Pictures of the Future      Herbst 2008

Mit der Natur gebaut

Mit moderner Technik können Gebäude ihren Energieverbrauch um bis zu 30 % reduzieren. Das schont die Umwelt und rechnet sich über die Jahre auch für die Betreiber. Vier Gebäude – in New York, Malmö, Madrid und Sydney – zeigen exemplarisch, was sich für Mensch und Umwelt erreichen lässt, wenn Sensorik, Materialtechnik, Energieversorgung und Informationstechnik optimal zusammenspielen.

Alain Robert wollte für eine bessere Zukunft demonstrieren – doch er übersah, dass diese Zukunft bereits begonnen hatte. Jedenfalls am neuen Hauptsitz der New York Times Company, eben jenem Hochhaus, an dessen Fassade er Anfang Juni 2008 hinaufkletterte. Die 52 Stockwerke des Wolkenkratzers erstieg der Extremkletterer, auch Spiderman genannt, anscheinend mühelos. Am Ende entrollte er einTransparent, mit dem er für effektiveren Klimaschutz demonstrierte.

Hinter der Fassade wird allerdings schon konsequent vorgelebt, wie sich mit moderner Technik Energie und CO₂-Emissionen sparen lässt – ohne auf Komfort zu verzichten. Im Vergleich zu konventionellen Bürogebäuden ver­braucht das im November 2007 eingeweihte New York Times (NYT)-Building bis zu 30 % weniger Energie. Schon von außen ist der Bau ungewöhnlich. Ein Haus, das Einblicke und Durchblicke gewährt. Stararchitekt Renzo Piano legte Wert darauf, dass die gesamte Fassade aus klarem Glas ist. Sie bietet freie Sicht. Etwa für Passanten, die von der Straße aus, durch die verglaste Lobby hindurch, in einen Garten blicken, der mit Birken und Moosen bepflanzt ist. Eine Oase mitten in Manhattan. Sie symbolisiert auch eines der Prinzipien dieses Gebäudes: Sparen, mit Hilfe und im Einklang mit der Natur.

Vollverglaste Wolkenkratzer sind normalerweise Energieschleudern. Wie Treibhäuser speichern sie Wärme und machen intensive Kühlung durch Klimaanlagen nötig. Anders das NYT-Building: Eine zweite Außenfassade aus Keramikelementen, die vom Erdgeschoss bis zum Dach angebracht sind, hält direktes Licht ab. Mit dem Tageslauf der Sonne ändern die Lamellen auto­matisch ihre Position. Ein dichtes Netz von Sensoren liefert zusätzliche Informationen, die helfen, die ideale Einstellung zu finden, sodass stark blendendes Licht abgeschirmt wird, oder aber – scheint die Sonne nicht direkt in den Raum – möglichst viel einströmen kann. So lässt sich der Anteil an natürlichem Licht maximieren. Elektrisches Licht wird allenfalls zugeschaltet und durch rund 18 000 Regler im Beleuchtungssystem individuell gesteuert.

Statt die Klimaanlage vor Beginn eines Arbeitstages auf volle Leistung zu schalten, schleusen Ventile in den frühen Morgen­stunden kühle Luft von außen ins Gebäude, bevor die Sonne sie erwärmt. An Sommertagen morgens kräftig lüften – das kennt jeder aus der eigenen Wohnung. Doch es bedarf moderner Technik, um solch pragmatische Methoden im großen Maßstab nutzbar zu machen. Innentemperatur, Außen­temperatur, Belegung des Gebäudes, Einfallwinkel der Sonne, Leistung der hauseigenen, gasbefeuerten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen – das ist nur ein kleiner Ausschnitt der relevan­ten Variablen, die es im Blick zu halten gilt, um das Hochhaus energie­effizient zu betreiben. Jeder Hausmeister wäre überfordert, auf Grundlage so vieler Informationen Ent­schei­dungen zu treffen. Deshalb übernimmt im New-York-Times-Building diese Aufgabe ein automatisiertes Gebäude­management-System von Siemens, das Klimaanlage, Wasserkühlung, Heizung, Feueralarmsysteme und die Energieerzeugung überwacht und steuert.

Anlagen anderer Hersteller integriert es nahtlos und führt deren Steuerung in einer einheitlichen Bedienoberfläche zusammen. Der Gebäudetechniker erhält ständig Ist-Zeit-Informationen von einem dichten Netzwerk Hunderter Sensoren, etwa Temperaturfühler, die über den gesamten Komplex verteilt sind. Vom Kontrollraum aus könnte er alle Funktionen direkt steuern – doch die meiste Zeit ist das nicht nötig. Denn auf Basis weniger Steuerbefehle passen sich die Systeme automatisch an die Erfordernisse des Tages an. Ziel ist es, zu jedem Zeitpunkt so wenige Systeme wie möglich laufen zu lassen, um Energie zu sparen – natürlich ohne, dass der Komfort leidet.

"Ein leeres Büro in den Abendstunden zu kühlen, hilft niemandem," erklärt Gary Marciniak, Account Executive bei Siemens Building Technologies. "Es gibt aber auch weniger offensichtliche Ansatzpunkte: So kann es manchmal effizienter sein, wenn nur eine von zwei Wasser-Pumpen auf Vollleistung läuft, in anderen Situationen ist es günstiger, alle beide laufen zu lassen." Das System erkennt und nutzt eigenständig solch unerwartete Gelegenheiten, Energie zu sparen.

Kristall-Effizienz. Ähnliche Technologie kommt auch im Torre de Cristal in Madrid zur Anwendung. Im Stadtteil Fuencarral-El Pardo, einer der besten Lagen ganz Spaniens, entsteht mit dem "Kristallturm" das zweithöchste Gebäude des Landes. Die Fertigstellung ist für November 2008 geplant. Typische Mieter für solche Top-Lagen sind anspruchsvoll: Anforderungen an die Arbeitsumgebung sind exakt definiert. Ein integriertes Gebäude­management-System von Siemens – Desigo genannt – hilft auch hier, diese im Betrieb unter möglichst geringem Energieeinsatz zu garantieren. Darüber hinaus installierte Siemens die Zugangskontrolle, Videoüberwachung und den gesamten Brandschutz.

Alle relevanten Informationen, etwa zu Beleuchtung, Lüftung und Heizung, laufen in Kontrollpanels zusammen. Diese sind über das gesamte Gebäude verteilt und erlauben damit einen reibungslosen Betrieb, auch für den Fall, dass einzelne Systeme oder – etwa im Katastrophenfall – der zentrale Steuerungsraum ausfallen sollten. Kommt es zu einem Brand, würden sich in weiten Teilen nach wie vor Lüftungsklappen automatisch schließen und eine Ausbreitung von Rauch verhindern. Die Panels regeln auf Basis der Information von Sensoren die Luftzufuhr und damit die Temperatur in einzelnen Sektionen des Gebäudes. So passen sie den Energieverbrauch an die tatsächliche Nutzung an. Bleibt ein Teil des Gebäudes ungenutzt, gehen dort auch Licht und Lüftung aus.

Die einzelnen Steuerungseinheiten sind vernetzt. Indem sie sich ständig über den Zustand in ihren jeweiligen Bereichen austauschen, ent­steht ein stets aktuelles Gesamtbild der Verhält­nisse und der Prozesse im Gebäude. Mit Hilfe komplexer Steuerungsroutinen werden diese ständig angepasst, um einen energieoptimalen Zustand herzustellen: Ist es in den oberen Etagen beispiels­weise wärmer, als in den unte­ren Geschossen, schießt automatisch kaltes Wasser durch Hochdruckrohre nach oben, um dort zu kühlen. Im Gegenzug transportiert heißes Wasser die Wärme von oben nach unten. So reguliert sich das Gebäude auf energieeffiziente Weise selbst.

Die intelligenten Steuerungs-Panels sind darüber hinaus äußerst sparsam: Ihr eigener Energieverbrauch ist rund 15 % niedriger, als der herkömmlicher Lösungen, erklärt Margarita Izquierdo von Siemens Building Technologies, verantwortlich für Energie- und Umweltlösungen. Sie half ihren Siemens-Kollegen, die Energie­effizienz bei diesem Projekt in allen Bereichen zu optimieren: "Der Torre de Cristal ist Avantgarde für Spanien. Was Lösungen zum wirtschaftlichen Energieeinsatz in Gebäuden betrifft, stehen wir hier­zulande in mancher Hinsicht erst am Anfang. Ich bin überzeugt, dass sich von diesem Projekt allerhand abschauen lässt."

Leuchtturm der besonderen Art. Signalwirkung – wenngleich ganz anderer Art – hat auch der 190 Meter hohe Turning Torso in Malmö. Auf Grund seiner ambitionierten Archi­tektur hat das New York Museum of Modern Art den 2005 eröffneten Turm in seine "Hall of Fame" der 25 faszinierendsten Wolkenkratzer aufgenommen. Licht ist hier ein wesentliches Gestaltungselement. Im Inneren tauchen LED die Flure in ein ebenmäßiges Weiß.

"Andere Lösungen, etwa Leuchtstoffröhren, hätten unschöne Schatten geworfen," erklärt Jørn Brinkmann, der für die Siemens-Tochter Osram die Installation von insgesamt rund 16 000 LED koordinierte. Der erste Massen­einsatz dieser Technologie in der Architektur überhaupt. Als das Hochhaus gebaut wurde, verbrauchten LED noch so viel Energie wie Leuchtstoffröhren. Heute sind die Dioden bei gleicher Leistung ein Drittel sparsamer. Doch die lange Lebensdauer machte sie schon 2005 wirt­schaftlich interessant. Dass die Bauherren des Turning Torso den Weg zu hochgradig energieeffizienter Gebäudebeleuchtung weisen würden, war ihnen also nur halb bewusst.

Emissions-Bestnote. Dass Ästhetik und Energieeffizienz sich nicht aus­schließen, beweist auch der Bürokomplex 30 The Bond in Sydney, das erste australische Gebäude, das mit fünf Sternen im Australian Building Green­house Rating Scheme (ABGR) ausgezeichnet wurde. Mit ihrem strengen Zertifizierungs-System motiviert die Regierung des Bundesstaates New South Wales Bauherren, modernste Technologie einzusetzen, um den Ressourcen­verbrauch zu minimieren. Die Bestnote sieht sie nur für Gebäude vor, deren Treibhausgasemissionen unter einem vorgegebenen Vergleichswert liegen. Das 2004 errichtete Gebäude stößt 30 % weniger Treibhausgase aus, als vergleichbare Bauten. Wer es besucht, merkt erst auf den zweiten Blick, dass er in einem Bürogebäude ist: Ein Café lädt zum Verweilen im achtstöckigen Atrium ein. Dessen großes Volumen trägt zur Kühlung des Gebäudes bei, die Rückwand besteht komplett aus Sandstein.

Das Dach ist begrünt, ein kleiner Garten mitten in der Metropole. Dieser wird nachts – je nach Wetterlage – bewässert; so dauert es eine Weile, bis die Morgensonne die oberen Etagen aufheizt. 60 % der Arbeitsplätze bieten freie Sicht nach draußen. Die natürliche Umgebung ragt sozusagen in das Gebäude hinein – und lässt es so Teil von ihr werden. Auch in 30 The Bond integriert intelligente Gebäudetechnik von Siemens verschiedene Systeme, wie Heizung, Klimaanlage, Energieversorgung, Wasserzufuhr, Feueralarm und Beleuchtung. Und ähnlich sehen auch einige der Strategien zum Energie­sparen aus: Das Gebäude ist in 80 Zonen unterteilt, die einzeln kontrolliert werden können; beleuchtet, gekühlt und belüftet werden nur jene Bereiche des Gebäudes, die auch tatsächlich genutzt werden. CO₂-Sensoren in Konferenz­räumen messen die Luftqualität – Frischluft wird nur dann eingeblasen, wenn sich dort auch tatsächlich Menschen aufhalten.

Ein Novum für Australien zum Zeitpunkt des Baus, war die Methode, welche zur Herstellung von Kälte gewählt wurde: Statt kühle Luft in die Räume zu blasen, fließt kaltes Wasser durch Rohre an den Raum-Decken. Aufsteigende warme Luft kühlt sich dort ab, verliert dabei an Volumen, sinkt wieder zu Boden – der Kreislauf kann von neuem beginnen.

Lynden Clark, der die Siemens-Lösungen zum Bau von 30 The Bond betreut hat, erinnert sich: "Gerade bei ambitionierten Projekten wie diesen ist es auch unsere Rolle, dem Kunden zu helfen, individuelle Ziele zu erreichen. Dabei entscheiden wir fallweise, welche Technologie am besten geeignet ist."

Es ist kein Zufall, dass vielerorts die gewählten Lösungen auf demselben Prinzip basieren, das in New York, wie in Madrid und Sydney angewendet wurde: Die Umgebung der Gebäude, die natürliche Wärme oder Kälte, das Licht der Sonne, verstärkt zu nutzen. Denn die Natur eröffnet allerhand Möglich­keiten, auch in modernen Gebäuden ein Stück weit im Einklang mit ihr zu leben und zu arbeiten. Intelligente Gebäudetechnik hilft, diese Möglichkeiten zu nutzen.
                                                                                                    Andreas Kleinschmidt