_ 90 Prozent des täglichen Lebens findet heutzutage innerhalb von Gebäuden statt. Trotzdem bietet rund ein Drittel von Europas Gebäudebestand seinen Nutzern kein gesundes Raumklima. Darüber hinaus sind Gebäude für gut 40 Prozent des europäischen Energieverbrauchs verantwortlich. Vor diesem Hintergrund hat sich die Velux Gruppe zum Ziel gesetzt, die Entwicklung nachhaltiger und gesunder Gebäude voranzutreiben. Um zu zeigen, dass bereits mit den heute verfügbaren Kenntnissen und Baumaterialien CO2-neutrale Gebäude errichtet werden können, ohne dabei Kompromisse bei der Wohnqualität einzugehen, errichtete der weltweit größte Hersteller von Dachfenstern im Rahmen des Model Home 2020 Projektes an europaweit sechs Standorten nachhaltige Gebäude der nächsten Generation.
Bei diesen Aktivhäusern – die durch synergetische Interaktion der drei Leitprinzipien Energie, Innenraumklima und Umweltschutz mehr geben als sie nehmen – steht das Wohlbefinden der Nutzer im Mittelpunkt.
Um herauszufinden, wie die Häuser im täglichen Betrieb funktionieren, wurden sie von interdisziplinären Forscherteams aus Architekten, Soziologen sowie Gebäudetechnikern über einen mehrjährigen Zeitraum wissenschaftlich begleitet. Hierbei wurde der Gesamtenergieverbrauch, die Energieproduktion und die Raumluft und Tageslichtqualität der Gebäude erfasst und dokumentiert. Die subjektiven Bewertungen der Nutzer wurden im Rahmen von Befragungen aufgezeichnet und ausgewertet.
Sonnenlicht versorgt Gebäude und Menschen mit Energie
Da alle sechs Gebäude in Übereinstimmung mit den Aktivhaus-Prinzipien konstruiert wurden, zeichnen sie sich durch eine intelligente Tageslichtarchitektur aus. Große vertikale Glasflächen in Kombination mit Dachfenstern und Tageslichtspots versorgen die Innenräume aller sechs Projekte mit reichlich Tageslicht und reduzieren den jährlichen Stromverbrauch für künstliche Beleuchtung. Zudem sorgen die solaren Energiegewinne durch die Fenster dafür, dass in den Übergangszeiten die Heizung länger aus bleiben kann.
Die Sonnenstrahlen tragen aber nicht nur zur Deckung des Energiebedarfs der Gebäude bei, sondern der überdurchschnittlich hohe Tageslichteinfall in den Gebäuden wirkt sich auch positiv auf ihre Nutzer aus. „Alle Familien waren beeindruckt von der Menge an Licht, seiner positiven Wirkung und wie wenig Kunstlicht auch bei wolkenverhangenem Himmel notwendig war“, erklärt Moritz Fedkenheuer von der Berliner Humboldt Universität. Praktisch alle Familien in den Model Homes machten die Erfahrungen, die Yasmin Dorfstetter in Bezug auf das Sunlighthouse in Österreich wie folgt beschreibt: „In der Nachbarschaft waren wir immer die letzten, die das Licht einschalten mussten.“
Und Christian Oldendorf, der mit seiner Familie das LichtAktiv Haus in Deutschland auf Herz und Nieren geprüft hat, konkretisiert die positive Auswirkung auf Gemüt und Gesundheit: „Durch das viele Tageslicht ist es im ganzen Haus stets hell und freundlich, ganz egal, wie das Wetter ist. Das überträgt sich auch auf die eigene Stimmung, man ist automatisch besser drauf. Wir haben auch bemerkt, dass wir seit unserem Einzug bedeutend weniger krank waren.“
Optimales Innenraumklima durch natürliche Ventilation
Darüber hinaus spielen die Fenster eine zentrale Rolle bei der Be- und Entlüftung der sechs Model Homes. Hierfür messen Sensoren kontinuierlich Temperatur, CO2-Konzentration und Luftfeuchtigkeit und öffnen und schließen die Fenster automatisch bei Bedarf. Zudem wurde bei allen Gebäuden bereits in der Planungsphase auf die strategische Platzierung der Dach- und Fassadenfenster geachtet, um die Wirkung des sogenannten Kamineffekts zu unterstützen.
Dabei steigt warme, verbrauchte Luft nach oben und zieht durch in Überkopfhöhe montierte Dachfenster ab, während von unten frische Luft nachströmt. Damit sorgen Wind und Temperaturunterschiede zwischen außen und innen für eine gute Frischluftzufuhr.
Im Hochsommer wirken die sensorgesteuerten Sonnenschutzelemente und Fenster wie eine natürliche Klimaanlage und sorgen für angenehm kühle Temperaturen im Inneren. „Wir befürchteten anfangs, dass ein Fensteranteil von über 50 Prozent der Wohnnutzfläche nicht nur viel Tageslicht, sondern auch Hitze ins Haus bringt“, erinnert sich Ludwig Dorfstetter an die Bedenken beim Einzug. „Unser Haus hat unsere Hitzebedenken jedoch Tag für Tag widerlegt: Das Innenklima war zu jeder Jahreszeit sehr angenehm.“
Damit belegen die projektübergreifenden Ergebnisse des Experiments, dass ein dynamisches System von Fenstern in Verbindung mit Sonnenschutzelementen auch bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen ein gutes Raumklima gewährleistet. Zudem belegen die Ergebnisse des deutschen Model Home Projektes, dass eine bedarfsgerechte natürliche Lüftung ohne Wärmerückgewinnung auch im Winter die Frischluftzufuhr sicherstellen kann, ohne dass der Energieverbrauch für die Heizung steigt.
Automation und Visualisierung steigert Energieeffizienz
Smart Home Technologien, wie die sensorgesteuerte, automatische natürliche Klimatisierung, spielen aber nicht nur eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung eines gesunden Raumklimas. Die damit verbundenen Kontrollmöglichkeiten der Gebäudetechnik ermöglichen es zudem, Energiemehrverbräuche frühzeitig zu identifizieren und darauf zu reagieren. So sorgten beispielsweise fehlerhafte Wärmepumpen und Probleme mit der Hydraulik der Heizungsanlage in einigen Fällen für Abweichungen vom erwarteten Energiebedarf. Entdeckt und dann nachgeregelt wurden diese Probleme vom Kontrollsystem, das in den Häusern installiert worden war. „Damit zeigt sich, dass komplexe Gebäudesysteme überwacht werden müssen, damit sichergestellt ist, dass das Haus so funktioniert wie es soll“, erklärt Thomas Wilken von der TU Braunschweig und Verantwortlicher für die technische Überwachung des LichtAktiv Hauses in Hamburg.
Darüber hinaus hat die Visualisierung der verbrauchten und erzeugten Energie auf großen Bildschirmen in den Gebäuden einen positiven Effekt auf die Einstellung der Bewohner. Christian Oldendorf: „Das faszinierende an der ganzen Technik ist, dass wir die Verbrauchsdaten jederzeit selbst auf den eingebauten Bildschirmen ablesen können. Dadurch ist unsere Sensibilität für den Energieverbrauch deutlich gestiegen.“
Fazit und Ausblick
Das Experiment zeigt, wie Gebäude konzipiert sein müssen, die die für 2020 angestrebten gesetzlichen Vorgaben für den Energieverbrauch von Gebäuden erfüllen. Für die Nutzer bedeutet das nicht nur geringere Betriebskosten durch die Nutzung von regenerativen Energien, sondern vor allem höhere Lebensqualität in Form von frischer, gesunder Raumluft, einem hohen Anteil an Tageslicht und einem ganzjährig angenehmen Raumklima. „Angepasst an unterschiedliche klimatische Bedingungen belegen diese Projektstudien die Praxistauglichkeit des Ansatzes von energieeffizienten und gleichzeitig behaglichen Wohnräumen“, erklärt Lone Feifer, Leiterin des europaweiten Velux Model Home 2020 Projekts. „Die sechs realisierten Gebäude sind für Velux ein weiterer Schritt hin zu der Vision eines klimaneutralen Hauses, das sich mithilfe dynamischer Bauteile, wie automatische Dachfenster, Rollläden und Sonnenschutzprodukte, an seine Umwelt anpasst und ein optimales Innenraumklima schafft.“—
Tageslicht und natürliche Klimatisierung sind die Schlüsselelemente der Velux CarbonLight Homes im englischen Kettering.