Warum Niedrigenergiehäuser?
Angesichts des Klimawandels und steigender Energiekosten entwickeln sich Niedrigenergiehäuser zu einem Eckpfeiler des nachhaltigen Wohnens. Solche Häuser sind darauf ausgelegt, den Energieverbrauch zu minimieren und gleichzeitig den Komfort zu maximieren. Sie verwenden innovative Materialien, strategische Konzepte und fortschrittliche Heizsysteme, um die Umweltbelastung zu reduzieren.
Dieser Artikel untersucht die wesentlichen Konstruktionsweisen von Niedrigenergiehäusern, hebt ausgewählte Projekte hervor und gibt einen Ausblick auf die Zukunft dieses umweltfreundlichen Ansatzes.
Materialien für Niedrigenergiehäuser
In den letzten Jahrzehnten ist das Bauen mit isolierenden Füllungen oder Verkleidungen, mehrfach verglasten Fenstern und optimierten Heiz- und Kühlsystemen in vielen Ländern zum Standard geworden. Fortschritte bei nachhaltigen Baumaterialien ermöglichen noch größere Energieeinsparungen. Die folgenden Materialien repräsentieren die Spitze des ultra-energieeffizienten Bauens:
Vakuum-Isolierte Platten (VIPs):
VIPs mit einer Wärmeleitfähigkeit von nur 0,004 W/(m-K) sind bis zu 10-mal effektiver als herkömmliche Dämmstoffe und ermöglichen dünnere Wandkonstruktionen ohne Einbußen bei der Energieeffizienz.[1] VIPs können den Energiebedarf in Gebäuden je nach Klima und Anwendung um bis zu 40% senken.[2]
Das Unternehmen Vac-Q-tec beispielsweise produziert VIPs für eine breite Palette von Anwendungen wie die Isolierung von Fassaden, Balkonen/Terrassen, Böden, Wintergärten oder Fertigbauten und Gebäudeteilen.[1]
Wie das Sprichwort schon sagt: „Ein Bild sagt mehr als tausend Worte“. Schaut euch das folgende Bild an, welches die sehr gute Fassadendämmung (blau im Temperaturbild unten) eines Wohnblocks mit VIPs-Verkleidung zeigt.
Isolierung auf Basis von Mycelium:
Mycelium ist der wachsende unterirdische Teil von Pilzen, der aus einem dichten Netz fadenförmiger Strukturen besteht. Wenn es unter kontrollierten Bedingungen gezüchtet wird, bindet Mycelium landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Sägespäne, Hanf oder Stroh zu leichten, festen Formen zusammen. Es trägt zu einer angenehmen Raumtemperatur bei, reduziert die Wärmeübertragung und sorgt für eine natürliche Feuchtigkeitsregulierung. Es ist vollständig biologisch abbaubar und wird aus landwirtschaftlichen Abfällen hergestellt. Darüber hinaus verfügt es über eine ausgezeichnete Feuerbeständigkeit und Schalldämmung, was es zu einer nachhaltigen und vielseitigen Verwendung für moderne Konstruktionen macht. [3][4]
Smart Glass:
Ein Smart Glass bietet eine variable Steuerung von Licht und Wärme, die in ein Gebäude eindringen. Wenn bei Smart Glass Scheiben die Tönung einsetzt , können die Sonnenhitze und damit die Kühlkosten erheblich reduzieren werden. Studien haben gezeigt, dass insbesondere elektrochrome Fenster (bei denen die Tönung durch Strom gesteuert wird) den Energieverbrauch in Gebäuden senken können, indem sie Wärme- und Lichtmenge regulieren.[5] Sonnenwärme kann um bis zu 50-60 % vermindert werden — was in warmen oder gar heißen Klimaregionen die Energiekosten erheblich senkt.[6]
Optimale Ausrichtung für Niedrigenergiehäuser
Die Gestaltung von Niedrigenergiehäusern mit Fenstern oder Eingängen, die zur Sonne ausgerichtet sind, ist eine grundlegende passive Sonnenschutzstrategie, die darauf abzielt, den natürlichen Wärmegewinn zu maximieren (siehe auch Erdhäuser). Dieser Ansatz kann den Heizbedarf in den Wintermonaten erheblich reduzieren. Viele Studien haben gezeigt, dass die passive Sonneneinstrahlung zu enormen Energieeinsparungen führen kann. So zeigen Untersuchungen, dass passive Solarsysteme fast 20 % des Energiebedarfs eines Gebäudes einsparen können, wobei der Beitrag noch höher ist, wenn direkte und indirekte Lösungen (z. B. eine dunkel gefärbte Wand) kombiniert werden. So kann die Hälfte der Heizenergie und etwa 25 % der Kühlenergie vermieden werden. [7]
Moderne Heizsysteme für Niedrigenergiehäuser
Erdwärmepumpen (GSHPs=Ground Source Heat Pumps): Diese Systeme beziehen die Wärme aus der Erde und sorgen für effiziente Heizung und Kühlung. Mit Energieeinsparungen von bis zu 50 % im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen sind GSHPs ideal für Niedrigenergiehäuser. Ein schwedisches Niedrigenergieprojekt berichtete über jährliche Heizkosteneinsparungen von 45% durch den Einsatz von GSHPs. [8]
Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung: Diese Systeme lassen frische Luft im ganzen Haus zirkulieren und gewinnen dabei bis zu 90% der Wärme aus der verbrauchten Luft zurück.[9]
Globale Beispiele für Niedrigenergiehaus-Projekte
Stadtteil Vauban, Freiburg, Deutschland: In diesem Viertel gibt es Niedrigenergiehäuser, die jährlich etwa 15 kWh pro Quadratmeter verbrauchen und damit deutlich unter dem nationalen Durchschnitt von 200 kWh/m² liegen.[10] Durch sorgfältige Materialauswahl und passives Solardesign hat das Viertel seinen Gesamtenergieverbrauch um über 60% gesenkt.
EcoVillage at Ithaca, USA: Diese bewusst gegründete Gemeinschaft in New York setzt auf passives Solardesign, hochwertige Isolierung und erneuerbare Energiequellen. Die Bewohner berichten, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Häusern in der Region 40 % weniger Ressourcen verbrauchen. [11]
Beddington Zero Energy Development (BedZED), Großbritannien: Als größte nachhaltige Gemeinde Großbritanniens verbrauchen die Häuser von BedZED etwa 45% weniger Strom und 81% weniger Warmwasser als typische britische Häuser.[12] Diese Niedrigenergiehäuser verfügen über dreifach verglaste Fenster, eine Hochleistungsdämmung und Wärmerückgewinnungssysteme und machen BedZED zu einem Vorbild für nachhaltigen Wohnungsbau.
Die Tatsache, dass BedZED bereits 2002 gebaut wurde, zeigt, dass Technologie und strategisches Design vorhanden sind, um energiesparenden, nachhaltigen Wohnraum zu schaffen.[13] Es liegt an uns, hier den Hebel anzusetzen und noch bessere Niedrigstenergiehäuser zu realisieren.
Zukünftige Verbesserungen bei Niedrigenergiehäusern
Die Zukunft der Niedrigenergiehäuser liegt in neuen Technologien wie intelligenten Thermostaten, KI-gesteuerten Energiemanagementsystemen und gebäudeintegrierten Photovoltaikmaterialien (BIPV), bei denen die PV-Paneele Teil der Fassade sind.[14] Diese Fortschritte werden den Energieverbrauch noch weiter senken und den Weg zu Niedrigstenergiehäusern ebnen. Innovationen im Bereich der Biomaterialien, wie die oben erwähnte Dämmung auf Myceliumbasis, gewinnen aufgrund ihrer hervorragenden thermischen Eigenschaften und ihrer Umweltfreundlichkeit ebenfalls an Schwung. So, wie das Bewusstsein für den Klimawandel weltweit wächst, wird ebenso die Nachfrage nach Niedrigenergie- und sogar Niedrigstenergiehäusern steigen, sodass nachhaltiges Wohnen für mehr Menschen zugänglich gemacht wird.
Quellen:
[1] https://www.va-q-tec.com/wp-content/uploads/pimcore-2/Brochure_Construction.pdf
[2] https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=95034
[3] https://bioresources.cnr.ncsu.edu/resources/acoustic-and-thermal-properties-of-mycelium-based-insulation-materials-produced-from-desilicated-wheat-straw-part-b/
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Mycelium-based_materials
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_glass
[6] https://www.mdpi.com/1996-1073/13/6/1449
[7] https://www.mdpi.com/2076-3417/11/1/376
[8] https://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2%3A1426526/FULLTEXT01.pdf
[9] https://www.thermal-engineering.org/heat-recovery-ventilator-ventilation-efficiency/
[10] https://www.freiburg.de/pb/site/Freiburg/get/647919/Infotafeln_Vauban_en.pdf
[11] https://tompkinscountyny.gov/files2/planning/energyclimate/documents/EcovillageLessonsLearnedfinal.pdf
[12] https://library.uniteddiversity.coop/Ecological_Building/BedZED-seven-years-on.pdf
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/BedZED
[14] https://en.wikipedia.org/wiki/Building-integrated_photovoltaics
