Heute schon für morgen bauen
Velux Model Home 2020 Projekt belegt: Energieeffizienz und Wohnkomfort gehen beim Bauen Hand in Hand
Hamburg, Mai 2015. Um zu zeigen, dass CO2-neutrale Gebäude ohne Einbußen in Bezug auf Komfort und Wohnqualität errichtet werden können, hat die Velux Gruppe im Rahmen des europaweiten Model Home 2020 Projekts sechs Konzepthäuser auf Basis der Aktivhaus-Prinzipien „Energie, Raumklima und Umwelt“ errichtet und nach ihrer Fertigstellung wissenschaftlich begleiteten Praxistests unterzogen. Die nun vorliegenden Ergebnisse belegen, dass bereits mit heutigen Technologien und Materialien Gebäude im Einklang mit den voraussichtlichen Gebäude-Energiestandards für 2020 gebaut werden können, die ihren Nutzern zugleich eine hohe Lebensqualität und ein gesundes Raumklima bieten. Die gewonnenen Erkenntnisse leisten damit einen wichtigen Beitrag für die Entwicklung von zukunftsfähigen Gebäuden, die sich den modernen Arbeits- und Lebensrhythmen anpassen und nicht umgekehrt.
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 Projekts an europaweit sechs Standorten nachhaltige Gebäude der nächsten Generation. Diese sogenannten Aktivhäuser stehen für die Vision von Neubauten und Modernisierungen, bei denen das Wohlbefinden der Nutzer im Mittelpunkt steht und die durch synergetische Interaktion der drei Leitprinzipien Energie, Innenraumklima und Umweltschutz mehr geben als sie nehmen.
Um die theoretischen Berechnungen zu überprüfen und herauszufinden wie die Häuser im täglichen Betrieb funktionieren, wurden sie nach ihrer Fertigstellung und der Übergabe an ihre Nutzer von interdisziplinären Forscherteams aus Architekten, Soziologen sowie Gebäudetechnikern über einen Zeitraum von bis zu zweieinhalb Jahren wissenschaftlich begleitet. Hierbei erfassten und dokumentierten die Wissenschaftler den Gesamtenergieverbrauch und die Energieproduktion der Model Homes. Gleichzeitig nahmen sie auch die Raumluft und Tageslichtqualität der Gebäude genau unter die Lupe, denn eine gute Energiebilanz allein schafft noch kein gesundes Umfeld für die Nutzer. Deren subjektiven Bewertungen wurden im Rahmen von Befragungen aufgezeichnet und ausgewertet. Die nun vorliegenden Ergebnisse des Model Home 2020 Projekts zeigen, wie gut Lebensqualität und Energieeffizienz miteinander in Einklang gebracht werden können.
Sonnenlicht versorgt Gebäude und Menschen mit Energie
Die als Null- oder Plus-Energiehäuser konzipierten und mit aktuell verfügbaren Technologien errichteten Gebäude erfüllen bereits heute die voraussichtlich für 2020 geltenden Gebäude-Energiestandards. Dabei wird die benötigte Energie fast vollständig durch erneuerbare Energien erzeugt. Hierbei kommen sowohl Solarthermie- als auch Photovoltaik-Module zum Einsatz. Da alle sechs Gebäude in Übereinstimmung mit den Aktivhaus-Prinzipien konstruiert wurden, zeichnen sie sich darüber hinaus 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 zeigten sich besonders zufrieden mit der Tageslichtversorgung im Haus und bezeichneten Licht als einen der wichtigsten Vorteile. Sie 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 Humboldt Universität zu Berlin. Praktisch alle Familien in den Model Homes machten die Erfahrungen, die Yasmin Dorfstetter in Bezug auf das Sunlighthouse im österreichischen Pressbaum 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: „Es ist immer wieder ein tolles Gefühl, nach Hause zu kommen. 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. Aber nicht nur die Stimmung ist besser, wir haben bemerkt, dass wir seit unserem Einzug bedeutend weniger krank waren und führen das auf unsere neue Umgebung zurück.“
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 und gewährleisten über das ganze Jahr hinweg angenehme Temperaturen und ein gesundes Raumklima.
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. „Das Sunlighthouse hat unsere Hitzebedenken jedoch Tag für Tag widerlegt: Das Innenklima war zu jeder Jahreszeit sehr angenehm.“
Damit belegen die projektübergreifenden Ergebnisse des Model Home 2020 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 steigern 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, über den Kalkulationen liegende Energieverbräuche 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 zumeist 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 Technischen Universität 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. „Nach dem Monitoring des Model Home 2020 Projekts können wir als Fazit ziehen, dass sich präzise Informationen über den Energieverbrauch in positiver und energiesparender Weise auf die täglichen Routinen der Bewohner auswirkt“, erklärt Moritz Fedkenheuer von der Humboldt Universität zu Berlin. Das bestätigt auch 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 Model Home 2020 zeigt, wie Gebäude konzipiert sein müssen, die die für 2020 angestrebten gesetzlichen Vorgaben für den Energieverbrauch von Gebäuden erfüllen und den ökologischen Fußabdruck minimieren. 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 im Rahmen des Experiments realisierten Gebäude in Dänemark, Deutschland, Österreich, Frankreich und England sind für Velux ein weiterer Schritt hin zu der Vision eines klimaneutralen Hauses, das sich mit Hilfe dynamischer Bauteile wie automatische Dachfenster, Rollläden und Sonnenschutzprodukte an seine Umwelt anpasst und ein optimales Innenraumklima schafft.“
Auch nach Abschluss des Model Home 2020 Projekts arbeitet Velux weiter an der Lösungsfindung für nachhaltige und gesunde Gebäude – sowohl im Bestand als auch im Neubau. Bis heute hat das Unternehmen über 20 Demonstrationsgebäude und Aktivhäuser gebaut und plant derzeit weitere Projekte, wie beispielsweise das RenovActive Projekt in Brüssel. Die Modernisierung eines Doppelhauses aus den 1920er Jahren auf Basis der Activehaus-Prinzipien zeichnet sich durch die Reproduzierbarkeit in finanzieller und technischer Hinsicht aus.