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Solarhäuser und solare Bauelemente (1980 - 1996)


Auch in Südamerika gibt es Solarhaus-Pioniere. Als Beispiel sei hier das La Plata Haus genannt, das im Jahr 1980 in der argentinischen Stadt La Plata nahe von Buenos Aires, gebaut wird. Die integrierten Solar-Design-Strategien dienen in erster Linie zur Minimierung des Energieverbrauchs in der Klimatechnik. Unter anderem kommen Solarkollektoren zur Warmwasserbereitung, ein selektives Lüftungssystem, ein belüftetes Dach und besondere Wärmedämmungen zum Einsatz. Besonders interessant ist die von Wasser durchflossene Südwand, die als Dämmung und Pufferspeicher zugleich arbeitet. Ein weiteres Passiv-Solarhaus entsteht in dieser Zeit auch im argentinischen Mendoza.

La Plata Haus

La Plata Haus

Anfang der 1980er werden in den USA weitere Sonnenhäuser gebaut, wie das 186 m2 große, zweistöckige Solar House am McKimmon Center der North Carolina State University in Raleigh (1981), das mit einer Trombe-Wand, Wärmespeichern, einer Grundwasser-Wärmepumpe, Tageslichtsystemen, Solarkollektoren und 4,5 kW PV-Paneelen ausgestattet ist. Ebenfalls 1981 wird das Shrewsbury House von Norman B. Saunders in Shrewsbury, Massachusetts, bezogen, und 1983 das größere und technisch weiter ausgereifte Cliff House, das von Edward F. Szabo designt ist.

Das MIT stellt 1982 einen ‚Kristall-Pavillon’ vor, dessen Doppelglasscheiben mit dem Edelgas Argon gefüllt und teilweise mit einem Kupfer/Zinn-Film bedampft sind. Dem Fußboden werden wärmespeichernde Salze zugesetzt. Sogar ohne jede zusätzliche Heizung kann das Glashaus auf dem Campus stets 7°C über der Umgebungstemperatur gehalten werden, selbst bei verhangenem Himmel.

1982 gründet Amory Lovins zusammen mit seiner Frau Hunter in Snowmass, Colorado, das Rocky Mountain Institute. Bis 1984 baut er seine Privatresidenz in Old Snowmass, in 2.164 m Höhe, ein extrem gut wärmegedämmtes und zugleich passiv solares Haus, das häufig mit dem Institut verwechselt wird. Das Gebäude wird schrittweise zu einem Vorzeigeobjekt für Energieeffizienz ausgebaut, und kann selbst in den oftmals schneidend kalten Winternächten Colorados mit Temperaturen bis - 40°C nur durch Solarenergie und die Körperwärme der Bewohner eine angenehme Raumtemperatur erzeugen, der Ofen wird nur selten benutzt.

Den weltweit ersten, vollständig solar-versorgten Bungalow errichtet die deutsche Firma Bluenergy (damals unter der Firmierung bmc) 1982 in Fuerteventura auf den Kanaren. 1986 folgt ein ebenfalls solar-autarker Bungalow in Almunecar, Spanien. Die Energieversorgung erfolgt durch PV-Module, die Energiespeicherung per Akkustation, und die Wasserversorgung mit Grundwasser. Das Abwasser wird biologisch geklärt und für die unterirdische Bewässerung wiederverwendet.

1983 veröffentlicht die Kölner Arbeitsgemeinschaft ‚Glas im Bau’ eine Informationsschrift über die Trombe-Wand. Felix Trombe (der Erbauer des Odeillo-Solarofens) macht sich die Wirkung zunutze, daß Glas sozusagen eine Lichtwärmefalle bildet – was bereits schon Senea und Pilinius vor ihm beschrieben hatten. Doch Trombe erreichte mit seiner Wandverglasung zuvor nicht erzielte Werte: Eine verglaste Südseite kann bei guter Restisolation bis zu 20°C höhere Temperaturen erbringen als die Außentemperatur. In Schweden wird daraufhin sogar ein ganzes Holz-Blockhaus unter Glas gesetzt. Ein Kiesbett unter dem Haus wirkt dabei als Wärmespeicher.

Im gleichen Jahr baut mein Freund Haus Riefenthaler aus Wien ein Solarhaus in Kärnten – das Haus Riefenthaler.

Jenni-Sonnenhaus

Jenni-Sonnenhaus

Josef Jenni ist einer der erfolgreichsten Sonnenenergie-Pioniere Europas, dem es in langjähriger Aufbauarbeit gelingt, das größte Schweizer Unternehmen für Sonnenenergienutzung aufzubauen. 1989 baut seine Firma Jenni Energietechnik mit dem Oberburger Sonnenhaus ein wegweisendes Wohnhaus, das ausschließlich auf autark erzeugter Sonnenenergie basiert.

Ebenfalls 1989 bauen Erhard Wiers-Keiser und der Verein Ökologische Zukunftswerkstatt Minimal- und Nullenergiehäuser e.V. ein Nullenergiehaus in Dörpe bei Hannover, das einfach Nulli genannt wird. Mit rechnerisch geringeren Bedarfswerten als ein Passivhaus ergeben sich im Betrieb aber leider wesentlich höhere Verbrauchswerte. Probleme bereiten insbesondere die Luftdichtheit, die innen liegenden Dämmläden und die solare Speichertechnik. Der 10 m3 große Solarjahresspeicher wird später entfernt, um Platz für einen Flügel zu schaffen, das Haus wird aber nach wie vor als ‚Fast-Passivhaus’ genutzt.

Sehr interessant ist das Projekt IEA Solar Heating & Cooling Implementing Agreement - Task 13, das von der Internationalen Energieagentur (IEA) 1989 angeschoben wird. Es handelt sich um ein Programm zur Entwicklung und Erprobung solarer Heiz- und Kühlsysteme, in dessen Rahmen gemeinsam mit internationalen Partnern mehrere Solar-Niedrigenergie-Häuser gebaut werden. Die Idee hinter Task 13 ist es, die Bau-Technologien zu ihren Grenzen zu treiben, um einen möglichst niedrigen Energieverbrauch zu erreichen.

Bei dem Projekt werden im Laufe der Folgejahre jeweils zwei Solarhäuser in den USA (Exemplary House, Grand Canyon und Yosemite), zwei in Kanada (Advanced House, Brampton und Green Home, Waterloo), zwei in Deutschland (Ultrahaus, Rottweil und Berlin-Spandau) sowie jeweils eines in Belgien (Pleiade Row House, Louvain-la-Neuve), Dänemark (Kolding Row House), Finnland (IEA 5 House, Pietarsaari), Japan (WISH House 3, Iwaki), Holland (Urban Villa, Amstelveen), Norwegen (IEA Task 13 House, Hamar), Schweden (Low Energy House, Röskär) und der Schweiz (Duplex, Gelterkinden) gebaut.

Solarfassade der Firma Schmid AG

Solarfassade der
Firma Schmid AG

1988 baut Walter Schmid, Chef der Schweizer W. Schmid AG, das erste Bürogebäude mit integrierter Solarfassade – die entgegen allen Erwartungen auch nach 25 Betriebsjahren ihre beinahe volle elektrische Leistung hat. Die Einbusse der Effizienz beträgt lediglich 5 %. 1998 wird von Schmid übrigens das erste Mehrfamilienhaus in der Schweiz mit Minergie-Zertifikat erstellt, eines von der Wirtschaft, den Kantonen und dem Bund gemeinsam getragenen und geschützten Qualitätslabels. (Über Schmids Kompogas AG berichte ich unter Biogas, in Arbeit). Und 2012 wird Schmid in Spreitenbach im Schweizer Kanton Aargau die Umwelt Arena als Plattform für Nachhaltigkeit und Umwelttechnologie eröffnen (s.u.).

1990 wird das energiesparende Schichtfenster vorgestellt, das aus drei Glasscheiben mit zwischenliegender Edelgasfüllung (Argon) besteht, wobei sich in dem Fensterrahmen (von Außen nach Innen) zuerst ein einfaches Glas, dann ein silberbeschichtetes und anschließend ein getöntes Glas befinden. Diese Konstruktion gilt als Wärmefalle, da sie in hohem Maße Sonnenlicht absorbieren und in Wärme umwandeln kann. Als Schutz vor Überheizung im Sommer kann das gesamte Fenster – wie eine Drehtür – um 180° geschwenkt werden, woraufhin die grünlich schimmernde, wärmespeichernde Glasschicht nach außen weist (Moderne Häuser in Schweden haben sogar schon Fenster mit einer Vierfach-Verglasung).

Zu diesem Zeitpunkt werden auch die ersten silberbedampften Isolierfenster vorgestellt, die wie eine Strahlenschleuse wirken. Während das kurzwellige Sonnenlicht die 60 – 80 Atomlagen dicke Schicht ungehindert durchdringen kann, wird die langwellige Infrarotstrahlung aus dem Rauminneren weitgehend reflektiert. Im Gegensatz zu diesen sehr empfindlichen und teuren Scheiben hat der britische Glashersteller Pilkington eine Veredelungstechnik mit einer Zinkoxidschicht entwickelt, die bei 700°C direkt in das Glas eingebrannt wird und dadurch wesentlich kostengünstiger ist.

Neben den Argongas-Füllungen wird in den USA auch mit Krypton experimentiert, das allerdings im Verhältnis ungemein teurer ist (2,5 DM/l im Vergleich zu 0,5 Pfennig/l). Die deutsche Firma Installa entwickelt mit dem Toptherm-Fenster ein System aus vier durchsichtigen und einer metallbeschichteten Folie, bei dem die erwärmte Luft über ein integriertes Lüftungssystem in den Wohnraum geblasen wird.

Transparentes Isolationsmaterial

Transparente Isolation

Ebenfalls 1990 schließen sich in Nordrhein-Westfalen Wissenschaftler und Unternehmer zur Arbeitsgemeinschaft Solar zusammen, um die Solarenergie stärker in Architektur und Stadtplanung zu integrieren.

Inzwischen gibt es weltweit mehr und mehr Solarhäuser unterschiedlichster Bauart – und falls die angekündigten transparenten Isolations-Bausteine auf den Markt kommen, wird sich ihre Zahl noch weiter erhöhen. Diese lichtdurchlässigen Dämmstoffe (Transparent Insulation Materials, TIM) sind bereits 1988 vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) vorgestellt worden; sie sind nicht nur in der Lage, die Wärme zu dämmen, sondern sie sogar ins Hausinnere zu transportieren. Das Material besteht aus mehrschichtigen Folien mit luftgefüllten Waben, da stehende Luft ja einen exzellenten Wärmeisolator bildet. TIMs lassen sich auch zur Abdeckung von Sonnenkollektoren nutzen, die dadurch Wirkungsgrade von Vakuumkollektoren erreichen – aber erheblich billiger sind.

Die transparente Wärmedämmung (TWD) ist eines der herausragenden Themen Anfang der 1990er, später verschwindet diese Technik aber wieder aus den Schlagzeilen, möglicherweise aufgrund der hohen Kosten. Bei einem der ersten Versuche an einem sanierten Acht-Familien-Haus der kommunalen Freiburger Wohnungsbaugesellschaft aus den 1950er Jahren, dessen Gesamtkosten von 1,1 Mio. DM zu etwa 80 % vom BMFT gefördert werden, reduziert sich der Heizbedarf mittels dieser Methode allerdings um beachtliche 80 %. Dabei werden an den südost- und südwestorientierten Fassaden 120 m2 Außenfläche erst mit Absorberfarbe dunkel angestrichen, anschließend das TWD-Material installiert und abschließend Glasscheiben als Wetterschutz davor gesetzt. Ergänzt wird der Versuch durch 10 cm dicken Dämmschichten an den Nordwest- und Nordostfassaden sowie effizienten Wärmeschutzsystemen an den Fenstern (Wärmeschutzrollos).

1991 starten Forscher des ISE zusammen mit Kollegen der IfE Leipzig GmbH ein BMFT-gefördertes Pilotprojekt, bei dem ein Leipziger Schulgebäude unter Einsatz der TWD-Technik saniert wird. Die fast 90 m lange Südfassade des vierstöckigen Gebäudes bekommt eine TWD-Fläche von mehr als 300 m2 und völlig neue Fenster – außerdem werden in den Schulräumen mehr als 100 Meßstellen integriert, um über zwei Jahre lang das energetische Verhalten des ganzen Bauwerks zu prüfen. Zu diesem Zeitpunkt gibt es in den neuen Bundesländern etwa 1.500 Schulgebäude mit der exakt gleichen Bauausführung, die im Erfolgsfall genauso umgebaut werden könnten (was später jedoch mitnichten passiert).

Passivhaus Kranichstein

Passivhaus Kranichstein

Das offiziell erste Passivhaus Deutschlands entsteht 1991 in Darmstadt-Kranichstein. Der Entwurf stammt von den Architekten Bott, Ridder und Westermeyer, und das Konzept von  W. Feist vom Passivhaus Institut Darmstadt und Bo Adamson von der Universität Lund, Schweden. Die Finanzierung des parallelen Meß- und Forschungsprogramms übernehmen das Hessische Umweltministerium und die Stadt Darmstadt. Bei dem Bau handelt es sich um ein reihenhausähnliches Mehrfamilienhaus mit vier Wohneinheiten von je 156 m2 Wohnfläche.

Die Wärmeversorgung erfolgt zu ca. 66 % über Warmwasser-Vakuum-Flachkollektoren, während die Nachheizung der restlichen 33 % über eine Erdgas-Brennwerttherme erfolgt. Von 1994 bis 1996 wird in einer Wohneinheit mit besonders gut dämmenden und luftdicht schließenden Fensterläden zur weiteren Reduzierung des nächtlichen Wärmeverlusts experimentiert. Dabei gelingt es, die Wohneinheit als sogenanntes ‚Nullheizenergiehaus’ zu betreiben.

Im August 1991 beginnt unter Federführung des ISE der Bau des bundesweit ersten energieautarken Solarhauses ohne jeden Anschluß an die örtliche Energieversorgung. Das Solarhaus Freiburg, das ein Kreissegment als Grundriß und eine Wohnfläche von 145 m2 hat, entsteht im Rahmen eines EG-Projektes und besitzt eine transparente Wärmedämmung, auf die ich weiter unten noch ausführlicher zu sprechen komme. Die langgestreckte Südseite korrespondiert mit einer geringen Gebäudetiefe. Installiert werden ferner automatische Rollos zur Abschattung im Hochsommer, xenongefüllte Dreischeibenfenster, ein Warmwassertank mit 1.000 Liter Inhalt, ein Wärmetauscher sowie ein spezielles Lüftungssystem.

Auf dem Dach befinden sich 36 m2 Solarzellen (4,2 kW) sowie 15 m2 Solarkollektoren für den Warmwasserbedarf, die mit rückwärtigen Spiegeln einen Weltrekord für Flachkollektoren erreichen: 300°C Stillstandstemperatur. Als Heizreserve wird außerdem ein bei Solarhäusern bislang einmaliges Wasserstoff-Brennstoffzellen-System integriert, wobei der Wasserstoff über einen Elektrolyseur durch den hauseigenen Solarstrom hergestellt wird. Die thermische Nutzung der Sonnenenergie deckt etwa 90 % des Heizenergiebedarfs.

Im Sommer 1993 wird das von Wilhelm Stahl konzipierte Haus beendet. Während man 1991 bei den Baukosten noch von 1,4 Mio. DM sprach, wird 1993 schon ein Betrag von mehr als 5 Mio. DM als Gesamtkosten angegeben, wobei das Technik-Inventar mit rund 800.000 DM zu Buche schlägt (zu 75 % aufgrund des Wasserstoff-Systems). Das BMFT trägt 4,5 Mio. DM der Kosten. Im Winter 1994/1995 kommt das Haus erstmals ohne jeglichen zusätzlichen Heizenergie-Einsatz aus. Die sehr aufwendige autarke Versorgungstechnik mit Wasserstoffspeicher wird nach Ende des Meßzeitraumes allerdings nicht weiter betrieben. Die passiven Techniken und die Wärmerückgewinnung haben sich sehr gut bewährt. Heute testet das ISE in diesem Haus Passivhaus-Kompaktheizgeräte unter Praxisbedingungen auf ihre Tauglichkeit.

Erdhügelhaus in Donaueschingen

Erdhügelhaus
in Donaueschingen

Ende 1992 beginnt in der Ökosiedlung Auf der Staig in Donaueschingen der Bau von 9 zweistöckigen Erdhügelhäusern. Diese halbrunden Niedrigenergiegebäude mit Tonnendach werden mit Erde überdeckt, was zu einer hohen Isolationswirkung führt. Die Eigentumswohnungen mit Grasdach besitzen eine passive und aktive Solarenergienutzung durch Sonnenkollektoren, und das flächensparende Bauen mit Regenwasserversickerung schont die vorhandene Vegetation.

Eine ähnliche Technik, wenn auch mit wesentlich ästhetischerem Ergebnis, nutzt der Schweizer Architekt Peter Vetsch aus Dietikon, dessen Häuser mit bis zu einem Meter Erde bedeckt sind und den Bewohnern ein besonderes Gefühl der Geborgenheit vermitteln. Sie sind in weichen Rundungen geformt – werden allerdings in Stahlbetonbauweise ausgeführt. Aus der Vielzahl seiner bereits realisierten Bauwerke möchte ich hier die in meinen Augen wunderschöne Erdhaussiedlung Lättenstrasse in Dietikon zeigen, die um einen ‚Mittelsee’ herum gruppiert ist. Das gesamte Grundstück ist 4.000 m2 groß und beinhaltet mehrere Einzelhäuser mit Wohnflächen zwischen 60 m2 und 200 m2.

Nach dreijähriger Bauzeit wird im August 1992 der Bau des 63 m hohen, 15-stöckigen Menara Mesiniaga Tower in Subang Jaya Selangor, Malaysia, abgeschlossen. Der zylindrische Fachwerkbau aus Stahl und Aluminium, dessen Errichtung 8,9 Mio. $ kostet, ist das IBM-Hauptquartier nahe Kuala Lumpur. Menara ist übrigens arabisch und bedeutet Leuchtturm, während Mesiniaga das malaysische Wort für ‚Business Machine’ ist.

Im allgemeinen sind Wolkenkratzer gigantische Energiefresser, doch der malaysische Architekt Ken Yeang – der sich auch gerne Ecodesigner nennt – baut bioklimatisch. Für ihn sind Ökologie und Wolkenkratzer kein Widerspruch, und sein Lebensprojekt ist der nachhaltige Wolkenkratzer. Wofür er allerdings viele neue Techniken erst selbst entwickeln muß, was er in seinem Architekturbüro T.R. Hamzah & Yeang International in Kuala Lumpur auch tut. Das neue Hochhaus ist das erste verwirklichte Großprojekt, in dem diese Techniken zum Einsatz kommen.


Menara Mesiniaga
Tower

In einem bioklimatischen Gebäude wird beispielsweise Regenwasser zur Klimatisierung genutzt, es gibt Wände aus Wassernebeln im Inneren sowie vertikale Landschaften aus ausdehnenden Gärten, die über mehrere Stockwerke erstrecken. Außerdem gibt es Dachterrassen, Atrien, Lichthöfe und Balkone, und Windöffnungen leiten Wind gezielt ins Gebäude und sorgen für eine natürliche Kühlung. Die Frischluftversorgung wird durch Luftkanäle in den Zwischendecken ermöglicht.

Das Gebäudedesign des Menara Mesiniaga Tower senkt den Energieverbrauch und reduziert auch die langfristigen Wartungskosten. In den Folgejahren ist Yeang mit einer Reihe ähnlicher Projekte beschäftigt, wie dem Spire Edge Tower in Delhi, dem Elephant and Castle EcoTower in London, sowie dem Editt-Tower und dem Solaris-Projekt in Singapur, letzteres als Teil eines von Zaha Hadid geplanten Stadtviertels.

Doch nicht nur schöne, sondern auch Intelligente Gebäude sollen hier Erwähnung finden, da sie neben einer netzwerkartigen, elektronischen Steuerungsstruktur oftmals auch die aktive und passive Sonnenenergienutzung beinhalten. Die ‚intelligente’ Haustechnik steuert über Sensoren und Prozessoren alle Leuchten, Jalousien, Heiz- und Klimaanlagen usw.

Schon 1992 werden im Rahmen einer Entwurfswerkstatt der TU-Berlin an diesen Systemen der ‚wohltemperierten Architektur’ gearbeitet. Besonders mit drei neuen Technologien beschäftigt man sich hier: der passiven Klimazirkulation, den veränderbaren Gebäudehüllen (verschiebbare Fassaden) und dem photovoltaischen Glas, das sich bei Bedarf verfärben kann.

Unter dem Namen ÖKOTEC 3 wird im Oktober 1993 die in Berlin das erste Gebäude mit PV-Solarfassade (300 m2, 6 kW) eingeweiht. Das Haus besitzt ferner Solarkollektoren auf dem Dach und eine Regenwassersammelanlage. Die Hälfte der 228.000 DM Baukosten für die Fassade trägt das BMFT.

Etwa zur gleichen Zeit beginnt der Bielefelder Fenster- und Fassadenhersteller Schüco International mit einer großen Werbekampagne für seine Synergie-Fassaden, in denen Solarzellen aus der Produktion der Deutschen Aerospace integriert sind. Die weltweit erste Fassade dieser Art wurde bereits 1991 am Verwaltungsgebäude der Stadtwerke Aachen installiert.

Der Kunde kann zwischen monokristallinen, polykristallinen oder amorphen Zellen auswählen, und die Mehrkosten gegenüber vergleichbaren Fassadenelementen ohne Solarzellen betragen zwischen 2.000 DM und 3.500 DM pro m2. 1994 rüstet Schüko eine Fassade des Bayerischen Umweltministeriums sowie die Erweiterung des firmeneigenen Verwaltungsbaus in Bielefeld mit Synergie-Fassaden aus. Weitere Mitspieler auf diesem neuen Marktsegment sind die Kölner Flachglas Solartechnik (Flagsol) mit einem Endpreis zwischen 3.000 und 3.500 DM/m2 sowie die Münchner Firma Siemens Solar. Ausgerechnet deren Tochter Nukem GmbH prägt das Motto „Strom statt Marmor“ und rüstet den Verwaltungsneubau der Krefelder Firma Erbslöh mit ihren neuartigen MIS-Inversionsschicht-Solarzellen aus.

In nur neun Monaten wird 1993 in einem Vergnügungspark im südholländischen Rosmalen durch Chriet Titulaer und Cees Damein, Architekt des Amsterdamer Opernhauses, der Prototyp eines Hauses der Zukunft errichtet. Man verbraucht etwa 100 km Kabel, um alle Sensoren und Manipulatoren sowie das gesamte Informationssystem des Hauses miteinander zu vernetzen.

Haus der Zukunft

Haus der Zukunft

Allerdings muß jeder Hausbewohner oder -besucher stets einen Chipsender mit sich tragen, damit das Haus die Positionen der Menschen in seine Rechenoperationen mit einbeziehen kann. Dafür braucht man aber auch kein Toilettenpapier mehr, sondern wird auf der Toilette von hinten automatisch abgespült und mit warmer Luft trockengefönt! Solarzellen für das Elektroauto und Solarkollektoren für die heiße Dusche gibt es natürlich auch, und ein sich automatisch öffnender, trichterförmiger Schirm fängt das Regenwasser für die Toilettenspülung und den Rasensprenger auf. Der Kostenpunkt des Hauses betägt etwa 10 Mio. DM.

Im Rahmen der THERMIE-Projekte der EU lanciert 1993 eine Gruppe von Beraterfirmen und Ministerien das European Housing Ecology Network, das anschließend in sieben EU-Mitgliedsstaaten insgesamt 11 Neubau-Demonstrationsvorhaben durchführt, bei denen die Solarenergie sowie energiesparende Systeme eingesetzt werden. 1996 folgt das European Green Cities Projekt, bei dem neue energiesparende Lösungen für die nachträgliche Ausstattung bestehender Gebäude sowie innovative Neubaukonzepte erprobt werden – an rund 30.000 Häusern in 11 europäischen Städten.

Bereits Anfang 1994 nimmt die Fachhochschule Gelsenkirchen neue photoelektrische Solarfenster der Firma Flachglas AG in Betrieb. Die vier Fenster mit einer Gesamtfläche von 6,5 m2 liefern jährlich etwa 450 kWh Elektrizität, gekostet haben sie 14.000 DM. Im Rahmen des Projektes werden die Fenster mit Solarmodulen verglichen, die auf dem Dach des FH-Gebäudes, das sich speziell mit der Energie- und Solartechnik beschäftigt, installiert sind.

Der Architekt Jürgen Hornemann aus Münster entwickelt 1994 unter dem Namen Solar Diamant ein besonders gut isoliertes Haus, dessen Fundament auf einer 10 cm dicken Schicht aus PUR-Schaum ruht. Das 45° geneigte Satteldach besitzt Solarzellen und -kollektoren, Kalksteinelemente speichern die Solarenergie und eine Lüftungsanlage mit integriertem Wärmetauscher reduziert die Energieverluste auf ein Maß, daß das Haus im Grunde ohne Fremdenergie auskommen kann. Ab 1996 kann man das Hausmodell aus dem münsterländischen Wettringen für rund 850.000 DM bestellen, es hat eine Wohnfläche von knapp 200 m2.

Als Architektur-Skulptur bezeichnet der Freiburger Architekt Thomas Spiegelhalter sein Energiesparhaus, das er um ein altes Kieswerk herum gebaut hat. Von oben soll es wie ein landendes Insekt aussehen, mit Strom und Wärme wird es durch ein ausgeklügeltes Sonnenenergiesystem versorgt.

Der Raumfahrtingenieur und Solar-Technik-Unternehmer Hans-Joachim Reuther baut 1994/1995 ein energieautonomes Einfamilienhaus in Illmensee, Baden-Württemberg. Neben der PV-Anlage gibt es noch einen kleinen Windlader, das Haus ist selbstverständlich hochwärmegedämmt, besitzt eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung sowie ein kleines Rapsöl-BHKW.

Basis dieser Entwicklung ist das BMFT-geförderte Forschungsprojekt Niedrigenergiehäuser in Heidenheim, das vom Fraunhofer Institut für Bauphysik in Stuttgart wissenschaftlich begleitet und nach einem Entwurf von Rolf Disch an einem Haus in Holztafelbauweise umgesetzt wird. Der Hersteller WeberHaus baut schon seit Jahren ausschließlich Niedrigenergiehäuser. Im vorliegenden Fall werden diese auf Wunsch auch mit Vakuumkollektoren ausgestattet, sie haben eine Wohnfläche von etwa 150 m2, und auch eine Regenwassernutzungsanlage gehört bereits zum Standard.

Övolution-Fertighaus

 

Övolution-Fertighaus

Das erste Null-Heizenergie-Haus von WeberHaus wird 1996 fertiggestellt und bezogen. Sein Name Övolution-Fertighaus setzt sich aus Evolution + Ökologie zusammen. Die Gebäude können vom Einzelhaus über das Doppelhaus bis hin zu Hausgruppen und Siedlungen in allen erdenklichen Varianten realisiert werden. Bei entsprechender Auslegung der Solarkomponenten wird das Övolutionshaus zum Plusenergiehaus.

Das Haus wird ab 1997 angeboten und kostet rund 600.000 DM. Eine abgespeckte Version ohne PV-Anlage gibt es unter schlüsselfertig bereits für 458.000 DM. Hier beträgt die Wohnfläche 130 m2, und Haus hat eine Solarkollektor-Anlage mit 380 Liter Kombispeicher. Im selben Jahr gewinnt Övolution den Eurosolarpreis 1997, und ein weiteres Mal 2001.

Eine Gruppe um einen (leider nicht namentlich genannten) Londoner Architekten entwickelt im Windkanal ein Haus in Eiform, das seine saubere Luft aus einer Grünanlage von unten zugeführt bekommt, während die Stromlinienform des an der Spitze offenen Hauses den Luftsog zur Entlüftung unterstützt. Die zweischichtige Hülle reguliert die Wärme der Sonneneinstrahlung durch ein verzweigtes Kammersystem.

Das bis dato europaweit größte Niedrigenergiehaus entsteht 1995 in Wien-Leopoldstadt, es besteht aus 333 Wohnungen in zwei gegenüberliegenden Gebäudeteilen von 8 und 9 Stockwerken und besitzt unter anderem ein Sonnendach mit Schwimmbad – obwohl es ein Projekt des sozialen Wohnungsbaus ist. Diese von dem Architekten Harry Glück entworfene Wohnanlage Wien-Süd (auch: Wohnanlage am Handelskai) besitzt eine kompakte, energiesparende Gebäudeform, Wärmeschutzfenster und ein Wärmerückgewinnungssystem, mit dem das Brauchwasser erwärmt wird.

Auch hier werden – in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik – insgesamt 500 Meßfühler im ganzen Komplex verteilt, die im 10-Minuten-Rhythmus 13 verschiedene Parameter registrieren. Auf die TWD-Technik wird allerdings verzichtet, da die neuen Isolierglas-Fenster „mehr bringen“, und man im Sommer nur vor den Fenstern einen wirksamen Sonnenschutz anbringen muß – und nicht vor der gesamten TDW-Fassade.

Auch in Deutschland werden um diese Zeit die ersten Niedrigenergiehäuser im sozialen Wohnungsbau errichtet: in Hamburg eine Siedlung mit 22, und in München ein Hochhaus mit 79 Wohnungen und einem Kindergarten.

Zu den neuen Technologien, die langsam ins Gespräch kommen, zählt auch eine intelligente Fensterscheibe, die 1995 von Chemikern der BASF entwickelt wird. Zwischen zwei Glasplatten befindet sich ein Gel aus Wasser und zwei Polymeren, das sich bei Erwärmung selbständig eintrübt und damit vor übermäßiger Sonneneinstrahlung schützt. Ein Polymer bildet dabei ein schwammähnliches Netzwerk, das große Mengen Wasser aufnehmen kann. In dieses Hydrogel eingebettet ist ein zweiter Kunststoff, aus dem ab einer bestimmten Temperatur feine Körnchen ausfallen und das Glas trüben. Bei Abkühlung wird die Scheibe wieder klar. Die Umschalttemperatur kann exakt eingestellt werden. Bis zur Marktreife rechnet man mit etwa fünf Jahren, dann kommen weltweit etwa 140 Mio. m2 Glasfläche als Einsatzort in Frage, freut sich die BASF. Wie wir inzwischen wissen, scheint es damit aber nicht geklappt zu haben, denn auch 3 x 5 Jahre später sind diese Fenster noch so gut wie unbekannt.

An dem Projekt, möglichst viel Tageslicht blendfrei in die Räume zu leiten, arbeitet seit Anfang 1995 eine Arbeitsgruppe der TU-Berlin, die vom BMFT mit 1,5 Mio. DM gefördert wird. Dabei geht es um herkömmliche Lamellen-Jalousien, die allerdings modifiziert werden: Zum einen sind die Lamellen im oberen Drittel um 30° versetzt angeordnet, so daß sie auch bei sonst geschlossener Jalousie offen bleiben und das Licht an die Zimmerdecke oder in die Tiefe des Raumes hinein reflektieren. Weiterhin kann ein separater Stellmotor für die oberen Lamellen integriert werden – sowie zwei unterschiedliche Beschichtungen bei den unteren Lamellen, eine für den Sommer und eine für den Winter. Letztere ist matt und dunkel und wandelt das einfallende Licht in Wärme. Außerdem ist das ganze sensorgesteuert und folgt dem wechselnden Lichtangebot des Tages.

Eine weitere Variante sind Prismen oder Spiegel-Raster, die in Plexiglas-Lamellen eingebettet sind. Sie trennen die verschiedenen Arten des Sonnenlichts: Im Sommer wird die warme Strahlung zurückgeworfen, und nach innen gelangt nur das ‚kalte’ Streulicht. Ganz ohne Elektronik funktionieren wiederum feststehende Lamellen zwischen den Scheiben eines doppelt verglasten Fensters. Sie sind so angeordnet, daß sie das Licht je nach Einfallswinkel der Sonne reflektieren oder in den Raum lenken. An der letztgenannten Lamellentechnik, also Spiegellamellen innerhalb von Isoliergläsern, wird bereits seit 1986 gearbeitet, ein wichtiger Hersteller ist die Firma Okalux bei Würzburg. Mehr Informationen über Heliostaten und Tageslichtsysteme finden sich in dem entsprechenden Kapitelteil.

Im März 1996 findet in Berlin der bereits 4. Europäische Kongreß für Solarenergie in Architektur und Stadtplanung statt. Die Zielsetzung eines raschen und grundlegenden Umdenkens wird in einer Europäischen Charta für Solarenergie in Architektur und Stadtplanung festgehalten.

Im April 1996 stellt die Firma Sto AG ein neues, kostengünstiges TWD-System vor, das möglicherweise sogar eine echte Marktchance hat. Dabei wird auf das massive Mauerwerk ein konventionelles Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) aus Polystyrol oder Steinwolle-Basis aufgebracht, wobei definierte Teile der Wandfläche ausgespart werden. Diese Lücken werden dann mit einem dunklen Absorber beschichtet, dessen Klebefähigkeit gleichzeitig auch die TWD-Fassadenelemente aus lichtdurchlässigem Polycarbonat (PC) in Kapillarstruktur in Position hält. Die äußere transparente Abdeckung besteht aus Glasputz.

Der komplette Systemaufbau wird fabrikseitig vorproduziert, und die maximal möglichen Temperaturen im Absorber liegen bei ca. 70°C. Das StoSolar Fassadenelement ist in Abhängigkeit von der Dämmstärke ab einem Preis von 385 DM/m2 erhältlich, zuzüglich zu den Kosten für Solarabsorber (Kleber) und Einbau. Die Sto AG erhält in diesem Jahr den Innovationspreis der deutschen Wirtschaft. Für die sechsjährige Entwicklung seit der Patentierung hat das Unternehmen rund 3,2 Mio. DM ausgegeben, von denen 1,35 Mio. DM Fördermittel des BMFT waren.

Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme stellt ebenfalls 1996 die neue Technologie der thermotropen Schichten vor: Diese Kunststoff-Folien verlieren bei Erwärmung ihre Lichtdurchlässigkeit und werden bei Abkühlung wieder klar. Die Wissenschaftler stellen sich vor, daß man sie einfach auf bestehende Glasfenster aufbringt.


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