Houston, we have a problem

Das Klima als Raum

Theorie I: Energieeffizienz als architektonischer Ausdruck
Von Günter Pfeifer

Mit dem Jahresthema „Kulisse und Substanz“ nimmt der BDA sich 2019 verstärkt den drängenden Fragen rund um den Themencluster Ökologie und Verantwortung an. Dabei steht die Diskussion im Vordergrund, welche Maßnahmen uns substanziell dabei helfen können, die Effekte des Klimawandels zu gestalten, und welche Eingriffe, Postulate oder Moden nur Kulisse bleiben. Bereits vor zehn Jahren haben zahlreiche Verbände – darunter auch der BDA – das Klimamanifest „Vernunft für die Welt“ verfasst und damit auch eine Selbstverpflichtung kundgetan, sich für eine Architektur und Ingenieurbaukunst einzusetzen, „deren besondere Qualität gleichermaßen durch funktionale, ästhetische und ökologische Aspekte bestimmt wird“. Auch der diesjährige BDA-Tag in Halle an der Saale wird sich am 25. Mai dem Thema annehmen und einmal mehr ein ökologisch-gesellschaftliches Umdenken anregen. Wir veröffentlichen an dieser Stelle Texte und Gespräche erneut, die seit der Publikation des Klimamanifests erschienen sind.

Günter Pfeifer kritisiert an der rollenden Sanierungswelle, die die Verbesserung der energetischen Bilanz des Baubestands erreichen möchte, dass sie autochthone Stilelemente der Städte und Dörfer ignoriert und damit deren Identität zerstört. Die Beschränkung auf technologische Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz ist, so Günter Pfeifer, die Ignoranz ortstypischer, gewachsener architektonischer Systeme. Die Anwendung von Planungsparametern, die für Neubauten gelten, sind auch für Bestandsbauten anwendbar. Eventuellen Einwänden seitens der Denkmalpflege begegnet Pfeifer mit dem Hinweis, dass Gebäude schon immer stetem Wandel unterworfen gewesen seien.

Identität, Heimat, Wiederaufbau – das waren die ersten inhaltlichen Absichten, mit denen die Sanierungen der deutschen Altstädte mit Beginn der sechziger Jahre wiederbelebt wurden. Durch diese Sanierungswelle wurde die erste Wiederaufbauphase, in der es um nackte Versorgung mit Wohnraum ging, abgelöst. Man begann die teilweise verfallenen Altstädte wieder bewohnbar zu machen und sorgte sich um die konstruktive und gestalterische Wiederherstellung.

Mit Förderprogrammen versucht die Bundesregierung, eine neue Sanierungsphase einzuläuten – nun allerdings, um eine bessere energetische Bilanz des Baubestands zu erreichen. Diese ganz auf den Schwerpunkt „Energieeinsparung“ ausgerichtete Sanierung erweist sich allerdings als komplexes Problem. Immerhin gelten, gemessen an den Anforderungen heute gültiger energetischer Standards, etwa 95 Prozent der vorhandenen Bausubstanz als sanierungsbedürftig. Die Aufrüstung mit effizienterer Gebäudetechnik spielt dabei die weniger in Erscheinung tretende, aber nicht minder wichtige Rolle, als die energetische Ertüchtigung der Bausubstanz, die meist auf der Verbesserung von Dämmung und Dichtung basiert.

Dabei geht es nicht nur um Gebäude, die unter Denkmalschutz stehen, denn denkmalgeschützte Gebäude stellen nur etwa drei Prozent des alten Baubestands in der Bundesrepublik dar. Es geht um weit mehr: Es geht um die Kultur der Stadt. Die Architektur der Stadt war immer Ausdruck und Identität ihrer Bewohner, und sie war immer eingebettet in eine unsichtbare Welt, die von der Physis des Orts mit der natürlichen Landschaft und dem Klima beseelt war. Diese eher subkutan wahrnehmbaren Erscheinungen teilten sich mehr oder weniger verborgen in den Proportionen der Gebäude und Freiräume mit, in den Oberflächenbeschaffenheiten der Straßen und Plätze, den Farben und Strukturen der Materialien. In vielen Städten existieren im Einzelfall formale Akronyme, die eine eigene Realität schaffen und damit einen Gesamtzusammenhang abbilden. Als Beispiele dafür seien stellvertretend die kleinteilige Rheinkieselbepflasterung mit Verzierungen und Zeichen auf Freiburgs Gehwegen oder die Mauerwerksstrukturen der Hansestädte Wismar, Stralsund und Rostock mit differenzierten Farben und Formen auf Wänden, Böden und Treppen genannt.

Wollmützendenken
Jedes Dorf, jede Kleinstadt und jedes Stadtgefüge im europäischen Kulturraum verfügt über autochthone Stilelemente die – mögen sie noch so kleinteilig sein – bewahrt werden müssen. Dazu gehören die Sockelausbildungen der Gebäude in verschiedenen Materialien, Fensterumrahmungen in Stein, Profile, Lisenen, Kombinationen verschiedener Steinverzierungen mit Putz oder anderen Baustoffen. Fenstertypen und Fensterprofile gehören ebenso dazu wie Dachdeckungen, die Ausbildung von Traufen und Ortgängen, Vorbauten und Hauseingänge, deren Erwähnung hier nur stellvertretend für all die Stilelemente sind, auf denen die Identität der Städte und Dörfer beruht.

Nun hat das unselige Bild der Wollmütze auf dem Hausdach, das die Bundesregierung im Jahr 2009 als Werbung für energetische Ertüchtigung verbreitet hat, eine Art „Verpackungswelle“ ausgelöst, unter der das Bild der Stadt – sollte das „Wollmützendenken“ weiter verbreitet werden – nachhaltig leiden wird. Zu beklagen bleibt an diesen Werbemaßnahmen die nachhaltige Bewusstseinsveränderung, dass man den energetischen Problemen nur mit Dichten und Dämmen zu Leibe rücken könne. Es scheint, als wolle man die Existenz von solaren und geothermischen Potenzialen gar nicht wahrhaben. Das wird zwar von Experten heftig bestritten, aber bei genauerer Betrachtung wird man feststellen, dass die Verwertung in erster Linie mittels technologischen Lösungen betrieben und erwartet wird.

Mit Photovoltaik-Elementen auf Kirchendächern sowie Solarthermie-Elementen als ästhetisch-technische Applikationen auf und an alten Gebäuden wird der Eindruck erweckt, dass damit die Integration von zeitgemäßer Energietechnologie hinreichend gelungen sei.

Unter dem Deckmantel der Integration wird landläufig suggeriert, dass technische Systeme nicht nur in Architektur eingebaut werden können, sondern dass diese sogar Teile architektonischer Tektonik seien.

Die Dämmindustrie ist längst auf den Zug aufgesprungen und bietet Dämmsysteme mit aufgeklebten Steinapplikationen an. Künstlich hergestellte Materialien, Marmor auf Melaminharzbasis, Agglo-Granit, Aluminiumverbundplatten im Wood Design, Laminate aller Art, Granit in Epoxidharz. Man könnte den Eindruck gewinnen, Fake-Produkte gehörten zum Gestaltungsinstrumentarium einer neuen Architektengeneration, die sich vornehmlich oder sogar ausschließlich mit dem Design der Oberflächen beschäftigen wolle. Einen ähnlichen Aufwand betreibt man mit der Innendämmung, wenn – aus welchen Gründen auch immer – die Außendämmung unmöglich ist.

In Wirklichkeit ist sie keine sinnvolle Alternative: Sie ist bauphysikalisch hochproblematisch und benötigt bei richtiger Anwendung viel Platz, was die Nutzflächen einschränkt. Die so genannte Vakuum-Isolation, eine innovative Hochleistungsdämmung, wirbt mit dem achtfach geringeren Flächenverbrauch, schweigt aber zum enormen Planungsaufwand und zur noch komplexeren Verarbeitung. Im Gebrauch ist sie letztlich hochsensibel: denn jede Verletzung der Wand, wie zum Beispiel Befestigungen jeglicher Art, führt zu einer nachhaltigen schwierigen Reparatur und wird zum bauphysikalischen GAU.

Scheitert der Klimaschutz am Denkmalschutz oder der Denkmalschutz am Klima?
Wir werden nicht umhin kommen, die energetischen Probleme der alten Bausubstanz mit einem etwas differenzierteren Instrumentarium zu bearbeiten. Das erfordert eine grundsätzlich andere Arbeitsweise. Typologische Charaktere und Besonderheiten wären demnach abzugleichen mit den energetischen Potenzialen, die den Gebäudetypen immanent sind. Erst dann dürften die Interventionen konzeptioniert, geplant, simuliert und überprüft werden. Dies alles kann nur in einem transdisziplinären Arbeitsprozess entwickelt werden, in den Denkmalpfleger, Architekten und Fachingenieure eingebunden sind, deren gemeinsame Zielvorgabe das exakte Gegenmodell der Dämm- und Dichtungsmethodik ist.

Die Fragen „Gibt es das?“, „Wie geht das?“ und „Wie kann so etwas aussehen?“ lassen sich der Reihe nach auch beantworten.Zunächst lässt sich feststellen, dass uns dazu weit mehr Planungsmodule zur Verfügung stehen, als man oberflächlich gesehen wahrnimmt. Die fünf Elemente des energetischen Bauens – Sammeln, Verteilen, Speichern, Schützen und Entladen – lassen sich auch auf ein vorhandenes Gebäude projizieren. Dann können dazu die in den Neubauten üblichen Planungsparameter (siehe dazu der architekt 3-09, Seite 42ff., Angèle Tersluisen: Effizienz als Prinzip) entsprechend umgewandelt angewandt werden.

Hierzu gehört zunächst die Gebäudezonierung nach den Parametern der solaren und geothermischen Energiegewinne. Das sind im Grunde genommen die alt hergebrachten Regeln, wonach Aufenthaltsräume nach der Sonnenseite, Arbeits-, Erschließungs-, Nutz- und auch Schlafräume auf sonnenärmeren Seiten zu liegen haben. In den oftmals großen Grundrissen lassen sich auch gewisse Bereiche zur Energiegewinnung abtrennen und entsprechend als Energiegärten ausbilden. Zudem können Balkone oder Loggien, bei richtiger Lage und Orientierung, als Energiegärten umgebaut werden.

Weiter gehören dazu die Elemente zur Energiegewinnung wie Energiegärten und Luftkollektoren an Dach und Wänden. Energiegärten lassen sich als neue Elemente an Bauten anfügen. Förderlich sind hin und wieder die unterschiedlichen Wertigkeiten der Fassaden. Unter der Voraussetzung, dass die Dachräume nicht bis zum Letzten ausgenutzt wurden, lassen sich im Dachfirst Luftkollektoren installieren. Dazu genügt unter Umständen eine Eindeckung mit Glasziegeln. Zu den Luftkollektoren gehören auch Kastenfenster, denn richtig gebaut und angewandt, schaffen sie vorgewärmte Luft ins Rauminnere oder sorgen für Nachtauskühlung.

Als dritte Planungsparameter können die Elemente zur Verteilung der gesammelten Energien gelten, wie einfache Hypokaustensysteme in Böden oder auch Wänden in Form einfacher zweiter Raumschalen.

Hinzu kommen Elemente zur Speicherung der gewonnenen Energien: Alte Gebäude verfügen aufgrund dicker Wände über ausreichend viel Speichermassen. In den Kellerräumen trifft man oft noch auf ein Vielfaches davon, vor allem, wenn alte Gewölbekeller vorhanden sind. Diese Speichermassen sind als große Energiepotenziale anzusehen; sie werden über die thermodynamische Simulation in die Energiebilanz mit einbezogen.

Fünfter Parameter sind die Elemente zur Kühlung. Dazu kann man die natürliche Thermik, die in bestehenden Gebäuden meist vorhanden ist, heranziehen. Treppenräume sind in den meisten Fällen an Kellerräume angeschlossen, liegen auf der sonnenabgewandten Seite des Gebäudes und bilden somit einen „thermischen Kamin“, der zur Kühlung dient. Die Steuerung der Thermik lässt sich oftmals bereits mit kleinen Verbesserungen der Raumabschlüsse und dem Einsatz von steuerbaren Öffnungen herstellen. Neue Schächte oder andere thermische Verknüpfungen können ergänzend hinzugefügt werden.
Und schließlich die Nutzung von Prozessenergien: Die Verknüpfung der vorgenannten Elemente bringt es mit sich, dass die im Raum vorhandenen Energien von Mensch und Maschinen (Beleuchtungen, Geräte) in den Kreislauf des Systems einbezogen werden und somit auch rechnerisch in die Energiebilanz einfließen.

Die perfekte Verknüpfung

Damit sind alle Grundelemente der passiven Nutzungsmöglichkeit benannt. Diese können oder müssen nun je nach Gebäudetyp technisch unterstützt werden. In Frage kommen motorische Antriebe, um die Thermik zu unterstützen, ebenso die heute übliche Wärmerückgewinnung mit Wärmetauschern. Alte vorhandene Öltanks im Keller können zudem als Wasserspeicher umgenutzt werden. Ob damit der komplette Bedarf an Wärmeversorgung mit Heizenergie und Warmwasser gedeckt werden kann, ist vom jeweiligen Gebäude, dem Investitionsvolumen und der Planungsintensität der Bearbeiter abhängig. Der Skepsis der Dämmer und Dichter kann man immer entgegnen, dass man letztlich nichts anderes zu tun gedenke, als die im Überfluss vorhandenen solaren Energien in jeder erdenklichen Form zu nutzen. Unsere Aufmerksamkeit gilt deshalb einerseits der Gewinnung von Energie – unbestritten ist die Tatsache, dass wir auch an kalten Januartagen Energiegewinne haben, wenn die Sonne scheint – und andererseits der Speicherung dieser Energien. Gerade an Letzterem mangelt es – da sind wir gleichauf mit der Autoindustrie, deren Heil offensichtlich von der Entwicklung neuer leistungsfähigerer Batterien abhängt.

Das Wichtigste allerdings ist letztlich die perfekte Verknüpfung aller passiven Elemente – solare und geothermische Einträge, Verteilung, Speicherung und Thermik – mit den noch erforderlichen technischen Möglichkeiten. Denn all diese Teilelemente müssen in einem sorgsam interdependenten Prozess aufeinander abgestimmt werden. Jedes dieser Teilelemente ist an sich selbständig, aber nicht unabhängig in der Wirkungsweise. Dieses Prinzip, das wir „kybernetisch“ nennen, umschreibt damit das System eines Wirkungsgefüges, dessen Elemente durch unmittelbare gegenseitige Einwirkung miteinander verbunden sind. Dabei geht es nicht um die Qualität der Wirkung, sondern um die Art und Weise der Verknüpfung. Zur Verknüpfung gehört auch, dass das System dynamisch auf die Bedingungen der Umgebung sowie den Tages- und Jahreszyklus reagieren kann.

Im Gegensatz zur Neubauplanung wird die Arbeit am Gebäudebestand schwieriger und noch komplexer. Denn hinzu kommt eine genaue Analyse des zu bearbeitenden Gebäudes. Dazu gehören neben den genauen klimatischen Bedingungen des Orts auch die Konstruktion des Gebäudes, die Material- und Wandstärken, die Grundrissfiguration sowie Lage und Größe der Fenster, um nur einige herauszugreifen. Man wird eine Art „energetischen Abdruck“ benötigen, der ähnlich einer in der Medizin üblichen DNA-Analyse aussehen könnte und der damit die Grundlage für eine entwerferische Intervention liefern würde.

Damit beginnt ein Arbeitsprozess, der einerseits eine gewisse Erfahrung über energetische Systeme und Kreisläufe voraussetzt, andererseits aber in viel höherem Maß kreative Erfindungs- und Entwurfsfähigkeiten abverlangt. Ergänzend gehört dazu, dass im möglichst frühen Konzeptstadium eine begleitende thermische Simulation und Beratung in Gebäudetechnologie stattfindet. Nur mit einer transdisziplinären Arbeitsweise sind für den jeweiligen Altbau Entwurfsstrategien mit verschiedenen alternativen Untersuchungen möglich.

Mit dieser Strategie berührt man allerdings die Schnittstelle des Denkmalschutzes und befindet sich mitten in der Debatte zwischen der im Denkmalschutz üblichen Konservierung oder dem Ansatz der Retrospektive, die jegliche Veränderung verbietet. Der prospektive Ansatz, unter dem ich einen behutsamen Umbau zumindest in Teilbereichen verstehe, stößt oftmals auf Unverständnis und generiert Konflikte.
Wesentlich daran ist die Erkenntnis, dass sich alle Elemente, die sich aus der Transformation der Strukturprinzipien ergeben, nicht auf technische oder technokratische Parameter beziehen. Vielmehr sind dies alles Elemente aus der architektonischen Tektonik-, Konstruktions-, Fügungs-und Gestaltungslehre. Ergänzt werden diese Prinzipien mit einfachen physikalischen Gesetzen, vor allem aus den Bereichen der Thermik.

Andererseits müssen die begleitenden Kollegen der Denkmalbehörden über die Fähigkeit verfügen, zeitgemäße Umbaumaßnahmen in ihrer architektonischen Qualität zu erkennen. Dies ist aus der Sicht der Architekten schwierig, denn die Verständigungsebene zwischen Architekt und Denkmalschutz ist vergleichsweise eng und bleibt schwierig. Der Grat zwischen einer auf Konservierung angelegten Arbeitsweise und einer auf Transformation und Neuinterpretation ausgerichteten Vorgehensweise ist schmal und erfordert neben großem Einfühlungsvermögen – auf beiden Seiten – auch großen Sachverstand.

Energetische Verbesserungen setzen immer auch architektonische Interventionen voraus. Wenn zum Beispiel der Anbau oder Einbau von Energiegärten erforderlich wird, müssen Einfügungen und Ergänzungen einerseits die bestehende Substanz respektieren, so wie andererseits auch klar sein muss, dass die heutigen Interventionen mit neuzeitlichen architektonischen Mitteln gelöst werden müssen. Die Sprache der Zeit war immer Teil eines Denkmals, denn bestehende Gebäude haben sich im Laufe der Jahrzehnte stetig verändert.

Dies gilt im Allgemeinen für alle Gebäude im Bestand, unabhängig davon, mit welchen Nutzungen sie ausgestattet sind. Im Besondern gilt dies aber für den Wiederaufbau alter und historischer Gebäude, die durch Naturkatastrophen zerstört wurden. Hier wartet eine der wichtigsten Aufgaben zukünftiger Architektur. Mit den erwähnten Strategien lassen sich in allen Klimazonen der Erde ortsbezogene Gebäude wiederherstellen, deren Typologien mit den vorgenannten passiven Methoden – bezogen auf das Klima – energetisch richtige und effiziente Gebäude konfigurieren.

Überall auf der Welt böte sich die Chance, eine andere Art des Wiederaufbaus zu betreiben: einen Wiederaufbau, der auf klimatischen und geologischen Bedingungen beruht und mit dem Repertoire des Typus operiert, der dem Ort innewohnt. Wenn die Aufbaumaßnahmen mit energetischen Simulationen begleitet werden, die Kalkulation der Speichermassen mit der Duktilität der Konstruktion in Einklang gebracht wird und zuletzt, damit verbunden, die thermischen Fähigkeiten der Innenhöfe und Schächte mit berücksichtigt werden können, dann bietet sich die Chance, etwas zusammenzubringen, das sich fast paradox anhört. Es kann mit den neuesten Erkenntnissen und Möglichkeiten der technischen Rationalität eine Architektur errichtet werden, die einerseits zwar retrospektiv ist (weil sie wieder aufgebaut wird), andererseits aber in der Realisierung einer Sehnsucht nach Sicherheit, Geborgenheit und dem „In-der-Welt-Sein“ Platz einräumt. Dann wird Klima als Raum verstanden und als „Art und Weise, in der der Mensch der Natur begegnet und in ihr lebt“ (Kimura Bin, „Von Mensch zu Mensch“).

Prof. Dipl.-Ing. Günter Pfeifer (*1943) ist freier Architekt BDA mit Büro in Freiburg. Er lehrt an der TU Darmstadt und hat den Lehrstuhl im Fachgebiet Entwerfen und Wohnungsbau inne. Günter Pfeifer ist Mitglied des Redaktionsbeirats dieser Zeitschrift.

Dieser Text wurde zum ersten Mal publiziert in der architekt 4/2010 zum Thema Energie und Bestand. Gretchenfrage der Gegenwart.