_Bauphysik

Einst eine Tischlerei, wurde der Gertrudshof – ein inzwischen denkmalgeschütztes historisches Industriegebäude in Berlin-Friedrichshain – während des Zweiten Weltkriegs durch mehrere Bombentreffer teilweise zerstört. Im Auftrag eines Investors wurde das Gebäude 2019 vom Berliner Studio Julian Breinersdorfer gemeinsam mit Rimpau Bauer Derveaux Architekten renoviert und mit einer Betongewölbestruktur erweitert, um dem Sportartikelhersteller Nike künftig als Headquarter für Zentraleuropa zu dienen.

Die Berliner Architektengemeinschaft sanierte dazu die historische Fassade des intakten Gebäudeteils sorgfältig, welche jedoch weiterhin die Narben des Zweiten Weltkriegs trägt. Die ursprünglichen gemauerten Gewölbe wurden sandgestrahlt und saniert, ein im Krieg verloren gegangener oberer Gebäudeabschnitt durch Aufstockung ersetzt. Diese vertikale Erweiterung folgt dem historischen Raster: Schwere Betongewölbe, die sich von Säule zu Säule erstrecken, verweisen auf die alten Ziegelgewölbe. Schwarze Fassadenprofile markieren das neue Volumen äußerlich und folgen der Geometrie der glasierten Ziegelfassade.

Ortbetonkonstruktion ersetzt zerstörtes Gebäudevolumen

Ein anschließendes, vollständig im Krieg zerstörtes Gebäudevolumen wurde als gewölbte Ortbetonkonstruktion wieder errichtet – ein minimalistischer Hinweis auf das industrielle Erbe des Standorts. Die parallel zur Fassade spannenden Gewölbe kragen hier aus, um viel Tageslicht in die Räume zu führen. Die reduzierte, hochtransparente Pfosten-Riegel-Fassade mit weißen Profilen erfüllt die Anforderungen moderner Büroräume. Die ebenfalls weißen Verkleidungen des außenliegenden textilen Sonnenschutzes zeichnen sanft bogenförmig die dahinterliegenden Betongewölbe nach.

Verbindende Aufstockung aus Stahl und Holz

Die drei Gebäudeteile sind durch eine Aufstockung verbunden, die als leichte Stahlkonstruktion mit einer Holzdecke realisiert wurde. Die kreuzförmigen Stahlstützen bestehen aus je vier miteinander verschraubten C-Profilen, die auf die DDR-Pavillonarchitektur und die in Berliner Industriegebäuden der Vorkriegszeit allgegenwärtigen Industriestahlstützen verweisen. Die oberste Etage ist über einen verglasten Treppenraum mit der Dachterrasse verbunden. Der Grundriss ist flexibel organisiert: Möglich ist ein einzelner Mieter ebenso wie mehrere geräumige und offene Büros. Viele Einheiten haben Zugang zu Außenterrassen.

Um sichtbare Leitungen zu vermeiden und den Energieverbrauch gering zu halten, wurde auf eine mechanische Lüftung verzichtet. Die thermische Masse der Betonkonstruktion und der automatisierte außenliegende Sonnenschutz minimieren den Kühlbedarf zur warmen Jahreszeit, während die transparente, hocheffiziente Fassade die Heizenergie im Winter erheblich reduziert. Die notwendige Sonnenschutzbeschichtung der Gläser wurde als gestalterisches Element genutzt und in geschossweisen Abstufungen eingesetzt. Durch automatisierte Nachtlüftung werden Spitzenlasten reduziert.

Bauphysikalische Aspekte: Sommerlicher Wärmeschutz

Sommerlicher Wärmeschutz – d.h. der Schutz vor Überheizung der Innenräume durch Sonneneinstrahlung – ist eines der Kernthemen der Bauphysik. Die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz sind in DIN 4108-2: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz definiert. Demnach kann für den erforderlichen Nachweis wahlweise das tabellarische Verfahren oder das genaue ingenieurmäßige Verfahren (Simulation) verwendet werden.

Das zunächst durchgeführte vereinfachte (tabellarische) Nachweisverfahren hatte kritische Räume aufgezeigt. Durch deren hohen Verglasungsanteil hätten die erforderlichen Werte nicht oder nur durch umfangreiche Verschattungsmaßnahmen oder eine Verkleinerung der Fensterflächen eingehalten werden können. Aus diesem Grund wurde zusätzlich das viel genauere und realitätsnähere ingenieurmäßige Verfahren mittels thermischer Simulation durchgeführt.

Speichermassen, Orientierung und Verschattung

Die Simulation führt aufgrund der genaueren Berücksichtigung der tatsächlichen baulichen Rahmenbedingungen überwiegend zu günstigeren Ergebnissen als das vereinfachte Verfahren. Die dynamischen Simulationen berücksichtigen unter anderem die konkreten Speichermassen der Umfassungsbauteile, die genaue Fassadenorientierung, die tatsächliche bauliche Verschattung sowie eine Reihe weiterer Parameter. So ließen sich die erforderlichen Maßnahmen zur Einhaltung des sommerlichen Wärmeschutzes ermitteln.

Umgesetzt wurden die Ergebnisse der Simulation durch eine Vorhangfassade mit Sonnenschutzverglasung. Deren U-Wert ist Uw ≤ 1,1 W/(m²K), der Energiedurchlassgrad liegt bei g ≤ 50% bzw. g ≤ 28% in Bereichen mit besonders intensiver Sonneneinstrahlung. Zusätzlich wurden alle Bereiche mit einem Sonnenschutz versehen, der je nach Intensität der Sonneneinstrahlung manuell oder automatisch regelbar ist.

Über die thermische Behaglichkeit in den Räumen sagt der gemäß DIN 4108-2 geführte ingenieurmäßige Nachweis nicht viel aus. So lassen sich bei optimaler Nutzung (d. h. Schließen der Fenster, wenn die Außenlufttemperatur über der Raumlufttemperatur liegt) und eine großzügige Dimensionierung der Öffnungselemente entsprechend bessere Werte erreichen. Umgekehrt können sich bei ungünstigem Nutzerverhalten aber auch höhere Temperaturen und Temperaturhäufigkeiten ergeben.

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