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Sanierung des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten, Berlin

Bei der Sanierung des Großen Tropenhauses in Berlin waren im Ringen zwischen botanischen, wirtschaftlichen und denkmalpflegerischen Belangen scheinbar unvereinbare Ziele zu verbinden. Trotzdem fand das Team aus Architekten, Herstellern und Ingenieuren eine Lösung, die allen Ansprüchen mit Bravour gerecht wird.  

Als im Jahr 2006 die Sanierung des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin-Dahlem anstand, mussten sämtliche im Gebäude befindliche Pflanzen umziehen – ins­gesamt 1 358 Pflanzenarten, darunter zahl­reiche empfindliche Raritäten. Eine von ihnen ist die Seychellenpalme, der an ihrem künftigen Standplatz in der imposanten Glashalle der Luxus einer eigenen Wurzelheizung zuteil wird. Als im Juni 2009 die technisch komplexen Sanierungsarbeiten zum Abschluss kamen, zeigten alle Beteiligten zufriedene Gesichter: Die Botaniker von der Freien Universität Berlin, weil ihre Tropenpflanzen künftig wieder ungeschmälerte Sonneneinstrahlung genießen, der Berliner Senat ob der um 50 % gesenkten Energiekosten und die Vertreter der Denkmalpflege, weil die neue Glashülle des Tropenhauses optisch wieder annähernd ihrem Ursprungszustand entspricht. 17,5 Mio. € kostete die vom Berliner Büro Haas Architek­ten koordinierte Erneuerung des Gebäudes. Michael Krebs, Beauftragter des Bauherren FU Berlin, ist erleichtert, denn nur 2 % der wäh­-rend der Bauzeit ausgelagerten Pflanzen haben ihr Exil nicht überstanden.

Erbaut wurde das Große Tropenhaus 1906/07 als bis heute größtes Gewächshaus des Botanischen Gartens Berlin. Die 60 m lange und fast 27 m hohe stützenfreie Stahlkonstruktion überspannt eine Grund­fläche von 1 750 m² und war zurzeit ihrer Fertigstellung eine technische Pionierleistung und ein stolzes Repräsentationsprojekt der kaiserlichen Reichshauptstadt. Ein außen liegendes Tragwerk aus stählernen Dreigelenkbögen trug die in das Tragwerk eingehängte thermische Hülle, ihre filigranen Holzsprossen trugen hunderte von Einzelscheibchen. Diese nach innen versetzte Fassade war im Zwei-ten Weltkrieg durch die Druckwelle eines na-hen Bombentreffers zerstört worden – das tragende Stahlgerüst indes überdauerte. Als Symbol des Maschinenzeitalters und der ersten Stahlkonstruktionen steht das Gebäude heute unter Denkmalschutz

200 000 € Heizkosten im Winter

Mitte der 60er Jahre baute man das Tropenhaus wieder auf. Die dabei als neue Verglasung gewählten 1 x 2 m großen Acrylglas­tafeln waren das für die Zeit innovativste Material, zerstörten aber das ursprüngliche, kleinteilige Erscheinungsbild der Gebäudehülle. Neben einer Wiederherstellung des einst filigranen Fassadenbildes zählte die Halbierung des jährlichen Energiebedarfs zu den Hauptzielen der Sanierung: Zuletzt verursachte das Gebäude jeden Winter Heizkosten in Höhe von 200 000 €. Undichtigkeiten und Haarrisse in der spröde gewordenen Acrylglashülle ließen Wärme entweichen und beeinträchtigten den Lichteinfall. 

Um im Inneren des Gebäudes bei vertretbaren Kosten ganzjährig eine konstante Temperatur von mindestens 20 °C zu halten, war also eine hoch wärmedämmende Isolierverglasung gefragt. Für verglaste Überkopfbereiche, also Deckenbereiche mit einer Neigung ab 11 ° zur Senkrechten, war diese innenseitig als Verbundsicherheitsglas auszuführen. Aus Sicht der Bauaufsichtsbehörden ist Verbundsicherheitsglas für diese Bereiche obligatorisch, um die Besucher im Unglücksfall vor herabfallenden Glasstücken zu schützen. Herkömmliches Verbundsicherheitsglas besitzt jedoch eine Zwischenlage aus Polyvinylbutyral (PVB), die aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegen UV-Strahlung mit einem UV-Sperrfilter ausgestattet ist. Ohne UV-Strahlung aber würden viele der Tropenpflanzen unnatürlich schnell, zugleich aber weniger kräftig wachsen; fast alle sind auf das gesamte Spek­trum natürlichen Sonnenlichts angewiesen. Da mit 2 700 m² rund 60 % der Glasflächen im Überkopf-Bereich liegen, hätte herkömmliches Verbundsicherheitsglas die UV-Einstrah­lung in indiskutabler Weise vermindert. Dies waren die widerstreitenden Anforderungen, die die jetzt abgeschlossene Sanierung technisch so anspruchsvoll machten.

Nach umfangreichen Recherchen des Generalplaners Haas Architekten fand sich die Lösung in einem hoch lichtdurchlässigen Sicherheitsisolierglas, dem Sanco-Isolierglas von Glas Trösch, das für den Überkopfbereich in einer gemeinsam mit dem Unternehmen DuPont entwickelten gänzlich neuartigen Kom­bination von Glas- und Beschichtungsarten hergestellt wird: Deren Basis bildet das hochweiße Floatglas Eurowhite von Glas Trösch, das durch seinen geringen Eisenoxidanteil die spektrale Verteilung des Sonnenlichts nur minimal beeinflusst. Dieses Glas bildet im Überkopfbereich und an den bodennahen, dem Publikum zugänglichen Bereichen der Glasfassade als thermisch vorgespanntes Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG-H) die äußere Scheibe. Um ihre Lichttransmission noch zu verbessern, versah der Hersteller die Scheiben innenseitig mit einer Anti-Reflex-Beschichtung.

Integration widersprüchlicher Belange

In den zugänglichen Bereichen des Tropenhauses besteht auch die innere Isolierglasscheibe der Fassade aus 6 mm starkem ESG-H, in den Überkopfabschnitten verwendete man einen Verbund aus 2 x 4 mm dickem Eurowhite-Glas. Zur Unterstützung der Dämmwirkung füllte Glas Trösch den Scheibenzwischenraum mit dem Edelgas Argon und versah die innere Scheibe mit der Isolierbeschichtung Silverstar en plus. So konnte der Wärmedurchgangswert im Vergleich zu den Acrylglasscheiben um mehr als 80 % auf

1,1 W/m²K gesenkt werden.

Trotz dieser erstaunlichen Verbesserung bewegt sich die Verglasung technisch gesehen bis hierher im Bereich des Bekannten – das entscheidende Detail bildet der Aufbau des Verbundsicherheitsglases im Überkopf-Bereich der Halle: Anstelle der üblichen Zwischenlage aus PVB fügte man hier eine SentryGlas-Zwischenlage von DuPont ein – ein UV-stabiler, klarer und hochfester Kunststoff. Da für die Produktkombination noch keine allgemeine baurechtliche Zulassung vorlag, erteilte das Land Berlin nach einer erfolgreichen, vom Bauherrn beauftragten Materialstudie die not­wendige „Zustimmung im Einzelfall“.

Angesichts der komplexen Funktionsanforderungen des Gebäudes darf man den erzielten Lichttransmissionsgrad von 81 % als sehr hoch einstufen! Zwar ließ die Acrylglashülle mit ihrem geringeren Rahmenanteil an der Gesamtfläche 90 % Tageslicht ins Innere dringen – tatsächlich dürfte diese Nenngröße in den letzten Jahren aber kaum noch erreicht worden sein. Das lag an der zunehmenden Ein­trübung der Acrylscheiben, vor allem aber an der ständigen Kondenswasserbildung bei kühlerem Wetter. Sie zermürbte das Material durch Schimmelbildung und Korrosion. Daher kam eine Innovation zum Einsatz, die an der 2008 vollendeten Münchner BMW-Welt ihren ersten Praxis-Test im großen Maßstab bestanden hatte: beheizte Fassadenprofile. In den Stahlprofilen der gläsernen Hülle sind Rohrleitungen ausgespart, durch die auf einer Gesamtlänge von 7,3 km 36 °C warmes Wasser fließt. Diese Fassadenheizung strahlt Wärme in den Innenraum ab. Sie hält die Glasinnenseite auch bei niedrigen Außentemperaturen kondenswasserfrei. Bei den Profilen handelt es sich um kantige, gezogene Profile aus der Produktion von ThyssenKrupp. Sie wurden in Abschnitten von 8 x 2 m angeliefert, mit dem Kran zwischen historischen Stahlträgern und Baugerüst eingefädelt und als Pfosten-Riegel-Konstruktion zu einem 4 500 m² großen Gitternetz zusammengeschweißt. Obwohl das warme Wasser ohne weitere Abdichtung direkt durch die Profile fließt, trat bei der Probe­befüllung nur bei einem der insgesamt 436 verbauten Fassadenelemente eine Undichtigkeit auf, die mühelos behoben werden konnte.

Die Tragwerksplaner bildeten die Verbindungen zwischen dem historischen Tragwerk und der eigentlichen Fassade als Gelenke aus, damit sie den Druck starker Windlasten weich abfedern können. Die verbindenden Edelstahlschwerter sind zudem in ihrer Wärmeleitfähigkeit minimiert.

Parallel zu den Arbeiten an der Hülle vollzog sich die Erneuerung der Haustechnik: Sieben Klimatisierungsgeräte wurden per Kran durch die Fassade und eine Öffnung im Boden des Tropenhauses in den Keller gehoben. Sie sollen eine ganzjährig konstante Luft­temperatur und die notwendige Luftfeuch­tigkeit von 70 % gewährleisten. Damit ein kontinuierlicher Austausch von warmer Luft unter der Hallendecke und kühlerer Luft in Bodennähe stattfinden kann, die malerische Halle aber nicht mit monströsen Klimaschächten verschandelt werden muss, ließen sich die Architekten etwas Besonderes einfallen: Ganz im Stil illusionistischer Kulissenarchitektur aus der Erbauungszeit gaben sie den klimatechnisch notwendigen Umlufttürmen die Gestalt riesiger Urwaldbaumstümpfe.

Außen Kaiserzeit, innen Hightech-Haustechnik

Mit der neuen Fenstergröße von 85 x 65 cm, in 9er-Feldern zusammengefasst, suchte Haas Architekten die Position des Landesdenkmalamtes mit jener der Botaniker zu versöhnen, denen an einem möglichst großen Lichteinfall lag. Zwar war die ursprüngliche Sprossung noch deutlich zierlicher, doch ist das neue Rastermaß sehr viel näher am einstigen Erscheinungsbild als die großformatigen Glas­tafeln der Nachkriegsfassung. Bei der Wieder­eröffnung im September 2009 können die Besucher ein Gebäude bestaunen, das technisch im 21. Jahrhundert angekommen ist, in seiner Gestalt aber den Fortschrittsgeist des frühen 20. Jahrhunderts vermittelt – als man mit den noch neuen Materialien Stahl und Glas begann, die Architektur zu entmaterialisieren und die Grenzen des konstruktiv Mach­baren auszuloten.