독일 연방환경부의 새로운 행정건물 건축은 시작부터 많은 관심을 갖았다. 신축건물은 에너지운영과 자원사용, 또한 친환경적인 재료의 도입에 의해 방출, 조명, 수자원, 폐수의 처리에 모델역할을 하는데 중점을 두었다. 동시에 이곳에서 일하는 근로자들에게 건강과 쾌적한 업무환경을 제공하고 있다.

에너지절약형 건축을 위해 연방 통합적인 요구사항을 성립시켰다. 특히 건축가와 엔지니어들은 난방과 냉방시설의 에너지소비절감에 주의해야 했다. 이를 위해 기존 공공건물 에너지 기준치보다 훨씬 높은 조건으로 디자인하도록 했고 이는 친환경시공에서부터 실내음향과 근로환경의 질까지 목표수준에 맞춰 시공하였다.

특히 주목할 것은 패시브하우스 수준의 건물이 신축부분에 적용되었다. 이것은 곧 난방에너지소요량이 15kW/h에 도달하고 즉 연간 단위면적당(㎡) 1.5리터의 난방유를 사용하는 것과 같다. 비교를 위해 70-80년대 건물은 난방에너지소요량이 150kW/h 소요되므로 10배의 에너지절약이 되는 것이다. 매년 난방, 냉방, 급탕, 환기, 조명에 소요되는 1차에너지소요량은 패시브하우스의 경우 단위면적당(㎡) 120kW/h 보다 적요 소요된다. 연방환경청사의 경우 단지 100kW/h만이 소요된다. 건물의 외부공기로부터 기밀성은 가장 높게 설정되었다.

패시브하우스 기준으로 도달하는 목표는 독일 연방환경청의 야심찬 도전이었다. 이에 가장 큰 문제점은 패시브하우스의 경우 태양을 통한 희망하는 열공급은 베를린과 같이 좁고 그늘진 곳이 많은 시내에서 실현이 불가능하다. 그래서 다른 방도를 강구해야 했다. 무엇보다 고효율 단열재와 높은 기밀성, 고효율 폐열회수환기장치로 대처했다. 또한 조명, 환기, 설비에 사용되는 전기요구량을 최소화하기 위해 많은 노력을 기울였다.

모니터링: 이론에서 시공까지

세밀한 건물의 성능을 평가하기 위해 지속가능성을 전문가를 통해 인증받아야 했다. 연방환경청 청사의 경우 소비적인 평가방법이 진행되었다. 그 결과 2010년 말에 함부르크의 에너지, 시공, 건축, 환경 쎈터(ZEBAU)를 통해 ‘패시브하우스 인증’을 받게 되었다. 동시에 계획과 시공구법은 이론적인 성능데이터(에너지요구량, 공기질)와 건물의 운영에서 증명되는 데이터와 함께 평가되어야 했다.

패시브하우스 기준에 실제로 만족하는지를 평가하기 위해 모니터링은 입주 후 1년간의 운영을 통해 실시되어야 한다. 여기에 종합적인 측정시스템이 건축설비장치의 조절장치에 설치되고 또한 개별 센서를 부착했다. 온도, 습도, 공기의 흐름과 전기소비량을 측정하여 평가항목에서 250점을 받아야 한다. 또한 전기순환, 난방-냉방순화, 개폐명령, 조절상태가 고려되어야 할 항목이다. 철저한 년간사이클에 의하여 결과값이 실제로 시스템의 조절을 위해 분석된다. 계속해서 2년째에 또 한 번 정밀검사를 통해 재조절 되어진다. 그 후 모니터링 프로그램은 연구프로젝트와 연계하여 마무리 짓게 된다.

지속가능한 에너지운영: 난방, 빛, 공기

새로운 연방환경청 청사의 전기, 난방에너지공급의 경우 혁신적인 방법이 제안되었다. 그리고 현대적인 환경기술이 총동원되어 적용되었다. 수소연료전지, 태양광전지판, 열병합발전을 통한 지역난방과 냉방, 지열 그리고 폐수로부터 폐열회수장치에 이르기까지 스마트한 컨셉이 진행되었다. 난방과 냉방에너지의 관계를 위해 포츠다머 플라츠의 중앙 에너지센터는 에너지를 제공했다. 그곳의 용량을 사용하는 것은 현명하고 지속가능한 통합으로써 평가되어진다.

패시브하우스 의무조항 가운데 아래 추가적인 조치를 의무화하고 있다.

- 동시에 건강하고 쾌적한 실내기후를 위해 절약적이고 효율적인 에너지도입

- 주광의 사용에 의한 편안한 조명

- 사무공간과 화장실에서 온수 지양

- 규칙에 의거하여 기계의 냉각 지양

- 연간 단위면적당(㎡) 25kW/h 아래 전기사용 제한

- 구건물에 최소 60% 난방에너지요구량 절약

신축 독일연방환경청 청사에 이웃한 구건물은 에너지개보수로 성능을 향상시켰다. 그래서 저에너지하우스 수준으로 도달하였다. 우선 콤팩트한 단열재가 외피에 시공되었다. 하지만 문화재보호법으로 보존되고 있는 외피에는 추가적인 난방단열재를 설치할 수 없게 되어있다. 그래서 외단열이 아닌 내단열로 특별한 칼슘실리카트(Kalziumsilikat) 단열판넬를 도입하였다. 이것은 내단열의 경우 출현하는 결로현상을 막아준다. 결과적으로 지붕부위는 철저하게 단열을 했다. 지붕은 미네랄섬유로 구성된 강한 단열층을 20cm두께로 시공했다. (스티로폼의 경우 적어도 30cm이상 적용해야한다.) 단열재이외에 고효율의 아르곤가스가 충진된 삼중유리를 사용하여 참나무 창틀의 열손실을 최소화하였다.

태양광전지판, 수소연료전지, 지열

에너지생산의 경우 현대적이고 지속가능한 에너지기술이 도입되었다. 부분적으로 의도적으로 모니터링목적으로 센서를 부착하였다. 지붕은 박공지붕 양쪽으로 공간은 협소하지만 태양광전지판을 설치하고 전기에너지 생산 1kW/h 와 열에너지 생산 2.2kW/h의 소형연료전지를 식당에 설치하여 필요한 에너지를 공급한다.

업무용차량은 겨울에 눈과 얼음으로부터 자유롭게 운행할 수 있도록 이산화탄소 중립적인 지열에 의해 가열된다. 60m 길이의 3개의 지중열교환기가 설치되었고 필요한 에너지를 위로 공급한다. 겨울에만 필요한 시설은 높은 구조적인 소비가 요구된다. 그러나 이것인 설비테크닉의 도움없이 기능한다.

폐수로부터 열

항상 40kW/h 혁신적인 열교환기시설을 움직이고 하수관에 설치되었다. 거기서 오수에 발생되는 열을 회수하는 역할을 한다. 이런 방법은 아직 알려지지 않았고 기술적인 발전이 필요하다.

천창이 부착된 홀은 에너지 절약

에너지절약을 위한 중요한 점은 건물 외피면적의 최소화이다. 환경청 청사는 실내에 감춰진 아트리움을 계획함으로써 이를 실현하였다. 외피에 감싸지고 천창이 있는 아트리움은 행사가 있는 경우 바닥난방을 통해 난방에너지를 얻을 수 있고 일상적인 시간에는 효과적인 기후완충역할을 한다. 신선한 공기는 지하실 경사로에 연결된 공기터널을 통해 얻을 수 있고 환기의 경우 아트리움의 지붕을 통해 빠져나가게 된다.

친환경적인 건축재료의 도입

지속가능한 건물은 에너지성능의 향상뿐만 아니라 재료에도 신경을 써야한다. 항상 더 많은 재료성질이 측정되어야 하고 서로 비교 분석해야 한다. 지속적으로 향상된 표준과 성능은 새로운 건축환경을 만족시킨다. 디자이너는 엔지니어와 노무자들의 편에 서서 교류를 해야 한다. 이 때 건축가로부터 선정된 재료리스트가 친환경 시공기술을 위한 사회로부터 선택되어진다.

신 연방환경청사는 계획에 의거 문제없이 실행되었고 새로운 도전으로 진흙벽을 도입하였다. 진흙은 자연재료로써 특히 안락한 실내환경을 만든다. 그러나 많은 경험이 아직은 없다. 하지만 이곳에 진흙벽을 시공함으로 생태적이고 에너지적인 장점이 부각될 수 있었다.