Lowtech: nicht smart, aber intelligent

Ein Artikel von Stefan Leitner | 31.08.2020 - 14:43

Veränderungen werden immer begleitet von Gegenbewegungen. In der Gebäudetechnik hat sich in den vergangenen Jahrzehnten viel getan. Passivhaus, Plusenergiehaus, Smart Home: hinter all diesen Konzepten steckt auch eine neue Gebäudetechnik. Ebenso haben viele Standard-Häuser gleich mehrere Energiebereitstellungssysteme. Fast zwingend kommt entsprechende Steuerungstechnik ins Spiel und von dort ist der Weg zur Gebäudeautomatisierung und zum Smart Home nicht mehr weit. Die Anpassung der Lebensgewohnheiten der Menschen können mit dem Tempo der Veränderung kaum Schritt halten. Der Wunsch nach manueller Kontrolle und einfachen Lösungen ist beim Wohnen manchmal stärker als der nach Komfort und Präzision eines digitalen Smart Home. Das Interesse an dem Thema Lowtech ist groß und besonders die Wissenschaft beschäftigt sich intensiv damit. Vieles, das in diesem Zusammenhang bisher gebaut wurde und hier gezeigt wird, ist im Experimentierstadium und vom Stand der Technik, von Normen und anderen Regelwerken weit entfernt.

Ausgangspunkt: Klimaanalyse, Physik und traditionelle Architektur vor Ort

Gebäude, die mit wenig Haustechnik auskommen, erfordern besonders intelligente Planung. Bei einem Lowtech-Ansatz ist es entscheidend, den Standort des Gebäudes und die vorhandenen Potenziale und Herausforderungen eingehend zu untersuchen. Klimadaten, wie Sonneneinstrahlung, Feuchte, Wind und Temperatur, müssen erhoben und berücksichtigt werden. Wichtig ist aber auch eingehendes Wissen über die physikalischen Eigenschaften von Materialien und deren Wechselwirkungen. Die Analyse beinhaltet zudem eine eingehende Auseinandersetzung mit der traditionellen Architektur vor Ort.

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Die Windtürme und -fänger im persischen Golf machen sich seit jeher das Prinzip des thermischen Auftriebs zunutze. © Shutterstock

  • Sonne
    Die Sonne ist die wichtigste natürliche Energiequelle. Eine Südorientierung und eine thermische Zonenplanung finden sich in vielen Lowtech-Ansätzen wieder. Ein kompaktes Bauvolumen und eine geneigte Dachform mit einer thermischen Pufferzone am First werden ebenfalls häufig genutzt. Oft werden Vordächer zur Verschattung und zum Schutz der Fassade eingesetzt.
  • Wind und thermischer Auftrieb
    Der Wind hat in der Energiegewinnung und bei Lowtech-Gebäuden den Nachteil, dass er nicht konstant weht. Anders ist das beim thermischen Auftrieb: warme Luft ist leichter als Kalte und steigt auf. Beide Mechanismen haben besonders in Gebieten mit warmem Klima seit jeher eine große Bedeutung. Im Persischen Golf gehören Windtürme und Windfänger zu den Wahrzeichen klassischer Architektur. Sie gelten als Vorläufer von Klimaanlagen. Ein ähnliches Prinzip machte sich die Stuttgarter Hochschule für Technik bei ihrem Beitrag zum Solar Decathlon 2010 zunutze.

  • Tageslicht
    Einen optimalen Tageslichteintrag ermöglichen waagrecht liegende Verglasungsflächen oder Öffnungen. Im Dachraum und bei Bungalows ist dies über Dachflächenfenster möglich, bei mehrgeschossigen Gebäuden können Lichtschächte, offene Stiegenhäuser oder Atrien natürliches Licht von oben ins Gebäude bringen und eine künstliche Belichtung reduzieren.

  • Vegetation / Luftfeuchtigkeit / Kühlung
    Die Eigenschaften von Pflanzen im Innen- und Außenraum können für den Gebäudebetrieb eingesetzt werden. Große Bäume filtern Schadstoffe aus der Luft und sorgen mit ihren Blättern durch Verdunstung und Verschattung für Abkühlung. Dachbegrünungen können als Regenwasserspeicher dienen.

  • Material
    Lowtech kann aber nicht nur im Zusammenhang mit der Haustechnik gesehen werden. Auch bei den Baustoffen und Aufbauten rücken einfache Lösungen mit Naturmaterialien, die mit wenigen Schichten auskommen, in den Mittelpunkt des Interesses.
Mehr Lowtech geht nicht: Der Baum stellt das Holz, vereinfacht gesagt, mit Sonnenenergie aus Luft und Wasser her. Holz kommt in Mitteleuropa ausreichend vor und benötigt unter den Baustoffen wohl den geringsten Energieverbrauch. Seine guten bauphysikalischen Eigenschaften, allen voran die Dämmwirkung, machen es zum idealen Lowtech-Baustoff. Holz hat in unserem gemäßigten kontinentalen Klima im Übergangsbereich zwischen ozeanischen und kontinentalen Einflüssen entscheidende Vorteile. Es hat eine gute Wärmedämmung und gleicht so die großen Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht und Sommer und Winter aus.
 

Holzhaus ohne Dämmung: Patchwork-Haus

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Transparente Luftkollektoren an Dach und Fassade nutzen die Sonnenenergie. © Ruedi Walti

Architektur: Architekten Pfeifer, Roser, Kuhn, Freiburg
Fertigstellung: 2005
BGF: 396 m²
Lowtech: Sonnen-/Luftkollektoren, Gebäudehülle, Bauteilaktivierung und Speichermasse, räumliche Zonierung

Bei dem Wohnhaus wurde auf eine Wärmedämmung verzichtet. Die traufseitigen Außenwände und die Dachflächen sind aus Massivholz (Brettstapel). Hinter einer Polycarbonatfassade ist ein 16 cm tiefer Luftzwischenraum. Die warme Luft aus diesen Luftkollektoren sammelt sich im Firstbereich. Zusammen mit den Speichermassen der Holzwände sorgen sie für die Grundversorgung des Hauses mit passiver, solarer Energie. Im Sommer strömt die Warmluft über Dachfenster nach außen. Durch den dabei entstehenden Unterdruck öffnen sich Rückschlagklappen am Sockel.

Wohn- und Geschäftshaus ohne Heizung: Büro- und Wohnhaus, Solares Direktgewinnhaus N11

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Die notwendige Masse zur Energiespeicherung wird durch die Massivholzbauweise in Kombination mit einer Holz-Beton-Verbunddecke und einem Stampflehmboden erreicht. © n11 Architekten

Standort: Zweisimmen (CH)
Planung und Bauherr: Regula Trachsel und Sascha Schär, n11 Bauingenieure GmbH, n11 Architekten GmbH
Fertigstellung: 2014
BGF: 410 m²
Lowtech: auf die Sonneneinstrahlung optimierte Gebäudeform, Speichermassen aus Massivholz und Lehm

Eine fünfeckige Gebäudeform erlaubt eine längere Sonneneinstrahlung in das Gebäude im Winter. Holzmassivbauweise in Kombination mit Holz-Beton-Verbunddecken und Stampflehmboden haben die erforderliche Masse, um die Sonnenenergie zu speichern. Messungen zeigten, dass die Temperatur im Winter nicht unter 18° C sinkt und im Sommer nicht über 25° C steigt. Die einzige technische Apparatur, die zum Einsatz kommt, ist eine Photovoltaikanlage am Dach. Am Ende der Nutzungsdauer lässt sich das Gebäude ohne hohe Kosten und Aufwand in seine Einzelteile zerlegen, wiederverwerten oder thermisch nutzen.

Lowtech ganz groß: Landwirtschaftliches Zentrum Salez (St. Gallen, CH)

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Statt Lüftungsanlagen wird das Raumklima der Klassenzimmer selbst reguliert – durch regelmäßiges Querlüften. © Seraina Wirz

Standort: Salez (CH)
Bauherr: Kanton St. Gallen, Hochbauamt
Architektur: Andy Senn
Fertigstellung: 2018
BGF: 5.730 m²

Der Neubau dieser Ausbildungseinrichtung für die Landwirtschaft ist ein Pionierbau des Lowtech-Ansatzes. Mit Ausnahme der voll automatisierten Lernküche kommt der Ausbau ohne Maschinen aus. Das gilt insbesondere für die Klimatisierung und die Langlebigkeit des Gebäudes. Um Reparaturen zu vereinfachen und die Unterhaltskosten zu reduzieren wurde die Holzkonstruktion mit Holz-Beton-Verbunddecken konsequent von der Haustechnik getrennt. Entscheidungsgrundlage waren die Kosten über den gesamten Lebenszyklus und nicht die Errichtungskosten. Über manuell öffenbare Lüftungsklappen in den Klassenräumen in 3 m Höhe, strömt Außenluft ein. Über einen in der Mittelachse gelegenen Korridor ist ein unbeheizter, begehbarer Lüftungsschacht angeordnet. Durch den Kamineffekt und die am Standort vorherrschenden Windverhältnisse entsteht in den Klassenräumen eine Querlüftung, die ohne elektrischen Antrieb auskommt. Mit Ausnahme der Holz-Beton-Verbunddecken ist das Gebäude eine reine Holzkonstruktion.