Nachhaltige Architektur. Hintergrund, Notwendigkeit sowie nachhaltige Ressourcen


Facharbeit (Schule), 2020

104 Seiten, Note: 1


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Warum wir nachhaltige Architektur brauchen
2.1 Schwindende Ressourcen
2.1.1 Holz
2.1.2 Naturstein
2.1.3 Backsteine und Klinker
2.1.4 Stahlbeton, der Baustoff des 21. Jahrhunderts
2.1.5 Weltweite Knappheit an Sand & Kies
2.1.6 Co2 Emissionen durch Zement
2.1.7 Kalksandstein
2.1.8 Stahl
2.2 Raum als Ressource
2.2.1 Bodenversiegelung
2.3 Die Weltbevölkerung
2.3.1 Urbanisierung
2.4 Energiehaushalt
2.4.1 Heizungen
2.4.2 Der Wasserhaushalt
2.4.3 Direkter Stromverbrauch
2.4.4 Wärmeisolierung und Dämmung
2.4.5 Feuchtigkeit beim Dämmen
2.4.6 Altbauten

3 Nachhaltige Architektur
3.1.1 Beginn der Nachhaltigen Architektur
3.1.2 Grundsätze der nachhaltigen Architektur
3.1.3 Eine Lösung gibt es nicht
3.2 Nachhaltige Ressourcen
3.2.1 Das Bauen mit Holz
3.2.2 Hölzerner Aufbau
3.2.3 Hölzerne Hochhäuser
3.2.4 Holz- und Bambuskonstruktionen
3.2.5 Lehmbau
3.2.6 Naturstein
3.2.7 Backsteine und Klinker
3.2.8 Green Charcoal Bricks
3.2.9 Weiter Baustoffe der Zukunft
3.2.10 Öko-Zement
3.3 Recycling Rohstoffe
3.3.1 Beton
3.3.2 Recycling-Stahl
3.3.3 Regionale und nachhaltige Anwendung von Ressourcen
3.3.4 Wolkenkratzer - in die Höhe um Flächen zu schützen
3.4 Energiesparendes Bauen
3.4.1 Wärmehaushalt
3.4.2 Smart Homes
3.4.3 Nachhaltig dämmen
3.4.4 Natürliche Dämmstoffe
3.5 Nachhaltige Struktur und Form
3.5.1 Grüne Architektur und die Stadt der Zukunft

4 Fazit

5 Literatur- und Quellenverzeichnis

6 Praktischer Teil - Modellbau der Arche

7 Selbstevaluation

8 Danksagung

1 Einleitung

Aufgrund meiner Interessen im Bereich der Architektur habe ich mich für das Berufspraktikum der 11. Klasse bei dem Architektur- und Planungsbüro Rohling beworben. Daraufhin habe ich auch beschlossen, mich in meiner Facharbeit mit dem Thema Architektur zu beschäftigen. Durch das Praktikum wurde ich in diesem Vorhaben nur bestärkt. Aufgrund politischer Überzeugung und Interesse an dem Thema Nachhaltigkeit, legte ich mich schließlich auf das Facharbeitsthema „nachhaltige Architektur“ fest. Da mein Berufswunsch im Bereich der Architektur liegt, hoffe ich, durch diese Arbeit meinen Wunsch festigen oder überdenken zu können. Ich hoffe außerdem, fachgebundene Erfahrungen und Grundlagen zu gewinnen.

2 Warum wir nachhaltige Architektur brauchen

Der Klimawandel, die Umweltverschmutzung und die Ressourcenknappheit sind nicht mehr zu leugnen und in jedermanns Munde. Wir leben in einer Zeit, in der unserer Erde, unserer Umwelt und unserer Lebensart radikale Änderungen drohen. Über fast kein anderes Thema wird zurzeit sosehr diskutiert. Wir stehen auf der Schwelle zu einer Zukunft, die wir mit unserem jetzigen Handeln massiv beeinflussen können. Dass das Problem groß ist und wir handeln müssen, haben alle Menschen, die in der Realität leben, bereits begriffen und den Protesten folgen nun mehr und mehr auch die Regierungen. Die Bundesregierung hat, um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, viele Maßnahmen eingeleitet. Viele davon betreffen das Bauwesen und die Architektur, denn unsere Art zu planen, unsere Art zu bauen und unsere Art zu wohnen, haben einen großen Anteil an der Gestaltung unserer Zukunft.

„Zur Einhaltung der Zwei-Grad-Grenze müssen die Treibhausgasemissionen bis zur Jahrhundertmitte weltweit halbiert werden, bezogen auf die Emissionswerte von 1990. Heutige Industrieländer müssen aufgrund ihrer historischen Verantwortung sowie ihrer wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit ihre Emissionen bis dahin um 80 % bis 95 % reduzieren.“1

So die Bundesregierung 2010. Ein Ziel, das bis jetzt auch in der Architektur und Bauindustrie verfehlt wird.

„Die Menschheit steuert unaufhaltsam auf eine Auszehrung der Rohstoffvorräte zu“2

So eine Aussage, aus einem Kapitel des Buches „Eine globale Prognose für die nächsten 40 Jahre“, das der neue Bericht an den „Club of Rome“ ist. Was wir in der Architektur falsch machen, möchte ich in diesem Kapitel erläutern. Dabei gehe ich auf folgende, entscheidende Aspekte des Bauens ein: die Bauphase (Rarität, Energie und Emissionen bei der Ressourcengewinnung und dem Bau), die Nutzphase (Energieverbrauch und Schadstoffe durch Heizen, Dämmen und Wassernutzung) sowie der Rückbau (Abriss, Wiederverwertung und Entsorgung).

2.1 Schwindende Ressourcen

Auf unserer Welt gibt es nur begrenzte Ressourcen. Zu den Sternen können wir noch nicht reisen und somit ist unsere Erde der Rahmen, in dem wir uns bewegen müssen. Nun ist die Erde sehr groß und bietet eigentlich alle Ressourcen, die wir brauchen. Doch wir brauchen diese Rohstoffe zunehmend rasant auf, etwas, das Nachforschungen und Statistiken wie der „World Overshootday“ zeigen3.

Seit etwa fünfzig Jahren beschäftigt sich die Menschheit mehr und mehr mit Themen rund um die Gesundheit seines Planeten. Darunter auch die Endlichkeit unserer Ressourcen. Heute, im Jahr 2020, hat der Wettlauf um viele Ressourcen bereits begonnen. Es ist eine Frage der Zeit, wann bei unserer wachsenden Bevölkerung und den größer werdenden materiellen Ansprüchen, die Nachfrage das mögliche Angebot überholt hat. Daraus resultierende Konflikte werden das Angebot noch weiter reduzieren und stellen uns vor einem überlebensgefährdenden Mangel.4

Die Bauindustrie ist die ressourcenintensivste und keine, auf die wir einfach verzichten können. Im nachhaltigen und regenerativen Bauen muss und kann die Bauindustrie noch viel aufholen. Denn auch wenn wir ressourcentechnisch vor Problemen stehen, so bieten sich viele alternative Möglichkeiten nachhaltig zu bauen.

Bauen mit nachhaltigen Ressourcen heißt aber ersteinmal immer Umstellung, welche in manchen Bereichen größer ist als in anderen. Diese Umstellung ist mit Kosten verbunden, welche sich erst in geraumer Zeit amortisieren. Weil wir gerade im Bauwesen über Investitionen von vielen Milliarden reden, die sich teilweise erst 2050/2070 amortisieren,5 ist die Bereitschaft in nachhaltige Rohstoffe zu investieren sehr gering und Problemlösungen rücken in die Ferne.

Die größten Probleme, denen sich die Bauindustrie im Hinblick auf Ressourcen stellen muss, möchte ich im Folgenden erläutern.

2.1.1 Holz

Holz ist eine der ersten Bauressourcen, die der Mensch genutzt hat, wenn wir von Höhlen absehen. Über tausende Jahre war Holz die größte Bauressource des Menschen. Sie war einfach abbaubar und leicht zu bearbeiten.

Holz wächst zwar nach und ist somit ein regenerativer Baustoff, aber seitdem die Menschheit sesshaft ist, haben wir die Wälder unserer Erde fast halbiert.6 Das Bauen mit Holz ist seit der industriellen Revolution fast vollständig zurückgegangen, weil bauen mit Beton billiger ist. Jetzt verbrauchen wir es für andere Zwecke oder roden um Flächen zu gewinnen. Dazu kommt, dass Holz sich je nach Witterungseinfluss zersetzten kann und leicht entzündbar ist. Um das zu verhindert, wird mit chemischen Stoffen und Farben gearbeitet, die meist alles andere als ökologisch sind.7 Holz ist eine minimal genutzte Bauressource, die auch viele Vorteile bietet und deshalb gehe ich auf ihre Notwendigkeit und ihre Vorteile später noch einmal genauer ein.8

2.1.2 Naturstein

Der nächste Schritt nach Holz war Stein. Er war robuster, witterungsfester und brannte nicht. Die Anschaffung war schwerer und teurer, aber größerer Kulturen wie die Römer und Griechen profitierten in ihren ersten Großstädten vor allem durch die Feuerresistenz des Materials. Für den Adel und später die Aristokratie waren sie vor allem ein leistbarer Luxus.

Naturstein ist zwar ein Naturbaustoff, aber er ist nicht regenerativ und in ihm ist kein CO2 gebunden. Aber darüber hat man sich vor ein paar hundert Jahren natürlich keine Gedanken machen müssen. Stein war schön, robust und ließ sich passgenau verbauen. Mit Naturstein zu bauen ist heute ein Luxus, der meist nur für Restaurationen oder Anbauten alter Natursteinhäuser in Frage kommt.

Bei Stein kommt oft der unüberlegte Gedanke, er sei, weil er ein natürliches Produkt ist, ja schon nachhaltig. Aber auch Stein muss der Erde entnommen werden und richtet dabei Umweltschäden an. Beim Bau eines Natursteinhauses gilt außerdem zu beachten, dass sich dieses im Nachhinein schwierig umbauen lässt. Denn da Naturstein äußerst massiv ist, lassen sich Außenwände nicht leicht durchbrechen. So können spätere Verbesserungen zur Nachhaltigkeit eines Hauses unmöglich werden. Manche Steinsorten sind im Vergleich zu modernen Möglichkeiten in der Dämmeffizienz und Wasserabweisung eher schwach.

2.1.3 Backsteine und Klinker

Nach dem Naturstein kam der gebrannte Ziegel - formbarer, leichter und billiger. Er besteht aus Lehm und Ton, wobei die Mischverhältnisse variieren und das Resultat Backstein (wenig Ton) oder Klinker (viel Ton) sein kann.9 Ziegel an sich sind nicht umweltschädlich, doch Ton oder Lehm müssen wie Natursteine auch dem Erdreich entnommen werden, was bei sorgfältiger Abtragung und Wiederauftragung des Mutterbodens jedoch keine Schäden im Boden hinterlässt.10

Allerdings benötigt das Brennen von Ziegeln extreme Mengen an Energie (900°C bis 1.200°C). Ziegel sind nach Beton die meist verwendete Bauressource. Vor allem Häuser des frühen 19. Jahrhunderts bestehen aus Ziegeln. Und gerade im Land- und Siedlungsbereich werden auch heute noch viele Häuser aus Ziegeln gebaut, wenn auch immer öfter nur noch die Fassade.

Ein Ziegelstein bleibt ein Ziegelstein: In den natürlichen Kreislauf kann man den entnommenen Lehm und Ton nicht mehr zurückgeben.

2.1.4 Stahlbeton, der Baustoff des 21. Jahrhunderts

Als Nachfolger von Ziegeln ist Stahlbeton (mit über 100 Millionen verbauten Kubikmetern im Jahr) der wichtigste Baustoff in Deutschland. 12 % der deutschen Stahlproduktion werden im Jahr zu 6 Millionen Tonnen Betonstahl verarbeitet.11 Für immer größer werdende Gebäude wurde ein sowohl druckfester (Beton) als auch zugfester (Stahl) Baustoff gesucht. Simples und quadratisches Bauen wurde mit ihm leichter und vor allem im Krieg erfüllte Stahlbeton eine benötigte Widerstandsfähigkeit. Daraus entstand eine Branche, die die Herstellung günstig und in großen Mengen möglich machte.

Stahlbeton besteht zu 2/3 aus Sand und Kies, welche zusammen mit Wasser und Zement als Bindemittel vermischt werden und um die Stahlträger oder Gitter in Form gegossen werden. Da Beton kein Rohstoff, sondern eine Mischung ist, gehe ich auf seine verschiedenen Bestandteile genauer ein.

2.1.5 Weltweite Knappheit an Sand & Kies

Sand und Kies stellen das Fundament für Beton. Sie geben ihm Volumen und Masse. Keine Ressource wird in unserer modernen Art zu Bauen so benötigt wie Sand. Gemessen an seinem Volumen ist Sand, direkt nach Wasser,12 die zweitgrößte gehandelte Ressource der Welt.13 In den vergangenen 30 Jahren ist die Nachfrage nach Sand um 360% angestiegen.14 In Anbetracht der rasant wachsenden Weltbevölkerung und Landflucht wird sie in Zukunft noch extremer ansteigen.15 Laut der Umweltorganisation UNEP werden jährlich 47 bis 59 Milliarden Tonnen Sand und Kies benötigt und verbaut.16

Zurzeit (03.02.2020, 14:32) leben auf der Erde 7 771 849 954 Menschen.17 Das heißt auf die Weltbevölkerung verteilt, verbraucht jeder Mensch im Jahr durchschnittlich 6,8 Tonnen Sand.

«Allein mit dem Jahresverbrauch des Bausektors könnte man eine 27 Meter hohe und 27 Meter breite Mauer rund um den Äquator aufschütten18 » laut Pascal Peduzzi - UN­Umweltprogramm (UNEP).19

Die Sandförderung ist weltweit hoch. Führend sind vor allem die schnell wachsenden asiatischen Nationen und Städte. Die Megametropolen der Zukunft, die hier in kürzester Zeit errichtet werden, um dem massiven Bevölkerungswachstum nachzukommen, basieren auf Sand: Die Bauwerke moderner Metropolen bestehen zu 2/3 aus Beton, welcher zu 2/3 aus Sand besteht.20

Dazu kommt die, vor allem in Asien und den Vereinten Arabischen Emiraten verbreitete, künstliche Erzeugung von Land21, Allein in Dubai sind Millionen Tonnen von Sand aufgeschüttet worden, um künstliche Inseln zu schaffen22 und der Bau des Burj Khalifa verbrauchte eine Menge von 330.000 Kubikmetern Beton. Der benötigte Sand wurden aus Australien importiert.

Die Republik China hat in den Jahren 2016 bis 2018 dieselben Mengen an Zement verbraucht, die die Vereinigten Staaten von Amerika in den letzten hundert Jahren benötigt haben. Singapur, ebenfalls eines der bevölkerungsreichsten Länder unserer Welt, gehört auch zu den im Sandverbrauch führenden Ländern; gemessen an seiner Größe ist Singapur sogar der weltweit größte Sand-Importeur.23 Dieser wird sowohl zur künstlichen Landgewinnung, als auch für Wohnraum und infrastrukturelle Einrichtungen genutzt.24

Aber eigentlich haben wir doch Wüsten voller Sand - oder? Leider eignet sich Wüstensand für die Herstellung von Beton nicht.25 Die Körner von Wüstensand sind durch die an Land stadtfindende Winderosion so glatt und rund geschliffen, dass sie im Beton nicht haften würden und somit nutzlos sind.26 Und der verwendbare Meeres- und Küstensand macht nur 5 Prozent des weltweiten Sandvorkommen aus27.

Sand wird vom Wind durch Abtragung von Steinen in Gebirgen erzeugt. Bis ein kleines Sandkörnchen das Meer erreicht, können 100 bis 1.000 Jahre vergehen. Dieser Prozess wird durch Staudämme und Wasserkraftwerke noch verlangsamt.28. Wir verbrauchen also deutlich mehr Sand als natürlich entsteht.29

Der Sandmangel ist so drastisch, dass viele Länder, vor allem in Südostasien, den Export von Sand verboten haben.30 Sand wird jedoch weiterhin gebraucht und so kommt es zunehmend zu Schmuggel und Kriminalität.

Aus unserem extremen Sandverbrauch geht vor allem ein Schaden an der Umwelt hervor, denn die zugänglichen Vorkommen von Sand sind weltweit aufgebraucht oder liegen in Naturschutzgebieten.31 Also wird Sand zunehmend in Flüssen und Ozeanen abgebaut.32 Die Folgen sind gefährlich. Saugbaggerschiffe tragen den Boden oft metertief ab, einschließlich der Tiere und Pflanzen.33 Dadurch wird das Leben in den Ozeanen zerstört34 und Ökosysteme teilweise so stark beschädigt, dass sie weder für Tiere bewohnbar35 noch regenerationsfähig sind. Hinzu kommen die durch den Transport erzeugten CO2-Emissionen.36 Großer Sandabbau führt zudem zu einem sinkenden Grundwasserspiegel und einer deshalb steigenden Wahrscheinlichkeit von Dürren.37 Die natürlichen Schutzmechanismen, die uns vor Stürmen und Tsunamis schützen, werden außer Kraft gesetzt.38 Es kommt vermehrt zu Überschwemmungen,39 weil Sand als Dämpfer für auflaufende Wellen fehlt, die dann den Strand fortspülen.40 Küsten erodieren und Flussbetten sinken ab, was Bauwerke wie Brücken,41 Dämme42 und Häfen bedroht.43 Aber vor allem verschwindet Land.44

Auch wir tragen unseren Teil dazu bei. Unter den weltweiten Sand- und Kiesimporteuren liegt Deutschland auf dem achten Rang.45 In Deutschland gibt es auch große Sand­vorkommen, jedoch sind mehr als 90% der Sandvorkommen durch Siedlungen, Landwirtschaft oder Schutzgebiete geschützt. Dazu kommt, dass es in Deutschland sehr schwer ist, eine Genehmigung für den Abbau zu erwirken.46 Damit sind Teile unserer eigenen Vorkommen und die um sie existierenden Ökosysteme geschützt. Aber durch unseren extremen Import richten wir anderorts Schaden an, was sich in geraumer Zeit auch auf die Umwelt in Deutschland auswirkt. Dazu kommt, dass die weltweiten Sandvorkommen bald sowieso erschöpft sind und das Bedürfnis nach Sand unserer Schutzgebiete, (z.B. große Teile der Nord- und Ostseeküste) durchaus gefährden könnte.

2.1.6 Co2 Emissionen durch Zement

Zement ist der Bindestoff im Beton; mit seiner Hilfe halten Sand und Kies in großen Mengen zusammen. Aufgrund der (wie beim Sand schon geschilderten) extremen Nachfrage nach Beton, ist auch Zement sehr gefragt. So wurden 2006 weltweit 2,3 Millionen Tonnen Zement verbraucht. 2018 ist es mit 4,2 Millionen Tonnen fast das Doppelte. Er wird überwiegend für Beton verwendet, zwar in einem geringeren Mengenverhältnis als Sand, aber trotzdem sind die gebrauchten Mengen gigantisch.

Zement wird aus einer Mischung von Kalkstein, Sand und Ton angefertigt. Dabei ist der Hauptbestandteil des Produkts Kalkstein. Kalkstein ist ein Sedimentgestein, das sich über Millionen Jahre auf dem Meeresgrund gebildet hat und heute durch Plattenverschiebungen an vielen Orten in den oberen Erdschichten liegt. Er ist also nicht regenerativ - zumindest nicht in menschlichen Zeitspannen.47

Er wird im Tagebau in Steinbrüchen abgebaut, die viele Quadratkilometer groß sind und dadurch zerstörerisch in die Landschaft schneiden. In ihnen wird vor allem mit Sprengungen gearbeitet, welche eine weitere Belastung für das direkte Umfeld sind und umweltschädliche Emissionen erzeugen.48 In Gebieten um Steinbrüche entstehen oft Wassermängel und daraus resultierende Dürren. Dazu kommen vermehrte Erdrutsche, die Anwohner und Umwelt gefährden.

Nach dem Abbau wird der Kalkstein verkleinert (gebrochen) und in Zementwerke geliefert. Dort wird er mit Sand und Ton vermischt und in Drehrohröfen auf 1.400°C erhitzt, um das CO2 aus ihm zu brennen und ihn damit zu entsäuern. Somit entsteht das Mischprodukt Zementklinker.

Bei dem Brennen einer Tonne Zementklinker werden etwa 800kg CO2 freigesetzt. Davon 60% durch die Kalksteinentsäuerung und 40% durch die Verwendung von fossilen Brennstoffen zur Erhitzung. Dadurch erzeugt die Zementproduktion etwa 3,3 Milliarden Tonnen CO2 jedes Jahr, was mehr als dreimal so viel ist wie der weltweite Flugverkehr mit 918 Millionen Tonnen CO2.49 Damit ist die Kohlendioxid-Belastung, die durch die Zementherstellung entsteht, die zweitgrößte nach der Verbrennung fossiler Brennstoffe.50 Ein weiteres Problem, das Zement mit sich bringt, ist dass er (im Gegensatz zum restlichen Bestand des Betons) nicht recycelbar ist.51

2.1.7 Kalksandstein

Kalksandstein ist ein künstlich hergestellter Stein. Er setzt sich aus einem Mischverhältnis von 12:1 aus Sand und Kalk zusammen. Für den verwendeten Kalk und Sand gelten dieselben Problematiken der Knappheit und des Abbaus wie schon in den Kapiteln zu Sand52 und Zement53 dargestellt. Beim Kalksandstein werden zudem große Mengen an Wasser gebraucht, welche dann belastet sind.54

Kalksandstein ist ein in Europa sehr beliebter Baustoff; er wird vor allem verwendet für Innenwände und Mauern, die verputzt werden sollen. Kalkstein bietet viele verschiedene Größen und Formen. Er ist durch die künstliche Herstellung extrem passgenau. Bei der Herstellung werden jedoch nur wenige und umweltfreundliche Chemikalien eingesetzt und die CO2 Bilanz ist nicht so extrem wie die von Zement und Beton.55

2.1.8 Stahl

Stahl hat im Bauwesen viele Aufgaben, nicht nur die des Betonstahls. Fassaden, Treppen, Decken und vor allem Tragkonstruktionen werden aus Stahl gefertigt, sowie die meisten Verbindungselemente, also Bolzen, Nieten und Schrauben.56

Stahl wird aus Eisen gewonnen, welches wiederum aus Eisenerz gewonnen wird. Eisenerz (Fe) liegt in der Erdkruste und wird im Tiefbau gewonnen.57 Es wird dann verkleinert, gereinigt und in Hochhöfen erhitzt, um den Rohstoff Eisen von anderen Stoffen (Schlacke) zu trennen. Ein Prozess, bei dem sowohl durch Erhitzung (meistens mittels fossiler Brennstoffe) als auch dem Vorgang selbst, Emissionen entstehen.

Das Eisen enthält jedoch noch zu viel Kohlenstoff und ist dadurch zu porös für die meisten Verwendungszwecke. In den Hochöfen der Stahlwerke wird der Kohlenstoff vom Eisen unter einer Erhitzung von 1.500°C getrennt. Das Reduktionsmittel dafür ist Kohlestaub. So ist hier das Reduktionsmittel, als auch das Abfallprodukt, Erzeuger von Emissionen.58 Die Stahlproduktion ist unglaublich energiebedürftig und selbst umweltschonende Elektrolichtbogenöfen verbrauchen für die Erhitzung von Metallen auf bis zu 10.000°C den Energieverbrauch einer Kleinstadt. Da die verwendete Energie größtenteils noch nicht auf regenerativen Energiequellen ruht, erzeugt die Stahlindustrie 10% der Emissionen Deutschlands (auch wenn diese nicht alle der Bauindustrie zuzuordnen sind).59

Jedoch ist die Stahlindustrie durch die große Nachfrage und die deshalb auf sie fallende Verantwortung und Aufmerksamkeit, schon länger auf der Suche nach alternativen und nachhaltigen Lösungen, doch dazu später mehr.60

2.2 Raum als Ressource

Auf unserer Erde haben wir, genau wie bei allen Ressourcen, auch nur begrenzt Raum. Uns stehen etwa 510 Millionen Quadratkilometer zur Verfügung; davon sind 29 %, also 149.430.000 km2, Landfläche. Von diesen 29 % sind 72.084.920 km2, also etwa die Hälfte, vom Menschen angepasst und genutzt.61 Durch Umweltveränderungen und menschliche Eingriffe (z.B. Sandabbau) schrumpft dieser Raum noch zusätzlich

Die Strände der kanarischen Inseln würde es ohne Sandimporte aus der West-Sahara nicht mehr geben.62 Und Indonesien hat schon 24 seiner Inseln verloren.63 Laut Forschern wird es die Malediven 2100 möglicherweise nicht mehr geben, unberücksichtigt des steigenden Meeresspiegels.64

Doch auch den Raum, den wir noch haben, nehmen wir mehr und mehr in Anspruch. Und das nicht nur durch unser Wachstum, sondern auch durch unsere steigenden Ansprüche. So ist die durchschnittliche Wohnfläche pro Kopf von 2011 auf 2018 um etwas mehr als einen halben Quadratmeter gestiegen. Ein Grund dafür ist das vor allem die Zunahme von Ein-Personenhaushalten: 2018 lag der Anteil der Ein­Personenhaushalte bei 40,4 %. Ein Ein-Personenhaushalt hat eine Wohnfläche pro Kopf von durchschnittlich 66,7 Quadratmeter. Das ist um mehr als ein Drittel höher als die Wohnfläche pro Kopf in Zwei-Personenhaushalten mit 48,0 m2. Der Anteil von älteren Menschen, die alleine wohnen, ist seit 1978 von etwa 40 auf 55 Prozent gestiegen. Nach Angaben des BBSR belegte ein Ein-Personenhaushalt in der Altersgruppe über 75 Jahre im Jahr 1978 noch 55 m2, im Jahr 2002 waren es bereits 75 m2.6566

Wohnfläche pro Kopf in Deutschland66

Wohnungen und Wohnfläche

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das in der Tabelle vorübergehende Sinken der Pro-Kopf-Wohnfläche in den Jahren 2015 und 2016 ist auf die Zuwanderung von Flüchtlinge zurückzuführen, welche kurzeitig auf sehr engem Raum lebten.67

2.2.1 Bodenversiegelung

Durch die wachsende Weltbevölkerung und die weltweite Landflucht kommt es zum stetigen Ausbau unserer Städte und Infrastruktur. Diese beanspruchen immer mehr Boden und Ressourcen des Umlandes. Der Flächengebrauch und die Bodenversiegelungen nehmen weltweit zu. 72.084.920 km2 der 510.000.000 km2 unserer Erde sind Wohngebiete, Infrastruktur und intensiv vom Menschen genutzte Flächen.68 Diese sind jedoch nicht gleich versiegelter Boden; zu ihnen gehören beispielsweise auch Hausgärten oder Parkanlagen. Genaue Angaben der versiegelten Flächen gibt es nicht, aber das Umweltbundesamt schätzt, dass 50% der Siedlungs- und Verkehrsfläche in Deutschland versiegelt sind.69 Die Versiegelung ist zwar hoch, jedoch definitiv geringer als der Flächengebrauch.70

Die Bodenversiegelung ist gefährlich, denn außer dem Verlust an gesundem Boden und natürlichem Lebensraum, gehen uns bei der Versieglung vor allem wichtige Wasserspeicher verloren.71 Niederschlag kann nicht mehr in den Boden eindringen und so werden viele der dort ablaufenden Prozesse gestoppt.72 Zunehmend mehr Wasser fließt an der Oberfläche ab und das Grundwasser sinkt. 73 Das nicht vom Boden gehaltene Wasser fließt in Mengen zusammen74, verdunstet und führt so zu extremen Regenfällen.75 Trinkwassermangel ist ein ebenfalls mit Bodenversiegelung auftretendes Problem, denn die Grundwasserbelastung bzw. Schadstoffkonzentration steigt bei punktueller oder nicht vorhandener Versickerung an, da im Boden weniger Nähr- und Schadstoffe gefiltert werden können.76

Zur Veranschaulichung: Täglich wird in Deutschland durchschnittlich eine Fläche von ca. 100 Fußballfeldern zu Bauland erklärt; in den letzten 10 Jahren wurden so insgesamt 1.082 m2 versiegelt.77 Deutschland hat eine Fläche von 357.000 km2, 1.082km2 sind etwa 0,33% dieser Fläche. Aufgrund des Mangels an Daten über den Flächengebrauch orientiere ich mich am weltweiten Stand von etwa 50%, von welchen in Deutschland schätzungsweise wieder die Hälfte versiegelt ist.78 Damit sind in Deutschland ca. 89.250km2 versiegelt. Das entspricht einem Viertel unserer Fläche. Wenn wir also mit einem linearen Wachstum von einem 1 Prozent Versiegelung alle dreißig Jahre rechnen, was stark geschönt ist (da das Bevölkerungswachstum und damit ein exponentielles Wachstum außer Acht gelassen wird), dann hätten wir in 750 Jahren die Hälfte Deutschlands versiegelt. Und gemessen am jetzigen Verhältnis des Flächenverbrauchs zur Flächenversieglung (etwa das zweifache), haben wir den Rest der Fläche schon deutlich früher zur Verbrauchsfläche gemacht.

Flächenverbrauch in Deutschland

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Anstieg des Wachstums ist rückgängig, auch wenn die Ziele der Bundesregierung, den Verbrauch bis 2020 auf 30 Hektar am Tag zu reduzieren, bis jetzt noch nicht erreicht sind.79

2.3 Die Weltbevölkerung

Heute (26.03.2020, 18:47) leben 7.785.535.769 Menschen80 auf der Erde und die Zahl wächst. Seitdem ich an der Veranschaulichung des Sandverbrauches, am 03.02.2020 (also vor fast zwei Monaten geschrieben habe), ist die Weltbevölkerung um13 Millionen Menschen gewachsen. Bis zum Jahr 2070, dem hundertjährigen Jubiläumstag des „Earth Days“, werden wir mehr als 10.000.000.000 Menschen sein.81 Damit hat sich die Weltbevölkerung in hundert Jahren verdreifacht.82

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Neben all den anderen Herausforderungen, die uns dann mit unserer, diesen Mengen kaum gewachsenen Erde, bevorstehen, müssen all diese Menschen irgendwo wohnen. Und auch, wenn viele von ihnen wahrscheinlich unter der der Armutsgrenze leben werden, wird auch die Zahl der Privilegierten steigen und ein Wohnen, wie wir es heute kennen, wird kaum noch möglich sein.

Wachstumsrate der Weltbevölkerung 83

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

JAHRZEHNT

An dem Diagramm zur Wachstumsrate der Weltbevölkerung können wir sehen, dass wir zwar mehr werden, aber das Wachstum langsam abnimmt. Das ist eine Entwicklung, die in Europa schon sehr alt ist und bereits den Trend des rückgängigen Wachstums ansteuert. So gibt es Prognosen, die den Höchststand der globalen Bevölkerung auf etwa acht Milliarden Menschen schätzen und danach einen Rückgang vermuten, der bis 2075 das Wiederreichen der heutigen Bevölkerungszahl wahrscheinlich macht.84 85

In Deutschland ist die Wachstumsrate bald schon so gering, dass das Wachstum laut Prognose bis 2030 wieder rückgängig ist.

PROGNOSEN ZUR ENTWICKLUNG DER DEUTSCHEN BEVÖLKERUNG BIS 2060

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

*Bevölkerungswachstum durch wahrscheinlich stark ansteigende Strömungen von Klimaflüchtlingen und sonstige Einwanderung sind nicht einberechnet. 86

Dieser Wachstumsrückgang steht in enger Verbindung mit der Urbanisierung87 und dem

Status „Industrieland“. Immer mehr Länder auf der Welt werden von Entwicklungs- zu Schwellen- und schließlich zu Industrieländern. Mit dem steigenden Wohlstand, den die Industrienationen besitzen, wird die Sterblichkeitsrate geringer und so auch die Geburtenrate. Ein Trend, der uns jedoch vor ein noch viel größeres Problem stellt. Denn das Wohnen in Industrieländern ist sehr viel ressourcen- raum- und energieaufwändiger. Dann leben zwar nicht ganz so viele Menschen auf der Erde, aber dafür haben sie alle einen europäischen Lebensstandard. Hierfür brauchten wir schon 2010 etwa 2,6 Erden.88

Die sinkenden Zahlen in Deutschland können uns jedoch hoffen lassen, da die deutsche Bevölkerung sehr alt ist (47,26 Millionen Bürgern über 40, was ca. 56,8 Prozent unserer Bevölkerung sind).89 Und der Bevölkerungszuwachs sinkt, wie in allen Industrieländern, stetig. Anfang des 20.Jahrhunderts lag die durchschnittliche Geburtenrate in Deutschland bei 4,7 Kindern pro Familie, heute liegt sie bei 1,590. Vor allem aber müssen wir uns dem Problem des steigenden Lebensstandards nicht in dem Umfang stellen, wie es viele müssen, da wir bereits eine ausgebaute Infrastruktur haben und der Wandel von einem geringen Lebensstandard auf einen hohen bereits hinter uns liegt.

2.3.1 Urbanisierung

Seit der industriellen Revolution gibt es weltweit eine Landflucht und die Zahl der Städte nimmt rasant zu. 1990 betrug die durchschnittliche Verstädterungsrate weltweit 4,2% und 2007 weltweit 50%. Laut Prognosen der UNO werden 2030 über 60%.91 und bis 2050 80% der dann 9,8 Milliarden Menschen der Weltbevölkerung in Städten leben92 Ein Trend, der Städte und die Baubranche boomen lässt - eine Baubranche, die sich zurzeit noch nicht an nachhaltigen Materialien und Bauweisen orientiert.93 So gibt es mittlerweile weltweit über 63 Städte mit mehr als drei Millionen Einwohnern.94 Ein Zustand, der nach Prognosen exponentiell steigt.

«Städte mit mehr als einer Millionen Menschen waren um 1900 noch die Ausnahme. Heute sind Metropolen mit mehr als 10 Millionen nichts ungewöhnliches»95

Ein Wachstum, dessen Anstieg in Europa jedoch mittlerweile zurückgegangen ist, ganz im Gegensatz zum asiatischen Raum. Während Städte in Europa vor allem vom 19. bis Ende des 20. Jahrhunderts wuchsen, fing der asiatische Bauboom Ende des 20. Jahrhunderts erst richtig an. Das Wachstum europäischer Städte steigt zwar noch, ist aber nicht mehr vergleichbar mit dem asiatischer Megametropolen.96

Menschen ziehen in Städte, da diese bessere Jobchancen bieten, Fahrt- und Transportkosten reduzieren und den Anschluss an das Sozial- und Gesundheitssystem verbessern. In reichen Ländern geht diese Planung meist auf, in Entwicklungsländern jedoch leben die meisten Landflüchtigen in Slums, so dass weltweit 70% der Landflüchtlinge in extremer Armut leben.97

Diese Städte sind versiegelte Flächen, die das Ökosystem unterbrechen und blockieren. Wasser kann nicht in den Boden, Luft wird verunreinigt und das Umfeld verschmutzt. Flüsse werden vergiftet, die geringe Pflanzendichte macht es z.B. Tieren wie Bienen unmöglich zu überleben und Lichtsmog verstört Tiere, Menschen und Pflanzen. Die Natur wird zerstört und verdrängt und mit ihr auch all die gesundheitsfördernden Vorteile für den Menschen.

Manchem mag nun hier der Zusammenhang zur Nachhaltigkeit fehlen, aber genauso, wie wir die Gesundheit der Natur schützen, müssen wir auch unsere eigene schützen. Ballungsräume in denen Menschen unter eher schlechten Bedingungen leben, haben extreme Auswirkungen auf unsere Gesundheit. Das Fehlen optischer Natur allein kann schon zu Depressionen und psychischen Erkrankungen führen. Fehlender Platz oder die dauerhafte Anwesenheit von Licht erzeugen ähnliches.98 Dies sind Zustände, die erschwerend zu den physischen Mängeln wie Luftverschmutzung, Krankheitsübertragung und Wasserverseuchung hinzukommen.

Die nachfolgenden Karten veranschaulichen das extreme Wachstum im asiatischen Raum im Vergleich zu europäischen Städten. Letztere hatten ihren Wachstumsboom beginnend mit der industriellen Revolution bis zum Ende des 20. Jahrhunderts. In Asien fand diese Entwicklung (durch die Kolonialisierung und daraus folgender Ausbeutung) erst viel später, aber dafür schneller und extremer statt. Durch die erlangte Wirtschaftskraft steht diesem Boom nichts im Weg und so können jetzt in kürzester Zeit vor allem Planwirtschaftsstädte von extremer Größe entstehen.99 100

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4 Energiehaushalt

Ein Haus braucht viel Energie. 39% der Kohlendioxid-Emissionen des privaten Konsums entstehen durch Heizen, Warmwasser und den Stromverbrauch. Auf die Energieeffizienz der Ressourcen habe ich bereits geschaut, hierbei ging es vor allem um die Bauphase des Hauses, die 55% des Gesamtenergieverbrauches eines Hauses ausmacht (graue Energie). 40% des Energieverbrauchs werden in der Nutzphase (Nutzenergie) verbraucht.101

Bei Nutzenergie wird unterschieden in direkte und indirekte CO2 - Emissionen. Direkte Emissionen entstehen durch die Verbrennung von Energieträgern für Raumwärme und Warmwasser, indirekte Emissionen entstehen bei der Stromerzeugung in Kraftwerken oder im Bereich der Fernwärme.102 Dabei sind die Hauptfaktoren der Wärmehaushalt, der Wasserhaushalt und der direkte Energieverbrauch.103 Auch wenn es energieeffizientere Geräte und Gebäude gibt,104 so sind z.B. 3/4 des Altbaubestandes immer noch mit 30 Jahre alter und oft gar nicht oder nur wenig energieeffizienter Technologie ausgestattet.105 Der erlangte Fortschritt und Effizienzgewinne werden durch das Bevölkerungswachstum und steigende Ansprüche wieder eingebüßt. So sinkt die durchschnittliche Kohlendioxid-Emission des Wohnens pro Kopf im Jahr auch kaum.106

Der Gesamtbetrag der CO2 Emissionen der Energieerzeugung lag 2015 bei 214,66667 Millionen Tonnen.107 Nun wird jedoch immer von bis zu 40% erneuerbaren Energien gesprochen,108 was den Anschein erweckt, dass wir eigentlich auf dem richtigen Weg sind und so doch schon fast die Hälfte unserer Energie „grün“ erzeugen. Leider kommen die 40% aus den Werten der Bruttostromerzeugung, die rechnerisch Anteile auslässt und staatlich geförderte, erneuerbare Energien somit zu einem größeren Anteil macht. Im absoluten Energieverbrauch, also dem Primärenergieverbrauch, liegen die nachhaltigen Energiequellen 2019 nur bei 15 Prozent.109 110

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4.1 Heizungen

Beginnen möchte ich mi dem größten CO2 Produzenten, der Raumwärme.111 Im Bereich der Raumwärme fielen 2015 etwa 128,8 Millionen Tonnen CO2 an. Das ist im Vergleich zu 2005, mit damaligen 136,7 Millionen Tonnen CO2, ein Rückgang, der auf innovativere und effizientere Heizungssysteme (wie Brennwertkessel) oder optimierte Brennstoffe zurück zu führen ist. Jedoch sind 7,9 Millionen Tonnen lange nicht ausreichend, vor allem in Anbetracht dessen, dass die Erzeugung von Raumwärme im Jahr 2015 mit gut 60%, fast 2/3 der CO2 Emissionen im Bereich Wohnen erzeugt hat.112

Die in Deutschland meist genutzte Heizung ist die Gasheizung. Sie funktioniert genau wie die Ölheizung, ist zwar nicht so schadstofflastig wie zweitere, weil das Gas sauberer verbrennt, basiert aber ebenfalls auf fossilen Brennstoffen.113 Viele der in Deutschland verwendeten Ölheizungen sind alt und technisch lange überholt; alte Heizkessel sind zudem oft größer als nötig.114 Lange nicht so verbreitet wie die beiden ersten Heizungen, aber mittlerweile häufiger benutzt, sind die etwas umweltschonenderen Hackschnitzel­oder Holz-Pelletheizungen. Diese erzeugen jedoch, auch wenn in geringeren Mengen, ebenfalls CO2.115

Ein Problem ist, dass Heizungen dauerhaft heizen müssen, um jederzeit Wärme in den Heizungskreislauf pumpen zu können, damit Verzögerungen vermieden werden. Dadurch entsteht eine dauerhafte Verschwendung an Energie und Emissionen werden nonstop produziert.

2.4.2 Der Wasserhaushalt

Der Wasserhaushalt macht weitere 23% (49,3 Millionen Tonnen) der Kohlendioxid- Emissionen aus. Er setzt sich zusammen aus Warmwasser und Nutzwasser. Hier trägt die Warmwasserversorgung den größten Teil (12,4%); die Warmwasserversorgung umschließt sämtliche Wassernutzungen, die direkt warmes Wasser aus dem Wasserhahn beanspruchen, also Dusche, Badewanne und Wasserhahn. Der Nutzwasserverbrauch erzeugt 10,6%. In ihm ist der Wasser- und Stromverbrauch von Haushaltsgeräten eingeschlossen, also der dezentralisierten Wassererwärmung116

2.4.3 Direkter Stromverbrauch

An dritter Stelle folgt mit 16,4% (33,5 Millionen Tonnen CO2) der direkte Stromverbrauch, also Licht und technische Geräte. Wir verbrauchen extreme Mengen an Strom allein für unser Licht (5,9 Millionen Tonne CO2).117 Und auch hier kommen Fortschritt und Effizienz nicht dem wachsenden Verbrauch hinterher. Zum Beispiel die Einführung von LEDs, die mehr Licht als Wärme erzeugen, 2/3 weniger Strom benötigen, länger halten und vergleichsweise sehr günstig sind, hatte zur Folge, dass wir einfach mehr Licht produzieren und den Fortschritt somit zunichtemachen.118 Moderne technische Geräte, also Fernseher, Radio, Musikanlagen, Rechner und Laptops benötigen durch den Stand­by-Modus dauerhaft Strom und erzeugen einen ebenfalls großen Energiebedarf. Dieser bezieht sich jedoch nicht auf den des Bauens und hat somit eigentlich wenig mit meiner Facharbeit zu tun, kann aber in der Gesamtsumme der Nutzenergie nicht ausgelassen werden kann.119 120

Direkte und indirekte CO2 Emissionen im Bedarfsfeld Wohnen121

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4.4 Wärmeisolierung und Dämmung

Um Energie zu sparen, dämmen wir. Seit 2014 gibt es in Deutschland deshalb auch die Dämmpflicht.122 123 Im Plan der Bundesregierung, den Primärenergieverbrauch bis 2050 auf 20% fossile Erzeugung zu reduzieren, geht es auch maßgeblich darum, den Energieverbrauch insgesamt zu reduzieren und so nicht nachhaltige Energieträger nicht ersetzten zu müssen, sondern einfach abschalten zu können .124 Wärmedämmung wird eingesetzt, um die Auskühlung beheizter Gebäude zu minimieren oder um kühle Innenräume vor der draußen herrschenden Temperatur zu schützen.

Bis ins 1900 Jahrhundert hatte die Wärmedämmung von Gebäuden einen geringen Stellenwert. Um 1960 verbreitete sich Heizöl auf dem Markt und verdrängte die etablierte Steinkohle. Daraus resultierten zahlreiche neue Häuser, bei deren Bau nicht auf energetische Aspekte geachtet wurde, da Wärme im Überfluss vorhanden war. Als Folge der Ölkrisen (und den daraus resultierenden hohen Ölpreisen) und auch im Zusammenhang mit der 1970 laut werdenden Diskussion um Klimaerwärmung, Nachhaltigkeit und das Waldsterben, kam ein Bewusstsein für die Notwendigkeit von energiesparenden Maßnahmen wie Dämmung auf.125 Beim Dämmen ist der nicht nachhaltige Trend aufgekommen, das Haus so extrem wie irgendwie möglich zu isolieren.126

Heutige Dämmstoffe sind meist chemische Mischungen, die weder regenerativ noch zersetzbar sind. Der heute meist genutzte Dämmstoff ist Mineralwolle, variierend zwischen Glasfaserwolle und Steinwolle als Vliesstoff hergestellt oder in stärkerer Verdichtung als Platten. Mineralwollen sind nicht biolöslich, was in einem Haus natürlich notwendig ist, die Entsorgung aber um einiges kompliziertes macht. Zudem ist Glasfaserwolle im direkten Kontakt mit dem Menschen gesundheitsgefährdend. Vor allem Stoffe vor 2000 sind im Verdacht, krebserregend zu sein und so langfaserig, dass sie in der Lunge zu Schäden führen können. Neuere Stoffe sind verträglicher, die groben Fasern der Mineralwolle reizen die Haut bei Kontakt jedoch immer noch sehr. Bei empfindlicher Haut können Rötung und Schwellung verursacht werden. Kontaminierte Haut sollte mit kaltem Wasser gereinigt werden, weil sich die Fasern bei Erhitzung in den Poren der Haut festsetzen können.

Ältere Dämmstoffe wie Styropor, Polysterol und Bau/hartschäume sind auch noch weit verbreitet. Sie sind besonders schadstoff-emittierend, sowohl in der Herstellung als auch über den Zeitraum ihrer Verwendung. Sie sind aber besonders effizient, günstig und leicht zu verarbeiten.127 Pu-Schäume im Besonderen haben eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit (WLG 023) und eine ebenfalls geringe Dämmstoffdicke. Montageschaum wird vor allem zum Füllen undichter, von der restlichen Dämmung nicht erreichter Stellen verwendet.128, da sie als Spray sehr leicht zu verarbeiten sind.129 Hauptbestandteil von PU-Schäumen sind jedoch Isocyanate, welche als Risikostoffe gelten, weil sie unter anderem Augen-, Haut- und Atemwegsreizungen verursachen können und im Verdacht stehen, krebserregend zu sein. So sind gebrauchte PU- Schaumdosen in Deutschland vom Gesetzgeber als Sondermüll deklariert.130

Damit sind die konventionellen Dämmstoffe alle nicht besonders klima- und menschenfreundlich. Vor allem da sie oft noch mit Zusatzstoffen zur Brandminderung (Flammschutzmittel HBCD, mittlerweile verboten) oder zum Schutz vor Bewuchs. (Algizide und Fungizide) angereichert werden. Der Dämmstoff alleine erzeugt also bei der Herstellung Energie und Schadstoffe (graue Energie und somit eigentlich im Bereich der Ressourcen), bei der Verwendung Schadstoffe durch Abtragung in das Umfeld und beim Abriss und der Entsorgung Sondermüll, der nicht recycelt werden kann.131

Dämmstoffe im Vergleich

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4.5 Feuchtigkeit beim Dämmen

Ein weiteres Problem beim Dämmen ist, dass viele Dämmstoffe, vor allem Mineralwollen, nicht wasserresistent sind.132 Viele Dämmstoffe fangen an zu schimmeln oder verlieren ihre Dämmfähigkeit. Auch ist keiner von den oben genannten kapillar,133 was bedeutet, dass das Wasser aufgrund der mangelnden Diffusionsfähigkeit des Dämmstoffes gar nicht oder nur sehr langsam entweichen kann. So kommt es zu Wasserflecken und Schimmel im Haus. Um das zu verhindern, wird mit Dampfsperren gearbeitet. Diese jedoch machen Wärmebrücken unmöglich134 und verhindern so das Entkommen der Luftfeuchtigkeit aus dem Gebäude durch den mangelnden Luftaustausch komplett. Um die Luftfeuchtigkeit in einem Haus zu regulieren wird eine sehr teure, kontrollierte Wohnraumlüftung135 unumgänglich. Es sei denn, man möchte sich den ganzen Tag mit manuellem Lüften über die Fenster beschäftigen.

2.4.6 Altbauten

Altbauten sind ein großes Problem, wenn es um die Nachhaltigkeitsfrage geht. Zwar bauen wir auch heute noch nicht sehr nachhaltig, aber Altbauten sind wirklich Klima­Killer. Das einzige Argument, dass für sie spricht, ist, dass sie schon stehen und so keine Ressourcen und Kosten für die Bauphase anfallen.

Deutschland hat durch den Krieg viele Altbauten verloren. Aber auch hier stellen sie noch ein Problem dar. Altbauten enthalten oft giftige, im 20. Jahrhundert besonders beliebte Stoffe wie Asbest, PU-Schäume und Vorgängerversionen von Glas und Steinwolle, die wie schon im Kapitel „Wärmeisolierung und Dämmung“136 erwähnt, schadstoffhaltig sind. Verbreitet sind auch chemische Bindemittel im Beton, der Dämmung oder der Fassade, die absolut bioresistent sind und das Recyceln der durch sie gebundenen Stoffe unmöglich machen. Zudem sind sie oft nur unter bestimmten Arbeitsschutzmaßnahmen abreisbar.137

Im Winter sind viele Altbauten Energiefresser und im Sommer leiden ihre Bewohner unter der Hitze. Sanierungen sind kaum durchführbar, da die Fassaden von Altbauten entweder unter Denkmalschutz stehen oder vom Besitzer beibehalten werden möchten. Dann muss zu Innendämmungen gegriffen werden, welche jedoch meist problematisch sind, da der Taupunkt sich nach innen verlagert. Im Winter kommt es dann zu feuchter Innenraumluft, die in der nach außen kälter werdender Dämmung kondensiert und gefriert. Frostsprengung und Durchfeuchtung können zu Schäden am Haus führen, was eine Dampfsperre und mit dieser wieder kontrollierte Wohnlüftungssystemen verlangt. Diese sind in Altbauten jedoch meist nicht umsetzbar.138

Heizungssysteme in Altbauten sind ebenfalls nicht effizient und nachhaltig. Sie sind alle basierend auf fossilen Brennstoffen, verfügen nicht über Brennwertkessel oder Niedriglaufsysteme und haben zudem extreme Wärmeverluste im Kreislauf.

3 Nachhaltige Architektur

Wenn wir uns fragen, wie nachhaltig ein Haus, ein Rohstoff oder eine Baumethode ist, müssen wir verschiedene Bereiche unterscheiden: die Bauphase, die Nutzphase und der Rückbau.139 Die Möglichkeiten, die die nachhaltige Architektur bietet, sind, verglichen mit denen, die wir zurzeit nutzen, extrem groß. Sie variieren zwischen modernen Höchstleistungsmöglichkeiten und traditionellem, lange erprobtem Bauen.140 In der Architektur wurde schon viel über das Thema diskutiert, zahlreiche Fachliteratur veröffentlicht und viele Möglichkeiten entwickelt.

In diesem Kapitel möchte ich einen Überblick über sie geben und der Frage nachgehen, was nachhaltige Architektur definiert.

3.1.1 Beginn der Nachhaltigen Architektur

Das Thema „Nachhaltige Architektur“ hat seinen Ursprung zusammen mit der Nachhaltigkeitsdebatte in den 1970er Jahren.141

Die Brundlandt-Kommission142 wurde gegründet und Bücher wie „Die Grenzen des Wachstums“143 erschienen. 1970 war der erste „Earth Day“, dessen 50-jähriges Jubiläum wir dieses Jahr feiern. 1971 wurde Greenpeace und 1980 die Partei „Die Grünen“ gegründet. Ein Gefühl für Nachhaltigkeit und verantwortungsbewusstes Handeln des Menschen gegenüber seiner Umwelt verbreitete sich und löste eine bis heute andauernde Diskussion aus. 1992 sprach Severn Cullis-Suzuki auf der Klimakonferenz der Vereinten Nationen und wurde bekannt als „Das Mädchen, das die Welt für sechs Minuten zum Schweigen brachte“144. Heute sorgen Greta Thunberg und „Fridays for Future“ für öffentliche Aufmerksamkeit.

Das Thema Nachhaltigkeit hat zunehmend Einfluss auf die Architektur und prägt die Architektur unserer Zeit als eigener Stil des Bauens145. Um die Jahrtausendwende erlebte die Architektur und das Bauwesen eine Welle von Publikationen zu nachhaltigem Bauen und die Bundesregierung setzte sich Klimaziele. Heute sind wir der Umsetzung dieser Ideen näher denn je, auch in der Architektur.

3.1.2 Grundsätze der nachhaltigen Architektur

Bei dem Begriff „Nachhaltige Architektur“ gehen die Assoziationen weit auseinander. Sie reichen von Lehmhütten am Rande der Zivilisation bis zu bewachsenen Wolkenkratzern und utopischen Städten. Die Wahrheit liegt, wie so oft, in der Mitte. Natürlich können wir nicht zurück in die Hohlen ziehen, denn abgesehen davon, dass das alles andere als nachhaltig wäre, geht es bei der ganzen Nachhaltigkeitsdiskussion darum, die Lebensbedingungen auf unserer Erde so zu erhalten, dass sie gesund für den Menschen sind. Wenn wir alle in Höhlen erfrieren würden, dann hätten wir auch nichts mehr von unserem geretteten Klima. Die Grundlage des Ganzen ist, die notwendigen Bedingungen für menschengerechtes Wohnen zu erhalten und dabei nachhaltig zu sein, nicht andersherum!

Das geht sogar leichter als man denkt, zumindest jetzt noch. Aber mit einem gewissen Verzicht ist auch die nachhaltige Architektur verbunden: Es gibt nun einmal nicht unendlich viel Sand und unsere Welt wird nicht einfach größer. Setzten wir uns unsere Grenzen also selber, bevor sie uns gesetzt werden!!

3.1.3 Eine Lösung gibt es nicht

Ich beginne mit dem, meiner Meinung nach, wichtigsten Prinzip der nachhaltigen Architektur. Welches, wie ich denke, auch eine der Kernaussagen des „World Atlas of Sustainable Architecture“ von Ulrich Pfammatter ist.146 Und setzte dieses Prinzip vor die Detaillösungen: Eine Lösung gibt es nicht - es muss tausende geben! Denn auch, wenn ein Rohstoff sehr nachhaltig ist, so würden wir ihn komplett ausbeuten, wenn wir nur mit ihm bauen. Was machen wir, wenn wir unseren gesamten Strom aus Photovoltaikanlagen beziehen und die Sonne nicht entsprechend intensiv scheint. Wie würde unsere Umwelt leiden, wenn wir alle selbstversorgermäßig aufs Land ziehen und unglaubliche Mengen Lebensraum einnehmen. Oder wie würde es uns Menschen gehen, wenn wir alle in der Stadt auf engstem Raum leben würden. Um nachhaltig zu bauen, müssen viele Optionen und Lösungen in Betracht gezogen werden. Das macht die Sache komplexer, aber interessanter, denn Architektur ist schön durch ihre Vielfältigkeit.

3.2 Nachhaltige Ressourcen

Das Prinzip „eine Lösung gibt es nicht“ trifft gerade bei unseren Bauressourcen zu. Es gibt erstaunlich viele und alle machen andere Stile und Häuser möglich. Wenn man in die Vergangenheit schaut, gibt es dort viele Beispiele und Teillösungen für nachhaltige Ressourcen. Ich habe versucht, nachhaltige Lösungen auf die schon im Kapitel „Schwindende Ressourcen“147 erwähnten Probleme zu finden und die Spannbreite der möglichen Bauressourcen vorzustellen.

3.2.1 Das Bauen mit Holz

Holz ist der älteste Baustoff des Menschen. Über Jahrtausende waren unsere Häuser hauptanteilig aus Holz;148 es gibt also viel Erfahrung mit diesem Baustoff. Die Feuer des Zweiten Weltkrieges, ausgelöst durch Bombenangriffe, brannten viele Holzhäuser in Städten nieder und hinterließen nur Steinkonstruktionen.149 Holz geriet so in Vergessenheit und wird heute mit einem ineffizienten, schwachen Baustoff für „Ökos“ assoziiert. Dabei ist Holz ein regenerativer Baustoff, der die meisten Klischees, die gegen ihn herrschen, nicht verdient.

Die größte Angst bei Holz ist, das es brennt. Ein brennendes Haus ist tief in den Köpfen von vielen Menschen verwurzelt und reicht für sie als Argument von Holz abzulassen. Es wäre auch unvernünftig, sich nicht vor Augen zu führen, dass Holz brennt, denn es gehört zur Baustoffklasse A1, also ist es entflammbar. Deshalb ist Holz als statisch tragendes Bauteil im mehrgeschossigen Wohnungsbau nicht zugelassen.150 Denn wenn tragende Teile eines Hauses verbrennen, droht es einzustürzen und das Entkommen der Bewohner unmöglich zu machen. Ein Haus mit mehr als drei Stockwerken muss einem Feuer deshalb sechzig bis neunzig Minuten standhalten, um den Brandschutzvorschriften zu entsprechen.151 Um Holz für größere Projekte möglich zu machen, haben verschiedene Architekturbüros und Forschungsinstitutionen, (Architekturbüro Frey oder Ingenieure der TU München) Versuche mit Holzhäusern gemacht152 153 und konnten dabei nachweisen, das Massivholz bei einer Brandzeit von 30 bis 90 Minuten nur in den äußeren Zentimetern verbrennt und die dort entstehende Kohleschicht wie ein Brandschutz den tragenden Kern vor weiteren Flammen bewahrt.

Massivholz nach Brand

Das Architekturbüro Frey legte sich bei unbehandeltem Massivholz sogar auf einen maximalen Brandschaden von nur 1,5 Zentimeter fest.154 Wichtig ist, um diesen minimalen Schaden zu gewährleisten, das Umsetzten geltender Brandschutzvorschriften. Die Materialprüfungsanstalt in Braunschweig belegte diese Versuche und Holz kann im Hochbau verwendet werden.155 In tragenden Konstruktionen ist Holz sogar manchmal feuerresistenter als Eisen, da dieses oft schmilzt und dann nachgibt.156

Der große Vorteil, den Holz bietet, ist dass es ein natürlich nachwachsender Rohstoff ist. Man kann Holz aufgrund seiner Zersetzungsfähigkeit zurück in die Natur geben, ohne dabei Schäden zu erzeugen. Natürlich birgt das die Gefahr des Zersetzten, während das Holz noch in Gebrauch ist. Holz kann sich, wenn es schutzlos der Witterung ausgesetzt ist, zersetzten. Ein weiterer Punkt, der viele davon abhält, mit Holz zu bauen.

Vermeintlich nachhaltige Holzfassade eines modernen

Hauses.

Natürlich kann man das Holz jetzt mit Lacken und Schutzstoffen bearbeiten, doch das ist nur sinnvoll, wenn diese ökologisch sind.157 Die in der oberen Abbildung sichtbare Holzverschalung wurde, um vor Witterungsschäden geschützt zu sein, gestrichen.

Dabei wurden zwei nachhaltige Möglichkeiten des technischen Regenschutzes, die in alten Holzbauten Standard sind, nicht beachtet. Wer Fassaden aus Holz baut, der schützt diese durch das wetterbeständige Dach, siehe Abbildung unten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Natürlich kann das Dach nicht immer bis zum Boden reichen. Aber wenn möglich, sollte das Dach genutzt werden, um das Holz trocken zu halten. Auch die Fraßaktivität holzzerstörender Insekten hängt vom Feuchtigkeitsgehalt des Holzes ab158 159.

Noch viel entscheidender ist jedoch, dass das Holz vertikal und nicht horizontal (entsprechend der Wachsstruktur) an der Fassade verbaut wird. Die vertikale Verwendung macht sich eine natürliche Eigenschaft des Holzes zunutze: Wird das Holz nass, kann das Wasser in der Faserung und der gewachsenen Struktur nach unten abfließen. Bei horizontal verbautem Holz fließt das Wasser nur langsam von Faser zu Faser und das Holz bleibt länger nass.160

Wie auf der nachfolgenden Abbildung zu sehen ist, werden bei alten Häusern oft auch Holzschindeln anstelle von Brettern verbaut. Diese sind durch ihre Schichtung besonders atmungsaktiv und bietet trotzdem einen guten Witterungsschutz. Schindeln erzeugen zudem, trotz der vertikalen Ausrichtung, einen horizontalen Eindruck.

Holzschindeln traditioneller Altbauten in Schwarzenberg, Österreich

Wer mit Holz baut, bindet zudem CO2, anstatt es freizusetzten. Aber Holz ist nicht nur nachhaltig, sondern auch effizient.161 Im modernen Holzbau wird mit detaillierten und extrem genauen Plänen gearbeitet, denn Holz kann nicht wie Beton vor Ort in Form gebracht werden, sondern wird in Werkstädten vorgefertigt. Durch die deshalb so genaue Planung kommt „Fusch am Bau“ in diesem Zusammenhang selten vor.162 Der Transport von Holz ist umweltfreundlich und günstig, denn Holz ist ein sehr leichter Baustoff und zudem fast überall vorhanden. Natürlich fällt auch hier der Weg vom Wald zum Werk und dann zur Baustelle an, aber der ist meist nicht so weit wie z.B. der von Zement aus Indonesien. Holz ist ein günstiger Baustoff, aber nicht so billig wir Beton. Es ist jedoch nur eine Frage der Zeit, bis sich das ändert.163

Ein weiterer Vorteil, den Holz bietet, ist das Holzhäuser unglaublich schnell gebaut werden können. Einfamilienhäuser haben so eine Bauzeit von wenigen Tagen.164 Damit ist Holz in der Bauphase sowohl nachhaltig als auch effizient. In der Nutzphase schneidet es ebenfalls gut ab. Das ist zum einen begründet in seiner Diffusionsfähigkeit durch die kapillare Struktur, welche Vorteile beim Dämmen bietet. Zum anderen dadurch, das Holz weder an die Umwelt, noch an Menschen Schadstoffe abgibt.

Natürlich ist Holz niemals so langlebig wie Beton oder Stein, ist dafür aber hitze- und kältebeständiger und es hält bei Pflege auch über erstaunliche Zeiträume. Zum Beispiel der Horyu-ji-Tempel in Japan wurde 600 nach Christus aus Holz errichtet und ist ein UNESCO-Weltkulturerbe. In seiner 1400-jährigen Geschichte hat er Wind und Wetter getrotzt und mehrere Erdbeben überstanden.165 Auch traditionelle Bauernhäuser, die oft schon mehrere Jahrhunderte hinter sich haben, stehen noch.166 Zudem ist Holz auch sehr umweltfreundlich im Rückbau und in der Verwertung. Es lässt sich weiterverwenden, verbrennen oder zersetzt sich und geht zurück in den natürlichen Kreislauf.

3.2.2 Hölzerner Aufbau

Durch seine Leichtigkeit bietet Holz die Möglichkeiten, auf schon bestehende Häuser in Stadtgebieten aufgebaut zu werden. Aufgrund der langen Nichtzulassung für Holz im Hochbau ist dies eine jedoch bis jetzt kaum genutzte Möglichkeit. Da Holzbauten in ihren Bestandteilen sowieso größtenteils vorgefertigt werden, bietet sich hier die Möglichkeit, die Aufbauten größtenteils fertiggestellt per Kran auf Bestandsbauten zu heben und auf dafür meist nur leicht umgerüsteten Dächern zu fixieren.

„Rooftop Forest“ Projekt des „Institutes für Fortgeschrittene Architektur Katalonien“ 2006. 167

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das „Rooftop Forest Projekt“ ist die Planung von vielen aufsetzbaren Wohn- und Parkaufbauten. Recycling Holzplatten und eine recycelte

Stahlgitterkonstruktion als Stütze dieser und auch als Verbindung

Bestandteile des Projekts. Die verschachtelte Dachkonstruktion ist dabei nicht das

Produkt einer zufälligen, gestalterischen Laune, sondern ist zur Nutzung des Windes als Lüftungssystem und Umsetzung der passiven wie aktiven Sonnenenergie gebaut. Bei Häusern mit Flachdächern gestaltet sich das als besonders einfach. Satteldächer machen das ganze komplizierter, hier muss das Dach erst abgebaut werden und kann dann im Aufbau eine Wiederverwendung finden. Bei Aufbauten auf den Bestandsbau ergibt sich zudem meist die Möglichkeit, durch den Schutz vor aktiver Sonneneinstrahlung, die Erweiterung des Luft-Wärmesystems auf das ganze Gebäude und die Bereitstellung gemeinsamer Räume in Form von Gärten und Terrassen, auch die Qualität des unterliegenden Gebäudes zu verbessern.

3.2.3 Hölzerne Hochhäuser

Wenn man an Hochhäuser denkt, dann sind das erst einmal Gebäude wie das Empire State Building oder der Burj Khalifa. Dies sind Konstruktionen aus Stahl, Glass und Beton, die hunderte Meter in den Himmel reichen. Hochhäuser aus Holz kann man sich nur schwer vorstellen. Zugegeben, für Wolkenkratzer ist Holz auch ein fraglicher Rohstoff, aber auch mit Holz lässt sich in die Höhe bauen.168 Es ist stabil, flexibel und dabei verglichen mit Stahl und Beton extrem leicht. Auch wenn Brandschutzmaßnahmen besonders hier problematisch sind,169 170 so gibt es zunehmend Bauprojekte die sich an

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der „LCT ONE“ ist das erste umgesetzte Hochhaus des LifeCycle Tower Projekts. In dem Projekt wird zur Nutzbarkeit von Holz als Baumaterial geforscht. Das realisierte Erstprojekt „LCT ONE“ verfügt über acht Stockwerke171 und erreicht eine Höhe von 27 Metern172. Das Gebäude ist ein Holzhybrid. Die Fassade aus recyceltem Aluminium schützt das Holz vor extremen Witterungsverhältnissen. Der Kern ist ein Treppenhaus aus Beton, um den Brandschutzbestimmungen gerecht zu werden, 173 und Holz zudem nur dort einzusetzen, wo es auch wirklich sinnvoll ist. Der Bau dauerte insgesamt nur ein Jahr, 174 der Aufbau der Stockwerke um den Betonkern dauerte dabei (durch Vorfertigung und Planung) nur acht Tage. 175 Die Realisierung des LifeCycle Towers soll die Umsetzbarkeit von Holzhochhäusern für nachhaltigen Städtebau unter Beweis stellen und die Vorteile des Gebäudekonzeptes (90% verbesserte CO2-Bilanz, 50% kürzere Bauzeit) präsentieren. Auch in der Zukunft soll der LifeCycle Tower profitabel und nachhaltig sein, denn er ist voll recyclebar. Ein Architektenteam der „Cree GmbH“, ein Tochterunternehmen von „Rhomberg Bau“, das „Lifecycle“ gegründet hat, entwickelte ein marktreifes Hybrid-Bausystem für Holzhochhäuser bis zu 30 Stockwerken. Der „CLT ONE“ ist ihr Prototyp.176

Das aktuell höchste Holzgebäude der Welt ist der 2019 fertiggestellte Mj0sa Tower in Norwegen mit 85 Metern.177 In Deutschland ist die geplante „Windspitze“ in Hamburg mit 19 Stockwerken das zukünftig höchste Holzhaus. Das alles steht jedoch im Schatten eines Londoner Bauprojektes um ein dreihundert Meter hohes Holzgebäude. Die Planung läuft seit 2016, die Umsetzung ist jedoch umstritten, sicher auch aus Angst vor den großen Feuer, die in London schon gewütet haben.178

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3D Grafik des Holzhochhauses in London

3.2.4 Holz- und

Bambuskonstruktionen Holz ist ein stabiler und flexibler Baustoff.179 Dass er nicht so standhaft und massiv wie Eisen und Beton ist bringt den Vorteil mit, dass Holzkonstruktionen sehr viel genauer eine filigrane, moderne Optik mit sich und spart auch durch die genaue Planung Ressourcen.

Traditionelle Bambus-Architektur von Simon Velez, Indonesien.180

Bambus ist noch sehr viel leichter als Holz, bietet aber dieselben oder bessere Fähigkeiten bei Belastung durch Spannung und Druck. Aufgrund seiner Beschaffenheit lässt sich Bambus jedoch nicht so in Form bringen wie herkömmliches Holz. Bambus kann unter Berücksichtigung von besonderen Techniken auch als statisches Baumittel genutzt werden.

In diesem Zusammenhang ist eine feine Kalibrierung von Kräften und Gegenkräften ist notwendig.

Links: Fächerdachgewölbe einer Kathedrale in Bath, England, im Perpendikular Stile. 181

In Europa findet man dafür vor allem in Kirchen Beispiele. Der perpendikulare Stil wurde hier seit dem18. Jahrhundert oft verwendet um Kirchendächer zu konstruieren. Besonders verbreitet ist das Bauen mit Barcelonas 2009182

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als Beispiel das „Self-Fab House“ (Deutsch: Selbst fabriziertes Haus), ein Prototyp aus moderner Bautechnik und traditionellem Bauen für kosten- und materialsparende Gebäude in tropischen Gebieten. Die verwendete Bambusstruktur hält ohne nennenswerte Schäden Erdbeben aus. Das hundert Quadratmeter Nutzfläche bietende Haus besteht aus etwa einhundert regionalen Bambuspflanzen, die auf einem der Fläche des Hauses entsprechenden Stück Land gepflanzt und geerntet wurden. Die Bambuspflanzen brauchten 5 Jahre um zu wachsen.183

3.2.5 Lehmbau

Lehm hat als natürlicher Baustoff den Vorteil, dass er schon fertig ist und nur abgebaut werden muss. Daraus ergibt sich auch, dass er während der Nutzung und danach keine Umweltschäden erzeugt. Vor allem in wärmeren Regionen ist er ein effektiv verwendeter Rohstoff. Lehm ist ein meist regional verfügbarer Rohstoff, der weder beim Abbau oder beim Transport große Kosten oder Emissionen erzeugt.184 Er enthält keine Schadstoffe, ist zu 100% wiederverwertbar und bindet Schadstoffe aus der Raumluft.

Lehm schützt und konserviert Holz oder andere Baustoffe vor Witterung und verfügt über besonders effektive Eigenschaften zur Isolation gegen Kälte und Wärme.185 Dadurch entsteht ein sehr angenehmes Klima in Lehmgebäuden. Bei extremer Wärme im Sommer sind die Räume in einem Lehmhaus angenehm kühl, denn Lehm hat ein hohes Wärmespeichervermögen. Im Winter reguliert er die Luftfeuchte, in dem er Feuchtigkeit aufnimmt, speichert oder abgibt und schützt vor so zu trockener Raumluft. Die guten Wärme- und Feuchtigkeitsspeichereigenschaften hat der Lehm aufgrund seiner Diffusionsfähigkeit.186

Lehm hat enorm viele Verwendungszecke. Er lässt sich als Ziegel, Mörtel, Dämmung, Putz und Farbe verwenden.187 Er kann gut in Kombination mit anderen Baustoffen genutzt werden, z.B. im Fachwerkbau. Lehm kann jedoch auch ohne vorhandene Baustruktur zum Massivbau genutzt werden. Hierbei wird unterschieden in Stampfbau und luftgetrocknete Lehmziegel. 188

Mauer aus luftgetrockneten Lehmziegeln189

Beim Ziegelbau wird Lehm in Ziegelform getrocknet und dann mit Zement oder Lehm als Mörtel wie Klinker verbaut. Um den Lehmziegeln eine stärkere Struktur zu geben werden sie mit Stroh vermischt. Dieses stabilisiert den Lehmziegel, verbessern die Isolierung und erleichtert das Trocknen in kälteren und feuchteren Gegenden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Lehmmauer wird nach dem Bau häufig verputzt, um sie vor Witterungsschäden zu schützen. Dabei lässt sich bearbeiteter Lehm verwenden, der durch den Zusatz von

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zement oder Farbe resistenter und wasserundurchlässiger ist. Auch hier bietet ein überstehendes Dach simplen Schutz.190 191

Beim Stampfbau bzw. der Pise-Technik, wird der Lehm in feuchter und verformbarer Form in Schichten von 10 bis 12 Zentimetern aufgetragen. Die Form der Mauer wird durch hölzerne Rahmen bestimmt, die um die Mauer liegen, bis diese getrocknet ist. Die Lehmschichten werden festgestampft und alle drei Schichten wird eine Erosionsbarriere eingesetzt. Diese steht einige Zentimeter nach außen aus der Mauer und schützt sie davor, Schicht für Schicht weggespült zu werden. Durch das Vorstehen mindert die Erosionsbarriere den direkten Regeneinschlag. 192 Die Pise-Technik basiert auf Jahrhunderte alten Bautraditionen, die auch in der Moderne Verwendung finden.

Links und rechts traditionelle Umsetzung der Pise- Technik193

Das „Rauchhaus“ ist der Versuch des Architekten Martin Rauch, mit Lehm in kälteren und feuchten Regionen zu bauen. Dabei ließ er die Lehmwände unverputzt, denn Lehm blättert nicht und bildet auch keine Risse durch Wärmeunterschiede. Die ebenfalls aus Stampflehm bestehenden Innenwände sind mit einer 3 Millimeter dünnen Schicht aus weißem Ton und Quarzsand verputzt, die die Atmungsaktivität des Lehmes nicht mindert. Der Putz wird durch eine im Stampflehm eingearbeitete Flachsschicht gehalten und bedeckt auch die Heizungen des Hauses. Damit wird die ganze, sehr wärmespeicherfähige Mauer zum Heizungssystem.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

„Rauchhaus“ in Schlins, Österreich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fig. 1: Die verputzten Innenwände,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fig. 2: Schnitt des Bauplans,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fig. 3: Außenansicht.194

Lehmhäuser können auch durch eine Holzverschalung gegen Feuchtigkeit geschützt werden. Holz wird auch in Lehmwände eingebaut, um Tür- oder Fensterrahmen zu erhalten oder um Befestigungsmöglichkeiten zu schaffen.

Wichtig ist, um die Wiederverwertung oder die Abgabe in die Umwelt zu ermöglichen, darauf zu achten, dass der Lehm nicht mit Klebstoffen und Chemikalien versehen wird. Durch ihr Beimischen werden die positiven Eigenschaften wie Dämm- und Luftregulierung stark beeinträchtigt und der Lehm ist schadstoffbelastet. Um nachhaltig für Stabilität bei Lehmhäusern zu sorgen, kann eine Verringerung der Mauerstärken nach oben genutzt werden. Die untersten Schichten werden dicker gebaut und bieten ein stabileres Fundament für folgende Etagen. Durch in den Lehm eingearbeitete Gerüste und einem System von Holzsäulen und Holzdecken, dass die Lehmwände miteinander verzahnt, lässt sich das Bauen dickerer Mauern vermeiden.

Lehm ist, bei guter Pflege, ein sehr langlebiger Rohstoff. Die Ruinen der Stadt Schibam im Süd-Jemen sind für ihre neunstöckigen Wohnhäuser aus Lehmziegeln berühmt. Viele der Gebäude sind bis zu 25 Meter hoch und haben ein Alter von bis zu 500 Jahren. Die Lehmoberflächen müssen regelmäßig gepflegt und manchmal erneuert werden. Die Dächer und sensible Bauteile sind durch Kalkputz geschützt, der nur ca. alle 25 Jahre erneuert werden muss.195 In Europa sind industriell gefertigte Lehmbausteine ein zunehmend genutzter Baustoff und mittlerweile konventionell erhältlich.196

3.2.6 Naturstein

Naturstein ist ein Übergriff für viele Steinsorten, deren Vor- und Nachteile variieren. Unter dem Begriff Naturstein lassen sich die Bausteine Granit (1), Marmor (2), Sandstein (5), Quarz/Quarzit (4), Basalt (3), Kalkstein, Travertin (6) und Schiefer zusammenfassen. Kalkstein und Travertin werden jedoch selten in natürlicher Form verarbeitet.197 Alle Natursteine sind kapillaroffen, damit eigenen sie sich sowohl zur Dämmung, als auch zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit. Natursteine ermöglichen so ein gutes Raumklima.198 Naturstein ist der natürlichste Baustoff, den es gibt. Von Anpassungen der Form abgesehen, kann er absolut unbearbeitet verbaut werden. Der geringe Energieaufwand für seine Gewinnung und seine Langlebigkeit machen ihn zu einem schadstoffarmen und energiefreundlichen Baustoff.199 Naturstein ist außerdem sehr langlebig. Das liegt auf der einen Seite an der massiven Bauweise, in der verwendet wird, und auf der anderen Seite daran, dass er Witterungsverhältnissen verbaut wie unverbaut standhält. Die einzigen Spuren, die Wetter auf Natursteinen hinterlässt, sind mögliche Verfärbungen. Naturstein kann komplett weiterverwendet oder bedenkenlos entsorgt werde, da er keine Schadstoffe enthält.200 201

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Baumethoden mit Naturstein haben sich durch die modernen Möglichkeiten, den Stein zu schneiden, verändert. Zu der Bauweise mit vielen unterschiedlich geformten Steinen, die durch aufeinander abgestimmte Formen eine Wand bilden, kam eine dem Ziegelbau ähnliche, strukturierte Bauform mit zugeschnittenen Steinen. Das Bauen mit Steinen in ihrer gegebenen Form ist deutlich komplizierter und zeitaufwendiger, spart aber Ressourcen und Energie. Dadurch, dass die Steine nicht bearbeitet werden müssen, fällt weder Abfall an, noch muss Energie für die Bearbeitung aufgewendet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Steine sind wärmeleitend und vor allem wärmespeichernd. Durch die massive Bauweise eignen sie sich auch als wärmeleitender Baustoff zum Dämmen. Die tagsüber gespeicherte Wärme kann dann in der Nacht abgegeben werden. Als Fassade bietet Naturstein heute eine schöne und nachhaltige Option. Traditionelle Bautechniken können in der Fassade mit einem modernen, tragenden Mauerwerk kombiniert werden.

In dem Schweizer Dorf Iragna wurde versucht, die traditionelle Bauweise mit Stein auch in moderner Form möglich zu machen. Steinbrüche für den benötigten Stein liegen in der Region, so dass Kosten beim geringen Transport gespart werden. Der Stein wird als Fassade benutzt, der statisch tragende Mauerteil ist aus Beton. Die Steine sind bearbeitet, jedoch nicht passgenau, sondern nur in viereckige Form geschlagen. Durch verschiedene Größen der Steine können Lücken ausgeglichen werden. Anstatt von Mörtel wird hier die traditionelle „Rollschicht“ genutzt: Dünne Steinsegmente werden in die Fugen der großen Steine gelegt. Sie gleichen feine Unebenheiten aus und schließen die Mauer. Die Rollschicht erweitert zudem die Atmungsaktivität der Mauer. Was in diesem Fall aufgrund der innenliegenden, atmungsinaktiven Betonmauer sehr praktisch ist.202 203

Natursteinwand mit einer Rollschicht in den Fugen. 206

Traditionelle Natursteinfassade eines Neubaus in Iragna, Schweiz, 2006204

Besonders nachhaltig an Naturstein ist, dass er ohne Bearbeitung wiederverwendbar ist. Man kann ihn also schon für ein neues Haus verwenden, während das alte noch abgerissen wird. Bei Sanierungen kann eine Natursteinfassade auseinandergenommen und dann wieder zusammengesetzt werden.205

3.2.7 Backsteine und Klinker

Backsteine und Klinker haben den Vorteil, besonders wärmeeffizient zu sein; vor allem Lochziegel bieten optimalen Wärmeschutz und -Erhalt.206 Sie sind genau wie Naturstein sehr witterungsresistent und lassen sich wiederverwenden. Aufgrund der Tatsache, dass weder der verwendete Lehm oder Ton als solche in den natürlichen Kreislauf zurückgegeben werden können, sind Backsteine und Klinker als neuer Baustoff umweltschädlich.

Aufgrund der vielen Altbauten aus Ziegeln, sind schon verwendete Ziegel eine sehr nachhaltige Lösung. Das Recycling sieht man den Ziegel zwar an, in ihrer Qualität sind sie jedoch kaum gemindert. In Deutschland kann man recycelte Ziegel kaufen; der Preis variiert mit dem Zustand. Ein neuer m2 Fassadenziegel kostet 45-50€.207 Der Preis für recycelte Ziegel geht von 85€ (sehr gut erhalten) bis 27€ (Bruchstücke und Verfärbungen). Die Bauqualität der Ziegel ist jedoch gleich. Vor allem optische Aspekte entscheiden über den Preis.208

3.2.8 Green Charcoal Bricks

Eine innovative Erfindung der „School of Design and Innovation“ in Indien, Mumbai, bietet eine Lösung für viele Nachteile, die Beton mit sich bringt. Die „Grünen Holzkohleziegel“ bestehen aus Erde, Holzkohle, Zement und Biofasern der Luffa Gurke. Die getrockneten Fasern der Luffa Gurke geben den Ziegeln eine sehr stabile Struktur und bilden ihr Gerüst. Die Mischung aus viel Erde und wenig Zement gibt einen porösen Beton, der zwanzig Mal mehr Luftfreiräume als normaler Beton hat. Durch den Zusatz von Erde und Zement wird der Ziegel druckfester.209 Die Holzkohle erhöht die Feuchtigkeitsspeicherung des Ziegels und macht das Filtern von Schadstoffen aus der Luft möglich. Der durch die Struktur der Luffa Gurke von Poren durchlöcherte Ziegel bietet Pflanzen und Tieren Lebensmöglichkeiten. Der Ziegel bietet sowohl für die Umwelt als auch für den Menschen extreme Vorteile. Er kann Schadstoffe absorbieren, welche von (auf ihm wachsenden) Pflanzen weiterverwertet werden können. Durch die Poren kann Wasser und Wärme aufgenommen, gespeichert und abgegeben werden. Das macht den Ziegel zu einem guten Dämmstoff und ermöglicht ein ausgeglichenes Raumklima. Der „Grüne Holzkohleziegel“ ist stabil genug, um tragenden Stahl im Beton zu ersetzten. Das geht in so großen Mengen, dass mehr als 60% (der sonst für einen tragenden Betonblock nötigen Masse) gespart werden können. Der Beton ist zudem durch den eingegossenen Ziegel atmungsaktiv und leichter zu recyceln.

Durch den Kontakt mit Pflanzen und Tieren erleidet der Ziegel im Normalfall keine Schäden. Er lässt sich auch mit Lehm oder wie gewöhnliche Ziegel verbauen. Lehmbauten werden durch ihn sogar noch stabilisiert. Abgesehen vom geringen Zement-Anteil ist der Ziegel in der Natur zersetz- und recycelbar. In Städten ist das Potenzial der „grünen Holzkohleziegeln“ groß. Sie reinigen die belastete Luft, bereichern die angeschlagenen Biosysteme in Städten und sorgen für eine angenehme grüne Ästhetik.210

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2.9 Weiter Baustoffe der Zukunft

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bewachsener „Green Charcoal Brick“211

Der aus Urin hergestellte „Biobrick“212

In England wird zurzeit an den „Green

Charcoal Bricks“213 -ähnlichen Baustoffen gearbeitet. Es geht darum, die natürliche Struktur von Pflanzen zur Stabilisierung zu nutzen und gleichzeitig den Materialverbrauch zu reduzieren.

Pflanzenfasern von Karotten zum Beispiel können, in Beton eingegossen, diesen erheblich effizienter machen. Dies erreichen sie durch ihr Volumen, als auch durch den sinkenden Gesamtmaterialbedarf aufgrund der durch sie verbesserten Struktur.214 An der Universität von Kapstadt in Südafrika wurde eine Alternative für gebrannte Ziegel aus Sand, Bakterien und Urin gefunden. Die drei Bestandteile werden bei Raumtemperatur in Form eines Ziegels gepresst. Dabei findet eine mikrobielle Carbonat Fällung statt. Ein Prozess, der der Entstehung von Muscheln sehr ähnlich ist. Das Bakterium zersetzt den Urin und es entsteht Kalziumcarbonat (Kalkstein). Je länger der Prozess dauert, desto härter und stabiler wird der Kalkstein. Der aus Abfällen „gewachsene“ Ziegel hat eine sehr gute Ökobilanz: Er ist wiederverwendbar und kann auch problemlos in ein Ökosystem gegeben werden. An den Kosten des „Biobricks“ muss jedoch noch gearbeitet werden.215

3.2.10 Öko-Zement

Zement ist nicht recycelbar, jedoch trotzdem unverzichtbar. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat eine Möglichkeit gefunden, Zement klimafreundlicher herzustellen. Der neue Baustoff vereint die Verarbeitungs- und Produkteigenschaften von bekannten Zementen mit Energieeffizienz und Minderung der Emission von Kohlendioxid bei der Herstellung.216 Die Herstellung erfolgt bei Temperaturen von 200°C in einem Dampfdruckkessel. Der neue Zement braucht nur halb so viel Kalkstein.217 Bei seiner Produktion werden Energie und 50% der CO2 Emission eingespart.218 Der Zement ist seit 12 Jahren in Forschung, jedoch aufgrund extremer Ansprüche und Tests noch nicht zugelassen.219

An der Drexel University in Indien wurde ein Öko-Zement entwickelt, der dort bereits eingesetzt wird. Der Zement hat einen CO2 Ausstoß, der um 97% geringer ist, als der des herkömmlichen Zementes. Das wird möglich durch eine innovative Methode. Diese macht das Brennen des zur Zementherstellung benötigten Kalksteins überflüssig. Ähnlich des Verfahrens des KIT. Das in Indien genutzte Bindemittel ist 40% günstiger und das bei gleicher Qualität.220

In Österreich existiert bereits eine Zementart namens «Slagstar», die vorwiegend aus gemahlener Hochofenschlacke besteht. Laut Herstellerangaben lassen sich damit rund 90% der CO2 Emissionen einsparen. Auch er ist dem Prinzip der KIT sehr ähnlich. Die zusätzliche Nutzung von Schlacke und Asche aus der Kohle- und Metallindustrie steigert die Ökobilanz. Müll und Verbrennungs-Rauchgasen fließen als Zementersatz in Betonbaustoffe ein und binden so Schadstoffe. So werden CO2 Emissionen nicht nur gemindert, sondern rückgängig gemacht. Pro Tonne Flugasche werden im Beton fast eine Tonne CO2 einspart.

Das Forschungsprojekt ELEXSA will eine innovative Aufbereitungskette mit effizienten Methoden zur Rückgewinnung von Metallen aus Aschen, Schlacken und Stäuben entwickeln. Damit wäre der Zement aus Schlacke wirtschaftlicher und in größeren Mengen verfügbar.221

3.3 Recycling Rohstoffe

Es gibt, wie schon aufgezählt, viele nicht nachhaltige Rohstoffe. Diese haben in ihrer Verwendung bereits Schäden in der Umwelt angerichtet. Aber sie einfach zu verteufeln und zu meiden, wäre alles andere als nachhaltig. Aufgrund der Rohstoffknappheit sind wir, auch nach der Umstellung auf nachhaltige Rohstoffe, gezwungen, die bereits der Natur entnommenen Rohstoffe zu verbauen. Anstatt Müll zu produzieren, müssen wir also recyceln. Recycelte Rohstoffe ermöglichen sogar die höchst mögliche Nachhaltigkeit. Seit Ende 1990 wurden bis Ende 2018 9,2 Millionen neue Wohnungen in Deutschland gebaut. Unter Berücksichtigung von Umnutzungen und Abriss stieg der Wohnungsbestand um 8,14 Millionen Wohnungen. Bei einer Bevölkerungszunahme von 3,2 Millionen Einwohnerinnen und Einwohnern im gleichen Zeitraum wuchs der Wohnungsbestand also wesentlich stärker als die Bevölkerung. Es gibt also durchaus Material für Recycling.222 Beton, Stahl und Zement sind die meistgenutzten Bauressourcen. Ohne sie könnten wir nicht so bauen, wie wir es heute tun und sie sind unverzichtbar; Es muss also recycelt werden.

3.3.1 Beton

Beton lässt sich komplett wiederverwenden, wenn er mit neuem Beton gemischt wird. Sand und Kies lassen sich so sparen, Zement jedoch nicht. Der erzeugte Granulat-Beton kann 25 bis 50% recyceltes Material enthalten. Der deutschen Firma „Multicon“ gelang 2018 ein Durchbruch basierend auf Versuchen von Dr. Helmut Rosenlöcher. Dieser versuchte, aus dem bei der Betonproduktion aussortiertem Feinsand, Pellets zu erzeugen. Basierend auf der Idee nicht nach weiteren chemischen Bindemitteln zu suchen, sondern den Sand zu verändern. Der zu feine und runde Wüstensand wird noch weiter verfeinert. Bei diesem Prozess brechen die Körner auf und haften wieder. Der Beton spart bis zu 40% Zement und lässt sich aufgrund der feineren Körner leichter recyceln. Vor allem der granulate Recyclingbeton lässt sich gut mit dem Feinsand kombinieren. Aufgrund von noch ausstehenden Tests und umstrittenen mineralischen Bindemitteln ist der Beton jedoch noch nicht auf dem Markt erhältlich.223

Das Unternehmen Polycare Research Technology aus dem Schwarzwald hat eine Möglichkeit gefunden, Wüstensand mit Hilfe von Polymerharz zu Betonsteinen zu binden. Das Polymerharz ist jedoch nur bedingt recycelbar und beeinträchtigt auch die Möglichkeiten, den darin gebundenen Beton zu recyceln.224 Wenn ein „Wüstenbeton“ mit umweltfreundlichem Bindemittel gefunden wird, würde das den bedrohten Meer-, Küsten- und Flusssand schützen und Beton könnte weiterhin genutzt werden. Vor allem Feinsand ist zukunftsweisend, da durch die Notwendigkeit von Recyclingbeton eine Verschwendungs- und Müllwirtschaft vermieden wird.

Eine nachhaltige Lösung für Stahlbeton ist das Ersetzten des struktur- und elastizitätgebenden Stahls durch Holz, Bambus oder andere Naturfasern wie den „Green Charcoal Brick“.225 Damit wird der Beton bei gleichbleibender Qualität leichter, materialsparender und ökologischer.

3.3.2 Recycling-Stahl

Stahl lässt sich zu fast 100 % recyceln. Dabei werden zudem keine weiteren Schadstoffe freigesetzt; die Erhitzung von bereits genutztem Stahl erfolgt in Lichtbogenöfen, die „nur“ Strom brauchen. Der Prozess des Recyclings geht zudem schneller und ist um ein vielfaches günstiger.226 Die Stahlindustrie wirbt zurzeit damit, dass 100% des Stahles in Deutschland recycelt werden. Das trifft jedoch nur auf den von der deutschen Stahlindustrie hergestellten Stahl zu. Es gibt immer noch enorme, teilweise ignorierte, teilwiese unerreichte Mengen an Altstahl, der recycelt werden kann. Stahl lässt sich immer wieder recyceln und bietet so als Recyclingressource durchaus Nachhaltigkeit. Aufgrund der extremen Nachfrage nach Stahl ist das Verzichten auf neuen Stahl jedoch noch nicht möglich. Stahl ist aber auch noch keine knappe Ressource.

Durch die Verwendung von Wasserstoff als neues Reduktionsmittel, anstelle von Kohle oder Gas, lässt sich Stahl fast emissionsfrei herstellen. Zurzeit wird an der Nutzung von reinem Wasserstoff noch geforscht.227 Wenn der Wasserstoff „grün“ und wirtschaftlich ist, lässt sich durch seine saubere Verbrennung „grüner Stahl“ herstellen.228

In der Nutzung ist Stahl sehr nachhaltig. Er ist bedingt witterungsresistent, durch den Schutz von Beton oder Verkleidungen aber extrem langlebig. Stahlbauten lassen sich, vergleichbar schnell wie Holzbauten errichten. Dies liegt auch hier an der passgenauen Vorfertigung. Mit keinem Baumaterial lässt sich nachhaltig so hoch und groß bauen wie mit Stahl. Er eignet sich vor allem im Hochbau und für unbewohnte Gebäude und Konstruktionen229 (siehe Abbildung). Seine hohe Tragfähigkeit bei geringen Abmessungen spart Material und verringert Bauvolumen. Vor allem macht diese Tragfähigkeit aber schlanke, große Konstruktionen möglich. Heutige Wolkenkratzer wären ohne Stahl unmöglich; man denke an die Stahlgerüste des Empire State Buildings in New York230, des Gasprom Towers in Sankt Petersburg231 oder des Burj Khalifa232

Palais des Machines in Paris, Frankreich 1898 233

3.3.3 Regionale und nachhaltige Anwendung von Ressourcen

Selbst die nachhaltigste Bauressource verliert ihren Wert, wenn sie um den halben Globus gefahren werden muss oder komplett falsch verbaut ist. Natürliche Ressourcen sind meist überall regional verfügbar und eigen sich oft optimal für das Bauen der jeweiligen klimatischen Verhältnisse.

So wäre das Bauen mit Bambus234 in Deutschland extreme ineffektiv und ineffizient. Genauso das Bauen mit importiertem Beton in den Tropen. Lehm lässt sich optimal in Wüsten und trockenen Gebieten nutzen. In verregneten, kalten Regionen wäre er eine Verschwendung. Das verhindert auch die weltweite Überbelastung von bestimmten Ressourcen. Zudem entsteht regionale, abwechslungsreiche Architektur.

Aber auch im regionalen Bereich ist ein nachhaltiger Rohstoff nicht gleich nachhaltig. Jeder Rohstoff hat einen optimalen Verwendungszweck und erst wenn er auch für diesen verwendet wird, ist er nachhaltig. Beton gibt durchaus Sinn für Kernkonstruktionen, Holz wäre in der Verwendung als Dach ungünstig und Stahl ist sehr vorteilhaft in der Nutzung für Gerüstkonstruktionen und Fassaden. Das bewusste Einsetzten eines Rohstoffes ist genauso wichtig wie seine Beschaffenheit und Herstellung.

3.3.4 Wolkenkratzer - in die Höhe um Flächen zu schützen

Um unsere Flächen und Umwelt zu schützen, haben sich in Deutschland Bund und Ländern das Ziel gesetzt, die Fläche, die pro Tag zum Bauen freigegeben wird, bis 2020 auf 30 Hektar zu begrenzen.235 Eine Möglichkeit, diese Pläne umzusetzen, ist das Ausweichen in die Höhe. Die durchschnittliche Grundfläche für ein Einfamilienhaus beträgt in Deutschland 150 m2. Mit Garten usw. kommt es auf 800 m2 bis 900 m2. Ein Doppel- oder Reihenhaus liegt bei 120 m2, mit Garten bei 600 bis 700 m2. Bungalows benötigen, um die gleiche Nutzfläche wie zwei bis dreistöckige Häuser zu erzielen, eine Fläche von durchschnittlich 200 m2. Die gegebene Nutzfläche eines Hauses ist meist um ein Drittel größer als die Grundfläche, welche also ca. 67% der Nutzfläche stellt.236

Ein Hochhaus bietet deutlich mehr nutzbaren Raum im Verhältnis zur Grundfläche.237 Extreme sind Bauten wie das höchste Gebäude der Welt, der Burj Khalifa oder der ihn - in Zukunft - überragende Jeddah Tower. Der Burj Khalifa ist 828 Meter hoch und umfasst 1044 Apartmentwohnungen auf 189 Etagen. Die gesamte Nutzfläche beträgt ca. 517.000 m2, die Grundfläche beträgt dabei 7.000 m2. Die Grundfläche ist also nur 1,3% der Nutzfläche.238

Oben: der Burj Khalifa in Dubai, Vereinigte Emirate 239

Grundfläche des Burj Khalifa in Dubai, Vereinigte Emirate (7.000m2) 240

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der geplante Jeddah Tower mit 1007 Metern Höhe ist noch extremer. 530,000 m2 Nutzfläche, auf einer kleineren Grundfläche werden ein noch größeres Verhältnis von Nutz- zu Grundfläche schaffen.241 Beide bieten Parkplätze für die Bewohner und geben durch Restaurants und Läden Platz für ein soziales Leben im Turm.

3D Visualisierung des Jeddah Towers 242

Ab einer bestimmten Höhe wird der Aufwand zur Errichtung von Wolkenkratzern unwirtschaftlich, weil die Kosten für Statik, Logistik und Energieversorgung. überproportional steigen. Die wirtschaftliche Grenze von Wolkenkratzern bei ca. 300 m. Alles weitere dient zur Schaustellung und dem Test, wie hoch wir bauen können.243 244

Breite und nicht ganz so hohe Gebäude bieten ein ebenfalls gutes Verhältnis von Grundfläche zu Nutzfläche. In ihnen ist Platz für Parks oder gemeinschaftliche Räume. Etwas, dass das Leben im Hochhaus erträglicher macht. In einem Hochhaus zu leben ist nicht unbedingt was für jeden: minutenlange Aufzugfahrten; (oder optional) stundenlange Treppengänge, Abkapselung vom sozialen Leben der Stadt und das komplette Fehlen der Natur.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eine moderne, neue Denkweise von Hochhäusern ist hier gefragt, ähnlich wie bei der Stadt. Die festen Grenzen zwischen Haus und Natur müssen aufgebrochen werden, um das Leben in naturnähe auch in Wolkenkratzern zu ermöglichen. Außenliegende Aufzüge sind hier eine Lösung, denn die Aussicht auf die Stadt macht das Warten erträglicher. „Urban Farming“ in Hochhäusern gibt den Menschen die Möglichkeit, Gartenarbeiten zu tätigen und ganze Etagen, die für Parks genutzt werden, schaffen Raum für Freizeit und Erholung. Durch Moose und an Gerüsten wachsende Pflanzen entsteht ein besseres Luft- Wärme- und Feuchtigkeitsklima. Sie binden Schadstoffe, erzeugen Sauerstoff, schützen angenehm vor direkter Sonneneinstrahlung und Hitze, speichern oder geben Feuchtigkeit und brechen die extremen Winde, die an Wolkenkratzern entstehen. Hier ist die Verwendung von Rankenpflanzen, Moosen und anderen kleinen Gewächsen möglich. Die richtige Architektur macht aber auch Grasflächen und größere Bäume in Hochhäusern möglich. Aber dazu mehr im Kapitel Ein Beispiel ist hier der Commerzbank Tower; auch wenn er keine Apartments hat, wurden Pflanzen genutzt, um eine bessere Arbeitsatmosphäre zu schaffen.

Etagenplan des Commerzbank Towers in Frankfurt am Main 245 246

Das dreieckige, 259 Meter hohe Gebäude hat an allen Seiten mehrere Innengärten. Diese sind alle mit dem Luftschacht im Zentrum des Gebäudes verbunden und erzeugen ein gesundes Klima im gesamten Turm. Die Bäume bieten Schatten und kühlen die Raumtemperatur. Dadurch machen sie die großen Glass- Fassaden möglich. Diese würden durch die einstrahlende Sonnenenergie ohne die Bäume das Raumklima zu sehr erhitzen. So entsteht ein ausgeglichenes System: Die Glass-Fassade macht die Bäume möglich und die Bäume erlauben die Glass-Fassade.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für die im Commerzbank Tower arbeitenden Menschen ist beides ein großer Gewinn. Ein natürliches Umfeld für Pausen, Gespräche und eine schöne Aussicht, sowohl vom Arbeitsplatz aus auf die Bäume, als auch durch die Glass-Fassade auf die Stadt.

Aussicht auf Stadt und innere Parkanlage 247 248

Eine weitere Möglichkeit, das Leben in Hochhäusern attraktiver zu machen, ist das Verbinden verschiedener Hochhäuser. Durch Brücken und Plattformen lassen sich Übergänge schaffen. Es könne auch ganze Etagen geteilt werden. Das ermöglicht eine Gesellschaft in Hochhäusern und mindert die Wege zwischen den benachbarten Hochhäusern, denn man muss einfach nur die horizontale Entfernung gehen.

Auf verbindenden Etagen lassen sich Bäume pflanzen und so lassen sich relativ große Parkanlagen in der Höhe errichten. Das sogenannte „Linked-Hybrid“ Prinzip hat neben Parkanlagen und kurzen Wegen auch strukturelle Vorteile. Es wurde nach den Anschlägen auf das „World Trade Center“ entwickelt. Die Stabilität, die die Hochhäuser durch die Verbindung gewinnen, ist extrem. Und selbst beschädigte Türme werden durch die Nachbartürme weitergetragen. Aufgrund der hohen Stabilität können Bauressourcen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Umgesetzt wurde das „Linked-Hybrid“ Prinzip bis heute noch nicht. In Hochhäusern zu wohnen ist nicht nur platz- und ressourcenfreundlich, es ist auch energiesparend. Grundbedingung ist jedoch bei heutigem Stand der Architektur die 300 Meter Grenze. Die Zusammenlegung bestimmter Faktoren sind nur in Hochhäusern möglich. Damit wäre ich auch schon beim nächsten Kapitel . 252 (Pfammatter 2014) S. 205

3.4 Energiesparendes Bauen

Das der Energieverbrach in Deutschland zu hoch und nicht nachhaltig genug ist, hat die Bundesregierung erkannt. In ihrem Energieziel für 2050 sieht sie deshalb vor allem drastische Senkungen im Bereich der Haushalte und Architektur vor. Wie in der folgenden Abbildung „Energieverbrauch 2005, 2008 und 2050 für die Sektoren Haushalte, GHD und Industrie“ sichtbar.

Der Schwerpunkt liegt ganz klar beim Energieverbrauch der Haushalte mit einer Reduzierung von 759 Terrawattstunden auf 105 Terrawattstunden im Jahr, das entspricht rd. 86 %. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf den beiden energielastigsten Faktoren, Warmwasser (94,6 Prozent Reduzierung) und Raumwärme (92,2 Prozent Reduzierung).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das sind notwendige, machbare, aber nicht kleine Ziele, die im Bereich der Haushaltsenergie bis 2008 eingehalten werden konnten. Die 1,9%, die jährlich erreicht 253 (Umweltbundesamt, Energieziel 2050 2010) werden müssen, wurden sogar leicht übertroffen.249 Die Kritiker bemängeln aber, dass der Energieverbrauch an sich nicht das größte Problem sei, sondern die Emissionen der Energieerzeugung.

Das Ziel der Bundesregierung ist es hier, 80% des deutschen Primärenergieverbrauches bis 2050 aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen.

Dafür müssten durchschnittlich jedes Jahr 2% weniger Energie aus fossilen Brennstoffen gewonnen und verwendet werden.

Vom Beginn in 2010 bis heute (2020) sind es durchschnittlich 0,7%. Bei einem Anhalten dieses Rückganges wäre das Energieziel 2050 erst im Jahr 2125 erreicht, mit der Aussicht, dass wir dann immer noch 20% unserer Energie durch fossile Brennstoffe gewinnen.

Die gesamten Kosten der energetischen Sanierung Deutschlands liegen bei ca. 2.000 bis 2.800 Milliarden Euro. Die Amortisationszeit der Ausgaben liegt bei 40 bis 50 Jahren, also ungefähr bei Erreichen der geplanten Ziele.250

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Möglichkeiten für nachhaltige251 Energien wird zu großen Teilen nicht genutzt oder ist noch nicht Nutzungsbereit.

Solaranlagen bieten uns durch die Sonne mehr Energie als der Mensch jemals nutzen könnte. Biomasse, Windenergie, Geothermie, Fusionsenergie und Wasserkraftwerke könnten unseren Energiebedarf mehr als nur gut abdecken und dank der Entwicklung von Speicherkraftwerke ist Ökostrom auch auf Abruf verfügbar. Aber da diese Möglichkeiten noch nicht erschlossen sind, bleibt nur eins übrig: Strom sparen und damit die 2% ausgleichen.

Hier stehen wir wieder vor den Hauptfaktoren Wärme und Wärmehaushalt

3.4.1 Wärmehaushalt

Was den Wärmehaushalt betrifft sind Reihenhäuser, Wohnung oder Hochhäuser energiesparend. Je mehr Wohnungen sich eine Außenwand teilen, desto geringer ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Weniger Oberfläche bedeutet geringerer Wärmeverlust und auch weniger Wände, die gedämmt werden müssen.252

Bei der Effizienz des Heizens sind Mehrparteien und Hochhäuser umstritten. Das zentrale Aufbereiten von Heizwasser ist zwar effizienter und umweltfreundlicher, doch die längeren Wege erzeugen einen Wärmeverlust und müssen eine größere Menge vorgehaltenes Warmwasser erhitzen. Um beim Heizen Energie zu sparen, gibt es zwei emissionsfreie und am Haus angebrachte Heizungssysteme.

Zum einen Solarpanels, die durch Sonnenenergie ein Medium erwärmen, das über einen Wärmetauscher bei Bedarf Heizungswasser erhitzt und zum anderen Geothermie, durch Nutzung der Erdwärme wird hier dasselbe Prinzip angewandt. Bei Ausfällen muss jedoch auf Strom zur Wärmegewinnung zurückgegriffen werden253.

Hackschnitzel- und Holz-Pelletheizungen bieten mehr Nachhaltigkeit als Öl- und Gasheizungen, da regenerative Brennstoffe verwendet werden, Emissionen entstehen aber trotzdem.254

Neben der Konduktionsheizung, also der herkömmlichen Wasserkreislaufheizung, gibt auch noch andere Möglichkeiten. Elektroheizungen sind zwar, wenn Ökostrom verwendet wird, emissionsfrei, aber benötigen extreme Mengen an Energie.255

Einem anderen Prinzip folgen Konvektionsheizungen mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung. Das direkte Erwärmen der Luft spart Technik und Wasser. Dabei wird sowohl für die Temperatur als auch für den Austausch der Luft gesorgt.

Thermische Luftzüge, die Staub aufwirbeln und Zug erzeugen, sind problematisch. Allergiker können durch den aufgewirbelten Staub Probleme bekommen und zu dem ist Zugluft im Haus sehr ungemütlich. Um das zu verhindern, wird in modernen Wohnraumlüftungen mit natürlicher Konvektion gearbeitet. Konvektion ist die Bewegung von Gas- oder Wasserteilchen durch ihre Wärme.

Da warme Luft aufsteigt, lässt sich durch das Erhitzen von Luft eine natürliche Luftströmung in einem Haus erzeugen. Bei milden Erhitzungsstufen und einem gut im Haus verteilten Lüftungssystem lassen sich merkbare Strömungen vermeiden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Um das Aufwirbeln von Staub zu verhindern, ist es wichtig, dass die warme Luft oben und kühle Luft von unten zugeführt wird. Abluft muss immer im unteren Raumbereich entweichen. Das vermeidet aufsteigende Luftströme, die den Staub vom Boden aufwirbeln und hochtragen.

Um eine Konvektionsheizung zu ermöglichen, muss ein Haus besonders effektiv gedämmt sein. Je geringer der Unterschied der herrschenden Temperatur zur Wunschtemperatur ist, desto schwächer ist auch der Luftzug.

Ein Passivhaus ist die Perfektion diese Prinzipes. Hier werden die Sonneneinstrahlung und die Wärme der Bewohner genutzt. Durch die Wohnraumlüftung wird die minimal benötigte Wärme zugeführt.256 257 Um das zu erreichen, muss ein Passivhaus optimal gedämmt sein.258

3.4.2 Smart Homes

Eine effektive, sehr direkte Maßnahme, Strom zu sparen sind „Smart Homes“. Auch schon kleinste Anwendungsbereiche, in den Bestandsbau integriert, können wirksam sein. Zum Beispiel das bundesweite Einsetzten von kleinen Energiemanagementsystemen. Diese regulieren, basierend auf Daten des Deutschen Wetterdienstes und der An- oder Abwesenheit der Bewohner die Heizung. Unnötiges Heizen und dauerhaft vorgehaltenes Warmwasser für Heizungen könnten so vermieden werden.

Die Kosten für die Systeme liegen bei insgesamt 30 Milliarden. Die Energieeinsparungen innerhalb eines Jahres liegen bei 20% der Haushaltsenergie.259 Damit hätten wir die versäumten 14% der letzten 10 Jahre wieder eingeholt und sogar übertroffen, was Handlungsspielraum und kostenfreie Zeiten ermöglicht.

3.4.3 Nachhaltig dämmen

Um ein Haus warm zu halten, gibt es die Dachdämmung, Wanddämmung, Deckendämmung und Bodendämmung. Die möglichen Dämmungsarten teilen sich auf in die Innendämmung, Kerndämmung und Außendämmung.

Welche genutzt wird, kann teilweise variieren, ist jedoch bei Dach und Boden festgelegt. Außen und innen definiert sich hier an dem statisch tragenden Mauerteil.

Um zu dämmen kann die Mauer, das Baumaterial selber oder spezielle Dämmstoffe genutzt werden. Letztere sind oft effektiver.

Dächer, Böden und Decken werden im Normalfall immer innen gedämmt. Bei Wänden ist sowohl die Außen- als auch Innendämmung möglich. Innendämmungen sind oft problematisch, da sich der Taupunkt nach innen verlagert und im Winter feuchte Innenraumluft als Kondensat in der Dämmung gefrieren kann.260

Um zu dämmen muss man erstmal die Art der Wärmeübertragung kennen, die man verhindern will. Die Wärmeübertragung unterteilt man in:

Konvektion (Wärmeströmung), sie ist die Wärmemitführung von strömenden Fluiden (Gas und Wasser). Konvektion entsteht durch Gravitation und das Aufsteigen leichterer warmer Stoffe.261 Im Vakuum oder in festen undurchlässigen Stoffen ist Konvektion nicht möglich.

Konduktion (Wärmeleitung), sie ist die Weitergabe der Wärmeschwingung eines Atoms zu seinen benachbarten Atomen. Die Konduktion folgt der Diffusion, Wärme strömt ins Kalte und umgekehrt. Auch sie funktioniert nicht im Vakuum.262

Thermische Strahlung (Wärmestrahlung), sie ist eine elektromagnetische Strahlung, die emittiert und absorbiert werden kann.

Wärmestrahlung mit geringer Wellenlänge wird als Licht sichtbar. Fast alle Stoffe emittieren oder absorbieren thermische Strahlung durchgehend. Thermische Strahlung In Bezug auf Wärme gibt263 264 es folgende Materialkategorien: reflektierende Stoffe, aufnehmende und speichernde Stoffe, aufnehmende und leitende Stoffe, durchlässige Stoffe und unreaktive Stoffe.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Um Konvektion zu verhindern eignen sich als Dämmstoff dichte Fassaden oder eine Vakuumdämmung, welche aber den gleichen Effekt erzielt wie eine extreme luft­undurchlässige Fassade. Beide sind unreaktiv auf Wärmeströmungen. Die warme Luft gibt dann ihre Wärme in Form von Konduktion an die angrenzenden Materialien ab.

Hier eignen sich Dämmstoffe, die eine extrem geringe Wärmeleitfähigkeit haben, Glasfaserwolle zum Beispiel.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ein Vakuum hat die geringste Wärmeleitfähigkeit, ist jedoch meist zu aufwendig und teuer. Materialien mit einer hohen Wärmespeicherkapazität eignen sich ebenfalls. Die gespeicherte Wärme kann dann über einen längeren Zeitraum wieder abgegeben Oft sind die außen- und innenliegenden Mauerteile, also Fassade und Mauerkern, wärmespeichernd und die zwischen ihnen liegende Dämmschicht hat eine extrem geringe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird die innenliegende Temperatur auch später noch aus dem im Wärmespeicher gehaltener Energie gespeist.

Außengedämmte Hauswand mit vorgesetzter, hinterlüfteter Fassade 265 Die in der Mitte liegende Dämmschicht verhindert, dass die gespeicherte Wärme nach außen entweichen kann oder in das Gebäude dringt.

Von innen wird sie durch die Mauer oder (bei Innendämmung) durch eine Dampfsperre vor Feuchtigkeit geschützt. Außen gibt es eine Luftschicht zwischen Fassade und Dämmstoff, so das Feuchtigkeit aus der Dämmung entweichen kann.

Wärmestrahlen können durch reflektieren, mittels Sonnenschutzfolie oder Verspiegelung gedämmt werden. Man kann sie auch, genau wie bei der Wärmeleitung durch wärmespeicherfähige Stoffe aufnehmen und langsam auskühlen lassen. Wärmestrahlung durchdringt besonders leicht Fensterscheiben, hier ist das Abschirmen des Fensters durch ein Überdach die beste „Dämmung“.

Um Wärme zu speichern, gibt es zwei Möglichkeiten. Den Massivbau, z.B. eine Natursteinmauer, oder eine vorgesetzte Fassade, die Wärme vor allem durch die hinter ihr liegende Luftschicht speichert.

Die Natur bietet sehr viele nachhaltige Dämmstoffe an. Sie sind größtenteils kapillar, was eine Feuchtigkeitsregulierung möglich macht. Natürliche Wandbeschichtungen auf lehm- und tonbasis fördern das. Häufig verwendete Dispersionsfarben, Tapeten und Dampfsperren verhindern die natürliche Feuchtigkeitsregulierung auch bei sehr kapillaren Dämmstoffen.

Kein natürlicher Dämmstoff hat eine so geringe Wärmeleifähigkeit wie Mineralwollen und Pu-Schäume. Das ist in Anbetracht der Tatsache, dass extremes Dämmen sowohl unwirtschaftlich als auch kontraproduktiv für die Raumtemperatur ist, ein Vorteil. Dämmungen brauchen 30 Jahre bis sie amortisiert sind. Ein Heizanlagentausch rechnet sich schneller und ist auch auf lange Sicht günstiger sowie ressourcenschonender.

In manchen Fällen kann eine extreme Dämmung den Wärmebedarf eines Hauses sogar erhöhen, denn Wärme, die durch Sonnenstrahlung auf die Fassade fällt, kann im Winter nicht in das Haus fließen.

Natürliche Dämmstoffe stehen herkömmlichen also in nichts nach.266

Welche es gibt möchte ich im folgenden Kapitel darstellen.

3.4.4 Natürliche Dämmstoffe

Natürliche Dämmstoffe haben drei entscheidende Vorteile, sie sind regenerativ, schadstofffrei und nach der Verwendung biologisch abbaubar. In der Herstellung sind sie energie- und arbeitssparender und zudem in der Nutzung energieeffizienter.

Flachs und Hanf

Flachs- und Hanffasern lassen sich zu Dämmmatten verarbeiten. Bei der

Hanffasererzeugung „Schäben“ können sie gemischt mit Bitumen und Tongranulat zu Schüttdämmstoffen oder zu festen Platten verarbeitet werden. Die Dämmstoffmatten aus Flachs und Hanf lassen sich in Wände, Dächer und Böden verarbeiten. In der Verarbeitung sind diese Dämmstoffe hautverträglich und staubarm.

Dämmstoffe mit „Hanfschäben“ sind neben der wärmedämmenden Wirkung auch eine sehr gute Schalldämmung. Beide Produkte sind erneuerbar und zersetzten unter Witterungsverhältnissen ohne Schadstoffe zu hinterlassen.267

Flachs/Hanffaser Dämmmatte 268

Holzfaserwolle

Holzfaserwolle, normalerweise erhältlich als Holzfaserwolle-Platten, bestehen aus Holz, das mit Zement oder Magnesit als Bindemittel in Form gepresst ist. Die Platten sind resistent gegen Fäulnis, Pilze und tierische Schädlinge. Sie wirken feuerhemmend und feuchtigkeitsabsorbierend. Die Platten sind verglichen mit anderen eine eher schwache Dämmung. Ihre Stärke liegt in der Resistenz als dämmende Putzträger im Außenbereich. Ihr größter Vorteil ist aber die Schalldämmung. Holzfaserplatten werden als Akustikplatten eingesetzt. Durch spezielle Oberflächenprofile können sie für den Schallschutz genutzt werden. Herstellung, Verwendung und Entsorgung sind nicht gesundheitsgefährden. Der Dämmstoff ist recyclingfähig.269 270

Holzzellulosedämmung

Das Rohmaterial, aus dem Zellulosedämmung besteht, ist Altpapier. Dadurch ist Zellulosedämmung ein Recyclingprodukt aus regenerativen Rohstoffen. In der Herstellung werden keine Emissionen erzeugt, das Papier wird gehäckselt und mit

Brandschutzmitteln bearbeitet. Zellulosedämmung wird als Zwischensparrendämmung eingeblasen, wodurch es in jede Form passt und für alle Dämmanwendungen geeignet ist.271

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für einen ökologischen Dämmstoff ist Holzzellulosedämmung günstig. Sie ist diffusionsoffen, feuchtigkeitsregulierend und brennt, aufgrund der Zugabe von Borsalz, nicht. Holzzellulose ist nicht für den Selbsteinbau geeignet und muss durch eine Fachfirma eingeblasen werden.272

Seegras

Seegrasdämmung ist frei von Zusatzstoffen und speichert CO273. Es wird genau wie Holzzellulose in bestehenden Hohlräumen als Zwischensparrendämmung genutzt. Es ist diffusionsoffen, feuchteregulierend und im verbauten Zustand schimmelresistent.274 Seegras ist eine einjährige Pflanze. Die abgestorbenen Pflanzen lösen sich regelmäßig vom Meeresboden ab und werden an die Ostseeküste gespült. Mit Jahresrekorden von 8 Millionen Tonnen gibt es in Dänemark öfters mehr Seegras als Heu.

Heute wird es aufwändig entsorgt, um die Strände touristenattraktiv zu machen. Seegras ist ungezieferresistent, brennt nicht und ist im Gartenbau, vermischt mit Erde, ein wertvoller Dünger.

Die Gewinnung von Seegras erzeugt keine Emissionen. Es wird aus dem Ufergewässer und vom Küstenstreifen gesammelt und zum Trocknen auf Wiesen verteilt. Dort ist es bewusst dem Regen ausgesetzt, damit das Meersalz und der Sand abspült werden.

Damit ist das Seegras auch nicht mehr wasserziehend. Nach dem Trocknen wird es wie Heu zu Ballen gepresst und auf die Baustelle geliefert. Seine Fasern bleiben in der Dämmschicht stabil und die Dämmung sackt nicht ab. Das Seegras wird mit der Hand in Hohlräume gestopft.275

Seegras, zum Verkauf gepresst 276

Hobelspäne zum Einblasen

Hobelspäne aus der Holzindustrie, mit Zusätzen gegen Schädlingsbefall, Schimmel und

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Feuerschutz versetzt, eignen sich als Einblasdämmstoff. Die Dämmschicht ist Die Schallschutzeigenschaften und der sommerliche Wärmeschutz sind, wie bei allen Einblasdämmstoffen, hoch. Verwendung finden Hobelspäne in der Zwischensparrendämmung vor allem im Holzskelettbau und Holztafelbau.277 278

Stroh

Stroh erzeugt eine extrem geringe Umweltbelastung bei der Produktion, während des Einsatzes und auch bei der Entsorgung. Um effektiv zu dämmen, muss Stroh in größeren Mengen verwendet werden. Die benötigten, dickeren Dämmschichten bringen eine höhere Wärmespeicherfähigkeit mit sich. Stroh ist, trotz des größeren Materialbedarfs, extrem günstig. Stroh ist kapillar und somit feuchtigkeitsregulierend.

Um die Möglichkeiten von Stroh als Dämmstoff unter Beweis zu stellen, baute der Architekt Werner Schmidt ein komplett wärmeenergieautarkes Passivhaus mit dem Dämmstoff Stroh

Das „Best Climate house“ 2003 in Süd Tyrol, Italian279

Wie in der Abbildung sichtbar sind die Dämmräume sehr breit. In den Wänden verwendete der Architekt gepresstes Stroh mit einer Stärke von 50 cm, im Dach sind es 60 cm.280

Dämmstoffe im vergleich 281

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Holzwolle platten - 0,090 W/MK282

Holzzellulose - 0,45 W/MK283

Stroh - 0,045284 - 0,080285 W/MK Zu einem energiesparenden Haus gehört aber noch mehr als nur Dämmung und Heizung. Die Form und Struktur eines Gebäudes sind ebenfalls entscheidend. Um im Kern der nachhaltigen Architektur anzukommen, möchte ich im Folgenden nachhaltige Formen und Konstruktionen anschauen.

3.5 Nachhaltige Struktur und Form

Wenn heute ein Haus gebaut wird, dann macht man sich Gedanken über das Aussehen, über den Bedarf, den man hat und über die Kosten. Dabei orientieren wir uns fast immer an dem verbreiteten Satteldachhaus. Wie auf der Zeichnung eines Kleinkindes, sind ein viereckiges Fundament und ein längst laufendes Satteldach Formen, von denen wir uns nur schwer trennen können.

Das verhindert aber schnell eine wichtige Sache: bewusstes Bauen. Wir halten an einer Hausform fest und verwenden sie aus Gewohnheit und nicht aufgrund ihrer Vor- und Nachteile.

Wir beachten unsere Umwelt und die dazu passende Baustruktur nicht. Als einfaches Beispiel hier das Sattel- und Flachdach.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Europa ist das Satteldach das meistverwendete Dach. Das rührt aus der Notwendigkeit, Satteldächer gegen Schnee und zur Sonnenenergie-Gewinnung zu nutzen. In wärmeren Regionen, Ländern im Nahen Osten oder Afrika, findet man vorrangig Flachdächer. Flachdächer bieten eine geringere Fläche für Sonneneinstrahlung und vereinfachen aber eine massive Dämmung.

In vielen, auch neuerdings sehr warmen Regionen Europas nutzen wir trotzdem weiterhin Satteldächer. Und das vor allem, weil alle es so machen und wir deswegen gar nichts anderes in Erwägung ziehen.

Grundlegend gilt, dass eine kompakte Form energieeffizienter ist, weil das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei kompakten Formen immer geringer ist. Dadurch kann Wärme schlechter entweichen und es muss weniger Mauerwerk und Dämmstoff verwendet werden.

Hier einige Beispiele für das Verhältnis von Umfang zu Fläche und Oberfläche zu Volumen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wärme- und nutztechnisch stehen wir da aber vor einem Problem. Runde Formen haben eine effizientere Wärmenutzung als Viereckige, die aber wiederum sind in der Das Satteldach ist ein Kompromiss zwischen Kugel und Würfel. Sowohl die Flächeneffizienz des Würfels, als auch die Energieeffizienz einer Kugel haben Vorteile. Ausschlaggebend ist hier Umwelt und Nutzung. Büros, in denen nicht gelebt, sondern nur gearbeitet wird, nutzten die Flächeneffizienz des Würfels, denn die Arbeit verlangt möglichst viel nutzbaren Platz.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als Gegenbeispiel brauchen traditionell lebende Inuit eine optimale Wärmenutzung um in der Kälte zu überleben. Auf den Luxus Platz können sie verzichten. Auch hier kann man sehen, dass Würfelkonstruktionen bei warmem Klima geeigneter sind. Ecken, die zusätzlichen Raum für kühle Luft bieten, ersparen Klimaanlagen.286

Bei der Form eines Hauses muss auch die Konstellation zu den Himmelsrichtungen und jeweiligen Regenrichtungen und Windströme beachtet werden. Die Form eines Hauses sollte diesen angepasst werden. Auch hier muss wieder zwischen kalten und warmen Regionen unterschieden werden. Im ersten Fall geht es darum, Wärme zu gewinnen und zu erhalten, im zweiten Wärme zu vermeiden und Kühle zu erhalten. Als erstes beschäftige ich mit dem Wärmeerhalt.

In kalten Regionen ist ein schräges Dach sinnvoll. Regen und Schnee belasten eine Flachdachkonstruktion zu sehr. Es schützt zudem die Fassade des Hauses. Ein schräges Dach bietet zudem mehr Fläche für Sonneneinstrahlung. Eine weitere Möglichkeit, Sonnenwärme zu nutzen, ist eine nach der Sonne ausgerichtete Fassade, die thermische Strahlung durchlässt. Die Sonnenenergie dringt ungehindert in das Haus und erwärmt es. Eine hohe Wärmespeicherfähigkeit ermöglicht das Nutzen der Sonnenenergie auch noch in der Nacht.

Die sonnenabgewandte Seite sollte massiv und wärmundurchlässig sein. Öffnungen sollten auf der windabgewandten Seite des Hauses liegen und das Dach schräg gegen die Himmelsrichtung, aus der normalerweise der Regen kommt. Alle Seiten eines Hauses sollten also für die jeweiligen Bedingungen ausgelegt sein.

Denn eine komplette oder rundum Dämmung verhindert die Nutzung von Wärmestrahlung. In kälteren Regionen können also durch eine vollständige Dämmung höhere Wärmekosten entstehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die der Sonne zugewandte Fassaden sollte feuchtigkeitsresistent sein. Die sonnenabgewandte kann durch den vom Dach gegebenen Schutz aus feuchte­empfindlicheren Materialien bestehen.

Es sollten Fenster und dünne Wände aufgrund ihrer geringen Speicher- und hohen Leitfähigkeit vermieden werden. Das der Sonne abgewandte Dach muss über eine gute Dämmung verfügen. Bei der Sonne abgewandten Gebäudeteilen ist starkes Dämmen sinnvoll, da keine bzw. kaum thermische Strahlung vorhanden ist.

Je geringer der Fallwinkel des Regens ist, desto schräger muss das Dach liegen.

Dach bei schrägem Regenfall

Dach bei senkrechtem Regenfall

Bei einem Regenfall von mehreren Seiten sind Satteldächer eine sinnvolle Lösung. Die offene Fassade sollte immer noch auf der Sonnenseite des Hauses liegen. Durch einen größeren Dachüberstand kann die sonnenabgewandte Fassade vor Regen geschützt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hier kann auf der Sonnenseite Energie gewonnen werden, während die nichtbeschienen Dachseite stärker gedämmt sein sollte. Die sonnenabgewandte Giebelfassade bietet mehr Platz, ist aber ohne entsprechende Dämmung anfällig für Energieverluste.

Bei im Schatten liegenden Außenwände mit hoher Wärmedämmung ist das Algenwachstum besonders groß. Laut dem NDR sind in Deutschland 75 % der wärmegedämmten Häuser von Algen befallen.287 Algizide und Fungizide um dagegen vorzugehen sind schadstoffhaltig und umweltschädlich. Massiver Steinbau, eine Holzdämmung oder Zwischensparrendämmung sind nachhaltige Optionen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wenn der Regen aus der Sonnenrichtung kommt, gibt es zwei Möglichkeiten. Bei der ersten wird die offene Fassade der Sonne abgewandt und das Dach zur Gewinnung der Sonnenenergie genutzt. Die Fassade mithilfe eines Dachüberstandes zu schützen und trotzdem der Sonne zuzuwenden wäre uneffektiv, da die Wärme vom Dachüberstand nicht gespeichert werden kann und die Fassade selbst nicht erreicht wird.

Die zweite Möglichkeit setzt die Fassade dem Regen aus. Dabei muss das Baumaterial großen Mengen Feuchtigkeit standhalten. Hier eignen sich Doppelfassaden. Eine Doppelfassade besteht aus zwei, meist gläsernen, Wänden. Ihre Dicke von 20 cm bis hin zu mehreren Metern enthält Luft, die dämmend wirkt. Durch die Luftschicht kann die Sonneneinstrahlung zur Wärmegewinnung genutzt werden. Dabei schützen innenliegende Blenden vor zu großer Hitze.

Der äußere Teil der Doppelfassade besteht fast immer aus Glas, die innere aus Glas und/oder normalem Mauerwerk288 Eine doppelte Fassade schützt durch das wasserresistente Glas das Gebäude und damit ist für die innenliegende Fassade eigentlich jeder Baustoff möglich.

Glas ist aber auch in der inneren Fassade der häufigste Baustoff, da Aussicht und Sonnenwärme der ersten Fassade nicht gestört werden sollen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch die Nutzung von Luft als Dämmstoff sind Doppelfassaden ressourcensparend. Ihre Dämmung ermöglicht im Winter geringeren Heizaufwand und kann im Sommer zur Kühlung eines Gebäudes beitragen.

Das Bramscher Rathaus289 290 Die Doppelfassade lässt sich optimal auf der Sonnenseite eines Gebäudes einsetzten, aber auch als Gerüst um das ganze Haus. Es entsteht ein Haus im Haus.

Abgesehen von (meiner Meinung nach) einer beeindruckenden Ästhetik, sind die Häuser mit einer doppelten Fassade besonders energieeffizient. Es entsteht ein Zwischenklima, das das Haus wärmt. Im Haus sind größere Fenster ohne zu starken Energieverlust möglich und der Zwischenraum lässt sich als Veranda nutzen. Im Winter erzeugt eine umschließende Fassade einen positiven Treibhauseffekt. Im Sommer kann durch Sonnenblenden eine kühle Luftschicht das Haus vor zu großer Wärme bewahren. Durch Sonneneinstrahlung geschützt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die begehbare Doppeldämmung erweitert den Wohnraum ohne das er beheizt werden muss. Bei zu hohen oder niedrigen Temperaturen ziehen sich die Bewohner in das Innenhaus zurück. Die innere Fassade ist komplett vor Witterungen geschützt.

Die Doppelfassade kann aber in noch deutlich größerem Maßstab verwendet werden. Durch die Fassade bekommt jedes Gebäude eine neue Oberfläche. Durch die kompakte Würfelform kann man ein geringeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zum Vorteil nutzen. In den Gebäuden entstehen zudem wettergeschützte Freiräume.

Das „Doppel XX“ In Hamburg, Deutschland nutzt eine doppelte Fassade um Energie zu sparen und für einen Pausenbereich, der vor Wetter und Abgasen der Stadt schützt.291 Den Vorteil des Energiesparens und des witterungsgeschützten Freiraums machen sich Shopping Malls zum Vorteil. Die Wärme, die durch doppelte Fassade entsteht, ist hier besonders gefragt. Bei Shopping Malls ist die innere Fassade meist deutlich getrennt von der äußeren, so dass sie zum Dach wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das Einkaufszentrum „Hoog Catharijne“ in Utrecht, Niederlande292

In großen Malls entsteht durch den großen Freiraum die Möglichkeit für Wasserbecken und Pflanzen, so dass ein Ökosystem in einem Gebäude entsteht.

„Green Architecture“ ist das zwar noch nicht, aber nähert sich dieser an.

Ein guter Übergang zum nächsten Thema: Der Nutzung von Pflanzen in Gebäuden und Städten und dem modernen Prinzip von Architektur und Stadt, was daraus entsteht.

3.5.1 Grüne Architektur und die Stadt der Zukunft

Um bei seiner großen Population nachhaltig zu leben, muss die Menschheit in die Stadt ziehen. Verkürzte Wege und Infrastruktur sind nur in Städten möglich. Und um die Natur zu schützen muss der Mensch weniger Platz beanspruchen293 Die Entstehung von Megastädten bietet hier Chancen. Die Konzentration der Bevölkerung macht es möglich, kostengünstiger und nachhaltiger Güter und Dienstleistungen wie Wiederaufbereitung von Trinkwasser und Abfallentsorgung, zur Verfügung zu stellen. Städte machen zudem das Vermeiden des Individualverkehrs durch öffentliche Verkehrssysteme einfach.294295

Dass die Menschen in die Stadt ziehen, erfolgt somit von ganz alleine.296 Aber um die Stadt nachhaltig zu nutzen und auch für den Menschen zu einem gesunden Umfeld zu machen, muss sie sich noch stark verändern.

Ein weiterer Vorteil in Städten, sie nutzen das Bauen in die Höhe um Platz zu sparen. Um eine Stadt nachhaltig zu gestalten, lassen sich viele der bereits vorgestellten Methoden verwenden. Nachhaltige Rohstoffe wie Holz, Stahl und Recycling-Beton, Aufbauten aus Holz, Hochhäuser, natürliche Dämmstoffe und ein dadurch geminderter Energieverbrauch sowie die Nutzung nachhaltiger Formen.

Aber ein paar entscheidende Probleme bleiben ungelöst, die Bodenversiegelung, die schlechten Lebensbedingungen und das Fehlen der Natur. Um das zu ändern braucht es zwei Lösungsansätze.

Das integrieren der Natur in die Architektur und das Auflösen der extremen Grenzen zwischen Stadt und Umwelt.

Die bewusste Verbindung von Stadt und Natur nennt sich biomorphe Urbanität.297

Die Grundidee jeder biomorphen Stadt ist die Dezentralisierung. Eine Stadt besteht nicht mehr aus einem Zentrum, sondern aus vielen. Die Zentren sind durch ein geschlossenes öffentliches Nahverkehrssystem verbunden und gleichzeitig an den Fernverkehr angeschlossen.

Ein Hauptzentrum, das sich nicht weiter von den anderen unterscheidet verfügt über einen Hafen und einen Flugplatz. Um die jeweiligen Zentren liegen Stadtteile und zwischen diesen Einheiten liegen Parks und Landwirtschaftsgebiete.

Auch wenn das Prinzip der biomorphen Stadt die Verbindung zwischen Stadt und Natur ist, sind zu Naturschutzgebieten trotzdem klare Grenzen gesetzt.

Das Ziel ist es, die Bevölkerung ganz aus der Natur in die Stadt zu holen, um die Natur in sehr viel größerem Umfang zu schützen. 298 3D Modell des Stadtzentrums einer modernen Metropole. Abstände zwischen den Hochhäusern lassen Platz und verhindern Schattenwürfe und Parks bringen die Natur vor die Haustür.299

Die Naturschutzgebiete reichen in Form von Wildnis-Korridoren bis in die Stadt hinein. Sie verbessern die Luft und bieten, in der Stadt lebenden, Tieren einen Rückzugsort.300 Sie schaffen eine schöne Aussicht, die aus Hochhäusern vermittelt, man würde im Wald leben. Für Menschen, die die Nähe der Natur suchen, gibt es große Stadtparks, die nicht unter Schutz stehen.

Die Landwirtschaftsgebiete, die die Stadt mithilfe von Urban Farming (Landwirtschaft in der Stadt) ernähren, bieten ebenfalls natürlichen Raum. Flussläufe und Küsten in oder an Städten werden ebenfalls zu Parks oder Schutzgebieten erklärt.

Flüsse, Seen und Parkanlagen, die bis in die Stadtzentren vordringen, machen sie zu einer „Green City“. In einem Wohnraum, in dem die Vorteile von Natur und Stadt vereint sind, herrscht eine angenehme Atmosphäre.301

Die Karte einer biomorphen Stadt nach Sebastian Vogel und dem Architekturbüro Skidmore, Owings & Merrill.302

Blau:

Stadtzentren und umliegende Stadt

Rot: Landwirtschaftsfläche

Schwarz: Naturschutzgebiete

Frei/Weiß:

Parks und Erholungsgebiete

Schwarze Linie:

Öffentlicher Fernverkehr

Um die Natur in einer Stadt wirklich nah zum Menschen zu bringen, muss sie in die Gebäude und somit auch in die Architektur integriert sein.

Das Einbringen der Natur in die Architektur ist definiert durch den Begriff „Green Architecture“. Die Möglichkeiten „Green Architecture“ zu verwenden sind auf Gebäuden, in Gebäuden303, an Fassaden oder auf Plattformen und Hängegärten.

Auf Gebäuden bieten sich vor allem Rasenflächen an. Gerade breite Gebäude schaffen durch ihre Dächer große Wiesen. Diese können als Sportplätze oder auch Parks genutzt werden.

Durch die Bauform von Wolkenkratzern sind Dächer in extremer Höhe nur sehr klein. Hier können Aussichtsplattformen durch Bäume und andere Pflanzen attraktiver gemacht werden. Sie schaffen Schatten und schützen vor dem Wind. Für Menschen, die in höheren Etagen leben, sind sie die schnellste Möglichkeit um Natur unter freiem Himmel zu erleben.

Coppen Hill“ in Kopenhagen, Dänemark bietet eine Ski Rampe auf seinem Dach304

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Grüne Architektur bietet die dauerhafte Anwesenheit von Natur in großen Gebäuden. Sie verändert das Wärme und Luftklima positiv, wie schon im Kapitel „Wolkenkratzer in die Höhe um Flächen zu schützen“ 305 beschrieben. Grüne Architektur schafft aber vor allem Raum für Entspannung und Freizeit. Bäume und Rasenflächen können in großen innenliegenden Parkanlagen und naturgenutzten Etagen angepflanzt werden. Bäume müssen am äußeren Rand eines Hochhauses oder unter einem lichtdurchlässigen Dach stehen, um genug Sonnenlicht zu erhalten.306 Kleinere Bäume, Sträucher und Gräser lassen sich in Beete einpflanzen. Alle kleineren Pflanzen, also Schlingpflanzen, Moose und gewöhnliche Zimmerpflanzen, können in Treppenhäusern und an inneren Wänden Platz finden. Für Grüne Architektur notwendige Räume und Gebäudeformen erfordern eine großräumigere und vielfältige Architektur.

Beete in Häusern

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fassaden eignen sich vor allem für Schlingpflanzen und Moose. Sie dienen als extrem gute Dämmung. Sie regulieren Feuchtigkeit und brechen Winde um hohe Gebäude. Moose und Schlingpflanzen sind in der Lage, extremem Wetter standzuhalten und können sich an Gerüsten festhalten. Durch grüne Fassaden wird die Luft in Städten erheblich verbessert307 und Hochhäuser bekommen eine natürlichere Optik. Für bewachsene Fassaden eignen sich besonders Bauelemente wie die „Green Charcoal Bricks“308 in denen Pflanzen Halt und Nährstoffe finden.

Moosbewachsenes Dach und Fassade der Metrostation „La Miroiterie“ in Lausanne, Schweiz309

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Schnitt und Ansicht einer grünen Fassade. Innen bietet sie Schatten und Natur, beim Blick aus dem Fenster bietet sie frische Luft und einen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wenn Gebäude in ihrem Innenraum keinen Platz für Pflanzen bieten und entweder keine Dachfläche haben oder diese anderweitig nutzen, sind Plattformen und Hängegärten ein möglicher Raum für die Natur. Moosbewachsene Fassaden gelten im Allgemeinen auch als Hängegärten,310 aber in der modernen Architektur gibt es noch durchaus vielfältigere Formen von Hängegärten.

Eine Kombination aus Hängegärten und Plattformen an den Fassaden von Wolkenkratzern bietet einen Park um das Gebäude herum. Durch die Struktur des Gebäudes gestützte Plattformen, die an der Fassade untereinander hängen, werden bepflanzt.

Dadurch, dass die Gärten nicht beheizt werden müssen können hier große Glasfenster genutzt werden, die eine Sonneneinstrahlung von 180° Grad ermöglichen. Es entsteht eine bepflanzte, doppelte Fassade um das Gebäude. Der „Sede Sanpaolo“ ist ein noch geplanter grüner Wolkenkratzer in Turin, Italien. Auf der West- und Ostfassade sind verglaste Plattformen geplant, in denen Bäume und andere Pflanzen wachsen können. Diese grüne Doppelfassade soll in dem fast komplett transparenten Turm für Schatten sorgen.

Auch die Nord- und Südseite des Turms sind von einer Gläsernen Doppelfassade umgeben, daher auch die hohe Transparenz.311 3D Modell des „Sede Sanpaolo“ in Turin, Italien 2006312

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Indien versucht das französische Architekturbüro „Vincent Callebaut“ alle Methoden der Grünen Architektur und dem modernen Zusammenleben in einer Stadt bzw. einem 2022 in der Stadt Jaypee entstehen.313 Er besteht dann aus sechs miteinander verbundenen Türmen, die jeweils 36 Stockwerke auf 128 Metern Höhe bieten. Das Besondere an dem Gebäude ist, dass die Bewohner seiner ca. 1000 Wohnungen komplett autark mit Lebensmitteln und Energie versorgen werden.

Das Gebäude ist (vom Betonfundament abgesehen) aus 75% regionalem Holz, gestützt durch Stahl, gebaut und kann Erdbeben standhalten.

Hyperion-Project“ in Jaypee, Indien314

Der Komplex soll einen um 90% geringeren Wasserverbrauch als der Standard haben und das obwohl die Anlage über einen Pool verfügt.315 Durch die Bepflanzung sind die Emissionen des Gebäudes bis 2025 gebunden, ab dann hat es eine negative CO2 Bilanz. Die den Himmelsrichtungen angepasste Fassade macht ein gutes Klima und einen geringen Energiebedarf möglich. 316

4 Fazit

Ich habe mich in meiner Facharbeit mit den Themen: nachhaltige Ressourcen und Energiehaushalt, nachhaltiges Dämmen, nachhaltige Formen und Baustruktur und Green Architecture beschäftigt.

Hinter dem Facharbeitstitel „Nachhaltige Architektur“ verbirgt sich natürlich nicht nur die Auseinandersetzung mit den oben genannten Aspekten; er verlangt auch eine Aussage zu der Frage, was „Nachhaltige Architektur“ ist.

Hinter dem Facharbeitstitel „Nachhaltige Architektur“ verbirgt sich natürlich nicht nur die Auseinandersetzung mit den oben genannten Aspekten; er verlangt auch eine Aussage zu der Frage, was „Nachhaltige Architektur“ ist.

Welcher Rohstoff ist sinnvoll und umweltfreundlich und welche Struktur und Methode lassen uns nachhaltig bauen.

Alle Quellen, die ich herangezogen habe und Sichtweisen, die ich betrachtet habe, stimmen in der Antwort auf diese Frage überein.

Sie lautet. „es gibt keine einheitliche Lösung“. Wie im Kapitel Ressourcen „ Eine Lösung gibt es nicht“317, gilt auch für die anderen Themen, dass eine Lösung, ein Weg nicht die Antwort auf die Frage ist „Was ist nachhaltige Architektur?“.318

Kein Rohstoff ist so unerschöpflich, als das wir all unsere Wünsche und Vorstellungen aus ihm bauen könnten.319320321322323

Aus keiner Energiequelle generieren wir ausreichend und langfristig Energie, als dass wir unseren gesamten Bedarf aus ihr decken könnten.324325326

Keine Form ist perfekt genug, um allen klimatischen Bedingungen gleichzeitig gerecht zu werden.327328

Die Erde besteht aus vielen verschiedenen Klimazonen mit regionalen Besonderheiten, nur wer abwechslungsreich, dem Umfeld entsprechend baut, handelt nachhaltig.

Die Antwort auf die Frage nach der nachhaltigen Architektur besteht also aus vielen kleinen Antworten.

Vielfältigkeit und Anpassung an das Umfeld sind die Schlüssel zur nachhaltigen Architektur.

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Zunkunft, Trends der. Hyperion Projekt in Indien . 2020. https://www.trendsderzukunft.de/hyperions-in-indien-entsteht-die-autarke- oekostadt-der-zukunft/ (Zugriff am 2020). 6 Praktischer Teil - Modellbau der Arche

Im praktischen Teil meiner Facharbeit wollte ich ein maßstabsgetreues Modell unseres Schulgebäudes, der Arche, anfertigen.

Leider konnte ich durch das Ccronabedingte Schließen der Fachhochschule mein Modell nicht fertigstellen. Trotzdem konnte ich Einblicke in den professionellen Modellbau bekommen und habe einiges gelernt, was ich hier dokumentieren möchte.

Um das Modell eines Gebäudes anzufertigen, braucht man zuerst seine Maße. Es gibt für jedes Gebäude Baupläne, in denen diese Maße enthalten sind. Da die Arche aber ein sehr altes Gebäude ist, sind die Pläne nicht digital verfügbar. Auf meine Anfrage konnte mir das Architekturbüro „Sökeland & Leimbring“ nur Teile der Pläne schicken, die für eine Renovierung digitalisiert wurden. Somit standen mir nur lückenhafte Maßangaben zur Verfügung.

Um diese Lücken zu schließen wäre ein aufwendiges Handaufmaß erforderlich gewesen. Durch die Firma Leica bot sich mir die Gelegenheit, den Rest des Gebäudes und das Umfeld durch einen Laserscanner zu erfassen und eine Punktwolke der Schule zu erstellen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vermessen der Schule und das mit Echtzeit sichtbaren Resultaten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nach einigen Stunden Messarbeit waren alle Daten erfasst und mussten ausgewertet werden. Das computergesteuerte Auswerten dauerte wieder einige Stunden, aber schließlich hatte ich eine 3D Punktwolke auf meinen Laptop, aus der ich die für mein Modell entscheidenden Maße entnehmen konnte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vogelperspektive auf die Arche in die Punktwolke hinein. Im grünen Feld: die Breite der Heckfassade des Schulgebäudes.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Heckfassade der Arche.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Innenansicht des großen Saales.

Die Punktwolke umfasst das gesamte Außenleben der Arche, ausgeschlossen des Daches. Sie enthält zudem das Foyer, den großen Saal, das vom Foyer nach oben führende Treppenhaus und den Weg vom Treppenhaus bis hinein in den oberen Bereich des Saals.

Die Modellarbeiten konnte ich in der Modellwerkstatt der Fachhochschule für Agrarwissenschaften in Osnabrück erstellen. Um die Modellwerkstadt zu nutzen, musste ich zuerst einen Werkstattführerschein machen. Das richtige Umgehen mit Materialien und den Maschinen wurde vorgestellt und die dabei zu beachtenden Sicherheitsvorschriften. Aufgrund meiner Erfahrung aus dem künstlerisch-praktischem Unterricht an der Schule konnte ich den Führerschein problemlos erwerben und mich auf die Arbeit stürzen.

Bevor ich mit dem eigentlichen Modell anfing, machte ich, um mit dem Material etwas vertrauter zu werden, ein kleines Probe-Modell. Dabei konnte ich erste Überlegungen hinsichtlich Struktur und Vorgehensweise machen.

Nachdem ich mir einen Plan gemacht hatte, wie ich vorgehen will, fing ich nach den Weihnachtsferien an und ab da jeden Mittwoch in der Fachhochschule mein Modell zu bauen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das „Fundament“ war eine 1cm dicke Finnpappenstyroporplatte. Ansonsten arbeitete ich mit weißer 1,5mm dicker Finnpappe.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Baume an der Arena

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Letzter Baustand: Das Umfeld ist fertig, die Seitenwände der Arche zugeschnitten und auf Form gefaltet. Nachdem die Fenster und Türen eingeschnitten sind, können sie eingeklebt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fertige Arena und Außenansicht auf die provisorisch festgeklebte Archenwand

7 Selbstevaluation

- Der Arbeitsprozess

Material:

Um mir Wissen zum Thema meiner Facharbeit anzueignen, habe ich sowohl Internetquellen als auch Bücher genutzt. Ausschlaggebende Literatur für meine Facharbeit sind die Bücher „Building for a Changing Culture and Climate - World Atlas of Sustainable Architecture” und “The Fife Finger Principle”.

Ich konnte auch das in meinem Berufspraktikum erlernte Wissen über Fachbegriffe und Grundlagen gut in meiner Facharbeit nutzen.

Zeit und Arbeitsvorgehen:

Nach den Sommerferien habe ich mit dem Sammeln und lesen von Literatur begonnen. Über die Unibibliothek besorgte ich mir Bücher, was sich aufgrund der Fernleihe sehr in die Länge zog.

In den Herbstferien hatte ich die Bücher der Bibliothek vorliegen und machte gleichzeitig meinen Werkstattführerschein. Ich fertigte mein Probemodell an und las. In den Weihnachtsferien begann ich mit dem Schreiben, über die Schulzeit gestaltete sich das aber als eher schwierig.

Kurz nach den Ferien erhielt ich die analogen Pläne und in Folge habe ich die Arche vermessen. Jetzt konnte ich wöchentlich sechs Stunden in der Modelwerkstatt der Fachhochschule an meinem Model arbeiten. Zum Beginn der durch Corona verlängerten Osterferien begann ich wieder intensiver zu schreiben. Über die letzten vier Wochen der Facharbeit beendete ich so meinen theoretischen Teil.

Die Arbeiten an dem Modell konnte ich nicht weiterführen. Die Fachhochschule musste coronabedingt schließen. Das Arbeiten am Modell hat mir sehr viel Spaß gemacht und fiel mir dementsprechend einfach. Das Schreiben während der Schulzeit stellte eine Herausforderung dar.

Umstände:

Ich habe an meinem schriftlichen Teil ausschließlich Zuhause gearbeitet. Das Modell konnte ich nur in der Werkstadt anfertigen. Der wöchentliche Weg nach Osnabrück und zurück war sehr zeitraubend.

Eigene Bewertung

Stärken meiner Arbeit:

Ich bin sehr zufrieden mit meinem Modellbau. Sowohl mit der Arbeit an sich, als auch mit dem leider noch nicht fertigen Produkt.

Ich denke, dass ich meinen theoretischen Teil sachlich und umfassend erstellt habe. Ich habe ein genaues Quellen- und Literaturverzeichnis angelegt und meine schriftliche Arbeit gut strukturiert.

Meinen Möglichkeiten entsprechend habe ich einen guten Überblick über das Thema bekommen und dargestellt.

Schwächen meiner Arbeit:

Ich bin nicht zufrieden mit meinem Zeitmanagement. Ich habe meine Facharbeit zwar nicht zulange vor mir hergeschoben, aber das Schreiben in den Ferien musste ich am Ende unter einem vermeidbaren Zeitdruck erledigen.

Meine mäßige Rechtschreibung und manchmal unverständliche Satzstruktur und die infolge anfallenden Korrekturen kamen erschwerend hinzu.

So konnte ich meine fertige Facharbeit erst am Abgabetermin an meine Facharbeitsbetreuerin schicken, ohne sie vorher nochmal mit ihr durchzusprechen.

Fehlende Information:

Ich denke, dass ich sehr gut mit Literatur und Ratschlägen ausgestattet war.

Einige Tage vor dem Abgabetermin entdeckte ich aber noch ein sehr interessantes Buch „Form Follows Energie“ von Brian Cody. Es hätte mir in einigen Themen meiner Facharbeit sehr geholfen, vor allem durch das gebündelte Wissen, das ich mir so mühsam aus vielen einzelnen Quellen besorgen musste.

- Hintergründe

Fähigkeiten und Schwächen:

Mein Interesse und die daraus folgende Arbeitsbereitschaft waren sicher hilfreich beim Schreiben meiner Facharbeit. Das Wissen durch mein Praktikum hat auch einige Arbeitsschritte erleichtert. Meine Fähigkeit zu zeichnen, hat mir bei meiner theoretischen und praktischen Arbeit geholfen.

Schwer gefallen sind mir vor allem das Kürzen meiner Arbeit, entgegen dem eindringlichen Hinweis von Frau Lakeberg, dies zu tun sowie das Einschätzen meiner Arbeitsgeschwindigkeit.

- Offene Fragen

Mir fehlt eine außenstehende Einschätzung, wie überzeugend und „wissenschaftlich“ meine Facharbeit ist, sowohl inhaltlich als auch im Sprachgebrauch.

Auch fehlt mir eine außenstehende Meinung zu meinem Engagement und meiner Arbeitshaltung.

8 Danksagung

Meine Facharbeit zu schreiben, hat mir, auch wenn es viel Arbeit war, sehr viel Spaß gemacht und mein Wissen erweitert. Dafür möchte ich mich bei allen, die mich unterstützt haben, bedanken. Meine Facharbeit ist eine Bereicherung für mich und die wäre ohne euch nicht möglich gewesen:

Frau Hanna Diers, Architektin, hat mir sehr gute und interessante Literatur empfohlen.

Frau Hoffmann (FWE) hat ebenfalls Literatur empfohlen und konnte mir mit Fachwissen und sehr viel Geduld helfen.

Prof. Dirk Junker hat mir die Möglichkeit verschafft, die Fachhochschulwerkstatt für meinen Modellbau zu nutzen. Ohne die Werkzeuge und das Material dort, hätte ich mein Modell wesentlich unprofessioneller bauen müssen.

Herr Daniel Theidel hat mich in die Modellwerkstatt eingewiesen und mir bei Fragen zu meinem Modellbau unterstützt.

Herr Ingo Schüttlöffel (Leica) hat mich unterstützt beim Vermessen der Schule und dem Erstellen der Punktwolke.

Herr Langemeyer (IPW) war durch seinen technischen Einsatz während der Vermessung eine große Hilfe.

Meine Familie war durch Hinweise und mühseliges Korrigieren meiner Facharbeit eine große Unterstützung. Sie sind total wichtig gewesen und waren eine sehr große Hilfe.

Frau Lakeberg hat mich durch Ratschläge und konstruktive Kritik in meiner Arbeit gut und ehrlich begleitet und mir grade bei der Strukturierung sehr geholfen.

Vielen Dank!

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hektar pro Tag

Verkehrsfläche

- Gebäude- und Freifläche, Betriebsfläche (ohne Abbauland) Siedlungs- und Verkehrsfläche gesamt *** 204 (Casa-Tecnica-Italia 2018)

[...]


1 (Umweltbundesamt, Energieziel 2050 2010)

2 (Randers 2012 ) S. 179

3 (Network 2020)

4 (Randers 2012 ) S. 179

5 (Sobek 2019)

6 (Wikipedia, Entwaldung 2020)

7 (Frey 2010) S. 35

8 3.2.1 „Das Bauen mit Holz“

9 (Immodirekt 2020)

10 (Tiegel 2020)

11 (Wikipedia, Stahlbetong 2020)

12 (21°Grad 2018)

13 (Zeit 2020)

14 (21°Grad 2018)

15 (Zeit 2020)

16 (Bundesministerium für Umwelt 2015)

17 (Countymeters 2020)

18 (Bundesministerium für Umwelt 2015)

19 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

20 (21°Grad 2018)

21 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

22 (Der Tagesspiegel, Ralf Nestler 2016)

23 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

24 (21°Grad 2018)

25 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

26 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

27 (21°Grad 2018)

28 (21°Grad 2018)

29 (Zeit 2020)

30 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

31 (21°Grad 2018)

32 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

33 (Bundesministerium für Umwelt 2015)

34 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

35 (Zeit 2020)

36 (Bundesministerium für Umwelt 2015)

37 (Zeit 2020)

38 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

39 (Zeit 2020)

40 (Der Tagesspiegel, Ralf Nestler 2016)

41 (Der Tagesspiegel, Ralf Nestler 2016)

42 (21°Grad 2018)

43 (Der Tagesspiegel, Ralf Nestler 2016)

44 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

45 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

46 (Der Tagesspiegel, Ralf Nestler 2016)

47 (ZDF 2020)

48 (Heidelbergcement 2020)

49 (ZDF 2020)

50 (Hausjournal, Beton und Ökologie 2020)

51 (ZDF 2020)

52 2.1.5, Weltweite Knappheit an Sand und Kies

53 2.1.6, CO2 Emissionen durch Zement

54 (BundesverbandKalksandsteinindustrieeV 2017)

55 (Merzdorf 2018)

56 (Hausjournal, Verwendung von Stahl 2020)

57 (Bauforumstahl 2020)

58 (Hausmann 2020)

59 (WasserstoffmesseHannover 2018)

60 3.3.2 „Recycling Stahl“

61 (Wikipedia, Erdoberfläche 2020)

62 (Welt, Der Erde geht der Sand aus 2018)

63 (Blick 2018)

64 (21°Grad 2018)

65 (Umweltbundesamt, Wohnfläche 2018)

66 (Umweltbundesamt, Wohnfläche 2018)

67 (Umweltbundesamt, Wohnfläche 2018)

68 (Wikipedia, Erdoberfläche 2020)

69 (Wikipedia, Bodenversiegelung 2019)

70 (Wikipedia, Bodenversiegelung 2019)

71 (Wolf 2018)

72 (Wikipedia, Bodenversiegelung 2019)

73 (Wolf 2018)

74 (Countymeters 2020)

75 (Morris 2020)

76 (Kurzgesagt 2019)

77 (Statista, Prognose zur Weltpopulationsentwicklung 2010)

78 (Randers 2012 )S. 67

79 (Statista, Prognose zum deutschen Bevölkerungswachstum 2019)

80 (Randers 2012 )

81 (BUNDjugend 2010)

82 (Satista 2018)

83 (Kurzgesagt 2019)

84 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

85 (Randers 2012 )

86 (Wikipedia 2020)

87 (Wikipedia 2020)

88 (Kunzig 2012)

89 (Vogel, So sehen Städte aus 2019)

90 (Randers 2012 )

91 (Müller 2020)

92 (Sobek 2019)

93 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

94 (Frey 2010) S. 53

95 (Umweltbundesamt, Wohnen 2018)

96 (Bundesministerium für Verkehr 2010)

97 (Umweltbundesamt, Wohnen 2018)

98 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

99 (Wikipedia, Bruttostromerzeugung 2017)

100 (Sobek 2019)

101 (Umweltbundesamt, Primärenergieverbrauch 2019)

102 (Umweltbundesamt, Ölheizungen 2018)

103 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

104 (Deutschland 2020)

105 (Umweltbundesamt, Ölheizungen 2018)

106 (Kloth 2018)

107 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

108 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

109 (Messner 2017)

110 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

111 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

112 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

113 (toptarif 2016)

114 (Bundesministerium für Verkehr 2010)

115 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

116 (EIKE 2017)

117 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

118 (Wikipedia, Pu Bauschäume 2020)

119 (Dachinfo 2019)

120 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

121 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

122 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

123 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

124 (Wikipedia, Pu Bauschäume 2020)

125 3.4.1 Wärmehaushalt

126 2.4.4 Wärmeisolierung und Dämmung

127 (Wikipedia, Mineralwolle 2020)

128 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

129 (Frey 2010) S. 53

130 (Pfammatter 2014)

131 (Lernhelfer 2010)

132 (Wikipedia, Nachhaltiges Bauen 2020)

133 (Rome 1972)

134 (Parker 2020) S. 73

135 (Lernhelfer 2010)

136 (Pfammatter 2014)

137 2.1 Schwindende Ressourcen

138 (Pfammatter 2014) S. 353

139 (Rundfunk 2016)

140 (Frey 2010) S. 180

141 (Rundfunk 2016)

142 (Frey 2010) S. 180

143 (Rundfunk 2016)

144 (Rundfunk 2016)

145 (Frey 2010) S. 180

146 (Rundfunk 2016)

147 (Frey 2010) S. 34

148 (Frey 2010) S. 34

149 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

150 (Frey 2010) S. 35-36

151 (Rundfunk 2016)

152 (Rundfunk 2016)

153 (Rundfunk 2016)

154 (ZDF 2020)

155 (Standard 2016)

156 (Rundfunk 2016)

157 (Pfammatter 2014) S. 429

158 (Rundfunk 2016)

159 3.2.1 „Bauen mit Holz“

160 (Baulinks, Erster „LifeCycle Tower“ wird als „LCT ONE“ Realität 2011)

161 (Baulinks, Erster „LifeCycle Tower“ wird als „LCT ONE“ Realität 2011)

162 (Holzmagazin 2012)

163 (Rundfunk 2016)

164 (Baulinks, Erster „LifeCycle Tower“ wird als „LCT ONE“ Realität 2011)

165 (Rundfunk 2016)

166 (Baulinks, Erster „LifeCycle Tower“ wird als „LCT ONE“ Realität 2011)

167 (Baulinks, Mj0sa Tower: (Vorerst) höchstes Holzgebäude der Welt 2017)

168 (Standard 2016)

169 (Standard 2016)

170 (Pfammatter 2014) S. 357

171 (Pfammatter 2014) S. 359

172 (Pfammatter 2014) S. 359

173 (Pfammatter 2014) S. 359

174 (Wikipedia, Lehmbau 2020)

175 (Neuhaus 2020)

176 (Wikipedia, Lehmbau 2020)

177 (Neuhaus 2020)

178 (Wikipedia, Lehmbau 2020)

179 (Neuhaus 2020)

180 (Pfammatter 2014) S. 370

181 (Pfammatter 2014) S. 370

182 (Pfammatter 2014) S. 370

183 (Pfammatter 2014) S. 368

184 (Pfammatter 2014) S. 368

185 (Pfammatter 2014) S. 368

186 (Wikipedia, Lehmbau 2020)

187 (Wikipedia, Lehmbau 2020)

188 (Stone-Solut 2017)

189 (Casa-Tecnica-Italia 2018)

190 (Casa-Tecnica-Italia 2018)

191 (Naumann 2020)

192 (Casa-Tecnica-Italia 2018)

193 (Pfammatter 2014) S. 364

194 (Pfammatter 2014) S. 364

195 (Pfammatter 2014) S. 364

196 (Casa-Tecnica-Italia 2018)

197 (Immodirekt 2020)

198 (Energie-experten-og 2018)

199 (Alte Ziegel gmbh 2019)

200 (dezeen 2019)

201 (Curkin 2020)

202 (Curkin 2020)

203 (Aouf, Bio-bricks made from human urine could be environmentally friendly future of architecture 2019)

204 3.2.8 Green Charcoal Bricks

205 (Aouf, Carrots could be key to stronger concrete 2018)

206 (Aouf, Bio-bricks made from human urine could be environmentally friendly future of architecture 2019)

207 (Haus 2020)

208 (ZDF 2020)

209 (Haus 2020)

210 (ZDF 2020)

211 (nachhaltig-leben 2019)

212 (Baustoffwissen, Aschen und Schlacken: Wertvolle Zuschlagstoffe für Baustoffe 2020)

213 (Umweltbundesamt, Wohnen 2018)

214 (Baustoffwissen, Beton aus Wüstensand? 2018)

215 (heise-Online 2020)

216 3.2.8 „Green Charcoal Bricks“

217 (Bauforumstahl 2020)

218 (Arcellormittal 2019)

219 (WasserstoffmesseHannover 2018)

220 (Bauforumstahl 2020)

221 (Wikipedia, Empire State Buildung 2020)

222 (Wikipedia, Lakhta Center 2020)

223 (Wikipedia, Burj Khalifa 2020)

224 (Pfammatter 2014) S. 372

225 3.2.4 Holz und Bambuskonstruktionen

226 (Wolf 2018)

227 (Hausxxl 2015)

228 (Wikipedia, Hochhaus 2020)

229 (Wikipedia, Burj Khalifa 2020)

230 (Wikipedia, Burj Khalifa 2020)

231 (Wikipedia, Burj Khalifa 2020)

232 (Jeddah-Economic-company 2015)

233 (Jeddah-Economic-company 2015)

234 (Wikipedia, Hochhaus 2020)

235 (Council-on-Tall-Buildings-and-Urban-Habitat 2017)

236 3.5.1 Grüne Architektur

237 (Pfammatter 2014) S. 313

238 (Pfammatter 2014) S. 312

239 (Wikipedia, Der Commerzbanktower 2020)

240 (Umweltbundesamt, Energieziel 2050 2010)

241 (Sobek 2019)

242 (Sobek 2019)

243 (Umweltbundesamt, Kohlendioxid-Emissionen im Bedarfsfeld „Wohnen“ 2015)

244 (Frey 2010) S. 60-75

245 (Rosenkranz 2018)

246 (Rosenkranz 2018)

247 (Wikipedia, Kontrollierte Wohnraumlüftung 2020)

248 (Passipedia 2019)

249 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

250 (Sobek 2019)

251 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

252 (Wikipedia, Konvektion 2020)

253 (Wikipedia, Konduktion 2020)

254 (Wikipedia, Thermische Strahlung 2020)

255 (Pfammatter 2014) S. 156

256 (Wikipedia, Vorgehängte hinterlüftete Fassade 2020)

257 (Wikipedia, Wärmedämmung 2020)

258 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

259 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

260 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

261 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

262 (Talu 2020)

263 (Dachinfo 2019)

264 (Talu 2020)

265 (Dachinfo 2019)

266 (Seegraßhandel 2012)

267 (Seegraßhandel 2012)

268 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

269 (Baunetzwissen.de 2017)

270 (Pfammatter 2014) S. 362

271 (Pfammatter 2014) S. 362

272 (Hausjournal, Seegraß 2018)

273 (Wikipedia, Naturdämstoffe 2020)

274 (Dachinfo 2019)

275 (B&J-Strohbau 2019)

276 (Diybook 2020)

277 (Cody 2000)

278 (Zöller 2020)

279 (Wikipedia, Doppelfassade 2020)

280 (Pfammatter 2014) S. 327

281 (Stadt-Bramsche 2020)

282 (Pfammatter 2014) S. 67

283 (Hoog-Catharijne-Team 2020)

284 1.3.1 Urbanisierung

285 (Wikipedia 2020)

286 (Wikipedia 2020)

287 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

288 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

289 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 10

290 (Marris 2020) S. 22

291 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

292 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

293 2.4.4 Wolkenkratzer- in die Höhe um Flächen zu schützen

294 (Coppenhill.dk 20202)

295 (Welt, Hängegärten in Städten 2017)

296 (Pfammatter 2014) S. 313

297 (Pfammatter 2014) S. 313

298 (Ingenieur.de 2020)

299 (Ingenieur.de 2020)

300 (Zunkunft 2020)

301 (Ingenieur.de 2020)

302 (Welt, Hängegärten in Städten 2017)

303 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

304 (Welt, Hängegärten in Städten 2017)

305 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

306 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

307 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

308 (Pfammatter 2014) S. 254

309 (Pfammatter 2014) S. 254

310 2.2.1 „Eine Lösung gibt es nicht“

311 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

312 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

313 (Coppenhill.dk 20202)

314 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

315 (Pfammatter 2014) S. 312

316 (Pfammatter 2014) S. 312

317 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

318 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

319 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019)

320 2.2.1 „Eine Lösung gibt es nicht“

321 (Pfammatter 2014) S. 313

322 (Vogel, Stadt der Zukunft 2019) S. 8

323 (Pfammatter 2014) S. 313

324 (Ingenieur.de 2020)

325 (Ingenieur.de 2020)

326 (Zunkunft 2020)

327 (Ingenieur.de 2020)

328 2.2.1 „Eine Lösung gibt es nicht“

Ende der Leseprobe aus 104 Seiten

Details

Titel
Nachhaltige Architektur. Hintergrund, Notwendigkeit sowie nachhaltige Ressourcen
Note
1
Autor
Jahr
2020
Seiten
104
Katalognummer
V1176848
ISBN (eBook)
9783346608970
ISBN (Buch)
9783346608987
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Architektur, Umwelt, Nachhaltigkeit, Klimawandel, Facharbeit
Arbeit zitieren
Tillmann Thomm (Autor:in), 2020, Nachhaltige Architektur. Hintergrund, Notwendigkeit sowie nachhaltige Ressourcen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1176848

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