Het internationale bedrijf BIG - Bjarke Ingels Group en het Londense Heatherwick Studio hebben een drietal lichtgewicht constructies met lange overspanningen voltooid voor het technologiebedrijf Google. De gebouwen hebben concave daken bekleed met 50.000 fotovoltaïsche panelen - een 'zonnehuid' die de Californische zon absorbeert en de energie omzet in elektrische energie voor de nieuwe campus die duizenden gebruikers ondersteunt.
Silicon Valley werd een bron van baanbrekende producten decennia voordat de bedrijven zich waagden aan het realiseren van innovatieve architectuur.
Pas met het eerste hoofdkantoor op de campus van Google - het Googleplex, geopend in 2004 en ontworpen door Clive Wilkinson Architects - begon de techindustrie in de regio de norm te stellen voor architectonisch ontwerp met inventieve open ruimteplanning en dynamische programmering. Meer recentelijk haalden het ringvormige hoofdkantoor van Foster + Partners voor Apple in Cupertino en het hoofdkantoor van Gehry Partners in Menlo Park voor Facebook, respectievelijk geopend in 2017 en 2018, de krantenkoppen vanwege hun pure schaal. Het eerste valt op door zijn zuivere geometrie en strakke esthetiek, het tweede door zijn speelse, informele ontwerp.
En nu heeft het epicentrum van de technologie een nieuw architectonisch herkenningspunt: Google's Bay View campus. Het project bestaat uit een reeks lichtgewicht constructies met lange overspanningen die dubbelgekromde omhulsels opleveren die zijn afgewerkt met een systeem van 'zonneschindels'. Het immense gebruik van fotovoltaïsche energie op de campus, een technologie die silicium gebruikt als halfgeleider, heeft de associatie van Silicon Valley met dit materiaal zelfs verder uitgebreid dan het historische gebruik ervan in computerhardware. De drie gebouwen waaruit het nieuwe hoofdkantoor van Google bestaat, zijn voorzien van fotovoltaïsche panelen die groot genoeg zijn om de hoeveelheid energie op te wekken die nodig is om 3500 eengezinswoningen een jaar lang van stroom te voorzien. Google schat dat deze fotovoltaïsche huid ongeveer 40 procent van de energiebehoefte van de campus zal dekken.
De campus heeft een oppervlakte van 102.000 vierkante meter. Het omvat twee gebouwen voor werkruimten, een evenementencentrum voor 1000 personen en 240 wooneenheden voor kortetermijnwerknemers. De gebouwen staan op een terrein van 42 hectare met gerestaureerde wetlands, bossen en moeraslanden. Het project is het grootste bouwwerk dat het LEED Platinum certificaat heeft behaald en is tevens het grootste gebouw dat het International Living Future Institute LBC Water Petal certificaat heeft behaald, een erkenning voor hergebruik van afvalwater en stormwater.
Het ontwikkelen van een innovatieve structuur met lange overspanning
In een periode van snelle groei zochten de oprichters van Google naar een nieuwe campus voor de toekomst. Het bedrijf had nieuwe flexibele ruimte nodig, en veel ook. Het planningsteam van Google benaderde de architecten met de opdracht om een campus voor duizenden bureaus te ontwerpen die met het bedrijf mee kon evolueren. "Ze wilden een gebouw dat de tand des tijds kon doorstaan," zegt Blake Smith, een associate bij BIG en projectontwerper voor Bay View.
Volgens Smith ontwikkelde het project zich als een directe relatie tussen de architecten en de leiding van Google. Larry Page in het bijzonder was cruciaal in de vroegste stadia van het ontwerp. "Hij vroeg ons om een maanreis te leveren," zegt Smith. "Hij wilde een structuur met een perfecte behuizing: een die gewichtloos, onzichtbaar en energieopwekkend is, biofilie ondersteunt, optimale binnenluchtkwaliteit en ideale lichtomstandigheden biedt voor computer- en bureauwerk."
Als onderdeel van de eerste rondleiding van het ontwerpteam op de locatie, bezochten ze het aangrenzende Moffett Federal Airfield, waar hangars stonden die gebouwd waren om de Amerikaanse luchtmacht tijdens beide wereldoorlogen te dienen. "We werden getroffen door de schaal en integriteit van de structuren, de unieke context die ze creëerden en vooral hun veelzijdigheid voor een leven lang na hun oorspronkelijke gebruik," aldus Smith. De lichte, flexibele vormen en uitgestrekte ruimtes overtuigden de architecten ervan dat de ambities van Google zouden kunnen worden vervuld met een soort moderne hangar. "Het idee van een minimale luifel die boven de dorpen van de teams zweeft, kwam naar voren als een middel om flexibiliteit te bieden en tegelijkertijd een geactiveerde, campusachtige ervaring te creëren."
Het BIG en Heatherwick team richtte zich op lange overspanningen als startpunt voor het project. In de conceptuele studies putte het ontwerpteam uit alle structurele typologieën. "We hebben het hele spectrum verkend," zegt Smith. Koepels, schelpen, ruimteframes, glazen spankappen met geïntegreerde fotovoltaïsche panelen en zelfs een volledig opblaasbare pneumatische structuur werden allemaal bestudeerd om te zien hoe ze een adequate behuizing zouden kunnen vormen voor duizenden Googlers. Het uiteindelijke ontwerp is een hybride van langgerekte typologieën, waarbij druk- en trekvormen worden gecombineerd.
Een nieuwe vorm van werkruimte
Om de aard en vorm van de structuur te bepalen, begonnen de architecten met de behoeften van een Googler, hoe ze samenwerken, de aard van teams en hun neiging tot groei. Het ontwerpteam onderging een uitgebreid proces van feedback en overleg met Google, waarbij mensen uit alle afdelingen werden ontmoet, van medewerkers voor gegevensbeveiliging tot programmeurs.
Volgens Smith "biedt Google een enorme hoeveelheid voorzieningen en middelen aan hun werknemers," door middel van fitnesscentra, massageruimtes, dokterspraktijken, cafés en koffieshops. "Deze voorzieningen zijn zeer geliefd en maken Google tot een ongelooflijke plek om te werken. Maar wat we hoorden van de programmeurs is dat het ook afleidend kan zijn om al deze drukte op de werkplek te hebben. Mensen lopen voortdurend van en naar deze voorzieningen en de ruimtes kunnen rumoerig worden." Dit bracht BIG ertoe om een indeling met twee verdiepingen te overwegen, waarbij kantoorruimtes zich boven gemeenschappelijke ruimtes bevinden die vergaderzalen en voorzieningen bevatten. Smith beschrijft de tweede verdieping als een "kathedraal om je op te concentreren".
De structuren lopen taps toe naar een piek, zodat ze hoog zijn in het midden, maar onopvallend aan de randen waar je binnenkomt. "De schaal van het binnenvolume en de repetitieve aard van de structuur roepen een gevoel van sublimiteit op," zegt Smith. Het ontwerp zorgt voor een gemeenschapsgevoel onder de duizenden Googlers, terwijl de binnenarchitectuur werd gemodelleerd om intimiteit te behouden en samenwerking te bevorderen tussen kleinere groepen mensen. Om de toekomstige flexibiliteit van de campus te vergroten, is de binnenstructuur volledig losgekoppeld van de overkapping. Het kan worden verwijderd of vervangen als de behoeften veranderen.
"Vanuit stedenbouwkundig oogpunt wilden we dat de gebouwen elegant en licht aanvoelden, ondanks hun enorme omvang," zegt Smith. Van buitenaf wordt de campus ervaren als een reeks laaghangende luifels die in vier hoeken zachtjes de grond raken.
Een dak dat temperatuur en akoestiek regelt
De geometrie van het dak is gericht op thermisch comfort en akoestiek. Net als in andere grote gebouwen, zoals luchthaventerminals, is het binnenvolume zo groot dat het de warmte stratificeert en dus passief voor verdringingsventilatie zorgt. De luifeloverstekken projecteren schaduwen op de glazen gevels, terwijl een geautomatiseerd schaduwsysteem voor extra comfort en bescherming tegen verblinding zorgt. Een uitgebreid geothermisch systeem geïnstalleerd in structurele palen - de grootste installatie van dit type in Noord-Amerika - zorgt ervoor dat het gebouw het hele jaar door thermisch comfort biedt. Het ontwerpteam schat dat hierdoor de koolstofuitstoot met 50 procent en het waterverbruik voor koeling met 90 procent wordt teruggebracht.
De convexe binnengeometrie van de baaien helpt bij de akoestiek door geluiden in verschillende richtingen te weerkaatsen in de ruimtes in plaats van ze te concentreren, waardoor echo's zoals in een gewelfde ruimte worden vermeden. Lagere delen van de luifel zijn gemaakt van geperforeerd metaal met akoestische absorptiepanelen. Op de tweede verdieping worden tapijt en flexibele scheidingswanden gebruikt om de privacy en de plaatselijke akoestiek te verbeteren.
Afwatering en onderhoud
De luifels zijn ontworpen om regenwater maximaal op te vangen. Elke erker heeft een hoog punt en een laag punt op de hoeken, waardoor positieve drainage mogelijk is zonder het gebruik van pompen. Regenwater wordt opgevangen in een reeks oppervlaktevijvers. Het water wordt ter plekke gezuiverd, gecombineerd met gezuiverd afvalwater en hergebruikt om aan alle niet-drinkbare behoeften van de campus te voldoen.
Loopbruggen en deuren langs en in de lichtkoepels zijn toegankelijk vanaf de kolommen van de overkapping voor dakonderhoud. Extra onderhoudslooppaden en afbindpunten zorgen voor een veilige toegang langs de omtrek van de hellende traveeën. De fotovoltaïsche panelen met glazen dak ondersteunen het menselijk gewicht en kunnen direct worden betreden.
Het dak detailleren
"Ons belangrijkste doel voor het dak was het creëren van een mooie, lichtgewicht structuur die een evenwicht biedt tussen de noodzaak om energie op te wekken en het verlangen naar natuurlijk licht," zegt Smith. De grotendeels ondoorzichtige overkappingen maximaliseren het oppervlak voor het oogsten van zonne-energie, terwijl dakramen indirect natuurlijk licht uitlokken dat uitzicht op de hemel biedt maar schittering op computerschermen beperkt.
Vierkante spantraveeën overspannen 37 meter en worden ondersteund door slanke kruisvormige kolommen die ladingen overbrengen en waarin elektrische leidingen lopen voor de fotovoltaïsche panelen en de regenwaterleidingen die van de overkapping naar de grond lopen.
Elke travee bestaat uit een raster van stalen buizen die aan alle zijden door Vierendeel-spanten aan elkaar zijn gestikt, waardoor ze als een soort structureel net functioneren. Daarboven zijn geperforeerde stalen vloeren met akoestische absorptie tussen de groeven geïnstalleerd, bedekt met een waterdichte laag en halters om de metalen staande naad te ondersteunen voor drainage.
Unistrut is bevestigd aan de metalen naden en dient als railsysteem voor het fotovoltaïsche systeem van zonneshingles. Dit detail zorgt voor differentiatie tussen de richting van de staande naad en de oriëntatie van de shingles, wat helpt om de 'drakenschub'-textuur te verkrijgen. Roestvrijstalen boordstenen zorgen voor visueel scherpe randen aan elke erker van de luifel.
Eigenschappen van fotovoltaïsche panelen
Fotovoltaïsche panelen zijn, ondanks al hun voordelen, meestal lelijke toevoegingen aan architecturale projecten. Maar het product dat gebruikt is voor de Google Bay View campus heeft een unieke vorm, textuur en kleur die verfijnd en goed geïntegreerd is, zoals de schubben van een vis die lijken te veranderen met de oriëntatie, waardoor een oppervlak ontstaat dat eerder onherkenbaar is als een fotovoltaïsch systeem.
50.000 fotovoltaïsche panelen van 1 x 1 meter werden voor het project geproduceerd door het Zwitserse bedrijf SunStyle. De term 'shingle' is toepasselijk omdat het product wordt gebruikt als gevelbekleding en de vorm kan aannemen van zowel vlakke als gebogen oppervlakken. De vorm van het product is volgens SunStyle geïnspireerd op de leistenen daken van het Zwitserse Alpengebied.
De shingles zijn samengestelde panelen die bestaan uit gelamineerde fotovoltaïsche cellen met daarop een laag prismatisch gehard en getextureerd glas dat meerdere voordelen heeft: het vermindert schittering op het dak, zorgt voor een complexe afwerking die de kleur en het uiterlijk van de cellen camoufleert en helpt ook om een deel van de fotonen op te vangen die anders door de cellen gereflecteerd zouden worden.
Volgens de productspecificatie van SunStyle is het paneel een monokristallijn type zonnecel, wat betekent dat het gebruik maakt van enkele stukjes silicone als halfgeleider, in tegenstelling tot polykristallijne cellen die minder efficiënt zijn. De SunStyle panelen zijn van het type Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) die een extra siliciumlaag bevatten om een deel van de zonnestralen terug te reflecteren in de cel, waardoor ze meer energie produceren dan conventionele zonnepanelen.
Elke shingle heeft een nominaal vermogen van 110 wp (wattpiek) en een efficiëntie van 17 procent. Het systeem is een gepatenteerde dakbedekkingsoplossing die waterdicht is door de overlappende toepassing, duurzaam is en een garantie heeft van 25 jaar. Het product wordt geproduceerd met glad of getextureerd glas en optionele kleurcoating.
Adamson Associates (Architect of Record)
Thornton Tomasetti (Structural Engineer)
Integral Group (MEP Engineer)
Arup (Civil, Acoustics)
Sherwood (Water consultant)
