glasbauten - Stadt Zürich
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Gebäude mit hohem Glasanteil Gebäude mit hohem Glasanteil nach SIA Merkblatt 2021 sind Gebäude, bei denen entweder • • der durchsichtige Glasanteil der Fassadenfläche mehr als 50% beträgt oder in einzelnen Räumen das Verhältnis von Glasfläche zu Energiebezugsfläche 30% überschreitet. M E R K B L AT T GLASBAUTEN Grundlagen, Quellen, Literatur • • • • • • Besichtigungen und Erfahrungen von Gebäuden mit hohem Glasanteil SIA Merkblatt 2021 und D0176: 'Gebäude mit hohem Glasanteil – Behaglichkeit und Energieeffizienz' Komfortuntersuchungen in Schulhäusern mit vollverglasten Fassaden – Felduntersuchungen und Grundlagenberechnungen, Dr. Alois Schälin, Beitrag Status-Seminar 2004, AFC Air Flow Consulting AG (im Auftrag AHB) Komfortuntersuchungen an Schulbauten mit hohem Glasanteil – Messungen Januar - März 2004 – Simulationen/ Komfortdiskussion/ Bewertung, Version 2.5, 30. Oktober 2004, Dr. Alois Schälin, AFC Air Flow Consulting AG (im Auftrag AHB) Richtlinien Gebäudetechnik AHB/IMMO, Mai 2004 "Vogelkiller" Glas – Tipps zum Vogelschutz, Schweizer Vogelschutz, 2003 Impressum Verfasser: Werner Kälin, Leiter Fachstelle Energie und Gebäudetechnik Ralph Wyer, Projektleiter Schulen und Sport Thomas Herrmann, Projektleiter Energie und Gebäudetechnik 10 w icht ige Aspekt e f ür d ie Pla nu ng vo n G eb äuden mit ho he m G l as a nt e il Arbeitshilfen für Planende Mit dem Merkbl at t Gl asbauten steht den Projek tleitenden im AHB und ex ternen Pl anenden ein Hilf smit tel f ür die Projek t ierung von Gebäuden mit hohem Gl asanteil zur Ver f ügung. Das Merkbl at t enthält Anregungen und Hinweise aus Sicht der Bauher renver tretenden und soll Pl anende auf kr it ische Punk te bei Gl asbauten sensibilisieren. Amt für Hochbauten der Stadt Zürich, Amtshaus III, Lindenhofstrasse 21, Postfach, 8021 Zürich Tel 044 216 51 11, Fax 044 212 19 36, E-Mail [email protected] Redaktion und Illustrationen: Intep – Integrale Planung GmbH, Dufourstrasse 105, 8008 Zürich Hochbaudepartement der Stadt Zürich Bezugsquelle: Hochbaudepartement der Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Postfach, 8021 Zürich April 2005 Amt für Hochbauten Amt für Hochbauten der Stadt Zürich Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Einleitung Gebäude mit hohem Glasanteil liegen im Trend Der ungebrochene Trend zu transparenter Architektur spiegelt sich in einem hohen Glasanteil der Gebäude wieder. Auch das Amt für Hochbauten der Stadt Zürich sieht sich vermehrt mit dieser Entwicklung konfrontiert. Derzeit findet im Rahmen der Planung der Schulhäuser Albisriederplatz, Leutschenbach und Falletsche eine Auseinandersetzung mit den spezifischen Anforderungen bei Gebäuden mit hohem Glasanteil statt, welche schliesslich zur Realisierung des vorliegenden Merkblattes führte. Glasbauten stellen hohe Anforderungen an die Planung, da sie aufwändige Abklärungen erfordern und wenig fehlertolerant sind. Die Materialeigenschaften des Baustoffs Glas ermöglichen heute Gebäude, welche trotz hohem Glasanteil gute Behaglichkeit und hohe Energieeffizienz gewährleisten. Dieses Merkblatt soll kritische Punkte aufzeigen und helfen, Fehlplanungen zu vermeiden. Marktanalyse Eine Marktanalyse von Wüest & Partner bestätigt, dass in der Schweiz 2004 ausserhalb des Wohnungsbaubereichs in der Mehrzahl Glas-Metallfassaden realisiert wurden. Nach einer Abnahme des Marktanteils um rund 5% in den letzten vier Jahren konnte sich der Anteil der Glas-Metallfassaden im Nichtwohnungsbau bei 35 - 40% einpendeln. Putz-, Stein-, Holz- und vorgehängte Fassaden verfügen jeweils über einen Marktanteil zwischen 10 und 25%. Im Wohnbereich kommen Glas-Metallfassaden eher selten zum Einsatz, ihr Marktanteil liegt im Schnitt unter 5%. Unter der Rubrik der Glas-Metallfassaden gibt es zahlreiche Systeme: Pfosten-Riegel-Konstruktion, Vorhangfassade, Doppelhautfassade, Kastenfenster, Elementbau und weitere. Gebäude mit hohem Glasanteil definieren sich nach SIA 2021 über ihren Glasanteil und nicht über ihre Fassadenkonstruktion. So sind auch Gebäude mit Putz-, Stein- oder Holzfassaden als Gebäude mit hohem Glasanteil zu bezeichnen, wenn entweder der transparente Glasanteil der Fassadenfläche mehr als 50% beträgt oder in einzelnen Räumen das Verhältnis von Glas- zu Energiebezugsfläche 30% überschreitet. Aus dieser Definition wird ersichtlich, dass sich Gebäude mit hohem Glasanteil nicht auf GlasMetallfassaden beschränken und somit deren Marktanteil im Nichtwohnungsbereich über 40% und im Wohnungsbereich mindestens über der 5%-Marke liegen muss. Abb. E-1: Marktanteile im gesamten Nichtwohnungsbau gegliedert nach Fassadenkonstruktionen (Quelle: Immo-Monitoring – 05/3 Analysen & Prognosen Fokus Geschäftsflächenmarkt, Wüest & Partner) AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas.doc Seite 1 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Inhalt 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil 1 Architektonische Gestaltung Transparente Elemente stellen ein beliebtes Gestaltungsmittel dar und lassen sich auch symbolisch gut in Architekturkonzepten nutzen. 2 Psychologische Aspekte Einsichtmöglichkeiten können als Störung der Intimsphäre empfunden werden, grossflächige Verglasungen ein Unsicherheitsgefühl auslösen. 3 Thermische Behaglichkeit Die thermische Behaglichkeit ist von den Faktoren Raumlufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit abhängig. 4 Tages- und Kunstlicht Gute Tageslichtnutzung erfordert einen optimalen Sonnen- und Blendschutz sowie eine effiziente Beleuchtung. 5 Technisierung / Automation Benutzer- und Wartungsfreundlichkeit sollten bei Planungen im Bereich Technisierung und Gebäudeautomation im Vordergrund stehen. 6 Umweltbelastung (Graue Energie) Die Graue Energie wird von drei Faktoren beeinflusst: Gebäudeform, Glasanteil der Gebäudehülle und der Fenster-/Glasfassadenkonstruktion. 7 Sicherheit Glasgebäude müssen dank Spezialgläsern konventionellen Gebäuden in punkto Sicherheit in nichts nachstehen. 8 Vogelschutz Transparenz und Reflexion von Glasflächen stellen für Vögel eine Gefahr dar. 9 Ökonomie Die Mehrkosten einer Glasfassade können durch effizientere Grundrisse (grössere Raumtiefen) kompensiert werden. 10 Qualitätssicherung Die komplexen technischen Zusammenhänge bei Glasbauten fordern für eine erfolgreiche Umsetzung eine interdisziplinäre Zusammenarbeit. AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 2 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 1 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Architektonische Gestaltung Thema Die neuen Gestaltungsmöglichkeiten, die sich mit dem technischen Fortschritt um das Material Glas entwickelt haben, prägen die architektonischen Ausdrucksformen entscheidend. Metall und Glas als Fassadenmaterial wurde in der Architektur seit Beginn der Industrialisierung zunehmend angewendet. Bis heute erfüllen Glasfassaden in unterschiedlicher Weise die wachsenden Ansprüche nach Komfort und Behaglichkeit. Der technische Fortschritt erlaubt uns, auf die komplexesten Benutzeransprüche zu reagieren - wenn notwendig mit relativ hohem Technisierungsgrad. Transparenz und optische Durchlässigkeit ermöglichen kompakte Grundrisse mit tiefen Räumen. Ein Aspekt, der sich letztlich auch betriebswirtschaftlich auszahlen kann. Aber auch symbolisch lassen sich diese Eigenschaften gut in Architekturkonzepten nutzen, z.B. um die Transparenz einer Institution zu demonstrieren. In Gebäuden mit hohem Glasanteil gelten optimale Tageslichtnutzung, grosszügige Aussicht und direkte innere Raumbezüge als entscheidende Qualitäten. Ziele Qualitativ hochwertige, zeitgemässe Gebäude mit attraktiven Innenräumen. Risiken Personen reagieren sehr unterschiedlich auf die Eigenschaften von Glasbauten. Durch uneingeschränkte Einsicht können sich Nutzende in ihrer Intimsphäre gestört fühlen. Weiter kann verminderte Konzentration am Arbeitsplatz auftreten und fehlende Rückzugmöglichkeiten können ein Hindernis für vertrauliche Gespräche darstellen (siehe auch '2 Psychologische Aspekte', S.7). Empfehlungen • Ausgewogene Verteilung geschlossener und offener, transparenter Räume in Übereinstimmung mit den funktionalen Anforderungen aus dem Raumprogramm AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 3 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 2 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Psychologische Aspekte Thema Wie Befragungen ergeben haben, ist das Wohlbefinden der Nutzenden unter subjektiven Aspekten wie Aussicht, Sichtkontakt von Aussen oder Sicherheitsgefühl bei Gebäuden mit hohem Glasanteil sehr unterschiedlich. Die Problematik von unerwünschten Einblicken, z.B. von Passanten in die Räume im Erdgeschoss, wird vor allem im Wohnungsbau von den Nutzenden sehr unterschiedlich bewertet. Wohnungsbauten mit grossflächigen Verglasungen mitten in dichtem Siedlungsgebiet sprechen daher nur ein spezielles Kundensegment an. Auch Sichtbezüge innerhalb von Gebäuden können auf die Nutzenden störend wirken. Das Bedürfnis nach Räumen, in die man sich zurückziehen kann und unbeobachtet ist, besteht in den meisten Gebäuden. Leider wird diesem Anspruch auch in neueren Glasbauten nicht immer entsprochen. Grossflächige Verglasungen ohne Brüstung in den oberen Geschossen können ein unangenehmes Unsicherheitsgefühl (z.B. Höhenangst) bei den Nutzenden auslösen. Die Verantwortlichen jener Gebäude entgegnen auf solche Bedenken, dass diese unangenehmen Gefühle bei den Betroffenen meist nach einer Gewöhnungszeit verschwinden. Ziele Schaffung visueller Raumbezüge und Aussichten bei gleichzeitiger Gewährleistung von Intimsphäre. Risiken Geringe Intimsphäre durch Einsichtmöglichkeit für Passanten oder Nutzende benachbarter Gebäude. Bauten mit hohem Glasanteil, besonders solche mit grossflächigen Verglasungen, sprechen vor allem bei Wohnnutzung nur ein eingeschränktes Kundensegment an. Empfehlungen • Sichtschutz empfindlicher Nutzungen berücksichtigen, z.B. durch Positionierung "sensibler" Räume in den oberen Geschosse oder Planung einzelner geschlossener Räume AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 4 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 3 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Thermische Behaglichkeit Thema Thermische Behaglichkeit wird durch Nutzung, Räumlichkeiten und Raumluft beeinflusst und ist dann gegeben, wenn die Nutzenden das Raumklima als angenehm empfinden. Im Wesentlichen ist die thermische Behaglichkeit von folgenden Faktoren abhängig: Raumlufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit. Ziele Sonnenschutz, Blendschutz und Verglasung, das Heiz- und Lüftungssystem sowie die Speichermasse des Gebäudes müssen so aufeinander abgestimmt werden, dass eine hohe thermische Behaglichkeit erreicht wird. Risiken Starke Temperaturdifferenzen zwischen Raumerschliessungsflächen und Raumluft (Strahlungsasymmetrien) können zu Kaltluftabfall und damit verbundenen Zuglufterscheinungen im Winter führen. Im Sommer kann die Sonneneinstrahlung auf die grossflächigen Glasfassaden zu unangenehm hohen Oberflächen- und Raumlufttemperaturen führen. Kompensation nicht geeigneter baulicher Lösungen durch Gebäudetechnik: Zugerscheinungen durch Kaltluftabfall im Winter werden mit höheren Raumlufttemperaturen kompensiert, welche zu höheren Wärmeverlusten und höherem Energieverbrauch führen (ca. 7% pro Grad Celsius). Empfehlungen • • • • • • • Simulationen von Luftströmungen und Raumlufttemperaturen bei kritischen Räumen (Eckräume, hohe glatte Glaskonstruktion) zur Entwurfsunterstützung Wärmeschutz Gebäudehülle: 2 2 - mittlerer U-Wert der Fassade < 0.9 W/m K, U-Wert Rahmen < 1.7 W/m K 2 - U-Wert Glas < 0.7 W/m K (bei einer Glashöhe von 3.0 m), weitere Angaben in 'Komfortuntersuchungen an Schulbauten mit hohem Glasanteil', Air Flow Consulting AG (im Auftrag AHB) - möglichst kleine Rahmenoberflächen im Gebäudeinnern - Riegelprofil auf ca. 2.0 m Höhe zur Verminderung des Kaltluftabfalls bei hohen, glatten Glasflächen ab ca. 3.0 m Glashöhe Sonnenschutz: Siehe '4Tages- und Kunstlicht', S.9, Empfehlungen 'Sonnenschutz' Heiz- und Lüftungssystem: - rasch reagierendes Wärmeabgabesystem (z.B. Heizkörper) - raumnahe Systemtemperaturen mit Selbstreguliereffekt (z.B. TABS) - bei Räumen mit unterschiedlicher Solareinstrahlung separate Heizgruppen vorsehen - verstärkte Randheizung oder Anordnung von Heizkörpern unterhalb von grossen Fensterflächen zur Minimierung von Kaltluftabfall und kalter Oberflächenstrahlung (Achtung: unwirksam bei hoher interner Wärmelast, da ausgeschaltet) - bei TABS in Betondecke keine Deckenverkleidung - Möglichst geringe interne Lasten und optimierter Sonnenschutz für den Sommerfall, mit dem Ziel, auf eine Raumkühlung verzichten zu können Definition von Komfortanforderungen und Aufenthaltsbereichen Manuelle Fensteröffnung, keine Motorisierung Einsatz energieeffizienter Geräte und Leuchten zur Senkung der internen Wärmelasten AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 5 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 4 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Tages- und Kunstlicht Thema Licht hat einen grossen Einfluss auf die Stimmung und Nutzbarkeit von Räumen. Tageslicht wirkt sich positiv auf das Befinden der sich darin aufhaltenden Personen aus. In Glasbauten sind dank des hohen Glasanteils der Fassadenfläche vergleichsweise tiefe, mit Tageslicht durchflutete Räume möglich. Dabei ist zu beachten, dass Fensteröffnungen ohne Sturz Tageslicht in die Raumtiefe leiten, wohingegen Öffnungen im Bodenbereich kaum zur Tageslichtnutzung beitragen. Optimales Tageslicht und optimalen Sonnenschutz gleichermassen zu erreichen, ist eine Herausforderung, welche innovative Lösungen erfordert: z.B. Glaslamellen, Tageslichtumlenksysteme, feste Fassadenelemente, spezielle Stoffqualitäten. Ziele Optimierung der Tageslichtqualität für Räume mit ständigen Arbeitsplätzen und Aufenthaltsbereichen (hell, aber blend-, kontrast- und reflexionsfrei). Erstellen eines tageslichtabhängigen Beleuchtungskonzepts mit dem Ziel den Einsatz künstlicher Beleuchtung zu minimieren, um interne Wärmelasten und den Verbrauch elektrischer Energie zu reduzieren. Risiken Bei der direkten Nutzung von Tageslicht zur Belichtung der Räume muss in Betracht gezogen werden, dass störende Effekte wie Blendung, hohe Kontraste, Reflexionen und Schattenwurf auftreten können (besonders kritisch für PC-Arbeitsplätze). Die Begrenzung von Tageslicht und Solarstrahlung mittels Blend- und Sonnenschutz kann einen übermässigen Einsatz von Kunstlicht erfordern. Eine Erhöhung der internen Wärmelast sowie des Energieverbrauchs sind die Folge. Weiter kann sich die Abschirmung von Tageslicht aus Räumen ungünstig auf die sich darin aufhaltenden Menschen auswirken. Empfehlungen • • • • • • Tageslichtsimulationen zur Entwurfsunterstützung Tageslichtdurchlassgrad Glas τv > 0.5 Tageslichtquotient TQ > 3% (Klassenzimmer, Büroräume) "Lichtdurchlässiger" Sonnenschutz: - Gesamtenergiedurchlassgrad (Glas und Sonnenschutz) g-Wert < 0.1 - g-Wert Glas 0.3 bis 0.45 - gute Belüftung der Zwischenräume bei Kastenfenstern / Doppelfassaden (Wärmestau) - motorisierte, automatische Storensteuerung mittels Strahlungssensor pro Fassade, bei hohen Gebäuden oder bei unterschiedlicher Besonnung evt. Flächen unterteilen - Verfügbarkeit Sonnenschutz für Windgeschwindigkeiten bis 45 km/h - Storenmotor von innen zugänglich (für Unterhalt und Ersatz) - Blendschutz raumweise individuell bedienbar Dezentrale Bedienung der Lichteinheiten nach Tageslichtzonen Getrennte Systeme für Sonnen- und Blendschutz (der optimale Schutz kann selten durch ein einziges System erreicht werden) AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 6 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 5 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Technisierung / Automation Thema Obwohl Technisierung und Gebäudeautomation heute vielfältige Bedienmöglichkeiten und Einstellungen ermöglichen, spricht einiges für einfache Systeme. Überblickbare technische Konzepte mit angemessen niedrigem Technisierungsgrad erlauben den Nutzenden, selbst Einfluss auf das Raumklima zu nehmen. Ausserdem sprechen tiefere Investitions- und Unterhaltskosten, einfachere Bedienbarkeit sowie meist kürzere Optimierungsphasen für einen möglichst niedrigen Technisierungsgrad. Ziele Benutzerfreundlichkeit der Automation durch einen einfachen und angemessenen Technisierungsgrad und hohe Wartungsfreundlichkeit gewährleisten. Risiken Hohe Technisierungsgrade schränken in vielen Fällen die Beeinflussungsmöglichkeiten für die Nutzenden ein. Manuelle Eingriffsmöglichkeiten der Nutzenden können jedoch zu einem höheren Energieverbrauch (Heizung, Licht, Sonnenschutz, Kippfenster) führen. Aus diesem Grund ist die Information der Nutzenden über die korrekte Bedienung ihres Gebäudes sehr wichtig. Empfehlungen • • • • • • • Automatisierter Sonnenschutz, manuell übersteuerbar Individuell bedienbarer Blendschutz Manuell öffenbare Fassadenelemente (Fenster- oder opake Flügel) in jedem Raum, Vermeidung von Kipp- oder Drehkippfenstern (hohe Wärmeverluste durch dauerhaftes Öffnen) Keine automatische Lichteinschaltung bei zu geringer Helligkeit (Ausnahmen können sein: Korridore, WC-Anlagen, Treppenhäuser, etc.) Automatische Lichtausschaltung bei genügend Helligkeit über Tageslichtsensor (Ausnahmen: Wandtafelbeleuchtung) Automatische Lichtausschaltung über Präsenzmelder Keine Konstant-Tageslichtregelung (stufenlose Regulierung der Lampen, Dimmung, nur in Spezialfällen) AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 7 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 6 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Umweltbelastung (Graue Energie) Thema Wichtiger Indikator für die ökologische Bewertung eines Gebäudes ist die Graue Energie, die Bewertungsgrösse für den Energieverbrauch bei der Baustoffherstellung, dem Transport und der Verarbeitung. Diese wird von drei Faktoren beeinflusst: Gebäudeform (Kompaktheit), Glasanteil an der Gebäudehülle und der Art der Fenster respektive der Glasfassadenkonstruktion. Bei energieeffizienten Gebäuden nimmt die Graue Energie heute einen ähnlichen Stellenwert wie der Heizenergiebedarf ein. 2 Die Graue Energie der Gebäudehülle liegt je nach Glasanteil zwischen 1'000 und 2'000 MJ/m . Vergli2 chen mit Innenwänden und Decken, welche durchschnittlich ca. 1'500 MJ/m verbrauchen, beträgt sie 40 bis 60% der gesamten Grauen Energie eines Gebäudes. Ein Vergleich der Grauen Energie der Gebäudehülle von vier Schulgebäuden verdeutlicht den Einfluss der genannten Faktoren: Schule Art Glasanteil Glasanteil Fassade Opaker Teil Fassade Dach Albisriederplatz Pfosten-Riegelkonstruktion A/EBF Graue Energie Aufbau Graue Energie/EBF 0.38 (41%) 3'200 MJ/m2 1'220 MJ/m2 0.33 (36%) 1'000 MJ/m2 330 MJ/m2 0.21 (23%) 1'800 MJ/m2 380 MJ/m2 Leutschenbach Glas-Aluminiumfassade A/EBF Graue Energie Aufbau Graue Energie/EBF 0.27(46%) 4'000 MJ/m2 1'080 MJ/m2 0.20 (34%) 1'000 MJ/m2 200 MJ/m2 0.12 (20%) 1'800 MJ/m2 220 MJ/m2 Buchwiesen A/EBF Graue Energie Aufbau Graue Energie/EBF 0.17 (16%) 1'300 MJ/m2 220 MJ/m2 0.59 (55%) 1'000 MJ/m2 590 MJ/m2 0.31 (29%) 1'800 MJ/m2 560 MJ/m2 A/EBF Graue Energie Aufbau Graue Energie/EBF 0.25 (31%) 1'300 MJ/m2 330 MJ/m2 0.34 (43%) 1'000 MJ/m2 340 MJ/m2 0.21 (26%) 1'800 MJ/m2 380 MJ/m2 Holz-Metallfenster Kügeliloo Holz-Metallfenster Total 0.92 (100%) 1'930 MJ/m2 0.59 (100%) 1'500 MJ/m2 1.07 (100%) 1'370 MJ/m2 0.80 (100%) 1'050 MJ/m2 Abb. 6-1: Gegenüberstellung der Grauen Energie von vier Schulhäusern, berechnet mittels SNARC-Methode Vorbildlich ist das Schulhaus Kügeliloo mit einem geringen Glasanteil, mittlerer Kompaktheit und günstigem Fensteraufbau. Ein Vergleich der Schulhäuser Leutschenbach und Buchwiesen veranschaulicht den Einfluss der Kompaktheit: Leutschenbach erreicht dank seines kompakten Baukörpers trotz hohem Glasanteil und hoher Grauer Energie der Glasfassadenkonstruktion einen ähnlichen Kennwert für die Graue Energie wie Buchwiesen mit geringem Glasanteil und günstigem Fensteraufbau. Ziele Minimierung des Anteils Grauer Energie der Konstruktion durch Schaffung eines kompakten Baukörpers und Optimierung der Fassadenkonstruktion sowie des Glasanteils an der Gebäudehülle. Risiken Eine ungünstige Kombination der drei Faktoren birgt das Risiko von Gebäudehüllen mit hohem Verbrauch an Grauer Energie (besonders bei Aluminiumkonstruktionen). Empfehlungen • • • Frühe Abschätzung der Grauen Energie, z.B. nach SNARC-Methode (Vorstudien) Glasfassaden- oder Fensterkonstruktionen mit möglichst niedriger Grauer Energie Gesamtbetrachtung der Gebäudehülle unter der Beachtung der Faktoren Kompaktheit, Glasanteil der Gebäudehülle und Fenster-/Glasfassadenkonstruktion AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 8 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 7 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Sicherheit Thema Bei Glasbauten sind für die Sicherheit des Gebäudes insbesondere Vorkehrungen für den Fall von Sabotage, z.B. Steinwürfe, oder Werk- und Baumängeln zu treffen. Ansonsten müssen die allgemeinen Risiken bedacht werden: Ausfall technischer Anlagen, längere Stromunterbrüche (Behaglichkeit), Brandfall und klimatische Einflüsse. Ziele Gewährleistung der Sicherheit im und um das Gebäude. Im Fall von Sabotage oder Werk- und Baumängeln muss verhindert werden, dass bei Glasbruch grosse Scherben entstehen und dadurch Personen gefährdet werden. Betreffend Brandschutz gilt das grundsätzliche Ziel, die Entstehung eines Brandes zu vermeiden oder zumindest die räumliche Ausdehnung des Brandes zu beschränken. Risiken Sabotagen, wie zum Beispiel Steinwürfe, verursachen bei Glas-Metallfassaden grössere finanzielle Schäden als bei konventionellen Fenstern. Glas-Metallfassaden bieten ausserdem einen geringeren mechanischen Schutz (z.B. bei Wurfgeschossen, dem Aufprall von Verkehrsfahrzeugen, etc.). Gewöhnliches Floatglas zerspringt im Brandfall bereits nach kürzester Zeit in grosse Scherben. Dies führt einerseits zu einer hohen Verletzungsgefahr und andererseits zu Feuerüberschlag in angrenzende Räume und damit einer raschen Brandausbreitung. Glasfassaden können den Radar der Flugsicherung beeinflussen. Empfehlungen • • • • • Risikoanalyse des Gesamtprojekts durchführen und bauliche Massnahmen ableiten Integrierte Tests (Brandschutz, Sonnenschutz, Beleuchtung, Wind- und Frostfunktion) Einsatz von Sicherheitsglas in Publikumsverkehr-Bereichen - ESG (Einscheiben-Sicherheitsglas, voll vorgespannt): Die gesamte Scheibe zerfällt in kleine, relativ stumpfkantige Bruchstücke und schützt damit vor Verletzungen durch Scherben - VSG (Verbund-Sicherheitsglas): Der Verbund zweier oder mehrerer Glasscheiben durch zähelastische, hochreissfeste Folien bindet Splitter beim Bruch und ist damit für Überkopfverglasungen besonders geeignet Konzeptioneller Einbezug von Brandschutzaspekten schon in der Projektierung, um objektbezogene und kosteneffiziente Lösungen zu finden Einsatz von Brandschutzverglasungen der entsprechenden Feuerwiderstandsklasse gemäss Brandschutzvorschrift (VKF): R, F, T - R-Gläser: Verhinderung des Durchgangs von Feuer und Rauch über eine bestimmte Zeit (R30, R60, …), jedoch Durchlass von Wärmestrahlung - F-Gläser: Starke Reduktion von Wärmestrahlung (verhindert Brandübertragung durch Strahlungsmechanismen), Thermische Isolation und Verhinderung des Durchgangs von Feuer und Rauch über eine bestimmte Zeit (F30, F60, …) - T-Gläser (Türen und Tore) entsprechen in ihren Eigenschaften F-Gläsern und sind ausserdem für deren Dauernutzung geprüft AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 9 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 8 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Vogelschutz Thema Nach Angaben des Schweizerischen Vogelschutzes und der Vogelwarte Sempach sterben in der Schweiz jedes Jahr hunderttausende Vögel bei Kollisionen mit Glas. Betreibende von Gebäuden mit hohem Glasanteil berichten von ein bis zwei toten Vögeln pro Jahr. Vögel sind besonders bei transparenten oder stark spiegelnden Glasflächen gefährdet. Je exponierter die Lage und pflanzenreicher die Umgebung ist, desto grösser ist das zusätzliche Risiko für die Vögel. Ziel Vermeidung von stark reflektierenden und transparenten Glasflächen, welche für Vögel zum Verhängnis werden können. Risiken Besonders die Reflexionen und die Transparenz von Glasflächen täuschen die Vögel. Stark spiegelnde Glasflächen reflektieren die Umgebung und täuschen dem Vogel einen nicht existierenden Lebensraum vor. Transparente Glasflächen sind unter bestimmten Lichtverhältnissen so durchsichtig, dass Vögel nur den Lebensraum dahinter wahrnehmen, nicht aber das Hindernis, die Glasfläche selbst. Schutzmassnahmen an Glasfassaden, z. B. spezielle Gläser, können die architektonische Absicht von Planenden und Bauherrschaft beeinflussen oder sich ungünstig auf die technischen Eigenschaften der Gläser auswirken. Empfehlungen Vom Schweizerischen Vogelschutz und der Vogelwarte Sempach werden folgende Empfehlungen für bauliche Schutzmassnahmen gegeben: • • • • • • Verzicht auf transparentes oder spiegelndes Glas an Stellen, wo es eine Gefahr für Vögel darstellt Keine fassadenbündige Anordnung der Glasflächen Möglichst reflexionsarmes Glas (gerippt, geriffelt, mattiert, sandgestrahlt, geätzt, eingefärbt oder bedruckt), Milchglas, Kathedralglas, Glasbausteine Unterteilung der Fensterflächen durch Sprossen Geneigte Glasflächen Verzicht auf üppigen Pflanzenbewuchs (Bäume, grosse Sträucher etc.) nahe grossen Glasflächen, da dadurch der Ort für Vögel attraktiver wird Nachträgliche Schutzmassnahmen: • Jalousien, Rollos, Gardinen, Folienbänder, farbige Dekorationen (Nachträgliche Markierungen sollten möglichst flächig angebracht werden und sich von der Umgebung abheben) AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 10 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 9 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Ökonomie Thema Glasfassaden gelten in der Regel als teure Fassadenkonstruktionen. Die Mehrkosten gegenüber einer konventionellen Fassade bedürfen allerdings einer gesamtheitlichen Betrachtung des KostenNutzenverhältnisses. Den relativ hohen Kosten einer Glasfassade müssen alle damit verbundenen Vor- und Nachteile gegenüber gestellt werden. Nach den Erfahrungen aus den beiden Schulhausprojekten Albisriederplatz und Leutschenbach be2 laufen sich die Kosten der Glasfassaden auf ca. 1'100.- bis 1'200.- CHF/m Fassadenfläche, inklusive Sonnenschutz. Diese Kostenangaben wurden auch durch weitere Bauherren bestätigt. Zum Vergleich: Die Kosten von neuen konventionellen Fassaden von Schulhäusern in der Stadt Zürich liegen bei ca. 2 950.- CHF /m . Ziele Kompensation der Mehrkosten einer Glasfassade gegenüber einer konventionellen Fassade durch kompaktere/tiefere Grundrisse und relativ wenig Erschliessungsflächen. Bei den oben erwähnten Schulhausbauten konnte dies nachweislich erreicht werden: Beispielsweise liegen die durchschnittli3 chen Baukosten beim Schulhausprojekt Albisriederplatz trotz Vollverglasung bei CHF 630.-/m nach SIA 116. Weiter darf die Optimierung des Betriebs nicht vernachlässigt werden, um die Betriebs- und Nutzungskosten niedrig zu halten (Energieverbrauch, Wartung, Reinigung etc.). Risiken Höhere Investitionskosten für die Fassade als bei konventioneller Ausführung. Es können höhere Reinigungskosten gegenüber konventionellen Fassaden auftreten. Die Kosten der Aussenreinigung un2 terscheiden sich bei zugänglicher Fassadenfläche nicht (ca. 3 Fr./m a, Aussenfläche ohne Rahmen). Faktoren wie grössere Glasfläche oder Zugänglichkeit führen zu Mehrkosten. Die Zugänglichkeit ist auch bei konventionellen Fassaden nicht immer gesichert (z.B. von innen verstellte Fenster, feste Fensterelemente). Hohe Folgekosten bei baulichen Problemen und Unzufriedenheit der Nutzenden betreffend Behaglichkeit. Empfehlungen • • • • • • • Kompakte Grundrisse mit relativ wenig Erschliessungsflächen Energiebudget (Nachweis) Aufzeigen der Unterhaltskosten bei der Projektentwicklung Wartung: - Hohe Wartungsfreundlichkeit (z.B. Storen- und Fenstermotorik von innen gut zugänglich und ohne Demontage der Scheiben ersetzbar) - Kontrolle der Fugen, Fassadenteile, Rahmen etc. in regelmässigen Wartungsintervallen Reinigung: - Zugänglichkeit in das architektonische Konzept integrieren - Zugänglichkeit mittels Rollgerüst, Skyworker oder Fassadenlift gewährleisten - Reinigungshinweise der Hersteller beachten - Möglichst nur mit Wasser reinigen (Entspannung durch Neutralreiniger) Erfolgskontrolle über Einhaltung von Vorgaben und Planungswerten (Funktionalität, Energieeffizienz, Behaglichkeit) Gesamtbetrachtung aller 10 Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 11 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich 10 Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Qualitätssicherung Thema Komplexe technische Zusammenhänge bei der Glasfassade bedeuten auch erhöhte Anforderungen an die Qualitätssicherung. Dies bedingt eine interdisziplinäre (Architektinnen/Architekten, Fassadenplanende, Gebäudetechnikplanende in Planergemeinschaft), optimale Zusammenarbeit und Koordination der Planenden, die über die übliche Zusammenarbeit bei konventionellen Konstruktionen hinausgehen. Ziele Abgestimmte, interdisziplinäre Planung mit klarer Regelung der Zuständigkeiten und Verantwortung für das Gesamtprojekt (Pflichtenheft und Systemgarantie). Risiken Bei Einzelverträgen nach den SIA-Ordnungen 102, 103 und 108 nimmt jeder Planende die Verantwortung nach den jeweiligen Leistungsbeschrieben wahr. Die Zusammenarbeit und Koordination der beteiligten Planenden wird durch die Gesamtleitung (in der Regel durch die Architektinnen/Architekten wahrgenommen) garantiert. Die Abstützung auf Einzelverträge kann dazu führen, dass die Verantwortlichen für ein Problem, wie etwa zu hohe Raumtemperatur im Sommer, nicht eruiert werden können, weil alle beteiligten Planenden ihre Leistungen zwar vertragsgemäss erfüllt haben, aber das Problem durch mangelnde gegenseitige Abstimmung entstanden ist und ungelöst bleibt. Empfehlungen • • • • • • • Erstellen eines Pflichtenhefts Gebäudetechnik (messbare Kriterien für die Vorgaben werden gemeinsam definiert) zur Regelung der Pflichten und Haftungen Abschluss eines Gesamtplanervertrags mit Systemgarantie - Planende bilden eine einfache Gesellschaft und schliessen untereinander einen Gesellschaftsvertrag ab (Solidarhaftung nach Quoten oder Verantwortung) / Alternative: TU mit Werkgarantie Zusätzlich zu den ordentlichen Verträgen (Berufshaftpflicht) haftet jedes Mitglied der Planergemeinschaft solidarisch bezüglich Leistungen gemäss Pflichtenheft Gebäudetechnik Die Systemgarantie sollte bei grösseren Bauvorhaben mit einer Erfüllungsgarantie verbunden sein. Bei der Erfüllungsgarantie kann die Bauherrschaft ohne Gerichtsentscheid auf die garantierte Summe zurückgreifen, etwa um Planungsfehler durch Externe beheben zu lassen. Der Zugriff auf die Garantiesumme durch die Bauherrschaft kann allerdings nachträglich durch die Planergemeinschaft gerichtlich angefochten werden Beurteilung durch einen gemeinsamen Schiedsgutachter, wenn im Rahmen der Umsetzung der im Pflichtenheft Gebäudetechnik definierten Vorgaben zwischen Bauherrschaft und der Planergemeinschaft Meinungsverschiedenheiten bestehen Integrierte Tests nach Abnahme (Zusammenspiel aller Systemteile) vor der Übergabe Erfolgskontrolle / Nachweis während Garantiefristen AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc Seite 12 von 13 Hochbaudepartement Amt für Hochbauten der Stadt Zürich Merkblatt Glasbauten 10 wichtige Aspekte für die Planung von Gebäuden mit hohem Glasanteil Glossar SNARC Systematik zur Beurteilung der Nachhaltigkeit in Architekturprojekten für den Bereich Umwelt (SIA D0200) TABS Thermoaktive Bauteilsysteme U-Wert Wärmedurchgangskoeffizient [W/m K] g-Wert Gesamtenergiedurchlassgrad [-] TQ Tageslichtquotient [%] τv Tageslichtdurchlassgrad (sichtbares Licht) [%] EBF Energiebezugsfläche [m ] – Die Summe aller ober- und unterirdischen Geschossflächen, für deren Nutzung ein Beheizen oder Klimatisieren notwendig ist A Fläche [m ] – In Kapitel 6 ist je nach Spalte die Fassadenfläche Glasanteil, die Fassadenfläche opaker Teil oder die Dachfläche gemeint 2 2 AHBPROJ/17.06.2005/HET/4019_08_50531_Merkblatt_Glas_1.doc 2 Seite 13 von 13 Hochbaudepartement Gebäude mit hohem Glasanteil Gebäude mit hohem Glasanteil nach SIA Merkblatt 2021 sind Gebäude, bei denen entweder • • der durchsichtige Glasanteil der Fassadenfläche mehr als 50% beträgt oder in einzelnen Räumen das Verhältnis von Glasfläche zu Energiebezugsfläche 30% überschreitet. M E R K B L AT T GLASBAUTEN Grundlagen, Quellen, Literatur • • • • • • Besichtigungen und Erfahrungen von Gebäuden mit hohem Glasanteil SIA Merkblatt 2021 und D0176: 'Gebäude mit hohem Glasanteil – Behaglichkeit und Energieeffizienz' Komfortuntersuchungen in Schulhäusern mit vollverglasten Fassaden – Felduntersuchungen und Grundlagenberechnungen, Dr. Alois Schälin, Beitrag Status-Seminar 2004, AFC Air Flow Consulting AG (im Auftrag AHB) Komfortuntersuchungen an Schulbauten mit hohem Glasanteil – Messungen Januar - März 2004 – Simulationen/ Komfortdiskussion/ Bewertung, Version 2.5, 30. Oktober 2004, Dr. Alois Schälin, AFC Air Flow Consulting AG (im Auftrag AHB) Richtlinien Gebäudetechnik AHB/IMMO, Mai 2004 "Vogelkiller" Glas – Tipps zum Vogelschutz, Schweizer Vogelschutz, 2003 Impressum Verfasser: Werner Kälin, Leiter Fachstelle Energie und Gebäudetechnik Ralph Wyer, Projektleiter Schulen und Sport Thomas Herrmann, Projektleiter Energie und Gebäudetechnik 10 w icht ige Aspekt e f ür d ie Pla nu ng vo n G eb äuden mit ho he m G l as a nt e il Arbeitshilfen für Planende Mit dem Merkbl at t Gl asbauten steht den Projek tleitenden im AHB und ex ternen Pl anenden ein Hilf smit tel f ür die Projek t ierung von Gebäuden mit hohem Gl asanteil zur Ver f ügung. Das Merkbl at t enthält Anregungen und Hinweise aus Sicht der Bauher renver tretenden und soll Pl anende auf kr it ische Punk te bei Gl asbauten sensibilisieren. Amt für Hochbauten der Stadt Zürich, Amtshaus III, Lindenhofstrasse 21, Postfach, 8021 Zürich Tel 044 216 51 11, Fax 044 212 19 36, E-Mail [email protected] Redaktion und Illustrationen: Intep – Integrale Planung GmbH, Dufourstrasse 105, 8008 Zürich Hochbaudepartement der Stadt Zürich Bezugsquelle: Hochbaudepartement der Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Postfach, 8021 Zürich April 2005 Amt für Hochbauten
