Pictures of the Future Herbst 2008
Nachhaltige Gebäudetechnik – Umweltfreundliche Gebäudeplanung
Ein Gebäude wird smart
Es soll alles können: Komfortabel und modern, sicher, umweltfreundlich und individuell sein. Die Rede ist vom Gebäude, das alle Ansprüche der Zukunft erfüllen kann.
Öko-Trabantenstädte: Ausgestattet mit modernster Umwelttechnologie wie Solar- und Windtechnik sollen die Eco-Blocks mit Tausenden von Wohnungen möglichst autark und emissionsfrei sein
Wer glaubt, ein Gebäude sei einfach nur ein Dach über dem Kopf, ein Zuhause oder eine Arbeitsstätte, der bleibt an der Oberfläche. Heute gehen die Ansprüche der modernen Gebäudetechnik deutlich darüber hinaus, vor allem bei Industrie- oder öffentlichen Gebäuden: Maximaler Komfort, optimale Sicherheit sowie deutliche Energie- und Kosteneinsparungen stehen gleichermaßen im Mittelpunkt. Und das ist erst der Anfang. Als integratives System schließt die Gebäudetechnik die Beleuchtungs-, Wasser-, Heizungs- und Klimatechnik sowie Informationstechnologien ein. Sie ermöglicht außerdem den Austausch von Daten etwa für Licht, Temperatur, Lüftung, Klimatisierung und Energie. Damit ist das Haus auf dem Weg zu einem komplexen technischen Mikrokosmos – und mancherorts werden auch schon vollkommen autonome Wohnblocks geplant.
Im April 2008 startete Siemens Corporate Technology (CT) das Projekt "High Performance Building", bei dem über drei Jahre lang Experten von 13 CT-Abteilungen unter Leitung von Vladimir Zahorcak von Siemens Corporate Research (SCR) in Princeton, sowie von der Division Building Technologies (BT) und Forscher von acht internationalen Universitäten und Forschungseinrichtungen – beispielsweise Berkeley, Carnegie Mellon oder die TU München und die Fraunhofer Gesellschaft – zusammenarbeiten werden. Ziel ist es, alle Kompetenzen, die für eine moderne Gebäudetechnik nötig sind, optimal zu vernetzen. So verknüpft das Projekt wichtige Querschnittstechnologien wie etwa Sensorik, Automatisierung, Sicherheitstechnologien oder Fernwartung. "Dabei steht nicht nur Energiesparen oder das Schonen kostbarer Ressourcen wie Wasser im Mittelpunkt, sondern auch die Optimierung des gesamten Gebäudelebenszyklus", erklärt Vladimir Zahorcak, der bei SCR die Automatisierungsthemen betreut.
Das Projekt gliedert sich in drei Bereiche:
Die Gebäudetechnologien und ihre umfangreiche Steuerung – die oft verborgenen Netzwerke im Haus. So sorgt ein modernes Heiz- und Kühlsystem nicht nur für Wohlfühlklima, sondern senkt auch die Energiekosten. Eine sparsame Wasserver- und entsorgung wird zum Muss, um die kostbare Ressource zu schonen. Doch die sparsamsten Heiz- und Wassersysteme nützen wenig, wenn die Wände des Hauses noch so gebaut werden wie vor Jahrhunderten. "Smart building envelopes" heißt hier der Trend – intelligente Außenhäute aus Nanomaterialien, die sich sogar elektronisch steuern lassen. Die Forscher wollen zum Beispiel Fenster so steuern, dass sie nur dosiertes Licht durchlassen, um damit auch gleichzeitig die Wärme steuern zu können.
Die Optimierung des Lebenszyklus. Dabei geht es um weit mehr als nur um den Entwurf, den Bau und die Instandhaltung des Gebäudes. Die Lebensdauer der Materialien soll – etwa auf Basis des in Amerika als Standard bevorzugten Planungswerkzeugs Building Information Model (BIM) – ebenso in den Gebäudeentwurf einfließen wie der mögliche Abriss des Hauses und die Entsorgung der einzelnen Baustoffe. Dabei sind in diesem dreidimensionalen Modell alle verfügbaren Daten enthalten, die zur Funktionalität und den Eigenschaften der Gebäudeelemente gehören. "Wenn wir es schaffen, alle Parameter in einem Modell zu vereinen, dann können wir die Gebäudeelemente und die technische Ausstattung wie Heizung, Elektro- und Wasserleitungen noch genauer dimensionieren und optimieren", sagt Zahorcak. Schließlich spielt neben der Effizienz auch der betriebswirtschaftliche Aspekt eine entscheidende Rolle im Produktlebenszyklus.
Große unabhängige Wohneinheiten wie die sogenannten EcoBlocks. Zusätzliche Herausforderungen sehen Architekten und Städteplaner vor allem in Schwellenländern. Superblocks für mehrere zigtausend Menschen, wie sie jetzt schon in China entstehen, werden zu einer großen Umweltbelastung, wenn sie nicht ökologisch ausgerichtet werden. Harrison Fraker, Architekt und Professor für umweltgerechtes Design an der University of California, Berkeley, hat als Antwort auf die Superblocks die EcoBlocks entworfen und einen Bauträger in QingDao davon überzeugt. "Diese Wohnblocks, die in QuingDao – bekannt durch die ehemals deutsche Brauerei – entstehen werden, sollen mit modernster Umwelttechnik ausgestattet sein: Trinkwasseraufbereitungsanlagen, Solar- und Windtechnik zur Energieversorgung, eine Müllverbrennungsanlage und ein eigenes Klärwerk werden zu diesen Einheiten mit bis zu 10 000 Wohnungen pro Block gehören. "Sie sind zwar an das externe Netz angeschlossen, aber eigentlich strebt man größtmögliche Unabhängigkeit und Null-Emission an", beschreibt Zahorcak die Vision.
Alles im Portfolio. Damit ergänzt der Entwurf Frakers ideal das "High Performance Building" Projekt. Siemens könnte in Zukunft sämtliche der genannten Technologien liefern oder entwickeln, die zur Unabhängigkeit des EcoBlocks beitragen. "Das ist ein weiteres wichtiges Ziel des Projekts", betont Zahorcak. "Wir von CT analysieren, welche Technologien im Siemens-Portfolio schon vorhanden sind, und welche noch entwickelt werden müssen, um solche Gebäudeprojekte realisieren zu können."
Im nächsten Jahr sollen die Bauarbeiten in QingDao bereits begonnen werden. In drei Jahren, so das erklärte Ziel der Forscher, wollen sie an weiteren realen Beispielen zeigen, was ein Hochleistungsgebäude alles leisten kann
Klaudia Kunze