, energieerzeugend, biophil, mit optimaler Luftqualität in den Innenräumen und idealen Lichtverhältnissen für Computer- und Schreibtischarbeit.
Bei seinem ersten Besuch vor Ort besuchte das Planungsteam den Moffett Federal Airfield, auf dem sich Hangars befinden, die während der beiden Weltkriege für die US-Luftwaffe gebaut wurden. "Wir waren beeindruckt von der Größe und Integrität der Strukturen, dem einzigartigen Kontext, den sie bilden, und vor allem von ihrer Vielseitigkeit für ein Leben weit über ihre ursprüngliche Nutzung hinaus", so Smith. Ihre leichten, flexiblen Formen und weitläufigen Räume überzeugten die Architekten davon, dass die Ambitionen von Google mit einer Art modernem Hangar erfüllt werden könnten. "Die Idee eines minimalen Vordachs, das über den Teamdörfern schwebt, entstand als Mittel, um Flexibilität zu bieten und gleichzeitig eine aktivierte, campusähnliche Erfahrung zu schaffen."
Das Team von BIG und Heatherwick konzentrierte sich auf die großen Spannweiten der Strukturen als Ausgangspunkt für das Projekt. In ihren konzeptionellen Studien schöpfte das Designteam den Kanon der strukturellen Typologien aus. "Wir haben die gesamte Bandbreite erforscht", sagt Smith. Sie untersuchten Kuppeln, Schalen, Space-Frames, Glasgewebe mit integrierter Photovoltaik und sogar eine vollständig aufblasbare pneumatische Struktur, um herauszufinden, wie sie Tausenden von Google-Mitarbeitern eine angemessene Unterkunft bieten könnten. Der endgültige Entwurf ist ein Hybrid aus großen Spannweiten, der Druck- und Zugformen kombiniert.
Eine neue Form des Arbeitsraums
Um die Art und Form der Struktur zu bestimmen, gingen die Architekten von den Bedürfnissen der Google-Mitarbeiter, ihrer Arbeitsweise, der Art der Teams und ihrer Neigung zum Wachstum aus. Das Designteam unterzog sich einem ausführlichen Briefing- und Kontaktprozess mit Google und traf sich mit Leuten aus allen Abteilungen, von Mitarbeitern der Datensicherheit bis hin zu Programmierern.
Laut Smith stellt Google seinen Mitarbeitern eine Vielzahl von Dienstleistungen und Einrichtungen zur Verfügung, wie Fitnessstudios, Massageräume, Arztpraxen, Cafeterias und Cafés. "Diese Annehmlichkeiten werden sehr geschätzt und machen Google zu einem unglaublichen Arbeitsplatz. Aber die Programmierer haben uns gesagt, dass es auch ablenkend sein kann, diese ganze Hektik und Aktivität am Arbeitsplatz zu haben. Ständig kommen und gehen Menschen aus dieser Einrichtung, und die Räume können laut sein. Aus diesem Grund entschied sich BIG für eine zweistöckige Anordnung, bei der sich die Büros über Gemeinschaftsräumen mit Konferenzräumen und Toiletten befinden. Smith beschreibt die erste Etage als eine "Kathedrale der Konzentration".
Die Strukturen verjüngen sich zu einer Spitze, so dass sie in der Mitte hoch sind, aber an den Rändern, wo man eintritt, unscheinbar wirken. "Die Größe des Innenvolumens und der sich wiederholende Charakter der Struktur rufen ein Gefühl der Erhabenheit hervor", sagt Smith. Das Design ermöglicht ein Gemeinschaftsgefühl unter den Tausenden von Googlern, während die Innenarchitektur so gestaltet wurde, dass die Intimität erhalten bleibt und die Zusammenarbeit zwischen kleineren Gruppen gefördert wird. Um die zukünftige Flexibilität des Campus zu erhöhen, ist die Innenstruktur vollständig von der Überdachung getrennt. Sie kann je nach Bedarf entfernt oder ersetzt werden.
"Aus städtebaulicher Sicht wollten wir, dass die Gebäude schlank und leicht sind, obwohl sie riesig sind", sagt Smith. Von außen sieht der Campus wie eine Reihe von niedrigen Vordächern aus, die an vier Ecken sanft den Boden berühren.
Ein Dach, das die Temperatur und die Akustik reguliert.
Die Geometrie des Daches trägt dem thermischen Komfort und der Akustik Rechnung. Wie bei anderen großen Bauwerken, z. B. Flughafenterminals, ist das Innenvolumen groß genug, um die Wärme zu schichten und somit die Belüftung passiv durch Verdrängung zu übertragen. Seine Auskragungen werfen Schatten auf die Glasfassaden, während ein automatisches Beschattungssystem für zusätzlichen Komfort und Blendschutz sorgt. Ein umfangreiches geothermisches System, das auf strukturellen Pfählen installiert ist - die größte Installation dieser Art in Nordamerika - ermöglicht es dem Gebäude, das ganze Jahr über thermischen Komfort zu bieten. Das Planungsteam schätzt, dass dadurch die Kohlenstoffemissionen um 50 Prozent und der Wasserverbrauch für die Kühlung um 90 Prozent reduziert werden.
Die konvexe Innengeometrie der Vordächer trägt zur Akustik bei, indem sie Geräusche in verschiedene Richtungen in den Räumen reflektiert, anstatt sie zu konzentrieren, wodurch das Echo vermieden wird, das in einem gewölbten Raum auftreten könnte. Die unteren Teile des Vordachs bestehen aus perforiertem Metall, das Schallabsorptionsplatten enthält. Im ersten Stock verbessern Teppichböden und flexible Trennwände die Privatsphäre und die lokale Akustik.
Entwässerung und Wartung
Die Vordächer wurden so konzipiert, dass das Regenwasser optimal aufgefangen werden kann. Jedes Vordach hat einen Hoch- und einen Tiefpunkt an den Ecken, die eine positive Entwässerung ermöglichen, ohne dass Pumpen erforderlich sind. Die Fallrohre sind in Säulen und am Rand der Überdachung untergebracht, und das Regenwasser wird in einer Reihe von Oberflächenteichen gesammelt. Das Wasser wird vor Ort aufbereitet, mit gereinigtem Abwasser kombiniert und wiederverwendet, um den gesamten Nichttrinkwasserbedarf des Campus zu decken.
Für die Wartung des Daches sind von den Dachsäulen aus Laufstege und Türen entlang und im Inneren der Oberlichter zugänglich. Zusätzliche Wartungsstege und Abspannpunkte sorgen für einen sicheren Zugang entlang des Umfangs der geneigten Erker. Die verglasten Photovoltaikpaneele tragen das menschliche Gewicht und können direkt betreten werden.
Details des Dachs
"Unser Ziel für das Dach war es, eine schöne, leichte Struktur zu schaffen, die die Notwendigkeit der Energieerzeugung mit dem Wunsch nach natürlichem Licht in Einklang bringt", erklärt Smith. Die weitgehend lichtundurchlässigen Dächer maximieren die Oberfläche, um Sonnenenergie einzufangen, während die Oberlichter indirektes natürliches Licht einlassen, das den Blick auf den Himmel freigibt, aber die Blendung der Computerbildschirme begrenzt.
Die quadratischen Zugbrücken haben eine Spannweite von 37 Metern und werden von schlanken kreuzförmigen Säulen getragen, die die Lasten übertragen und die elektrischen Leitungen für die Photovoltaikanlage sowie die Regenwasserrohre aufnehmen, die vom Vordach zum Boden verlaufen.
Jedes Feld besteht aus einem Gitter aus Stahlrohren, die an allen Seiten durch Vierendeel-Fachwerkbinder miteinander verbunden sind, die als eine Art strukturelles Gitter fungieren. Zwischen den Rinnen ist ein perforierter Stahlbelag mit akustischer Absorption verlegt, der mit einer Abdichtungsschicht und Haltern versehen ist, um den erhöhten Metallfalz zur Entwässerung zu unterstützen.
Unistrut wird an den Metallfugen befestigt und dient als Schienensystem für das Photovoltaik-Solarziegelsystem. Dieses Detail ermöglicht eine Unterscheidung zwischen der Richtung des Stehfalzes und der Ausrichtung der Dachziegel und trägt dazu bei, die "Drachenschuppen"-Struktur zu erzielen. Die Edelstahlverkleidung sorgt für visuell scharfe Kanten an jedem Vordachfeld.
Eigenschaften der Fotovoltaik
Trotz all ihrer Vorteile ist die Photovoltaik oft ein unansehnliches Element in architektonischen Projekten. Das Produkt, das für den Google Bay View Campus verwendet wurde, hat jedoch eine einzigartige, raffinierte und gut integrierte Form, Textur und Farbe, wie die Schuppen eines Fisches, die sich je nach Ausrichtung zu verändern scheinen, so dass die Oberfläche kaum als Photovoltaikanlage zu erkennen ist.
Das Schweizer Unternehmen SunStyle hat für das Projekt 50.000 1 Meter mal 1 Meter große Photovoltaikmodule hergestellt. Der Begriff "Kachel" ist angebracht, da das Produkt als Verkleidung verwendet wird und sowohl flache als auch gewölbte Oberflächen haben kann. Die Form des Produkts wurde nach Angaben von SunStyle von den Schieferdächern der Schweizer Alpenregion inspiriert.
Die Ziegel sind Verbundplatten, die aus laminierten Photovoltaikzellen bestehen, die von einer Schicht aus gehärtetem und strukturiertem Prismenglas bedeckt sind, das mehrere Vorteile bietet: Es reduziert die Blendung auf dem Dach, sorgt für eine komplexe Oberfläche, die die Farbe und das Aussehen der Zellen verdeckt, und trägt außerdem dazu bei, einen Teil der Photonen einzufangen, die sonst von den Zellen reflektiert werden würden.
Laut der Produktspezifikation von SunStyle handelt es sich bei dem Panel um einen monokristallinen Solarzellentyp, was bedeutet, dass es einzelne Siliziumstücke als Halbleiter verwendet, im Gegensatz zu polykristallinen Zellen, die weniger effizient sind. Die SunStyle-Paneele sind vom Typ passivierter Emitter und Rückkontakt (PERC), die eine zusätzliche Siliziumschicht enthalten, um einen Teil der Sonnenstrahlen zurück in die Zelle zu reflektieren, wodurch sie mehr Strom als herkömmliche Solarmodule erzeugen können.
Jeder Ziegel hat eine Nennleistung von 110 Wp (Watt peak) und einen Wirkungsgrad von 17 %. Bei dem System handelt es sich um eine patentierte Dachlösung, die aufgrund ihrer überlappenden Anwendung wasserdicht ist, langlebig und mit einer 25-jährigen Garantie versehen ist. Das Produkt wird mit glattem oder strukturiertem Glas und optionaler Farbbeschichtung hergestellt.
Adamson Associates (Architect of Record)
Thornton Tomasetti (Structural Engineer)
Integral Group (MEP Engineer)
Arup (Civil, Acoustics)
Sherwood (Water consultant)
