Was ist regenerative Architektur?

Die Architekturwelt ist aufgerufen, auf den Klimanotstand zu reagieren, da 40% der globalen Kohlenstoffemissionen aus der gebauten Umwelt stammen. Als Antwort auf diese Herausforderung kommt die nachhaltige Architektur ins Spiel, die jedoch oft nur das Konzept des „Unterstützens“ umfasst. Sehen wir nun einen ambitionierteren und visionäreren Ansatz: die „regenerative Architektur“.

Um diesem Architekturtyp zu folgen, ist es erforderlich, Umweltressourcen zu verwalten und Räume zu schaffen, die das Wohlbefinden der Nutzer unterstützen, sowie  Tools für die Energieanalyse verwenden. Am Ende des Artikels finden Sie ein Video, das zeigt, wie diese Tools optimal genutzt werden können.

Regenerative Gestaltung und Stadtkonzeption

Regenerative Landschaftsarchitektur: Integration von Ökosystemen in die Planung

Die regenerative Architektur, inspiriert von den in der Biologie bekannten Regenerationsprinzipien, stellt einen revolutionären Ansatz im Bereich des nachhaltigen Bauens dar. Diese Prinzipien, die ursprünglich mit der Fähigkeit zur Erneuerung von Geweben und Ökosystemen in lebenden Organismen verbunden sind, werden übernommen, um zu gestalten, wie wir planen, bauen und in gebauten Umgebungen leben.

Die Integration von natürlichen Ökosystemen in gebaute Räume ist nicht nur eine ästhetische Option, sondern ein grundlegendes Prinzip, das die Evolution unserer Städte und Lebensstile widerspiegelt.

Die regenerative Architektur hat sich zum Ziel gesetzt, einen harmonischen Dialog zwischen den künstlichen Elementen des Gebäudes und dem umgebenden natürlichen Kontext zu schaffen, die Lebensqualität in städtischen Gebieten zu verbessern und die Umweltverträglichkeit zu fördern.

Biologische Grundlagen der Regeneration

Die Biologie lehrt uns, dass Regeneration der Prozess ist, durch den Organismen beschädigtes Gewebe erneuern, wiederherstellen oder wachsen lassen können. Dieses Konzept, das in Bereichen wie Medizin und Ökologie Anwendung findet, steht nun im Zentrum der regenerativen Architektur. Mit anderen Worten geht es darum, eine biologische Denkweise in die Gestaltung unserer Lebensräume zu integrieren.

Einbeziehung der natürlichen Welt

Was die regenerative Architektur auszeichnet, ist ihr tiefes Engagement mit der natürlichen Welt. Es geht nicht nur darum, Gebäude zu entwerfen, die die umgebende Umwelt respektieren, sondern auch aktiv natürliche Elemente in den eigentlichen Generationsprozess der Architektur zu integrieren. Bäume, Pflanzen, Gewässer und andere natürliche Merkmale werden zu einem integralen Bestandteil des Gestaltungsprozesses und tragen dazu bei, harmonische und nachhaltige Räume zu schaffen.

Langfristiger Ansatz

Die Essenz der regenerativen Architektur liegt in einem langfristigen Ansatz. Es geht nicht nur darum, sofortige Probleme zu lösen, sondern auch darum, die langfristigen Dynamiken zwischen gebauter Umwelt und Natur zu verstehen und vorherzusehen. Dies erfordert eine Planung, die über die bloße Funktionalität von Gebäuden hinausgeht und beachtet, wie sie zur Wiederherstellung und Aufrechterhaltung des natürlichen Gleichgewichts beitragen kann.

Wiederherstellung von Umweltprozessen

Regenerative Architektur beschränkt sich nicht auf eine passive Koexistenz mit der Umwelt. Vielmehr strebt sie aktiv danach, die Prozesse der natürlichen Umwelt wiederherzustellen. Dies könnte die Schaffung von Grünflächen umfassen, die die Biodiversität fördern, nachhaltiges Wassermanagement und die Verwendung architektonischer Lösungen, die die natürlichen Kreisläufe widerspiegeln und unterstützen.

Soziale und wirtschaftliche Auswirkungen

Dieser Ansatz betrifft nicht nur die Umwelt, sondern hat auch bedeutende soziale und wirtschaftliche Auswirkungen. Die regenerative Architektur kann dazu beitragen, Gemeinschaften enger mit der Natur zu verbinden, die Lebensqualität zu verbessern und gleichzeitig eine nachhaltige Wirtschaft durch innovative und umweltfreundliche Lösungen zu fördern.

Regenerative Planung in der Architektur: über die Nachhaltigkeit hinaus

Die regenerative Architektur schlägt einen Ansatz für Architektur und Stadtplanung vor, der über die Nachhaltigkeit und das Konzept des NZEB-Gebäudes hinausgeht: Ihr Ziel ist es nicht nur, die Umweltbelastung von Gebäuden und den Gemeinschaften, die sie bewohnen, zu reduzieren, sondern auch die Umgebung zu regenerieren und zu verbessern.

Der Schlüssel zur regenerativen Landschaftsarchitektur ist das regenerative Design, eine innovative Planungsmethodik, die darauf abzielt, eine Umgebung durch die Schaffung von Synergien zwischen sozialen Bedürfnissen und Respekt für die natürliche Umwelt zu reaktivieren und zu erneuern. Dieser Ansatz entwickelt sich aus den Prinzipien der nachhaltigen Entwicklung und integriert Aspekte wie Umweltverantwortung, soziale Gerechtigkeit und wirtschaftliche Effizienz.

Die theoretischen Grundlagen dieser Praxis konzentrieren sich auf die Gemeinschaftsebene und betonen die Erzeugung und das Recycling von Energie und Materialien durch natürliche Prozesse. John T. Lyle hat zwölf Schlüsselstrategien für die Umsetzung regenerativer Projekte vorgeschlagen, darunter die Nutzung der Natur als Modell und Kontext, die Aggregation statt Isolation, das Erreichen eines optimalen Gleichgewichts, die Harmonisierung von Technologie und Bedürfnissen sowie das nachhaltige Management von Ressourcen.

Diese Prinzipien sind zur Grundlage für die Entwicklung eines methodologischen Rahmens geworden, der Parameter zur Bewertung der energetischen Leistung, Vorschriften (wie EPBD und EMAS), Zertifizierungsstandards (wie LEED, LCA, ICMQ) und Konzepte der bioklimatischen Planung umfasst.

Das langfristige Ziel ist es, Planungsrichtlinien für die harmonische Koevolution von Systemen in städtischen energetischen Retrofit-Maßnahmen bereitzustellen. Dies führt zu Verbesserungen in Bezug auf technologische Machbarkeit, Leistung, Nachhaltigkeit und Qualität, mit dem Ziel, die städtische Identität wiederherzustellen und soziale Inklusion sowie Zugänglichkeit zu fördern.

Ein kritischer Aspekt der Anwendung des regenerativen Designs ist die Herausforderung der wirtschaftlichen Machbarkeit und der Unsicherheit über die zukünftige Leistung von Gebäuden. Trotz zahlreicher Beispiele auf städtischer Ebene bleibt die Umsetzung auf Ebene einzelner Gebäude komplex, insbesondere in Bezug auf die Selbstversorgung.

Dieser Ansatz trägt zur sozialen Verbesserung durch eine partizipative Einbeziehung der Nutzer bei, indem er die Beziehung zwischen Aspirationen, Bedürfnissen und Planungsergebnissen betont und das Zugehörigkeits- und Identitätsgefühl stärkt.

Zusammenfassend erfordert das regenerative Design einen Perspektivwechsel, der den Fokus von Objekten auf Beziehungen verlagert, um die Stabilität von Ökosystemen, die auf Biodiversität und Komplexität ihrer Netzwerke basieren, zu gewährleisten. In diesem Kontext werden Gebäude zu Katalysatoren positiver Veränderungen, die als lebende Systeme in ihrem Lebensraum fungieren und vorteilhafte Interaktionen zwischen gebauten Umgebungen, lebenden Wesen und Menschen fördern.

Beispiel für regenerative Architektur – Firmensitz von ACCA

Beschränkung vs. Wiederauffüllen

Nachhaltige Planung konzentriert sich auf den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und versucht, ihren Verbrauch zu begrenzen und ihre Umweltauswirkungen zu minimieren. Regenerative Planung hingegen geht, wie bereits erwähnt, noch weiter und strebt danach, Ressourcen aktiv in die gebaute Umwelt zu reintegrieren. Dieses Bestreben stellt einen grundlegenden Paradigmenwechsel dar: Es geht nicht nur darum, Schäden zu begrenzen, sondern aktiv zur Regeneration der Umwelt beizutragen.

Architektur als Erweiterung des Ortes

Bei regenerativer Planung ist die Architektur nicht mehr ein isoliertes Bauwerk, sondern wird zu einer Erweiterung des Ortes, an dem sie sich befindet. Dies impliziert eine tiefgreifende Interaktion mit dem jeweiligen Standort, wobei nicht nur der funktionale Aspekt der Gebäude, sondern auch ihre Beziehung zur umgebenden Topografie, Flora, Fauna und zum Ökosystem berücksichtigt wird. Dies erfolgt durch die Schaffung von ökologischen Korridoren, den Schutz natürlicher Lebensräume oder die Förderung von Grünflächen, die als Schutzgebiete für die Biodiversität dienen. Die Architektur wird so zu einem organischen Element der Landschaft.

Regenerative Architektur und Gestaltung

Systemisches Denken in der Architektur

In der zeitgenössischen Architektur wird der Systemansatz zunehmend als grundlegender Pfeiler für die Gestaltung regenerativer Umgebungen genutzt. Dieses Paradigma, das als Systemdenken bekannt ist, verändert die Wahrnehmung von Gebäuden radikal, indem es sie nicht mehr als isolierte Einheiten betrachtet, sondern als miteinander verbundene Knotenpunkte in einem riesigen Netz von sozialen, ökologischen und wirtschaftlichen Beziehungen. Sehe wir jedoch, wie sich das systemische Denken auf die Architektur überträgt, wobei die Notwendigkeit einer ganzheitlichen und integrierten Vision betont wird.

Architekten integrieren die Dynamik des Mikroklimas und des Bodens in das Design, um Gebäude zu schaffen, die sich nicht nur an die umgebende Umwelt anpassen, sondern aktiv zu ihrem Gleichgewicht beitragen. Dieses Konzept des Gebäudes als Teil eines natürlichen Systems stellt einen Fortschritt gegenüber dem traditionellen Design dar. Systemisches Denken erfordert ein tiefes Verständnis dafür, wie ein Gebäude mit dem lokalen Mikroklima interagiert. Form, Ausrichtung und Materialien des Gebäudes müssen sorgfältig untersucht werden, um die Nutzung natürlicher Ressourcen wie Sonnenlicht und Belüftung zu optimieren. Diese synergistische Interaktion verbessert nicht nur die Energieeffizienz des Gebäudes, sondern trägt auch zur Schaffung einer gesunden und nachhaltigen Mikroumgebung bei.

Jenseits der direkten Umweltauswirkungen eines Gebäudes werden auch die sozialen und gegebenenfalls geschäftlichen Verbindungen berücksichtigt, die es generiert. Diese integrierte Perspektive trägt dazu bei, Gebäude zu schaffen, die nicht nur harmonisch in ihre physische Umgebung passen, sondern auch in einen breiteren sozialen und wirtschaftlichen Kontext. Im Rahmen des systemischen Denkens übernimmt der Architekt die Rolle eines Systemdenkers, der die vielfältigen Variablen und Beziehungen bei der Gebäudeplanung berücksichtigt. Diese Weiterentwicklung der beruflichen Rolle erfordert multidisziplinäre Fähigkeiten und eine engere Zusammenarbeit mit Fachleuten aus verwandten Bereichen wie Umweltingenieuren und Landschaftsarchitekten.

Wie man den zirkulären Ansatz in der Architektur anwendet: Modelle und Diagramme

Die Schlüsselkonzepte der regenerativen Architektur können durch Diagramme und Modelle ausgedrückt werden, die die interkonnektiven Beziehungen zwischen Gebäuden und dem umgebenden Raum zeigen.

Der zirkuläre Ansatz der regenerativen Architektur, der auf der Wiederverwendung bestehender Gebäude und Räume basiert, insbesondere der ungenutzten, indem deren Funktionen verändert werden und so neue wirtschaftliche und soziale Chancen entstehen, kann gut durch ein geschlossenes Kreislaufsystem dargestellt werden.

Zirkuläres Modell der regenerativen Architektur

Nach einem solchen System ist es ratsam:

• die Bestandsgebäude neu zu planen, die Bauprozesse zu erneuern und die vorhandenen Räume an die neuen Bedürfnisse anzupassen, ohne die menschliche, soziale und wirtschaftliche Entwicklung aus dem Blick zu verlieren, im Sinne eines integrierten Ansatzes;
• den Abriss von Baumaterialien zu reduzieren, da die Abfallbewirtschaftung einen Schlüsselfaktor in Bezug auf die Umweltbelastung darstellt;
• wiederzuverwenden, basierend auf dem Prinzip des selektiven Abrisses, durch ein „systematisches Demontieren“ des Gebäudes, um seine Komponenten zu gewinnen und wieder in den Kreislauf zu bringen.

Fallstudie zur regenerativen Architektur: von der Idee zur Konstruktion

Um regenerative Gebäude zu realisieren, ist es nicht nur notwendig, die Energiebelastungen zu reduzieren, um Abfälle zu minimieren und erneuerbare Energie auf natürliche Weise zu produzieren, sondern es ist grundlegend, das Wohnen als ein lebendes Organismus zu betrachten, das auf Veränderungen der Umgebung reagiert und seine Ressourcen regeneriert.

Dies führt zu einem Prozess, der alle Phasen eines Gebäudes umfasst, von seiner Idee bis zu seiner Realisierung, und basiert auf Prinzipien wie:

• der Wiederverwendung von Regenwasser und Grauwasser zur Bewässerung;
• der Eigenproduktion der für den Betrieb von Haushaltsgeräten und Klimaanlagen erforderlichen Energie, unter Ausnutzung erneuerbarer Quellen (Sonne, Wind, Erdwärme);
• der Biomimetik, die die Formen der Umgebung aufgreift und respektiert;
• der Verwendung von natürlichen, nachhaltigen und umweltfreundlichen Materialien.

Im Bestreben, neue Materialien inspiriert von den Prinzipien der Natur selbst zu entwickeln, schafft Neri Oxman und ihre Forschungsgruppe, The Mediated Matter, anstatt weiterhin nicht biologisch abbaubare synthetische Materialien zu produzieren, organische Verbindungen, die von der Natur wieder aufgenommen werden können, ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt zu hinterlassen.

Ein Beispiel ist das Projekt Aguahoja, zwei Pavillons, die Strukturen und Objekte aus Garnelenschalen, Insektenpanzer und abgestorbenen Blättern enthalten, die von einem Roboter in 3D gedruckt, durch Wasser geformt und mit natürlichen Pigmenten gefärbt werden.

Das Ergebnis ist ein Materie-Organismus aus biopolymerischen Verbindungen, der Kohlendioxid einfängt, die Bestäubung verbessert, die Mikroorganismen im Boden erhöht und Nährstoffe bereitstellt.

Beispiele für regenerative Architekturprojekte weltweit

Unter den Beispielen für regenerative Architekturprojekte sind:

• der Permakulturgarten, geschaffen von dem Künstler Toni P. Ledesma, in Quezon City, Philippinen. Dieser Garten fördert nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken, indem er natürliche Systeme integriert, um Lebensmittel anzubauen, Wasser zu verwalten und die Umweltbelastung zu reduzieren;
• der Smog Free Tower in Rotterdam, entworfen von Daan Roosegaarde, ist der erste „Anti-Smog-Staubsauger“ der Welt. Mit einer Höhe von 7 Metern nutzt er die patentierte Technologie der positiven Ionisierung, um 30.000 m³ Luft pro Stunde zu reinigen und saubere Luft in öffentlichen Räumen bereitzustellen;
• der Rio Manzanares in Madrid, ein Projekt zur städtischen Regeneration, das sich entlang des Flusses Manzanares in Madrid erstreckt und die Schaffung von Parks und öffentlichen Räumen entlang des Flusses zum Ziel hatte, um den Zugang zum Gewässer zu verbessern und die Geselligkeit sowie Aktivitäten im Freien zu fördern. Das Projekt hat ökologische Lösungen integriert, wie die Behandlung von Wasser und die Schaffung natürlicher Lebensräume, und hat ein heruntergekommenes Gebiet entlang des Flusses in einen lebendigen und nachhaltigen öffentlichen Raum verwandelt.

Die Rolle regenerativer Materialien in der architektonischen Innovation

Das Herzstück des regenerativen Designs sind sicherlich die regenerativen Materialien, die nicht nur die Umwelt nicht schädigen, sondern sie auch reparieren und verbessern können.

Diese Materialien sind in der Lage, nicht nur die Umweltbelastung zu reduzieren, sondern auch einen positiven und konkreten Einfluss auf die Natur zu hinterlassen.

Biobasierte Materialien können tatsächlich die Qualität der Innenluft verbessern, die Temperatur regulieren und sogar den Bedarf an mechanischer Heizung oder Kühlung reduzieren, was zu einem effizienteren Energiemanagement von Gebäuden beiträgt.

Zu diesen Materialien gehört der fotokatalytische Zement, der CO₂ aus der Atmosphäre absorbiert und zeigt, dass Architektur tatsächlich den Klimawandel bekämpfen kann.

In den letzten Jahren experimentieren zudem zahlreiche Unternehmen mit Materialien wie Pilzen und Algen.

Die Biokunststoffe, die aus Algen oder Myzel, dem vegetativen Teil von Pilzen, stammen, bieten erneuerbare und biologisch abbaubare Alternativen zu traditionellen Materialien.

Zum Beispiel fungiert Myzel als ein natürliches Netzwerk. Es ist ein Netzwerk von Fäden, durch die Nährstoffe und chemische Substanzen reisen, verbunden in einem symbiotischen System und, kombiniert mit Materialien wie Hanf, Flachs, Jute usw., entstehen natürliche Verbindungen, die eine grüne Alternative zu synthetischen Materialien darstellen.

Die Notwendigkeit einer regenerativen Architektur

Das Konzept der regenerativen Architektur, das als Antwort auf Umweltprobleme entstanden ist, repräsentiert eine Art der Planung, das wie ein geschlossener Kreislaufsystem funktioniert. In dieser Perspektive werden Gebäude autonom im Sammeln und Nutzen von Ressourcen, sie ernähren sich selbst und beseitigen Abfälle. Während die Natur als Archetyp der regenerativen Gestaltung dient, bieten moderne Technologien, Möglichkeiten für ihre vollständige Umsetzung.

Die passive Planung, die in der regenerativen Architektur grundlegend ist, findet Beispiele in der Vergangenheit, wie bei den alten Gebäuden im Südwesten der USA. Diese zeigen die Möglichkeit, Komfort ohne den Einsatz von HLK zu gewährleisten, dank passiver Gestaltungstechniken wie maximaler Ausrichtung nach Süden und strategischen Fenstern für natürliche Belüftung.

Für eine tiefere Verbindung mit der Umwelt integriert die regenerative Architektur einheimische Flora sowohl innerhalb als auch außerhalb der Gebäude. Einheimische Pflanzen, die an das lokale Klima angepasst sind, bieten Vorteile wie Überleben ohne zusätzliches Wasser und fördern das Vorhandensein einheimischer Arten, was zum Gleichgewicht des Ökosystems beiträgt. Die Verwendung von einheimischen Pflanzen auch auf den Dächern, wie bei Gründächern, reduziert die CO2-Emissionen und mildert den „Hitzeinsel“-Effekt in städtischen Gebieten.

Die regenerative Architektur schaut auf neue Technologien, um die Selbstversorgung zu gewährleisten. Sie ist ein zukunftsweisender Ansatz im Design von Wohnräumen. Ihre Umsetzung erfüllt nicht nur die aktuellen Anforderungen an Nachhaltigkeit, sondern weist auch den Weg zu Gebäuden, die wie die Natur selbst aktiv am regenerativen Zyklus der Umwelt teilnehmen.

Die Notwendigkeit einer regenerativen Architektur betont die Bedeutung eines gemeinsamen Engagements. Architekten, Stadtplaner und die Gesellschaft insgesamt müssen zusammenarbeiten, um gebaute Umgebungen zu schaffen, die nicht nur den aktuellen Anforderungen entsprechen, sondern auch zur Gesundheit unseres Planeten und zukünftiger Generationen positiv beitragen.

Welches Werkzeug für regenerative Architektur verwenden?

Um die Prinzipien der regenerativen Architektur effektiv anzuwenden, benötigen die Fachleute Werkzeuge, die zuverlässige Analysen und realistische Prognosen über die energetische Leistung von Gebäuden liefern können.

In diesem Sinne stellt die dynamische Simulation einen grundlegenden Schritt dar: Im Gegensatz zur stationären Berechnung, die nur eine teilweise Sicht auf das Verhalten des Gebäudes liefert, ermöglicht die dynamische Berechnung eine detaillierte Bewertung von Verbrauch, Komfort und Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus.

Eine 3D-BIM-Modellierungssoftware mit fortschrittlichen Funktionen zur dynamischen Simulation ermöglicht die Integration von speziellen Objektbibliotheken, anpassbaren Setpoints und Nutzungprofilen, aktualisierten Klimadaten sowie umfassenden Berichten mit Tabellen, Grafiken und 3D-Ansichten. Auf diese Weise können alternative Planungsszenarien verglichen und datenbasierte Entscheidungen getroffen werden, die die Prinzipien der regenerativen Architektur in konkrete, messbare und mit Auftraggebern und Stakeholdern teilbare Ergebnisse umsetzen.

Hier können Sie das Video zur Präsentation der BIM-Energie-Software sehen.

FAQ zur regenerativen Architektur

Was ist der Unterschied zwischen nachhaltiger Architektur und regenerativer Architektur?

Die nachhaltige Architektur zielt darauf ab, die Umweltbelastung von Gebäuden zu reduzieren, indem Verbrauch und Abfall begrenzt werden. Die regenerative Architektur geht einen Schritt weiter: Sie beschränkt sich nicht darauf, „nachhaltig“ zu sein, sondern zielt darauf ab, natürliche und soziale Ressourcen wiederherzustellen, zu verbessern und zu regenerieren, indem sie mehr zurückgibt, als sie verbraucht.

Welche Materialien gelten als regenerativ?

Es sind Materialien, die nicht nur die Umweltbelastung reduzieren, sondern auch zur Verbesserung beitragen. Einige Beispiele sind fotokatalytischer Zement, der CO₂ absorbiert, Biokunststoffe aus Algen oder Myzel und biobasierte Materialien, die die Qualität der Innenluft verbessern und die natürliche Temperaturregulierung fördern.

Welche sozialen Vorteile kann regenerative Architektur generieren?

Neben den Umweltaspekten stärkt dieser Ansatz das Gemeinschaftsgefühl, fördert soziale Inklusion und schafft neue wirtschaftliche Möglichkeiten. Regenerative Gebäude werden zu Katalysatoren für Beziehungen und schaffen Räume, die das Wohlbefinden, die Geselligkeit und die Verbindung zur Natur fördern.

Wie können Architekten regenerative Architektur in ihre täglichen Projekte integrieren?

Durch die Wiederverwendung bestehender Gebäude, passive Gestaltung, Integration einheimischer Flora und die Nutzung fortschrittlicher digitaler Werkzeuge für die BIM-Energieanalyse. Diese Elemente ermöglichen es, theoretische Prinzipien in konkrete und messbare Lösungen umzusetzen, auch in komplexen städtischen Kontexten.

Warum ist die dynamische energetische Simulation in regenerativen Projekten entscheidend?

Weil sie es ermöglicht, das tatsächliche Verhalten des Gebäudes über die Zeit vorherzusagen, wobei Variablen wie Energieverbrauch, Innenkomfort und Umweltwirkungen berücksichtigt werden. Im Gegensatz zur stationären Berechnung ermöglicht die dynamische Simulation zuverlässige Bewertungen und Vergleiche zwischen verschiedenen Planungsszenarien.