Von Glas verblendete Architektur

In imposanten, mit Glas umhüllten Wolkenkratzern platzieren die Architekten in New York, Schanghai und Singapur ihr Ego in die Skyline. Gigon/Guyer haben in Zürich mit dem Primetower den bisher konkurrenzlosen Bau dieser Art errichtet. Ökologisch macht solches wenig Sinn. Der Nachhaltigkeit zum Trotz verfolgen jedoch Architekten weithin diesen Trend, auch in Bern.

In Glas ummantelte Gebäude sind nicht nur architektonische Markenzeichen der Megastädte, auch in der Schweiz haben Architekten ihre Liebe fürs Glas entdeckt. Glas als luftige, nahezu schwerelose Hülle, so hat es Frank Geiser verstanden, als er im Stadtberner Quartier Lorraine die neue Erweiterung der Gewerbeschule Bern ganz in ein Glas hüllte. Und so bewusst einen Kontrast zum benachbarten älteren Neubau der Schule von Hans Brechbühler schuf. Der ältere Bau von 1935 gilt als Hauptwerk der Moderne. Dessen wichtigsten Merkmale: klare horizontale und vertikale Unterteilung im Bauhausstil, im Innern karg, nüchtern und eher düster.

Der Kontrast ist Geiser gelungen, und der Berner Publizist Konrad Tobler greift im eben publizierten Buch über Geiser lobend zu mit kryptischen Vergleichen1. «Die Konstruktion ist im Verhältnis zum Volumen der Gebäude auf das Äusserste minimalisiert. Architektur und Ökonomie der Mittel gehen dabei Hand in Hand. Massen und Masse sind reduziert, Gewichte eingespart.» Der damals geltende Massstab der Ökologie habe man berücksichtigt, namentlich bei der Glasfassade. Doch heute, gut 15 Jahre nach Fertigerstellung, zeigt es sich, dass die gepriesene 2-fachverglaste Fassadentransparenz problematisch ist. Sie ist sowohl als Sommer- wie auch als Winterwärmeschutz ungenügend, auch wenn Tobler sich darin versteift, dem Gebäude einen «hohen Dämmwert» zuzuschreiben.

 Anderthalb Jahrzehnte Erfahrung mit Glas als Aussenfassade genügten nicht, um diese Art des Bauens prinzipiell zu überdenken. Wohl auch deshalb nicht, weil in den Megastädten, wie beispielsweise in Schanghai die Glastürme für Erfolg und Reichtum in der Skyline stehen. In Zürich ragt in diesem Sinne der bisher unangefochtene Primetower von Gigon/Guyer mit bläulichem Sonnenschutzglas in die Höhe. In Bern ist es der ungleich weniger hohe Postfinance-Tower und geplant beim Marzili ist das EDA-Bundesverwaltungs-gebäude «Phönix» mit einer total ummantelten Glasfassade nach dem Rückbau des bisherigen Gebäudes durch die GWJ-Architektur. Der Bau, so das Bekenntnis des Bauherren, soll dereinst den neuen «Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz» (SNBS) erfüllen.

Aufwand an grauer Energie

Dabei ist Glas als Aussenfassade mit Nachaltigkeit kaum zu vereinbaren, selbst wenn Theoretiker wie Praktiker uneins sind, was Nachhaltigkeit alles umfassen soll. Sicher gehört die Graue Energie dazu und hier schneidet Glas ähnlich schlecht wie eine Metallsandwichtkonstruktion mit unökologischer Isolation ab. Einen guten Überblick dazu hat der Verein Eco-Bau zusammengestellt. Eco-Bau2 will in Vertretung der Bauämter der öffentlichen Hand von Bund, Kantonen und Städten das öko-logische und gesunde Bauen fördern. Dessen Ökobilanzdaten zeigen, dass die Primärenergie für 3-fach-Verglasung zwar nur 837 MJ/m2 zu Buche schlägt. Dazu addiert sich jedoch Aluminiumeinfassung mit 6790 MJ/m2. Macht die Einfassung 15 % der Glasfassade aus, so sind nun rund 1019 MJ/m2 zu addieren, was ein Total von 1856 MJ/m2 ergibt. Holzfassaden schneiden mit ca 700 MJ/m2 mehr als doppelt so gut ab. Laut Berechnungen des Büros für Umweltchemie in Zürich ergibt eine innengedämmte Sichtbetonfassade mit 793 MJ/m2 und eine innen gedämmte Backstein-Fassade mit 1303 MJ/m2 ebenfalls bessere Werte. Selbst wenn der direkte Vergleich hinkt, weil zu fast jeder Fassade auch Fenster gehören, ist das Fazit klar: Glasfassaden mit ihrer konstruktiven Einbettung in Stahl- oder Aluminiumrahmen erfordern einen sehr hohen Aufwand an Primärenergie. 

Wärmeeintrag als Vorteil

Noch schlechter als bei der grauen Energie schneiden Glasfassaden bei den Dämm-eigenschaften von Glas ab. Gut gedämmte Fassaden erreichten heute einen U-Wert von 0,15 W/m2 K (Minergie) oder 0,17 W/m2 K nach kantonalen Vorschriften (MuKen). Die Technik des Isolierglases hat im letzten Jahrzehnt zwar Fortschritte gemacht. Während die 2-fach-veglaste Fassade in der Lorraine auf einen U-Wert von 1,3 kommt, sind heute bei 3 Fassaden U-Werte von 0,7 W/m2 K zu erreichen. Der beste Dämmwert von Glas ist somit viermal geringer als jener einer gedämmten Holz- oder Massivbaufassade.

Dieser Nachteil kann auch zum Vorteil werden, wenn dafür die Durchlässigkeit der Sonnenenergie genutzt und sie als Wärme geerntet wird. Was vor Jahrzehnten den Pflanzen in gläsernen Treibhäusern zum frühen Blühen verhalf, wird in Wintergärten und vor allem in der Sonnen-architektur genutzt. Wirklich erfolgreich ist aber die Sonnenarchitektur nur, wenn sie die durchs Fenster flutende Wärme in einer entsprechenden Speichermasse auch zu ernten weiss. Fehlt die Speichermasse mutiert das Haus zur Tropenstation, falls kein potentes Abluftregime eingebaut wird.

Speichermasse mit Halleffekt

Die Krux dabei ist, dass die bauphysikalisch kalkulierte Speichermasse – Decken, Böden oder tragende Mauern – mal die Erwartungen erfüllen, mal wieder nicht. Im Glasschulhaus in der Lorraine eben nicht. Einzig die über den Schulzimmern angebrachten Betondecken ergeben den Luftschallschutz, als Speichermasse sind sie hingegen zu klein. Das Prinzip erklärt Michael Walk, Bauphysikdozent an der Zürcher Fachhochschule: «Je mehr Speicher-masse, desto langsamer wärmt sich der Raum auf.» Idealerweise gibt dann die Speichermasse, oft dank effizienter Auslüftung die gespeicherte Wärme nachts wieder ab.

Im 55 Meter hohen, 2013 erstellten Postfinance-Tower sind die Räume der 13 Stockwerke um einen Kern angeordnet. Der Kern mit Treppenhaus und den Leitungen ist auch als Speichermasse gedacht. Dazu kommen die Beton-Doppel-Böden. Der Sichtbeton der Decken und der lediglich dünne Filz auf dem Boden sorgen dafür, dass sie die Wärme im Raum effizient aufnehmen können. Der Nachteil dieser Auslegung ist jedoch der Halleffekt, die schlechte Akustik, die jedes Gespräch verstärkt, so dass für Sitzungen extra gedämmte Nischen einzurichten waren.

Wärmeschutz im Sommer….

Zusätzlich zu der grosszügig kalkulierten Speichermasse müssen zentral gesteuerte Storen im Postfinance-Tower einer Überhitzung Vorschub leisten. In der Lorraine genügen die Sonnenblenden längst nicht mehr, mit blauen Folien wurden deshalb einige Fassaden belegt, nun sollen womöglich weitere Fassaden mit Folien bedeckt werden. Querlüftung nachts anstelle der installierten Kippfenster, aber vor allem eine neue bald installierte Lüftungsanlage soll gegen die Überhitzung ankämpfen. 1999 glaubten die Berner Behörden wohl, eine kräftige Erwärmung der grauen Hirnzellen sei förderlich für den Lernerfolg. Die Anlage wurde explizit auf 30o C ausgelegt.

Im Postfinance-Tower sorgt neben der isolierenden Glasfassade eine zusätzlich vorgehängte einfach verglaste Fassade als verstärkter Wärmeschutz, indem sie dazwischen einen isolierenden Luftkorridor schafft. Dank der Thermik steigt an heissen Tagen die erwärmte Luft in die Höhe und zieht kältere Luft nach oben, wie Michael Isoz, Leiter Technik und Service der Post Immobilien, ausführt. Dass in den oberen Stockwerken im Sommer dennoch unangenehm höhere Temperaturen als in den unteren herrschen, sei wohl nicht der sonnenexponierten Lage zuzuschreiben, sondern habe höchst wahrscheinlich mit der Kernzone zu tun. Darin sorgt im Stiegenhaus die Thermik für den Anstieg der warmen Luft, die sich oben konzentriert. Die Klimatisierung sei zudem bei extremer Sonneneinstrahlung im Sommer nicht leicht in den Griff zu bekommen, weil deren Einstrahlwinkel rund um die relativ kleine Grundfläche des Towers von Ost nach West innerhalb eines Tages stets wechselt. 

… und Winter

Im Winter glänzt die Glasfassade energetisch nur dadurch, dass der Sonnenschein weiterhin für einen, wenn auch geringeren Wärmeeintrag sorgt. Mit ihrem geringen U-Wert ist sie wenig kältetauglich. An der Bau- und Energiemesse vergangenen Dezember in Bern zeigte Gerold Lehmann, Projektleiter Isolierglas bei Glaströsch erneut die Wärmeschutzgrenzen von Glas auf, insbesondere wenn man den g-Wert, den solaren Wärmegewinn, optimal aus-legen will. Wählt man so die Glasbeschichtung mit g-Wert von 62 %, so erhält man ein Floatglas mit einem U-Wert von 0,7 W/m2 K. Mit optimalem Wärmeschutz (U-Wert von 0,6) sinkt der Wärmegewinn auf 53 %. Zwar bieten die Hersteller heute schon 4-fach-Verglasungen mit U-Wert von 0,3 an, der höhere Anteil an grauer Energie, ein tiefer g-Wert von 46 % sowie Gewicht und Kosten sprechen eigentlich gegen diesen Fortschritt.

Eine 3-fach-Verglasung erreicht heute einen Wärmeschutz, der in etwa den minimal gedämmten Mauerwerken der 1970er Jahre entspricht. Nicht sanierte Häuser aus dieser Zeit verfügen über Hochtemperaturheizungen, die heutige Technik hingegen setzt auf Niedertemperatur-Heizungen. Deshalb ist es absehbar, Wärmeeintrag hin oder her, dass es winters während einer Kälteperiode in Glas-fassadennähe mit der Behaglichkeit nicht weit her ist. Das kantonalbernische Amt für Grundstücke und Gebäude kleidet die fehlende Behaglichkeit des gläsernen Gewerbeschulhauses in wohltemperiertem Ton. «Im 18jährigen Betrieb ist es sporadisch zu Hinweisen gekommen, dass die Temperaturen im Sommer teilweise zu hoch und im Winter teilweise zu tief liegen.» Gefröstelt wird in den Korridoren, geschwitzt in Sonnen exponierten Schulräumen. 

Aufwendige Technik

Nachhaltig ökologische Gründe sprechen kaum für Glasfassaden. Bauphysiker Walk zur steigenden Vorliebe dieser Konstruktionen: «Glas rechtfertigt sich nicht durch seine technische Natur, sondern aus gestalterischer Hinsicht. Es ist oft der Wunsch des Bauherrn oder der Architekt findet es gut und kann es auch begründen.» Kommt hinzu, dass Ingenieure mit ausgeklügelter Technik alles versuchen, um der Glasfassade auch in gestalterischer Hinsicht einen Mehrwert zu geben. So erreichen die grossvolumigen Rechteckbauten des neuen SBB-Hauptsitzes im Berner Wankdorf-City erst durch vorgehängte Paneelen ihr architektonisches Gesicht. Die Paneele, die sich über Motoren sensorgesteuert nach dem Sonnenlicht richten, schimmern in Pastelltönen und dienen der horziontal durchlaufenden Verglasung als Wärmeschutz. In ähnlicher Weise, aber noch aufwendiger wollte die GWJ-Architektur den Umbau der Mobiliar-Versicherung an der Monbijoustrasse gestalten. Die Paneele sind zugleich mit Fotovoltaikzellen bestückt. Das seit zwei Jahren er-neuerte Haus zeigt immer noch nicht sein wahres Gesicht, weil die Prototyp-Technik nicht ausgereift war und es mit den Motoren und der Verkabelung der Paneelen haperte. Im April nun soll die Technik endlich funktionieren. GWJ-Architektur lässt sich deswegen nicht entmutigen und will im wettbewerbgekrönten Projekt «Phönix» beim Umbau der Taubenhalde in ein Glashaus diese Technik noch steigern. In die ebenfalls der Glasfassade vorgelagerte Glasschicht will man Dünnschicht-Fotovoltaikzellen integrieren. 

Nachhaltigkeit, neu berechnet

Der umfassende Umbau der Taubenhalde stellt mit dieser Doppelglasfassade schon rein von der grauen Energie eine grosse Herausforderung dar, soll aber laut dem Bauherrn, dem Bundesamt für Bauten und Logistik, dem neuen Standard «Nachhaltiges Bauen Schweiz» SNBS genügen. Drei-malige Anfragen zur Nachhaltigkeit von Phönix wurden nicht beantwortet. Projektleiterin Eva Herren wies auf den momentanen Stand des Vor-Projekts hin, das erst nach Berechnungen der Bauingenieure Aussagen erlaube.

Der dannzumal auffällige Taubenhalde-Glasbau zwischen zwei Wohnquartieren im baumstarken Park wird den SNBS Standard wohl meistern. Denn laut SNBS müssen die Dämmwerte nur Kriterien der Behaglichkeit erfüllen und diese sind für Neubauten recht tief angesetzt (U-Werte: 2,0 – 2,4 W/m2 K für Glas und 0,36 – 0,4 W/m2 K für Aussenwände). Für einen Um-bau können die Werte noch weiter sinken. Bei SNBS werden die Architekten wohl den Systemnachweis nach SIA 380/1 vorziehen. Dieser geht von der gesamten Heizenergiebilanz pro Jahr aus. Dabei wird der Gewinn an passiver Sonnenenergie mit-bilanziert. Der Energiebedarf für die Lüftung hingegen nicht einberechnet. Die SIA 380/1 taxiert Bauphysiker Walk spontan als Blackbox, zieht aber diese Beschreibung wieder zurück, da SIA 380/1 die Normen und deren Errechnung transparent beschreibt. Doch aus seiner Erfahrung sagt er: «Das damit errechnete System ist letztlich so komplex, dass man im Betrieb immer wieder Überraschungen erlebt.» Mit anderen Worten: Was im Bau letztlich als Ganzes resultiert, ist nicht einfach die Summe der Einzelteile. Glasfassaden haben deshalb beim SNBS-Standard durchaus Bestand. Der Marazzi-Losinger Hauptsitz im Wankdorf-City, das erste mit Gold-Label zertifizierte SNBS-Gebäude, weist auf jedem Geschoss durchgehende Glasfronten auf. Vorteilhaft für die Beurteilung nach SNBS ist vor allem dessen kompakte Bauweise, die im Verhältnis zur Aussenfassade eine grosse Benutzerfläche im Innern aufweist. Vorteilhaft einberechnet wird die ÖV-Lage beim Bahnhof Wankdorf. Beschränkte Autoeinstellplätze erlaubten ein Untergeschoss mit nur 1,5 Etagen. Die wuchtigen Brüstungen zwischen den Geschossen haben in diesem Skelettbau keine tragende Funktion, sondern sind Camouflage und bestehen aus leichtem Glasfaserbeton, wie Urs Fischer, Bauführer der Rykart-Architekten, betont. SNBS, das unter Einbezug der Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft die Nachhaltigkeit breit anlegt, wird den Trend von Glasfassaden wohl eher fördern als bremsen. Wenn die neuen Bundesbauten der Post, SBB und auch der Marazzi-Losinger Bau in ihrer kompakten Bauweise als Vorbild gelten sollen, dann bedeutet dies auch, dass wir uns an eine eher monotone, graue Energie belastende Architektur zu gewöhnen haben.

Konrad Tobler: "Frank Geiser. Architekt, Hauptwerke 155-2015, 208 Seiten, Parkbooks 2016
www.eco-bau.ch

 

 

Text und Fotos: Christian Bernhart