Der von Behnisch Architekten entworfene neue Science and Engineering Complex (SEC) der Harvard University ist ein dynamisches Labor für Forschung und Lehre. Sein zukunftsweisendes Design spiegelt die fortschrittlichen, erstklassigen räumlichen und technologischen Lösungen des Lehrkörpers und der Mitarbeiter wider, die den komplexen, sich verändernden Anforderungen der wissenschaftlichen Forschung gerecht werden. Als Eckpfeiler des neuen Allston-Campus der Schule, der sich direkt gegenüber dem Charles River, dem 300 Jahre alten Zuhause von Harvard in Cambridge, befindet, setzt die 544.000 Quadratmeter große Forschungs- und Lehreinrichtung der School of Engineering and Applied Science (SEAS) einen unverwechselbaren architektonischen Akzent für die künftige Entwicklung in einem der letzten unbebauten Stadtteile Bostons. Mit dem Auftrag, das "gesündeste Gebäude auf dem Harvard-Campus" zu werden, unterstreicht die SEC das Engagement der Universität für Nachhaltigkeit, modernste akademische und Forschungsaktivitäten sowie hochwertige Stadtgestaltung.
Als relativ neue Einrichtung innerhalb der Fakultät der Künste und Wissenschaften fehlte es der SEAS an einem konsolidierten Standort und angemessenen Räumlichkeiten in Cambridge. Das SEC bot die Möglichkeit, den größten Teil der Schule unter einem Dach zu vereinen, um die bereits starke Kultur der Zusammenarbeit und des interdisziplinären Arbeitens weiter zu fördern. Das Gebäude spiegelt die sich entwickelnde, interdisziplinäre Natur der Forschung wider und ist so konzipiert, dass es äußerst flexibel und anpassungsfähig ist. Es bietet eine Reihe von Umgebungen, die die Zusammenarbeit unterstützen und lebendige öffentliche Räume in verschiedenen Größenordnungen schaffen. Das Gebäude wurde auf dem bestehenden Fundament eines zuvor geplanten Komplexes für Biowissenschaften errichtet, dessen Bau im Jahr 2008 unterbrochen wurde. Als das Projekt wieder aufgenommen wurde, sollte es einen starken Präzedenzfall für die Entwicklung von Freiflächen, die Aktivierung von Straßen und die Integration in größere öffentliche Raumnetzwerke schaffen, die einen wichtigen Teil des Masterplans der Universität für Allston darstellen.
Das achtstöckige SEC befindet sich an prominenter Stelle entlang der Western Avenue, einer Hauptverkehrsstraße. Das Erdgeschoss ist ein sehr öffentlicher, kommunikativer Bereich, der sich auf die Lehre und die Zusammenarbeit konzentriert und einen Zugang zum begrünten Innenhof im Süden bietet und sich zu diesem hin öffnet. Auf diese Weise wird entlang der fast 500 Fuß langen Straßenfront ein visueller Rhythmus geschaffen, der mit traditionelleren Strukturen vergleichbar ist, während gleichzeitig die Kontinuität des Programms in einem einzigen Gebäude erhalten bleibt. Die Laborblöcke sind mit einem speziell angefertigten Sonnenschutz aus Edelstahl verkleidet, der die Sonneneinstrahlung reguliert und das Tageslicht in den dahinter liegenden, gestaffelten Fenstermustern verstärkt. Von der Straße aus scheinen die Laborräume über den großzügig verglasten ersten und zweiten Stockwerken zu schweben, die die öffentliche Seite des Gebäudes mit dem üppig begrünten Garten im Süden verbinden.
Ein integrierter, gemeinschaftlicher Plan und ein Programm
Die Organisation des Gebäudes folgt der Logik der Masse, wobei Klassenräume, Lehrlabore und Sozialräume die unteren Stockwerke belegen, um die Nähe zur Straße und zum Hof zu nutzen, während die Forschungslabore in den oberen Volumen ein angemessenes Maß an Abgeschiedenheit und Sicherheit gewährleisten. Regelmäßig genutzte Arbeitsräume säumen einen Großteil des SEC und sind als eine Art Umgebungsschicht konzipiert, die zwischen dem Äußeren und dem Inneren des Gebäudes vermittelt. Diese Büros, Arbeits- und Besprechungsräume verfügen alle über öffenbare Fenster mit Übertragungsmechanismen, die es ermöglichen, dass frische Luft tief in das Gebäude eindringt und eine hochwertige Belüftung bei entsprechenden Außenbedingungen gewährleistet. Makerspaces und Lehrlabors entlang der Western Avenue zeigen die aktiven Lernmethoden, die von SEAS verwendet werden, und beziehen die Gemeinschaft in die Arbeit der Studenten ein. Die Klassenzimmer und Besprechungsräume haben unterschiedliche Größen und Layouts, die von typischen Klassenzimmern im Theaterstil mit schrägen Böden und fester Bestuhlung bis hin zu Räumen für aktives Lernen reichen, die nach Belieben umgestaltet werden können, um umgedrehte Unterrichtsszenarien und von Studenten geleitete Diskussionen zu ermöglichen.
In den oberen Stockwerken befinden sich 69.120 Quadratmeter offene Nassforschungslaborflächen für biologische, chemische, physikalische, optische und elektronische Aktivitäten sowie 24.000 Quadratmeter trockene Forschungslabore für Computerwissenschaftler. Modulare, flexible Laborumgebungen, eine intelligente Aufteilung der stark belüfteten Zonen von den trockenen Räumen und die robuste Bereitstellung zentraler Labordienstleistungen gewährleisten die künftige Anpassungsfähigkeit und kontinuierliche Nutzung der Laborflächen für die nächsten Jahrzehnte. Zwei- und dreigeschossige Lounges zwischen den Laborblöcken bieten Verbindungspunkte und Verschnaufpausen für Forscher in einem intimeren Rahmen. Einfache Materialien wie Sichtbeton, Glas und offene Akustikdecken halten die Räume offen und flexibel, während Holzfußböden und -treppen, Sitzbereiche, Arbeitsbars und Bänke die Bereiche für Zusammenarbeit und Zusammenkunft betonen.
Natürliches Licht und Luft
Zwei Atrien durchfluten das Innere mit Tageslicht und erleichtern die natürliche Belüftung. Das zentrale Atrium verbindet alle Ebenen des Gebäudes und bildet den Übergang von den öffentlicheren Lehrgeschossen zu den privateren Forschungsetagen in den oberen Etagen. Ein großes Café und ein stufenförmiger, mit Holz verkleideter Sitzbereich geben den Blick auf den Innenhof und die Kollaborationsräume in den unteren Etagen frei und verstärken die Verbindung der Lehrräume in den unteren drei Etagen des Gebäudes. Das westliche Atrium fungiert als sekundäres Gliederungselement für das Gebäude, das zusätzliche Räume für Veranstaltungen und gemeinschaftliches Arbeiten schafft und gleichzeitig alle oberirdischen Geschosse auf der westlichen Hälfte des Geländes mit Tageslicht versorgt.
Tiefe Überhänge und ein fester horizontaler Sonnenschutz definieren die begrünten Terrassen, die in einer Reihe von Regenwassergärten auf Bodenhöhe gipfeln, die den zentralen Innenhof umgeben. Die Belüftungsraten, die in der Regel den größten Einfluss auf den Energieverbrauch im Labor haben, wurden im Rahmen einer umfassenden Risikobewertung untersucht, um den angemessenen Luftstrom für alle Räume im Gebäude zu bestimmen. Ziel war es, die Belüftungsraten um bis zu einem Drittel zu reduzieren, ohne die Sicherheit der Bewohner zu beeinträchtigen.
Nachhaltigkeit auf dem neuesten Stand der Technik
Das SEC ist nicht nur in Harvard, sondern auch in den USA ein Beispiel für integrierte Nachhaltigkeit, sowohl in quantitativer als auch in qualitativer Hinsicht. Das Projekt, das mit LEED-Platin und der LivingBuildingChallenge (LBC), Petal-Zertifizierung in den Bereichen Materialien, Schönheit und Gerechtigkeit ausgezeichnet wurde, soll die Treibhausgasemissionen gegenüber einem vergleichbaren Basisgebäude um 50 % reduzieren.
Das mehrschichtige Design der Fassade gleicht die Größe der großen Volumina, die das Forschungsprogramm des Gebäudes ausmachen, aus, schafft eine Identität für den Komplex und spielt eine entscheidende Rolle für die Energieleistung des Gebäudes und den Komfort der Bewohner. Fünf Hektar begrünte Dachterrassen tragen zum thermischen Komfort bei und bieten den Bewohnern der unteren Stockwerke auf jeder Ebene des Gebäudes einen eigenen Gartenblick. Behnisch Architekten entwickelten gemeinsam mit Transsolar ein integriertes Klima- und Energiekonzept mit besonderem Augenmerk auf vier separate Fassadenkonzepte, natürliche Belüftung und Laborbelüftung. Behnisch Architekten und Bauleiter Turner Construction recherchierten in Zusammenarbeit mit Harvard über 5.600 einzelne Produkte und Bausysteme und holten Materialdeklarationen von über 1.500 beauftragten Herstellern ein, um volle Transparenz über die chemische Zusammensetzung der für das Projekt vorgesehenen Produkte zu gewährleisten.
Der Dreh- und Angelpunkt für die ehrgeizigen Energieziele des Gebäudes ist das revolutionäre, spezialisierte Fassadendesign, das technische und ästhetische Ziele auf eine Art und Weise vereint, die die leistungsorientierten Aspekte des Gebäudes hervorhebt und die Präsenz der Universität in Allston deutlich zum Ausdruck bringt. An dem Gebäude werden vier Hauptfassadentypen verwendet:
- Laboratory Screen Wall: Die Forschungsbereiche in den oberen Stockwerken sind mit einer ausgeklügelten Sichtschutzwand ummantelt, die in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Knippers-Helbig entworfen wurde. Das weltweit erste hydrogeformte Zugfassadensystem verbindet Sonnenschutz mit Materialinnovation, indem es Edelstahl mit der Zartheit und Leichtigkeit von Gewebe verwendet. Im Mittelpunkt des Konzepts steht ein feststehender Sonnenschutz, der geometrisch so kalibriert ist, dass er die Spitzenkühllast um 65 % senkt und gleichzeitig das Tageslicht tief in die Räume reflektiert. Die Herausforderung, 12.000 präzise gefräste Paneele in 14 verschiedenen Formen herzustellen, erforderte von der Josef Gartner GmbH/Permasteelisa North America Corp. die Entwicklung höchst innovativer Fertigungstechniken.
Um die strukturelle, materielle und fertigungstechnische Effizienz zu maximieren, wurde der Ansatz von Gebrauchsgegenständen wie Suppendosen, Schubkarren und Autokarosserien inspiriert. Ein Team von Ingenieuren, Verarbeitern sowie Beleuchtungs- und Klimaspezialisten nutzte empirische Tests, Rapid Prototyping, visuelle und leistungsfähige Modelle in Originalgröße sowie fortschrittliche Industriedesign- und Simulationssoftware (einschließlich CATIA, einer 3D-Modellierungssoftware, die für das Design und die Visualisierung komplexer, innovativer Formen verwendet wird), um die Bildschirmpaneele im Hinblick auf Festigkeit, Produktion und visuelle Qualitäten zu optimieren.
Die Paneele werden aus 1,5 mm dickem rostfreiem Stahl in einem als Hydroforming bekannten Produktionsverfahren hergestellt, das in der Industrie und in der Automobilbranche üblich ist. Nach dem Falten der Paneele, um die strukturelle Integrität zu erreichen, werden in einem letzten Schritt - dem Laserschneiden entlang von fünf Achsen - die Kanten perforiert, wodurch der Kontrast zwischen Schatten und Außenbereich verschwimmt. Die Paneelkassette ist direkt an federgespannten vertikalen Stahlstäben verschraubt, lediglich in den Brüstungsebenen gibt es Windverstrebungen.
Abhängig von ihrer genauen Position an der Fassade ist jede Blende so dimensioniert und bearbeitet, dass sie das Gebäudeinnere in den wärmeren Monaten vor Sonneneinstrahlung schützt, während sie im Winter die Sonne durchlässt. Dadurch wird die Kühl- und Heizlast der mechanischen Anlagen erheblich reduziert. Der Schirm reflektiert auch das Tageslicht in das Innere des Gebäudes, während große Sichtöffnungen nach außen erhalten bleiben. Die thermische Hülle hinter der Fassade ist dreifach verglast und mit öffenbaren Fenstern versehen, um die natürliche Belüftung des Gebäudeinneren zu erleichtern.
Die vielschichtige Qualität der Fassade bezieht die Öffentlichkeit mit ein, indem sie die wechselnden Bedingungen ihrer Umgebung aufnimmt und widerspiegelt und so einen dynamischen Wandteppich schafft.
- Gartenfassade: Die unteren beiden Stockwerke und alle nach Süden ausgerichteten Teile des Gebäudes sind mit hochtransparenten, eingeschossigen Glasbändern versehen, die vom Boden bis zur Decke reichen. Jeweils zwei von drei Modulen des modularen Aluminiumsystems sind voll verglast; das dritte Modul ist undurchsichtig. In jedes dritte Modul sind bedienbare Fenster integriert.
- Doppelhohe Eingangsfassade: Dieses dreifach verglaste System mit Stahlrahmen wird in mehrstöckigen Räumen an wichtigen Gebäudeeingängen installiert und bietet ein sehr sauberes Erscheinungsbild im Inneren. Betätigbare Klappen in den oberen Etagen dieser Fassade unterstützen die automatische natürliche Belüftung.
- Atriumfassade: Die sechsstöckige Wand des Hauptatriums ist etwa 75 Fuß breit und 65 Fuß hoch, und die dreistöckige Wand des westlichen Atriums misst etwa 45 Fuß Breite und 55 Fuß Höhe. Die Herausforderung, die strukturellen Anforderungen dieser weit gespannten Glaswände mit dem außen liegenden Sonnenschutz zu verbinden, der erforderlich ist, um die thermische Behaglichkeit in den Atriumräumen aufrechtzuerhalten, wurde mit einem maßgeschneiderten Beschattungselement gelöst, das gleichzeitig als starrer Windsammelbalken fungiert. Sowohl das Beschattungssystem als auch die dahinter liegende dreifach verglaste Wand sind von der Dachkonstruktion abgehängt.
Der Entwurf von Behnisch Architekten für den Science and Engineering Complex vereint eine Reihe von Aspekten des zeitgenössischen Lebens, die mit Sicherheit auch künftige Generationen beeinflussen werden: den entscheidenden Einfluss der Ingenieurswissenschaften auf die Entdeckung und Lösung einiger der dringendsten Probleme der Welt, die entscheidende Bedeutung interdisziplinärer Bemühungen zur Verwirklichung großer Forschungsinitiativen und eine echte Führungsrolle auf dem Gebiet der nachhaltigen Gestaltung und Stadtentwicklung.
