Nachhaltige Gebäude: Merkmale und berühmte Beispiele

Es mag wie ein aktueller Trend erscheinen, aber die Planung nachhaltiger Gebäude wird bald zum Standard für alle Arten von Konstruktionen. Von Nullenergiegebäuden bis hin zu Passivhäusern ist das Ziel, die Umweltauswirkungen mit Lösungen zu minimieren, die von Tradition bis Innovation reichen.

Bereiten wir uns also vor und sehen wir uns an, was nachhaltige Gebäude ausmacht, welche Merkmale unverzichtbar sind und welche berühmten Beispiele wir als Vorbild nehmen könnten.

Nachhaltige Gebäude: Was sind sie?

Nachhaltige Gebäude, auch bekannt als (Green Buildings) oder nachhaltige Gebäude, sind Konstruktionen, die mit dem Ziel entworfen und gebaut werden, ihren Einfluss auf die Umwelt zu minimieren und die Nachhaltigkeit während ihres gesamten Lebenszyklus zu fördern, von der Planung bis zum Abriss und Recycling der Materialien. Diese Gebäude sind darauf ausgelegt, den Energieverbrauch zu minimieren, die Ressourcennutzung verantwortungsbewusst zu gestalten und den Komfort der Bewohner zu gewährleisten.

Die Planung eines nachhaltigen Gebäudes erfordert eine Reihe von besonderen Überlegungen, um die Energieeffizienz zu maximieren, die Umweltauswirkungen zu reduzieren und die Nachhaltigkeit zu fördern.

Techniken nachhaltigen Bauens

Hier sind einige Schlüsselaspekte, die bei der Planung eines nachhaltigen Gebäudes berücksichtigt werden:

• Ausrichtung und passive Gestaltung: Durch die Anordnung und Ausrichtung des Gebäudes kann die Nutzung des natürlichen Lichts maximiert und die Klimatisierung im Sommer und Winter optimiert werden. Dies kann die Position und Größe der Fenster, die Form des Gebäudes und die Verwendung von Elementen wie verstellbarem Sonnenschutz, begrünten Dächern, Lüftungskaminen, hinterlüfteter Fassade, doppelter Außenhaut usw. umfassen, um die solare Aufheizung zu verringern und die natürliche Belüftung zu verbessern;
• Energieeffizienz: Verwendung von hoch effizienten Isoliermaterialien, energieeffizienten Fenstern, Heiz- und Kühlsystemen mit hoher Effizienz und Integration von Technologien zur automatisierten Steuerung der Energiesysteme;
• Erneuerbare Energiequellen: Die Installation von Systemen zur Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen wie Solaranlagen, Photovoltaik, Windturbinen oder KWK-Systemen kann dazu beitragen, den Verbrauch von Energie aus nicht erneuerbaren Quellen zu reduzieren. Bei der Planung ist die Unterstützung von Werkzeugen und Photovoltaik-Planungssoftware erforderlich, die es ermöglichen, die Anlagen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen zu dimensionieren, die korrekte Platzierung zur Maximierung des Wirkungsgrades zu bewerten und die Amortisationszeiten der anfänglichen Investition zu optimieren;
• Nachhaltige Materialien: Die Verwendung von Baumaterialien mit geringer Umweltbelastung, recycelten und recycelbaren oder aus erneuerbaren Quellen stammenden Materialien kann die Gesamtauswirkungen des Gebäudes auf die Umwelt reduzieren. Dies umfasst Materialien wie zertifiziertes Holz, recycelter Beton, natürliche Dämmstoffe und Lacke mit niedrigem VOC-Gehalt  (Volatile Organic Compounds);
• Wassermanagement: Die Implementierung von Systemen zur Regenwassernutzung, Wiederverwendung von Grauwasser und Abwassermanagement kann den Gesamtverbrauch von Wasser reduzieren und die Wasserwirtschaft des Gebäudes fördern;
• Innenraumqualität: Verwendung von ungiftigen und niedrig VOC-Materialien, um eine gesunde und komfortable Innenraumumgebung zu gewährleisten, zusammen mit Lösungen zur Maximierung von natürlichem Licht und Belüftung;
• Abfallmanagement: Die Integration von Systemen zur getrennten Abfallsammlung während des Baus und der Nutzung des Gebäudes sowie die Planung für das Recycling und die Wiederverwendung von Materialien am Ende der Lebensdauer des Gebäudes;
• Überwachung und Optimierung: Die Installation von Überwachungs- und Steuersystemen zur Bewertung und Optimierung der Energieeffizienz, des Wasserverbrauchs und des Innenraumklimas des Gebäudes im Laufe der Zeit.

Durch die Integration dieser Aspekte in die Planung eines Gebäudes können Strukturen geschaffen werden, die die Umweltauswirkungen reduzieren und die langfristige Nachhaltigkeit fördern. Um eine wirksame Unterstützung bei der Planung nachhaltiger Gebäude zu erhalten, können die BIM-Methodik angewendet, Software für die Energieanalyse verwendet und in den Arbeitsablauf BIM-Management-Plattformen für das Management des gesamten Lebenszyklus von Gebäuden implementiert werden.

Praktische Beispiele für die Planung von grünen Gebäuden und Merkmale für den modernen Bau

Heute haben sich verschiedene Ansätze zur Planung von ökologisch nachhaltigen Gebäuden entwickelt, wobei man sich je nach den Rahmenbedingungen und den gewünschten Ergebnissen einem Ansatz näher bringt. Zu den praktischen Beispielen für die Planung von grünen Gebäuden gehören tatsächlich:

• Solararchitektur, die mit Optik, Thermik, Materialwissenschaft und allem, was die saubere und erneuerbare Sonnenenergie nutzt, verbunden ist, wobei das Gebäude als Empfänger von Sonnenenergie betrachtet wird;
• bioklimatische Architektur, deren Grundprinzip darin besteht, das Klima zu nutzen, indem Planungs- und Bautechnologieelemente angewendet werden, um Energie zu sparen und komfortable Baubedingungen zu gewährleisten;
• Vernakuläre Architektur, gekennzeichnet durch die Verwendung lokaler Materialien und Kenntnisse, in der Regel ohne die Aufsicht von professionellen Architekten. So entstehen einfache und praktische Gebäude, die Bautraditionen und traditionelle Konstruktionsmethoden wieder aufgreifen;
• ökologische Architektur, Wohnhäuser mit geringer Umweltbelastung, die mit Materialien und Technologien entworfen und gebaut werden, die die Umweltbelastung und den Energiebedarf reduzieren;
• NZEB-Architektur, Planung und Bau von energieeffizienten Gebäuden, die ihren Energiebedarf vollständig aus erneuerbaren Quellen vor Ort decken.

Nachhaltige Merkmale im Bauwesen: Beispiele für grüne Baustoffe

Der Bausektor ist ein großer Verursacher der globalen Treibhausgasemissionen: Traditionelle Materialien wie Zement, Stahl und Aluminium erfordern große Energiemengen für ihre Produktion und rauben der Umwelt wertvolle Ressourcen, die schwer zu ersetzen sind.
Die neuen ökologischen und nachhaltigen Praktiken konzentrieren sich auf die Verwendung nachhaltiger Baustoffe, wodurch die Gebäude nicht nur energieeffizienter, sondern auch nachhaltiger und kostengünstiger in Bezug auf die Struktur und ihre Zusammensetzung werden.

Zu den wichtigsten grünen Materialien zählen:

• Bambus, der für Dächer und Tragstrukturen verwendet wird, kommt auch häufig in Böden und ästhetischen Möbeln vor. Es ist ein widerstandsfähiges und flexibles Material, das während des Wachstums eine hohe Menge an CO2 absorbiert;
• Hanf, dessen innerer Kern, wenn er mit Wasser und Kalk gemischt wird, ein leichtes, feuerfestes und langlebiges Baumaterial produziert, das für Außenverkleidungen, atmungsaktive Wände und isolierende Platten verwendet wird;
• Kork, der neben seinen isolierenden Eigenschaften, der Schwimmfähigkeit und der Langlebigkeit auch feuchtigkeits-, schimmel- und feuerbeständig ist, weshalb er häufig in akustischen und thermischen Paneelen verwendet wird;
• Stein, der in der Natur sehr reichlich vorhanden, langlebig und vollständig recycelbar ist. Als historisches Baumaterial hat er zudem isolierende Eigenschaften, die ihn für nachhaltige Gebäude geeignet machen;
• Fertigholzbeton, da er in der Fabrik hergestellt wird, ist die Produktion von Beton viel effizienter, was den Materialverbrauch und die Abfälle reduziert;
• 3D-gedruckter Beton, ähnlich wie bei der Fertigung, bieten 3D-Druckmethoden eine genauere Kontrolle über die Mischung und die Menge des verbrauchten Betons. Darüber hinaus ermöglichen nahezu unbegrenzte Formen und Modelle die einfachere Erstellung leichterer und widerstandsfähigerer Strukturen, wobei viel weniger Energie von schweren Geräten während des Baus verbraucht wird;
• recycelter Kunststoff, der feuchtigkeits-, korrosions- und verschleißbeständig ist, was ihn zu einer ausgezeichneten Option für Außenbauteile wie Verkleidungen und Terrassen oder Innenbauteile wie Böden, Regale und Wandpaneele macht.

Beispiele für grüne Gebäude, die einen konkreten Einfluss auf das Ökosystem haben

Grüne Gebäude sind nicht nur ein Trend; sie sind die Zukunft der nachhaltigen Stadtplanung. Hier sind einige konkrete Beispiele für das Design von grünen Gebäuden, die innovative Ansätze zur Nachhaltigkeit zeigen und einen konkreten Einfluss auf das gesamte Ökosystem haben:

• Pixel Building, Melbourne, Australien – fertiggestellt im Jahr 2010 und entworfen von Studio 505, gilt es als das erste australische Gebäude mit netto null Kohlenstoffdioxidemissionen. Es stellt ein bedeutendes Beispiel für nachhaltige Architektur dar, dank der technologischen Lösungen, die zur Reduzierung der Umweltbelastung eingesetzt werden. Das Gebäude ist mit Paneelen aus recyceltem Abfallmaterial ausgestattet, die auf einem Metallrahmen montiert sind und nicht nur eine markante Ästhetik bieten, sondern auch Innenbeleuchtung und Sonnenschutz. Aus energetischer Sicht ist das Gebäude autark dank einer Photovoltaikanlage auf dem Dach und sichtbaren Windturbinen an der Fassade. Um den Energieverbrauch zu reduzieren, ist das Gebäude mit fortschrittlicher Isolierung, einem grünen Dach mit einem System zur Sammlung und Wiederverwendung von Regenwasser und einem natürlichen Belüftungssystem ausgestattet. Heizung und Kühlung werden über eine Wasser-Ammoniak-Absorptionswärmepumpe gesteuert, die eine höhere Effizienz als herkömmliche Gasheizkessel aufweist. Bei der Auswahl der Materialien wird Wert auf recycelte und umweltfreundliche Materialien gelegt, wie z.B. CO2-armem Beton;
• World Trade Center, Manama, Bahrain – es handelt sich um zwei integrierte Zwillingstürme mit Windturbinen. Sie sind die ersten Wolkenkratzer der Welt, die Windturbinen in ihr Design integrieren: Die drei zwischen den Türmen montierten Turbinen erzeugen etwa 15 % des Stroms der Gebäude. Die segelförmigen Formen der Türme leiten den Wind zu den Turbinen und optimieren deren Effizienz, während die reflektierenden Pools an der Basis durch Verdunstung zur Kühlung beitragen;
• One Bryant Park, New York – ist ein Wolkenkratzer mit einem Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, die Strom und Wärme erzeugt und die Abhängigkeit von externen Energiequellen reduziert. Das Gebäude nutzt fortschrittliche Wasserrecyclingsysteme, um den Wasserverbrauch zu minimieren. Es hat die LEED-Platin-Zertifizierung erhalten, was es zu einem der grünsten Wolkenkratzer der Welt macht.
• Schwimmende Schule, Makoko, Lagos, Nigeria – entworfen von Kunle Adeyemi, schwimmt diese Schule auf 256 Plastikfässern und ist aus lokalem Holz gebaut. Solarpanels liefern Strom und Regenwassersammelsysteme betreiben die sanitären Anlagen. Dieses innovative Design geht auf Umweltprobleme ein und bezieht die lokale Gemeinschaft in den Bau ein.

Beispiele für ikonische grüne Gebäude: an der Spitze der Nachhaltigkeit

In der ständigen Suche nach einer nachhaltigen Zukunft spielen Gebäude eine bedeutende Rolle bei der Reduzierung der globalen Treibhausgasemissionen. Zu den bekanntesten Green Buildings gehören:

• Bosco verticale in Mailand, Italien: entworfen von Stefano Boeri Architetti, beherbergen die beiden Wohnhochhäuser über 20.000 Bäume und Pflanzen, das Äquivalent eines ganzen Hektars Wald, der jedoch vertikal wächst. Die Vegetation ist strategisch auf den Balkonen der Türme platziert, was einen außergewöhnlichen visuellen Effekt erzeugt und gleichzeitig erhebliche Umweltvorteile bietet. Die Pflanzen helfen tatsächlich, Staub zu filtern, Lärmbelastung zu reduzieren, Sauerstoff zu produzieren und die Temperatur zu regulieren;
• One Central Park, Sydney, Australien: berühmt für seinen innovativen Einsatz von Grün, besteht es aus einer Reihe von hängenden Gärten, die entlang der Fassade in Kaskaden absteigen und neben der Schaffung architektonisch beeindruckender Räume entscheidend zur Reduzierung des Energieverbrauchs des Gebäudes beitragen. Ikonisch ist auch das System von motorisierten Spiegeln, die der Bewegung der Sonne folgen und das Licht in die schattigen Bereiche des Parks und des Gebäudes reflektieren;
• Öffentliche Bibliothek von Beitou, Taipeh, Taiwan: sie stellt die erste grüne Bibliothek Taiwans dar und erstreckt sich über zwei Etagen, die darauf ausgelegt sind, den Wasser- und Stromverbrauch durch ihre großen Fenster zu reduzieren. Das Dach ist teilweise mit Photovoltaikzellen bedeckt, um Energie zu erzeugen und auch Regenwasser zu sammeln, das in den Toiletten verwendet wird;
• Hauptgebäude des Apple Parks, Cupertino, Kalifornien: entworfen von Foster + Partners und eröffnet im Jahr 2017, verkörpert es die Umweltfreundlichkeit von Apple. Es wird mit sauberer Energie betrieben, dank einer 17-Megawatt-Solaranlage auf dem Dach, einer der größten der Welt, und einer 4-Megawatt-Biogasanlage. Die Struktur spart über 30 Millionen Gallonen Trinkwasser pro Jahr dank eines Systems zur Wiederverwendung von behandeltem Abwasser;
• Parkroyal-Kollektion, Singapur, Singapur: dieses Luxushotel besteht aus etwa 15.000 m² von Garten-Terrassen, den Sky Gardens. Diese Terrassen sind so konzipiert, dass sie autark sind und minimalen Energieverbrauch durch den Einsatz von Solarzellen, Bewegungssensoren und Regenwassersammlung für die anschließende Wiederverwertung haben.

Kreative Lösungen: Beispiele für das Design von inspirierenden grünen Gebäuden

Innovative grüne Gebäude gestalten die Zukunft der nachhaltigen Architektur neu und zeigen, wie Design eng mit der natürlichen Welt zusammenarbeiten kann, und werden zur Inspirationsquelle für alle zukünftigen Architekturen.

Ein beeindruckendes Beispiel ist das West Building des Vancouver Convention Centre in Kanada, welches über folgendes verfügt:

• eine Kläranlage, die Grauwasser und Schwarzwasser reinigt und recycelt für nicht trinkbare Zwecke, wie die Toilettenspülung und die Bewässerung des Gründaches;
• ein Heiz- und Kühlsystem mit Meerwasser, das dasselbe Wasser des umliegenden Meeres nutzt, um in den heißesten Monaten Kühlung und in den kältesten Monaten Heizung bereitzustellen;
• einen wiederhergestellten marinen Lebensraum, der in die Fundamente des Gebäudes integriert ist, der die Wasserqualität verbessert und das Wachstum von Meereslebewesen fördert;
• vor Ort Biokomposter, die die Masse organischer Abfälle um etwa 70-80% reduzieren;
• ein sechs Hektar großes Gründach, das größte in Kanada, das mehr als 400.000 einheimische Pflanzen und Kräuter beherbergt und zur Bestäubung der Pflanzen vier Bienenvölker mit europäischen Honigbienen hat.

Ein weiteres Beispiel höchster Kreativität ist der Construction Industry Council Zero Carbon Park in Hongkong, der mehr Energie erzeugt, als er verbraucht, und die Kraft erneuerbarer Technologien und intelligentes Design demonstriert. Sein passives Design mit Form, Ausrichtung, Anordnung und Gebäudehülle, die klimabewusst sind, verbessert die natürliche Belüftung, das natürliche Licht und den Sonnenschutz.

Der Einsatz von aktiven, hocheffizienten Energiesystemen wie Hochvolumen-Lüftern mit niedriger Geschwindigkeit, Hochtemperatur-Kühlsystemen und intelligenter Steuerung reduziert die potenzielle Energienachfrage um 25%. Gleichzeitig wurden zur Kompensation des in seinem Bauprozess und den Hauptbaumaterialien enthaltenen Kohlenstoffs vor Ort erneuerbare Energie durch die Trigeneration von Biodiesel und fortschrittliche Photovoltaik-Technologien erzeugt.

Beispiele für nachhaltige grüne Gebäude: die ökologische Architektur neu definieren

Um die Idee der ökologischen Architektur neu zu definieren, ist es notwendig, mit dem kreativen und realisierenden Prozess zu beginnen und alle Phasen von Konzept, Planung, Ausführung und Stilllegung zu studieren.

Es ist wichtig, sich auf Parameter wie die Standortwahl zu konzentrieren, da das neue Gebäude mit der bestehenden Umgebung koexistieren und so wenig Einfluss wie möglich haben muss, sowie die Analyse des städtischen Kontexts, wobei die Nähe und das Vorhandensein von öffentlichen Verkehrsmitteln und Grünflächen zu berücksichtigen sind, die respektiert und nicht ihrer Identität beraubt werden dürfen.

Erst danach werden technischere und konstruktive Aspekte wie der Wärmedämmgrad, die Belüftung, die Temperaturkontrolle und die Nutzung des natürlichen Lichts behandelt.

Um die Auswirkungen zu reduzieren, ist es dann notwendig, sich auf die Energieproduktion sowie die Heizung und Kühlung aus erneuerbaren Quellen zu konzentrieren.

Unter den revolutionären Strukturen, die erneuerbare Energie nutzen, die Ressourceneffizienz maximieren und das Wohlbefinden der Nutzer priorisieren, wodurch ein neuer Standard für ein ökologisches Leben gesetzt wird, können wir folgende nennen:

• Cube Berlin in Deutschland, ein 2020 eingeweihtes Bürogebäude in Würfelform in der Nähe des Hauptbahnhofs. Seine Fassade ist nach innen gefaltet mit Falten und Furchen entlang ihrer Oberfläche, und die Fensterverglasung ist beschichtet, um die Wärme im Gebäude zu reduzieren. Es ist eine so intelligente und nachhaltige Struktur, dass sie die Energieeinstellungen des Gebäudes im Laufe der Zeit basierend auf dem Verhalten ihrer Nutzer anpasst;
• Sun-Moon Mansion in Dezhou, China, das eines der größten solarbetriebenen Hochhäuser der Welt ist. Es hat ein Faltendach mit über 5.000 strategisch platzierten Solarpanelen, die 98% der Energie liefern;
• Sohrabji Godrej Green Business Centre in Hyderabad, Indien, ist ein Komplex aus Büros, Forschungslaboren und Konferenzräumen. Etwa 60% der Gebäude sind mit begrünten Dächern bedeckt und 40% mit Photovoltaik-Paneelen, die etwa 20% des gesamten Energiebedarfs des Komplexes decken.

Innovative Merkmale und Beispiele für grüne Bau-Technologie, die die Zukunft gestalten

Die Zukunft der nachhaltigen Architektur ist voller neuer, interessanter Ideen, die dazu bestimmt sind, die Art und Weise zu verändern, wie wir Gebäude entwerfen und bauen. Da alle auf umweltfreundliche Praktiken drängen, treten Architekten und Entwickler hervor und präsentieren großartige Projekte, die die Grenzen des grünen Bauens erweitern.

Der Trend zu NZEB-Gebäuden, also net-zero-energy buildings, mit ultraeffizienten HVAC-Systemen, die künstliche Intelligenz nutzen, um die Leistung des Gebäudes proaktiv an wechselnde Bedingungen anzupassen und zu steuern, wächst dank Architekten und Ingenieuren, die täglich daran arbeiten, Gebäude zu schaffen, die die gleiche Menge an Energie produzieren, die sie verbrauchen.

Durch den Einsatz intelligenter Technologien zur Energieverwaltung und -überwachung sowie zur Reduzierung des Wasserverbrauchs sparen diese innovativen Gebäude tatsächlich Energie und verringern ihren Einfluss auf die Umwelt.

Gleichzeitig wird auch die Forschung zur Realisierung von Projekten mit null Kohlenstoffemissionen beschleunigt.

Die Kontrolle von Kohlenstoff wird immer notwendiger aufgrund der Produktion von Treibhausgasemissionen, die durch die Gewinnung, Produktion, den Transport, die Installation, Wartung und Entsorgung von Baumaterialien entstehen.

Auch die Prinzipien im Zusammenhang mit intelligenten Gebäuden sind wichtige Trends, da sie es ermöglichen, die hohen klimabedingten Kosten zu senken, indem fortschrittliche Technologien eingesetzt werden, um die Schlüsselfaktoren der Leistung zu verbinden, zu analysieren, zu optimieren und zu automatisieren.

Neben neuen Infrastrukturen werden auch ältere Gebäude zunehmend mit intelligenten Systemen und anderen Technologien des umweltfreundlichen Bauens renoviert, wie der Implementierung von energieeffizienten HLKK-Anlagen, neuen Maßnahmen zur Wassereinsparung, der Hinzufügung von grünen Dächern und Wänden, Regenwassersammelsystemen sowie Solar- und Photovoltaikanlagen.

Dieser Ansatz zur nachhaltigen Architektur ebnet den Weg für eine Zukunft, in der Gebäude aktiv dem Planeten helfen.

Um eine fundierte Unterstützung bei der Planung nachhaltiger Gebäude zu erhalten, können Sie die BIM-Methodologie anwenden, Software für die Energieanalyse und dynamische Gebäudesimulation nutzen und in den Arbeitsablauf mit Plattformen für BIM-Management zur Verwaltung des gesamten Lebenszyklus von Bauwerken implementieren.

Werfen Sie auch einen Blick auf den Artikel „Green BIM: Ziele und Potenziale der Integration von BIM und ökologischer Bauweise“, um die Verbindung zwischen BIM und nachhaltiger Planung näher zu betrachten.