Dieser Leitfaden richtet sich an alle, die sich für die Welt des nachhaltigen Bauens interessieren. Er soll eine sehr kurze Einführung in einige Umweltfragen und mögliche Lösungen bieten, die Sie in der Entwurfs- und Planungsphase eines Projekts, das Sie umweltfreundlicher gestalten möchten, in Betracht ziehen könnten, unabhängig davon, ob es sich um einen Neubau oder eine Renovierung handelt.
Der Leitfaden ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil werden einige Definitionen und Ziele des nachhaltigen Designs behandelt. Teil II befasst sich mit einigen Ansätzen, Philosophien und Praktiken, die derzeit zur Erreichung dieser Ziele eingesetzt werden.
Obwohl unser Schwerpunkt auf Wohngebäuden liegt, können die von uns vorgestellten Informationen auch auf gewerbliche, industrielle und öffentliche Gebäude angewendet werden. Wir bieten im weiteren Verlauf weitere Literaturhinweise an, damit Sie jedes Thema eingehender untersuchen können.
I. Ziele der nachhaltigen Gebäudeplanung
Bei der Planung eines nachhaltigen Bauprojekts ist es gut, über Ziele nachzudenken. Beginnen wir damit, uns zu überlegen, was wir überhaupt unter „nachhaltigem Bauen“ verstehen, damit wir wissen, was wir anstreben.
Was ist nachhaltige Bauplanung?
Wie bei vielen Begriffen im Bereich der Nachhaltigkeit ist die Bedeutung des Begriffs „nachhaltige Bauplanung“ flexibel und ändert sich. Die Architektin und Wissenschaftlerin Elizabeth Donovan schreibt in „Explaining Sustainable Architecture“, dass selbst in akademischen und professionellen Schriften über nachhaltige Architektur die Tendenz bestehe, „anzuerkennen, dass sie nicht definiert werden kann und dass es keine einheitliche Definition gibt“.
Diese Unklarheit ist auch in breiteren Diskussionen über nachhaltiges Gebäudedesign vorhanden, obwohl die Definitionen in der Regel einige Merkmale gemeinsam haben. Die meisten Definitionen besagen, dass nachhaltige Entwürfe versuchen, die negativen Auswirkungen eines Gebäudes auf die Umwelt zu reduzieren und den Energie- und Ressourcenverbrauch des Gebäudes im Laufe seiner Lebensdauer zu senken.
Viele Definitionen nennen die Zersplitterung von Lebensräumen, Emissionen und Bauabfälle als nur einige der negativen Auswirkungen, die Gebäude in der Regel verursachen und die durch nachhaltige Gebäude gemildert werden sollen. Es ist auch üblich, dass der Begriff die Verbesserung der Gesundheit der Bewohner, die Lebendigkeit der Gemeinschaft und die wirtschaftliche Nachhaltigkeit in seine Definition einbezieht.
Wie ein Gebäude diese Reduzierungen und Verbesserungen erreicht, ist der Punkt, an dem die Planung wirklich interessant wird, da es bei innovativen Ansätzen zur Lösung dieser Probleme nach oben keine Grenzen gibt.
Ziele einer nachhaltigen Bauplanung
Der „Whole Building Design Guide (WBDG)“ des U.S. National Institute of Building Sciences bietet sechs Ziele für eine nachhaltige Bauplanung. Diese sind:
- Optimierung des Standortpotenzials
- Optimierung des Energieverbrauchs
- Schutz und Einsparung von Wasser
- Optimierung der Nutzung von Gebäudeflächen und -materialien
- Verbesserung der Raumluftqualität (IEQ)
- Optimierung der Betriebs- und Instandhaltungspraktiken
Einige dieser Aspekte haben wir bereits in unseren anderen Leitfäden behandelt, sodass wir sie hier nicht wiederholen werden. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, können Sie unsere Leitfäden zu Wassereffizienz, Energieeffizienz und erneuerbaren Energien, nachhaltigen Materialien und Raumklima lesen.
Wenden wir uns nun dem Standortpotenzial sowie den Betriebs- und Instandhaltungspraktiken zu.
Optimierung des Standortpotenzials
Da Gebäude Auswirkungen auf lokale Ökosysteme haben, ist es wichtig zu berücksichtigen, was und wie diese beeinflusst werden. Wie das WBDG feststellt, verändern Gebäude „grundsätzlich die Funktion von Land“, was nicht nur bedeutet, dass wir beispielsweise ein Feld in ein Wohngebiet umgewandelt haben, sondern dass die Fähigkeit des Landes, innerhalb seines größeren Ökosystems so zu funktionieren, wie es ursprünglich geplant war, radikal gestört wurde.
Um diese Störung zu mildern, müssen wir sorgfältig auf die Standortauswahl und -gestaltung achten.
Standortwahl
In „Sustainable Architectural Design: An Overview“ sagt der Architekturprofessor Kuppaswamy Iyengar, dass eine nachhaltige Standortwahl zur Reduzierung von Umweltschäden
„die Zersiedelung minimieren, auf das Land, die Umwelt, den Lebensraum und die Grünflächen eingehen und diese respektieren und eine städtische Entwicklung mit hoher Dichte gegenüber einer Entwicklung mit niedriger Dichte fördern sollte, um wertvolle Grünflächen und wichtige Umweltgüter zu erhalten“.
Die Standortwahl wirkt sich nicht nur auf die lokalen Ökosysteme aus, sondern auch auf den CO2-Fußabdruck des Gebäudes sowie auf den laufenden Energieverbrauch im Zusammenhang mit dem Gebäude. Alles, von der Entfernung, die Baumaterialien zurücklegen müssen, bis hin zur Länge des Arbeitswegs der Bewohner, hängt vom Standort ab.
Die Optimierung der Standortwahl könnte die Wahl eines Standorts in der Nähe von öffentlichen Verkehrsmitteln und Einrichtungen oder eines Standorts auf zuvor gestörtem oder erschlossenem Land oder sogar die Nachrüstung anstelle eines Neubaus umfassen.
Bestehende Gebäude verursachen aufgrund ihrer bereits vorhandenen Bauweise weniger Emissionen, verbrauchen weniger Materialien, erzeugen weniger Abfall und zerstückeln weniger Lebensraum als Neubauten. Je mehr vorhandene Infrastruktur ein Projekt nutzen kann, desto weniger Schaden wird es insgesamt anrichten.
Standortgestaltung
Iyengar bietet einige Strategien an, um einen Bauplatz nachhaltig zu gestalten (sie werden hier vollständig zitiert):
- Vermeiden Sie jegliche Art von Umweltschäden (Fällen Sie keine alten Bäume).
- Bemühen Sie sich, die Umweltproduktivität und biologische Vielfalt eines geschädigten Standorts wiederherzustellen.
- Erhalten Sie historische Sehenswürdigkeiten (z. B. ein altes Haus), Windmühlen, Brücken und Scheunen.
- Informieren Sie sich über die Bedingungen für eine maximale Sonneneinstrahlung.
- Informieren Sie sich darüber, wie der Wind für passive Energienutzung und Belüftung genutzt werden kann.
Er fordert Designer und Entwickler auf, sich (wieder) den Ideen des amerikanischen Naturforschers Aldo Leopold zuzuwenden, dessen Konzept einer „Landethik“ uns daran erinnert, dass es so etwas wie Brachland nicht gibt und dass jedes Lebewesen, das bereits auf diesem Baugrundstück lebt, das gleiche Recht hat, dort zu existieren, und unsere Fürsorge verdient.
Bei der Optimierung der Standortgestaltung fordert Iyengar die Planer auf, über die Minimierung von Störungen am Standort hinauszugehen und „wertvollen Lebensraum, Grünflächen und Ökosysteme zu regenerieren und zu erhalten“, für alle Lebewesen, die verdrängt wurden.
Wie Iyengar vorschlägt, sollte bei der Standortgestaltung auch das Potenzial des Standorts für passive Beleuchtung, Heizung und Kühlung sowie sein Potenzial für aktive erneuerbare Energiesysteme wie Solar-, Geothermie- oder Windenergie berücksichtigt werden.
Die Wasserressourcen eines Standorts können durch die Planung einer Regenwassernutzung maximiert werden. Das WBGD gibt an, dass der Standort so gestaltet werden sollte, dass der Regenwasserabfluss reduziert und kontrolliert wird, und dass die Landschaft so gestaltet werden sollte, dass sie einheimische Arten unterstützt. Iyengar schlägt vor, dass Terrassen für Hänge in Betracht gezogen werden könnten, um diese Ziele zu erreichen.
Optimierung der Betriebs- und Instandhaltungspraktiken
Bei der Planung der Nachhaltigkeit müssen Energie- und Ressourcennutzung bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden.
Das WBDG empfiehlt, Gebäudebetreiber in die Entwurfsphase des Projekts einzubeziehen, um zu erfahren, wie das Gebäude so gestaltet werden kann, dass es unter realen Bedingungen optimal funktioniert.
Wenn dies für Sie nicht möglich ist oder wenn Sie der Hauptbetreiber des Gebäudes sind, sollten Sie den Entwurf aus der Perspektive eines Endnutzers betrachten – nicht nur der Bewohner, sondern auch der Wartungsfachleute und aller Servicemitarbeiter, die möglicherweise im Gebäude beschäftigt sind.
Die Perspektive der Nutzer kann bei der Gebäudeplanung hilfreich sein, indem sie auf logistische Aspekte hinweist, z. B. wo die Bewohner am meisten von natürlichem Licht profitieren könnten und wann, wie die grundlegende Wartung durchgeführt wird, wo die Leitungen verlegt werden sollten, um den Warmwasserverbrauch zu minimieren, wann und wo in einem modularen Haus zusätzliche Module hinzugefügt werden könnten usw.
Die Gestaltung energieeffizienter Funktionen, die benutzerfreundlich und intuitiv sind, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sie von den Menschen genutzt werden, erheblich. Integrieren Sie von Anfang an intelligente Messtechnologien, um den Bewohnern die Nachverfolgung ihres Energieverbrauchs zu erleichtern.
Weiterführende Literatur:
Wenn Sie sich für dieses Thema interessieren und etwa 13 Wochen Zeit haben, bietet MITx diesen kostenlosen Online-Kurs über nachhaltiges Gebäudedesign mit Schwerpunkt auf Heizung und Beleuchtung an.
II. Ansätze für nachhaltiges Gebäudedesign
Nachfolgend finden Sie eine Einführung in einige der gängigsten Ansätze für nachhaltiges Gebäudedesign. Auch hier sind die Begriffe etwas ungenau, aber wir haben uns auf Designansätze und nicht auf Bauweisen konzentriert. Es gibt viele Arten von umweltfreundlichen Bauweisen (z. B. natürliches Bauen), die in einige oder alle der unten aufgeführten Designansätze integriert werden könnten.
Biophiles Design
Das International Living Future Institute erklärt, dass biophiles Design „die Praxis ist, Menschen und Natur in unseren bebauten Umgebungen und Gemeinschaften zu verbinden“. Es basiert auf der Philosophie, dass Menschen von Natur aus von der Natur angezogen werden und dass unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden davon abhängen, diese Verbindung aufrechtzuerhalten, auch in unseren bebauten Umgebungen.
Biophile Designer arbeiten oft daran, natürliche Formen und Materialien in ihre Gebäude zu integrieren und, wenn dies nicht möglich ist, das Aussehen, die Haptik und die Geräusche der Natur im Gebäude nachzuahmen.
Dies kann so unterschiedliche Strategien wie Innengärten, dynamische Beleuchtung, das Spiel mit dem Raumkonzept in einem Gebäude, natürliche Oberflächenstrukturen und die Verschmelzung von Innen- und Außenräumen umfassen.
Bei dieser Philosophie liegt der Schwerpunkt auf der Schaffung einer Verbindung zur lokalen Umgebung, sodass die verwendeten Strategien und Merkmale von der lokalen Geografie eines bestimmten Ortes abhängen.
Während der Schwerpunkt der Entwurfsstrategien hier darauf liegt, Verbindungen zur lokalen Umgebung zu fördern und damit das menschliche Wohlbefinden zu steigern, gibt es innerhalb dieser Philosophie viel Raum für die Berücksichtigung der Gebäudeleistung. Ebenso könnten Designer, die danach streben, durch andere Entwurfsansätze Hochleistungsziele zu erreichen, biophile Prinzipien und Praktiken in ihre Arbeit integrieren.
Weitere Lektüre:
Terrapin Bright Green bietet diese Erkundung der historischen und neurologischen Bedeutung von Biophilie und biophilem Design.
Das International Living Future Institute hat diesen Leitfaden für Projektteams der Living Building Challenge erstellt, um sie bei der Schaffung biophiler Umgebungen in ihren Projekten zu unterstützen.
Passives Design
„Passives Bauen ist eine Reihe von Gestaltungsprinzipien, mit denen eine hohe Energieeffizienz erreicht und gleichzeitig komfortable Wohnräume geschaffen werden können“, so das Passivhaus Institut. Das Hauptziel besteht darin, so weit wie möglich auf natürliche Gegebenheiten des Baugeländes zurückzugreifen, um das Haus zu heizen, zu kühlen, zu belüften und zu beleuchten, und so wenig wie möglich auf mechanische Systeme wie HLK-Anlagen zurückzugreifen.
Um dies zu erreichen, arbeiten Passivhausplaner daran, die Ausrichtung, Höhe und Topographie des Geländes sowie das Mikroklima und natürliche Ressourcen wie schattenspendende Bäume optimal zu nutzen.
Auch die Auswahl der Baumaterialien ist bei diesem Ansatz von entscheidender Bedeutung. Passivhausplaner legen großen Wert auf die thermische Leistung des Hauses, um den Verlust klimatisierter Luft zu minimieren. Thermische Masse, durchgehende Dämmung und luftdichte Bauweise sind gängige Mittel, die Planer zur Regulierung der Innentemperatur einsetzen.
„Beim Gebäudedesign“, so Kuppaswamy Iyengar, “müssen passive Technologien Vorrang vor aktiven haben, die den Einsatz von Brennstoffen für den Betrieb erfordern.“ Iyengar merkt an, dass der Energieverbrauch in einem Gebäude „direkt proportional“ zu den Anforderungen der Bewohner ist und dass die Begrenzung dieser Anforderungen „auf wirtschaftlich solide und psychologisch akzeptable Weise“ ein wichtiger Bestandteil eines passiven Designs ist.
Designer minimieren den Energieverbrauch in der Regel durch Merkmale wie strategische Tageslichtnutzung, Hochleistungsgeräte und Energieverfolgungsmaßnahmen, um nur einige zu nennen.
Weitere Informationen:
Das PHIUS bietet hier auch eine Fülle von Informationen.
Ganzhaus-Systemdesign
Dies ist ein ganzheitlicher Ansatz für das Design, der berücksichtigt, dass Gebäudekomponenten nicht einzeln, sondern in Abhängigkeit voneinander funktionieren. Es wird beispielsweise berücksichtigt, dass ein erstklassiger Heizkessel die Energieeffizienz nicht wesentlich verbessert, wenn das Haus nicht isoliert ist und die Fenster undicht sind.
Ein Schwerpunkt dieses Ansatzes ist die Gebäudeleistung. Planer maximieren die Effizienz und die Gesundheit der Bewohner, indem sie berücksichtigen, wie alle Komponenten eines Gebäudes miteinander oder gegeneinander arbeiten, um bestimmte Effekte wie Luftstrom oder Feuchtigkeit zu erzeugen. Idealerweise werden dabei Fachleute aus verschiedenen Branchen, wie Architekten, Elektriker und HLK-Spezialisten, in der Planungsphase eines Projekts hinzugezogen.
Sie geben Einblicke in die gegenseitige Beeinflussung der Bauelemente, beheben Probleme und entwerfen Lösungen, die dazu beitragen, dass sich die einzelnen Komponenten während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes gegenseitig unterstützen.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt darauf, zu verstehen, wie sich Baukonstruktionen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg auf die Umwelt auswirken, von der Materialgewinnung bis zur Stilllegung. Die Berücksichtigung von Lebenszyklusanalysen (LCAs) hilft Designern und Bauherren bei der Auswahl der Materialien, mit denen ein bestimmtes Projekt die Nachhaltigkeitsziele am besten erreichen kann.
Weitere Lektüre:
Für eine tiefergehende Beschäftigung mit dem Thema ist Maria Sextons Artikel auf Rise ein guter Anfang.
Und für eine sehr tiefgehende Betrachtung bietet die WDBG diese Ressource zur Bauwissenschaft an.
Permakultur-Design
Permakultur-Design ist vom landwirtschaftlichen Begriff Permakultur inspiriert, den der Ökologe Bill Mollison (der den Begriff geprägt hat) definiert als „die bewusste Gestaltung und Erhaltung landwirtschaftlich produktiver Ökosysteme, die die Vielfalt, Stabilität und Widerstandsfähigkeit natürlicher Ökosysteme aufweisen“.
Beim Permakultur-Design wird mit der Natur zusammengearbeitet, um Gebäude in ihre natürliche Umgebung zu integrieren. Gebäude werden als ein System innerhalb eines viel größeren ökologischen Systems betrachtet. Dies ist ein langsamer, ökologischer Ansatz, der oft die Verwendung natürlicher Baumaterialien, die Förderung vielfältiger menschlicher (und nichtmenschlicher) Gemeinschaften und die Arbeit an einer abfallfreien Kreislaufwirtschaft umfasst.
Designer nutzen passive Gebäudestrategien und Standortoptimierung. Sie legen den Schwerpunkt auf die Gewinnung und Speicherung von Ressourcen wie Wasser und Energie, wenn diese reichlich vorhanden sind, aber auch auf die Anpassung der Erwartungen und Verhaltensweisen der Bewohner in Zeiten, in denen dies nicht der Fall ist. Beim Permakultur-Design geht es darum, im Einklang mit der Natur zu leben, anstatt gegen sie zu kämpfen.
Die Landschaftsgestaltung ist ein wichtiger Bestandteil des Permakultur-Designs, wenn es um Gebäude geht. Die Schaffung von Landschaften, die artenreich, bestäuberfreundlich, pflegeleicht und produktiv sind, hat Priorität.
Weitere Informationen:
José Tomás Franco erklärt hier, wie man die 12 Prinzipien der Permakultur auf die architektonische Gestaltung anwendet.
Das Permaculture Research Institute bietet dieses umfangreiche Archiv an Ressourcen zur Gestaltung von Permakultur-Gebäuden.
Netto-Null-Architektur
Netto-Nullenergiehäuser produzieren im Laufe eines Jahres so viel Energie, wie sie verbrauchen. Es handelt sich um einen Designansatz, der sich auf Energie konzentriert, sowohl auf deren Erzeugung als auch auf die Reduzierung des Energieverbrauchs.
Dieser Ansatz basiert auf zwei Eckpfeilern: Effizienzmaßnahmen, die die Energiebelastung des Gebäudes senken, und Systeme für erneuerbare Energien. Bauplaner und Architekten arbeiten in der Regel mit Energieberatern zusammen, um Energiesysteme zu entwickeln, die den Bedürfnissen der Bewohner gerecht werden und langfristig eine gute Leistung erbringen.
Das Erreichen von Netto-Null ist jedoch eine komplexe Aufgabe, und die Planer werden in der Regel auch Strategien aus dem Bereich des passiven Designs und der Planung von Gesamtsystemen für Häuser einbeziehen, um den Heiz-, Kühl- und sonstigen Energiebedarf zu reduzieren.
Die Ausrichtung des Gebäudes ist ein wichtiger Gesichtspunkt, ebenso wie die Größe des Gebäudes. Um Netto-Null zu erreichen, sind in der Regel Investitionen in leistungsstarke Materialien für die Gebäudehülle sowie die Auswahl von energiesparenden Armaturen und Geräten erforderlich. Wie zu erwarten ist, ist bei Netto-Null-Häusern auch eine kontinuierliche Energieüberwachung erforderlich.
Netto-Nullenergiehäuser zu bauen ist jedoch flexibler, als es sich anhört, und Architekten haben viele Möglichkeiten, dies zu erreichen. Ein Gebäude kann beispielsweise mit erneuerbarer Energie von außerhalb versorgt werden, wenn es nicht sinnvoll ist, ein eigenes System für erneuerbare Energien zu integrieren.
Weitere Informationen:
Anna Fixsen von Architectural Digest erklärt hier, wie man ein Netto-Nullenergiehaus entwirft.
Beim American Institute of Architects geben Chad Edwards und Terry Liette Ratschläge, wie man Gebäude mit Netto-Null-Emissionen mit einem begrenzten Budget entwerfen kann.
Schlussfolgerung
Wie Elizabeth Donovan sagt, bietet die Mehrdeutigkeit des Begriffs „nachhaltiges Bauen“ tatsächlich einige Vorteile, da er flexibel genug ist, um viele Visionen und eine „Vielzahl möglicher Ansätze“ und Lösungen für die Umweltprobleme, die konventionelle Gebäude mit sich bringen, zu berücksichtigen.
Designer, Bauherren und Hausbesitzer können Nachhaltigkeitsziele verfolgen, ohne ihre eigenen Prioritäten und Vorlieben aufgeben zu müssen. Und das bedeutet, dass wir eine Fülle von Möglichkeiten haben, Häuser zu bauen, die für die Umwelt und die Bewohner nachhaltig sind, und Projekte zu schaffen, die Ausgewogenheit, Komfort, Gemeinschaft und Freude bringen.
