TEIL C

SolarhÄuser und solare Bauelemente (1991 - 1996)

 

Das offiziell erste Passivhaus Deutschlands entsteht 1991 in Darmstadt-Kranichstein. Der Entwurf stammt von den Architekten Bott, Ridder und Westermeyer, während das Konzept von Prof.  Wolfgang Feist vom Passivhaus Institut (PHI) in Darmstadt und Prof.  Bo Adamson von der Universität Lund in Schweden stammt, die gemeinsam als die Entwickler des Passivhaus-Standard im Jahr 1988 gelten. Die Kooperation ist naheliegend, da das Niedrigenergiehaus in Schweden und Dänemark bereits seit Mitte der 1980er Jahre gesetzlich geforderter Standard bei Neubauten sind.

Die Finanzierung des parallelen Meß- und Forschungsprogramms in Kranichstein übernehmen das Hessische Umweltministerium und die Stadt Darmstadt. Bei dem Bau handelt es sich um ein reihenhausähnliches Mehrfamilienhaus mit vier Wohneinheiten von je 156 m² Wohnfläche.

Die Wärmeversorgung erfolgt zu ca. 66 % über Warmwasser-Vakuum-Flachkollektoren, während die Nachheizung der restlichen 33 % über eine Erdgas-Brennwerttherme erfolgt. Von 1994 bis 1996 wird in einer Wohneinheit zur weiteren Reduzierung der nächtlichen Wärmeverluste mit besonders gut dämmenden und luftdicht schließenden Fensterläden experimentiert. Damit gelingt es, diese Wohneinheit als sogenanntes ‚Nullheizenergiehaus’ zu betreiben. Das Gesamtprojekt ist auf Passipedia im Inernet ausführlich dokumentiert.

Die offizielle Gründung des Passivhaus Institut (PHI) als unabhängiges Forschungsinstitut zur Erforschung und Entwicklung von Baukonzepten, Baukomponenten und Planungswerkzeugen sowie zur Validierung besonders energieeffizienter Gebäude erfolgt im Jahr 1996 durch Prof. Wolfgang Feist, der 2001 hierfür von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet wird.

Im Laufe der Jahre ist das PHI für die bauphysikalische Beratung und wissenschaftliche Begleitung und Auswertung von vielen Pilotprojekten verantwortlich, wie 1998 bei dem dem ersten Passivhaus-Bürogebäude (Firma Wagner Solartechnik im Cölbe bei Marburg, Fertigstellung 2012), bei dem ersten Passivhaus-Fabrikgebäude (Firma SurTec, in Zwingenberg an der Bergstraße, 2000), bei den ersten Passivhaus-Schulen (Grundschule Riedberg in Frankfurt am Main, 2004; Montessori Schule Aufkirchen in Aufkirchen bei München, 2005), den ersten Passivhaus-Schwimmbädern (Bamberg und Lünen, 2009) sowie den ersten Passivhaus-Sanierungen (Nürnberg, Frankfurt am Main, Ludwigshafen).

Im August 1991 beginnt unter Federführung des ISE der Bau des bundesweit ersten energieautarken Solarhauses ohne jeden Anschluß an die örtliche Energieversorgung. Das Solarhaus Freiburg, das ein Kreissegment als Grundriß und eine Wohnfläche von 145 m² hat, entsteht im Rahmen eines EG-Projektes und besitzt eine transparente Wärmedämmung, auf die ich weiter unten noch ausführlicher zu sprechen komme.

Die langgestreckte Südseite korrespondiert mit einer geringen Gebäudetiefe. Installiert werden ferner automatische Rollos zur Abschattung im Hochsommer, xenongefüllte Dreischeibenfenster, ein Warmwassertank mit 1.000 Liter Inhalt, ein Wärmetauscher sowie ein spezielles Lüftungssystem.

Auf dem Dach befinden sich 36 m² Solarzellen (4,2 kW) sowie 15 m² Solarkollektoren für den Warmwasserbedarf, die mit rückwärtigen Spiegeln einen Weltrekord für Flachkollektoren erreichen: 300°C Stillstandstemperatur. Als Heizreserve wird außerdem ein bei Solarhäusern bislang einmaliges Wasserstoff-Brennstoffzellen-System integriert, wobei der Wasserstoff über einen Elektrolyseur durch den hauseigenen Solarstrom hergestellt wird. Die thermische Nutzung der Sonnenenergie deckt etwa 90 % des Heizenergiebedarfs.

Im Sommer 1993 wird der Bau des von Wilhelm Stahl konzipierten Hauses beendet. Während man 1991 bei den Baukosten noch von 1,4 Mio. DM sprach, wird 1993 schon ein Betrag von mehr als 5 Mio. DM angegeben, wobei das Technik-Inventar mit rund 800.000 DM zu Buche schlägt (was zu 75 % dem Wasserstoff-System zu verdanken ist). Das BMFT trägt 4,5 Mio. DM der Kosten.

Im Winter 1994/1995 kommt das Haus erstmals ohne jeglichen zusätzlichen Heizenergie-Einsatz aus. Die sehr aufwendige autarke Versorgungstechnik mit Wasserstoffspeicher wird nach Ende des Meßzeitraumes allerdings nicht weiter betrieben. Die passiven Techniken und die Wärmerückgewinnung haben sich dem gegenüber sehr gut bewährt. Heute testet das ISE in diesem Haus Passivhaus-Kompaktheizgeräte unter Praxisbedingungen auf ihre Tauglichkeit.

In dem 1997 erschienenen Buch Das energieautarke Solarhaus: Mit der Sonne wohnen beschreiben drei ISE-Mitarbeiter detailliert, wie das Projekt geplant und verwirklicht wurde.

Ende 1992 beginnt in der Ökosiedlung Auf der Staig in Donaueschingen der Bau von neun zweistöckigen Erdhügelhäusern. Diese halbrunden Niedrigenergiegebäude mit Tonnendach werden mit Erde überdeckt, was zu einer hohen Isolationswirkung führt. Die Eigentumswohnungen mit Grasdach besitzen eine passive sowie aktive Solarenergienutzung durch Sonnenkollektoren, und das flächensparende Bauen mit integrierter Regenwasserversickerung schont die vorhandene Vegetation.

Im Jahr 2005 wird ein Blockheizkraftwerk installiert, das seitdem sogar mehr Energie bereitstellt, als die Bewohner der neun Häuser verbrauchen.

Einem Anfang 2015 erschienenen Pressebericht zufolge fühlen sich Bewohner der Erdhügelhäuser auch mehr als 20 Jahre später in ihren Tonnengewölben wohl: „Das Raumklima ist angenehm, die meisten wundern sich, wie hell die Räume sind, keine Spur von Maulwurfshügel“, wie anfangs viele Donaueschinger lästerten.

Neben den Erdhügelhäusern werden in den 1990er Jahren auch noch Holzblockhäuser sowie sechs Solarreihenhäuser errichtet, auf deren Südseite sich über zwei Stockwerke reichende Wintergärten befinden. Links und rechts davon ist eine neuartige transparente Wärmedämmung angebracht. Das Mauerwerk aus Kalksandsteinen dahinter ist schwarz gestrichen, so daß die Wärme der Sonneneinstrahlung gespeichert wird. Ein sonniger Tag erwärmt das Haus für zwei Tage.

Eine ähnliche Technik, wenn auch mit einem wesentlich ästhetischerem Ergebnis, nutzt der Schweizer Architekt Peter Vetsch aus Dietikon, dessen Häuser mit bis zu einem Meter Erde bedeckt sind und den Bewohnern ein besonderes Gefühl der Geborgenheit vermitteln. Sie sind in weichen Rundungen geformt – werden allerdings in Stahlbetonbauweise ausgeführt.

Aus der Vielzahl seiner bereits realisierten Bauwerke möchte ich hier die in meinen Augen wunderschöne Erdhaussiedlung in der Lättenstrasse in Dietikon zeigen, die um einen ‚Mittelsee’ herum gruppiert ist. Das gesamte Grundstück ist 4.000 m² groß und beinhaltet mehrere Einzelhäuser mit Wohnflächen zwischen 60 m² und 200 m².

Auch Dekaden nach seinem ersten Projekt im Jahr 1974 entwirft und realisiert Vetsch immer noch Erdhäuser, bislang 92 Stück – in Ascona und in Arni, in New York, in Spanien und zuletzt auf der Krim. Vor allem aus Japan melden sich inzwischen sehr viele Interessenten.

Nach dreijähriger Bauzeit wird im August 1992 der Bau des 63 m hohen, 15-stöckigen Menara Mesiniaga Tower in Subang Jaya Selangor, Malaysien, abgeschlossen. Der zylindrische Fachwerkbau aus Stahl und Aluminium, dessen Errichtung 8,9 Mio. $ kostet, ist das IBM-Hauptquartier nahe Kuala Lumpur. Menara ist übrigens arabisch und bedeutet Leuchtturm, während Mesiniaga das malaysische Wort für ‚Business Machine’ ist.

Im allgemeinen sind Wolkenkratzer gigantische Energiefresser, doch der malaysische Architekt Ken Yeang – der sich auch gerne Ecodesigner nennt – baut bioklimatisch. Für ihn sind Ökologie und Wolkenkratzer kein Widerspruch, und sein Lebensprojekt ist der nachhaltige Wolkenkratzer. Wofür er allerdings viele neue Techniken erst selbst entwickeln muß, was er in seinem Architekturbüro T. R. Hamzah & Yeang International in Kuala Lumpur auch tut. Das neue Hochhaus ist das erste verwirklichte Großprojekt, in dem diese Techniken zum Einsatz kommen.

In einem bioklimatischen Gebäude wird beispielsweise Regenwasser zur Klimatisierung genutzt, es gibt Wände aus Wassernebeln im Inneren sowie vertikale Landschaften aus ausdehnenden Gärten, die sich über mehrere Stockwerke erstrecken. Außerdem gibt es Dachterrassen, Atrien, Lichthöfe und Balkone, und Windöffnungen leiten Wind gezielt ins Gebäude und sorgen für eine natürliche Kühlung. Die Frischluftversorgung wird durch Luftkanäle in den Zwischendecken ermöglicht.

Das Gebäudedesign des Menara Mesiniaga Tower senkt den Energieverbrauch und reduziert auch die langfristigen Wartungskosten. In den Folgejahren ist Yeang mit einer Reihe ähnlicher Projekte beschäftigt, wie dem Spire Edge Tower in Delhi, dem Elephant and Castle EcoTower in London, dem Editt-Tower sowie dem Solaris-Projekt in Singapur, letzteres als Teil eines von Zaha Hadid geplanten Stadtviertels.

Doch nicht nur schöne, sondern auch Intelligente Gebäude sollen hier Erwähnung finden, da sie neben einer netzwerkartigen, elektronischen Steuerungsstruktur oftmals auch die aktive und passive Sonnenenergienutzung beinhalten. Die ‚intelligente’ Haustechnik steuert über Sensoren und Prozessoren alle Leuchten, Jalousien, Heiz- und Klimaanlagen usw.

Schon 1992 werden im Rahmen einer Entwurfswerkstatt der TU-Berlin an diesen Systemen der ‚wohltemperierten Architektur’ gearbeitet. Besonders mit drei neuen Technologien beschäftigt man sich hier: der passiven Klimazirkulation, den veränderbaren Gebäudehüllen (verschiebbare Fassaden) und dem photovoltaischen Glas, das sich bei Bedarf verfärben kann. Darauf werde ich nachfolgend noch mehrfach zu sprechen kommen.

Unter dem Namen ÖKOTEC 3 wird im Oktober 1993 in der Ritterstraße in Berlin-Kreuzberg das erste Gebäude mit einer PV-Solarfassade (300 m², 6 kW) eingeweiht.

Das nach ökologischen Gesichtspunkten gebaute Haus besitzt ferner Solarkollektoren auf dem Dach und eine Regenwasser-Sammelanlage. Das Dach ist zudem begrünt, auf ihm befindet sich ein Feuchtbiotop. Die Gesamtfläche beträgt 6.881 m² auf sieben Etagen. Die Hälfte der 228.000 DM Baukosten für die Fassade trägt das BMFT.

Etwa zur gleichen Zeit beginnt der Bielefelder Fenster- und Fassadenhersteller Schüco International mit einer großen Werbekampagne für seine Synergie-Fassaden, in denen Solarzellen aus der Produktion der Deutschen Aerospace integriert sind. Die weltweit erste Fassade dieser Art war bereits 1991 am Verwaltungsgebäude der Stadtwerke Aachen installiert worden.

Der Kunde kann zwischen monokristallinen, polykristallinen oder amorphen Zellen auswählen, und die Mehrkosten gegenüber vergleichbaren Fassadenelementen ohne Solarzellen betragen zwischen 2.000 DM und 3.500 DM pro m². Im Jahr 1994 rüstet Schüko eine Fassade des Bayerischen Umweltministeriums sowie die Erweiterung des firmeneigenen Verwaltungsbaus in Bielefeld mit Synergie-Fassaden aus.

Weitere Mitspieler auf diesem neuen Marktsegment sind die Kölner Flachglas Solartechnik (Flagsol), eine Tochter der Flachglas AG, mit einem Endpreis zwischen 3.000 und 3.500 DM/m² - sowie die Münchner Firma Siemens Solar. Ausgerechnet deren Kernenergie-Tochter Nukem GmbH prägt das Motto ,Strom statt Marmor’ und rüstet den Verwaltungsneubau der Krefelder Firma Erbslöh mit ihren neuartigen MIS-Inversionsschicht-Solarzellen aus.

In nur neun Monaten wird 1993 in einem Vergnügungspark im südholländischen Rosmalen durch Chriet Titulaer und Cees Damein, dem Architekten des Amsterdamer Opernhauses, der Prototyp eines Hauses der Zukunft (Huis van de Toekomst) errichtet. Man verbraucht etwa 100 km Kabel, um alle Sensoren und Manipulatoren sowie das gesamte Informationssystem des Hauses miteinander zu vernetzen. Anderen Quellen zufolge soll das Haus bereits im Sommer 1989 eröffnet worden sein.

Allerdings muß jeder Hausbewohner oder -besucher stets einen Chipsender mit sich tragen, damit das Haus die Positionen der Menschen in seine Rechenoperationen mit einbeziehen kann. Dafür braucht man aber auch kein Toilettenpapier mehr, sondern wird auf der Toilette von hinten automatisch abgespült und mit warmer Luft trockengefönt.

Solarzellen für das Elektroauto und Solarkollektoren für die heiße Dusche gibt es natürlich auch, und ein sich automatisch öffnender, trichterförmiger Schirm fängt das Regenwasser für die Toilettenspülung und den Rasensprenger ein. Der Kostenpunkt des Hauses beträgt etwa 10 Mio. DM. Im Jahr 1999 wird es in eine Party-Location umgewandelt.

Im Rahmen der THERMIE-Projekte der EU lanciert 1993 eine Gruppe von Beraterfirmen und Ministerien das European Housing Ecology Network, das anschließend in sieben EU-Mitgliedsstaaten insgesamt elf Neubau-Demonstrationsvorhaben durchführt, bei denen die Solarenergie sowie energiesparende Systeme eingesetzt werden. 1996 folgt das Projekt European Green Cities, bei dem neue energiesparende Lösungen für die nachträgliche Ausstattung bestehender Gebäude sowie innovative Neubaukonzepte erprobt werden – an rund 30.000 Häusern in elf europäischen Städten.

Ab 1993 entsteht das erste Bio-Solar-Haus des Erfinders und Konstrukteurs Dipl.-Ing. Klaus Becher. Da dieser noch im Berufsleben steckt, machen sich sein Neffe Hubert gemeinsam mit seinem Vater, einem Landwirt aus dem pfälzischen St. Alban, an den Bau. Anschließend werden zwei weitere Häuser gebaut und ausprobiert, was noch zu optimieren ist.

Mit der später gegründeten und ebenfalls in St. Alban ansässigen Firma Bio-Solar-Haus GmbH werden in den Folgejahren viele weitere dieser schönen Häuser aus Holz, Glas und einem Stahlskelett gebaut, deren erste Ausführung einem kieloben liegenden gläsernen Wikingerschiff ähnelt. Der Quadratmeterpreis für ein schlüsselfertiges Haus beträgt zu diesem Zeitpunkt 2.400 DM. Später werden eher konventionelle Bauformen bevorzugt.

Ein Grund für den Erfolg ist eine einfache, aber umso wichtigere Grundidee: der Gedanke, daß der im Biohaus erzeugte Wasserdampf nicht innerhalb des Hauses bleiben darf. Die Wärmedämmung darf diesen Prozeß des Entweichens keinesfalls behindern, andernfalls drohen negative Auswirkungen auf das Raumklima bis hin zu Schimmel. Die Lösung ist das patentierte Haus-im-Haus-Prinzip, d.h. ein Holzhaus mit einer Art Wetterschutzhülle, die ohne komplizierte Lüftungsanlagen wasserdampfdurchlässig, diffusionsoffen und tauwasserfrei ist.

Die Sonnenenergie wird an verschiedenen Stellen im Bio-Solar-Haus genutzt. Das verglaste Außenhaus fängt das Sonnenlicht ein und bildet eine wärmende Schicht um das Innenhaus, ein Effekt, der durch die Wintergartenverglasung auch für das Innenhaus genutzt werden kann. Eine eingebaute einfache Solarthermieanlage liefert zudem im Sommer kostenlos warmes Wasser und unterstützt im Winter die Raumheizung. Als Reserve gibt es einen Holzofen.

Das Bio-Solar-Haus erhält diverse Auszeichnungen, darunter 1995 den Umweltpreis des Landes Rheinland-Pfalz, 1997 den Öko-Baupreis ‚gesundes Haus‘ und im Jahr 2000 den deutschen Innovationspreis. 2004 wird das Bio-Solar-Haus mit dem ‚Energie-Plus‘-Siegel des Landes Rheinland-Pfalz zertifiziert. Zudem erscheinen 2002 und 2007 zwei Bücher von Becher über sein Haus.

Nach einem Bericht von 2013 stehen auf dem Gelände des Sonnenparks oberhalb von St. Alban neun Bio-Solar-Häuser, die zum Probewohnen oder für Kurzurlaube in der Nordpfalz angeboten werden. Und dem Stand von 2019 zufolge wurden mittlerweile bereits mehr als 400 Bio-Solar Biohäuser gebaut, neben Deutschland u.a. in Frankreich, in der Schweiz, in Norwegen, auf den Shetland Inseln und sogar in Neuseeland.

Anfang 1994 nimmt die Fachhochschule Gelsenkirchen neue photoelektrische Solarfenster der Firma Flachglas AG (später: Flachglas Wernberg GmbH) in Betrieb. Die vier Fenster mit einer Gesamtfläche von 6,5 m² liefern jährlich etwa 450 kWh Elektrizität, gekostet haben sie 14.000 DM. Im Rahmen des Projektes werden die Fenster mit Solarmodulen verglichen, die auf dem Dach des FH-Gebäudes, das sich speziell mit der Energie- und Solartechnik beschäftigt, installiert sind.

Der Architekt Jürgen Hornemann aus Münster entwickelt 1994 unter dem Namen Solar Diamant ein besonders gut isoliertes Haus, dessen Fundament auf einer 10 cm dicken Schicht aus PUR-Schaum ruht. Das 45° geneigte Satteldach besitzt Solarzellen und Solarkollektoren, Kalksteinelemente speichern die Solarenergie, und eine Lüftungsanlage mit integriertem Wärmetauscher reduziert die Energieverluste auf ein Maß, daß das Haus im Grunde ohne Fremdenergie auskommt.

Ab 1996 kann man das Hausmodell aus dem münsterländischen Wettringen für rund 850.000 DM bestellen, es hat eine Wohnfläche von knapp 200 m². Später hört man aber nichts mehr über diesen Gebäudetyp.

Als ,Architektur-Skulptur’ bezeichnet der Freiburger Architekt Thomas Spiegelhalter sein Energiesparhaus, das er im Jahr 1994 (?) um ein altes Kieswerk herum baut. Von oben soll es wie ein gelandetes Insekt aussehen - mit Strom und Wärme wird es durch ein ausgeklügeltes Sonnenenergiesystem versorgt.

1993 hatte sein Studio Thomas Spiegelhalter + Associates bereits den Entwurf, die Planung und die Realisierung von zwei experimentellen Niedrigenergiehäusern in Leipzig übernommen, zusammen mit der Universität Kaiserslautern die Wanderausstellung ‚Intelligente Gebäude - Klimawerkzeug Architektur‘ gestaltet, sowie in Zusammenarbeit mit dem Architekturprofessor Wilfried N. Lewitzki das Planungsprojekt für die Umwandlung eines ehemaligen Bauernhofs in Rackwitz in eine netzunabhängige solare Niedrigenergie-Wohn- und Arbeitsanlage mit Wasserrecycling und Gründächern durchgeführt.

In den Folgejahren erfolgt Spiegelhalter in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) ein Forschungsprojekt zur Entwicklung von Anwendungen passiver und aktiver Solarenergiesysteme – und realisiert in Ihringen vorgefertigte Holzrahmen-Doppelwohnhäuser in Niedrigenergiebauweise, für die er 1999 einen Preis der Deutschen Gesellschaft für Solarenergie (DGS) erhält.

Ähnliche Solarstadthäuser mit passiven und aktiven Solarsystemen werden zwischen 1996 und 1997 für Freiburg-Rieselfeld und Stegen bei Freiburg geplant. Im Jahr 1999 folgt ein entsprechendes Bürogebäude mit Wohnungen in Auggen, Südwestdeutschland.

Nachdem sich der Architekt ab 2000 gemeinsam mit Studenten der Carnegie Mellon University mit dem Entwurf, der Programmierung und Realisierung eines zweistöckigen Solar-Demonstrationsgebäudes für den Solar Decathlon 2002 befaßt, das völlig ohne fossile Energie auskommt (s.u.), ist er anschließend fast nur noch international aktiv.

Das Oxford Ecohouse, ein Familienhaus mit sechs Schlafzimmern, das auf maximale Energieeffizienz ausgelegt ist, wird von Susan Roaf, Professorin an der Heriot-Watt University, entworfen und 1994/1995 errichtet. Es ist mit dem ersten in Großbritannien installierten, netzverbundenen Photovoltaik-Dach mit Paneelen von BP Saturn ausgestattet, das eine Spitzenleistung von 4 kW liefert. Daneben existiert noch eine 5 m² große Warmwasser-Solaranlage.

Das Haus wird als Forschungsquelle für nachhaltiges Design genutzt und in einer Reihe von Architekturbüchern vorgestellt.

Im Jahr 2016 entscheidet sich Roaf, ihre noch immer perfekt funktionierende PV-Anlage um einen Stromspeicher zu erweitern: „Ich gehe in diesem Jahr in den Ruhestand und wie könnte ich meinen Ruhestand besser verbringen, als sicherzustellen, daß ich in Zukunft nie wieder unter Energiearmut leiden werde – und meine Rechnungen nicht bezahlen kann. Das PV-Dach und die Batterien werden mir in Zukunft helfen, nachts ruhig zu schlafen, denn ich werde energieeffizient sein.“

Der Raumfahrtingenieur und Solar-Technik-Unternehmer Hans-Joachim Reuther wiederum baut 1994/1995 im Rahmen seiner Firma REUSOLAR High Tech Solar-Tecnik GmbH ein energieautonomes Einfamilienhaus in Illmensee, Baden-Württemberg. Neben der PV-Anlage gibt es noch einen kleinen Windlader, die gemeinsam den Bedarf zu 90 % decken. Das 260 m² große Haus ist zudem selbstverständlich hochwärmegedämmt und besitzt eine kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung sowie ein kleines Rapsöl-BHKW. Zwar kostet die alternative Energietechnik 120.000 DM, was Reuther aber nicht anficht, da er das Haus als Demonstrationsprojekt nutzt.

Basis dieser Entwicklung ist das BMFT-geförderte Forschungsprojekt Niedrigenergiehäuser in Heidenheim, das vom Fraunhofer Institut für Bauphysik in Stuttgart wissenschaftlich begleitet und nach einem Entwurf von Rolf Disch an einem Haus in Holztafelbauweise umgesetzt wird. Dessen Hersteller WeberHaus baut schon seit Jahren ausschließlich Niedrigenergiehäuser. Diese haben eine Wohnfläche von etwa 150 m², eine Regenwassernutzungsanlage gehört bereits zum Standard, und auf Wunsch werden sie auch mit Vakuumkollektoren ausgestattet.

Das erste Null-Heizenergie-Haus von WeberHaus wird 1996 fertiggestellt und bezogen. Sein Name Övolution-Fertighaus setzt sich aus Evolution + Ökologie zusammen. Die Gebäude können vom Einzelhaus über das Doppelhaus bis hin zu Hausgruppen und Siedlungen in allen erdenklichen Varianten realisiert werden. Bei entsprechender Auslegung der Solarkomponenten wird das Övolutionshaus zum Plusenergiehaus.

Das Haus wird ab 1997 angeboten und kostet rund 600.000 DM. Eine abgespeckte Version ohne PV-Anlage gibt es schlüsselfertig bereits für 458.000 DM. Hier beträgt die Wohnfläche 130 m², und das Haus hat eine Solarkollektor-Anlage mit einem 380 Liter Kombispeicher. Im selben Jahr gewinnt Övolution den Eurosolarpreis 1997, und ein weiteres Mal 2001.

Das bis dato europaweit größte Niedrigenergiehaus entsteht 1995 in Wien-Leopoldstadt, es besteht aus 333 Wohnungen in zwei gegenüberliegenden Gebäudeteilen mit acht bzw. neun Stockwerken und besitzt unter anderem ein Sonnendach mit Schwimmbad – und dies, obwohl es ein Projekt des sozialen Wohnungsbaus ist. Die von dem Architekten Harry Glück entworfene Wohnanlage Wien-Süd (auch: Wohnanlage am Handelskai) besitzt eine kompakte, energiesparende Gebäudeform, Wärmeschutzfenster und ein Wärmerückgewinnungssystem, mit dem das Brauchwasser erwärmt wird.

Auch hier werden – in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik – insgesamt 500 Meßfühler im ganzen Komplex verteilt, die im 10-Minuten-Rhythmus 13 verschiedene Parameter registrieren. Auf die TWD-Technik wird allerdings verzichtet, da die neuen Isolierglas-Fenster „mehr bringen“, und man im Sommer nur vor den Fenstern einen wirksamen Sonnenschutz anbringen muß – und nicht vor der gesamten TDW-Fassade.

Auch in Deutschland werden um diese Zeit die ersten Niedrigenergiehäuser im sozialen Wohnungsbau errichtet: in Hamburg z.B. eine Siedlung mit 22, und in München ein Hochhaus mit 79 Wohnungen und einem Kindergarten.

Zu den neuen Technologien, die nun langsam ins Gespräch kommen, zählt eine intelligente Fensterscheibe, die 1995 von Chemikern der Firma BASF entwickelt wird. Zwischen zwei Glasplatten befindet sich ein Gel aus Wasser und zwei Polymeren, das sich bei Erwärmung selbständig eintrübt und damit vor übermäßiger Sonneneinstrahlung schützt. Ein Polymer bildet dabei ein schwammähnliches Netzwerk, das große Mengen Wasser aufnehmen kann.

In dieses Hydrogel eingebettet ist ein zweiter Kunststoff, aus dem ab einer bestimmten Temperatur feine Körnchen ausfallen und das Glas trüben. Bei Abkühlung wird die Scheibe wieder klar. Die Umschalttemperatur kann exakt eingestellt werden. Bis zur Marktreife rechnet man mit etwa fünf Jahren, dann kommen weltweit etwa 140 Mio. m² Glasfläche als Einsatzort in Frage, freut sich die BASF. Wie wir inzwischen wissen, scheint es damit aber nicht geklappt zu haben, denn auch viele Jahre später sind diese Fenster noch so gut wie unbekannt.

An dem Projekt, möglichst viel Tageslicht blendfrei in die Räume zu leiten, arbeitet seit Anfang 1995 eine Arbeitsgruppe der TU-Berlin, die vom BMFT mit 1,5 Mio. DM gefördert wird. Dabei geht es um herkömmliche Lamellen-Jalousien, die allerdings modifiziert werden: Zum einen sind die Lamellen im oberen Drittel um 30° versetzt angeordnet, so daß sie auch bei sonst geschlossener Jalousie offen bleiben und das Licht an die Zimmerdecke oder in die Tiefe des Raumes hinein reflektieren.

Weiterhin kann ein separater Stellmotor für die oberen Lamellen integriert werden – sowie zwei unterschiedliche Beschichtungen bei den unteren Lamellen, eine für den Sommer und eine für den Winter. Letztere ist matt und dunkel und wandelt das einfallende Licht in Wärme. Außerdem ist das ganze sensorgesteuert und folgt dem wechselnden Lichtangebot des Tages.

Weitere Varianten sind Prismen oder Spiegel-Raster, die in Plexiglas-Lamellen eingebettet sind. Sie trennen die verschiedenen Arten des Sonnenlichts: Im Sommer wird die warme Strahlung zurückgeworfen, und nach innen gelangt nur das ‚kalte’ Streulicht. Ganz ohne Elektronik funktionieren wiederum feststehende Lamellen zwischen den Scheiben eines doppelt verglasten Fensters. Sie sind so angeordnet, daß sie das Licht je nach Einfallswinkel der Sonne reflektieren oder in den Raum lenken.

Wie sich anhand einer späteren Recherche zeigt, wird an der letztgenannten Lamellentechnik, also Spiegellamellen innerhalb von Isoliergläsern, bereits seit 1986 gearbeitet. Ein wichtiger Hersteller ist die Firma Okalux bei Würzburg. Mehr Informationen über Heliostaten und Tageslichtsysteme finden sich in dem entsprechenden Kapitelteil.

Im März 1996 findet in Berlin der bereits 4. Europäische Kongreß für Solarenergie in Architektur und Stadtplanung statt. Die Zielsetzung eines raschen und grundlegenden Umdenkens wird in einer Europäischen Charta für Solarenergie in Architektur und Stadtplanung festgehalten.

Im April 1996 stellt die Firma Sto AG ein neues, kostengünstiges TWD-System vor, das möglicherweise sogar eine echte Marktchance hat. Dabei wird auf das massive Mauerwerk ein konventionelles Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) aus Polystyrol oder Steinwolle-Basis aufgebracht, wobei definierte Teile der Wandfläche ausgespart werden. Diese Lücken werden dann mit einem dunklen Absorber beschichtet, dessen Klebefähigkeit gleichzeitig auch die TWD-Fassadenelemente aus lichtdurchlässigem Polycarbonat (PC) in Kapillarstruktur in Position hält. Die äußere transparente Abdeckung besteht aus Glasputz.

Der komplette Systemaufbau wird fabrikseitig vorproduziert, und die maximal möglichen Temperaturen im Absorber liegen bei ca. 70°C. Das StoSolar Fassadenelement ist in Abhängigkeit von der Dämmstärke ab einem Preis von 385 DM/m² erhältlich, zuzüglich der Kosten für Solarabsorber (Kleber) und Einbau. Die Sto AG erhält in diesem Jahr den Innovationspreis der deutschen Wirtschaft. Für die sechsjährige Entwicklung seit der Patentierung hat das Unternehmen rund 3,2 Mio. DM ausgegeben, von denen 1,35 Mio. DM Fördermittel des BMFT waren.

Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) um Werner Platzer stellen 1996 die neue Technologie der thermotropen Schichten vor, die man einfach auf bestehende Glasfenster aufbringen soll. Diese Kunststoff-Folien ändern ihre optischen Eigenschaften mit der Temperatur. Überschreitet die Schichttemperatur eine Schwelle, wird die Schicht milchig weiß und reflektiert einen großen Teil des einfallenden Lichts. Mit zunehmender Abkühlung wird sie dann wieder klar wie Fensterglas.

In Fassaden und Fenster integrierte thermotrope Schichten können daher unerwünschten solaren Licht- und Wärmeeintrag vermindern, wobei sich ein thermotroper Überhitzungsschutz selbsttätig regelt und keine Energieversorgung braucht.

Nach Abschluß des öffentlich geförderten Verbundforschungsprojekts im Jahr 2000 ist einem Bericht zu entnehmen, daß mehrere Konzepte und Materialien für thermotrope Schichten existieren, die aus einer Mischung von zwei Komponenten mit unterschiedlichen Lichtbrechungseigenschaften, z.B. Wasser und einem Kunststoff (Hydrogel), oder aus zwei Kunststoffen (Polymerblend) bestehen können.

Die ISE-Forscher haben in Zusammenarbeit mit der BASF AG (Materialentwicklung) sowie den Firmen Sto AG (Wärmedämmsysteme), Interpane E&B mbH und Okalux GmbH (Verglasungen) die Integration thermotroper Polymer-Schichten in Fassadensysteme optimiert. Das System wird an einem Demonstrationsobjekt in Stühlingen getestet und zeigt ein gutes Schaltverhalten und hohe Transmission im klaren Zustand. Als weiteres Pilotprojekt dient die Sanierung des Hauptgebäudes der TU München im Sommer 2002, wo in drei Büroräumen des ‚Laterne‘ genannten Obergeschosses im Oberlichtbereich der vertikalen Fassade thermotrope Wärmeschutzverglasungen installiert werden.

Das eigentliche Ziel langzeitstabiler und marktfähiger Fassadenelemente mit thermotropen Eigenschaften wird allerdings nicht erreicht, und noch 2013 wird gesagt, daß eine Markteinführung „erst mittelfristig zu erwarten ist.“

Ebenfalls 1996 wird im schweizerischen Domat/Ems, in einem engen Rheintal zwischen Calanda und Dreibündenstein, von dem Architekten Prof. Dietrich Schwarz und seiner Firma Dietrich Schwarz Architekten AG ein Null-Energie-Wohngebäude mit lichtdurchlässiger Fassade gebaut, das anschließend den Schweizer Solarpreis dieses Jahres gewinnt.

Der Schlüssel zu diesem Haus ist die Gebäudehülle, die aus einer transparenten Wärmedämmung (TWD) besteht, die hinterlüftet ist. Bei dem Pionierbau der Solararchitektur und Erstlingswerk des Architekten, das den Namen Solarhaus I (o. Haus Solar I) trägt, werden in den Ost-, Süd- und Westfassaden Hochleistungs-Sonnenkollektoren installiert und durch geschoßhohe Fenster getrennt.

Inwendig ist das Haus ein Betonhaus, bei dem die Speichermasse so groß ausgelegt ist, daß die Solargewinne im Winter aufgenommen und genutzt werden können. Den Überhitzungsschutz leistet die Hinterlüftung der TWD zusammen mit sensorgesteuerten Lüftungsklappen. Eine Heizung gibt es nicht, das Haus wird ausschließlich über die Lüftung beheizt. Schwarz wohnt lange Zeit alleine in dem Haus und ist den Temperaturschwankungen gegenüber tolerant.

Als nach zehn Jahren seine Familie mit einzieht, steigen die Komfortansprüche. Dazu wird die Haustechnik ersetzt, u.a. durch eine Wärmepumpe. Dadurch verbraucht das Haus auf einen Schlag dreimal weniger Strom, allerdings wird in der Folge – aus Komfortgründen – auch öfter geheizt: Bei 20°C wird geheizt, bei 26°C wird Wärme abgegeben. Daraus resultiert ein gleichbleibender Energieverbrauch von 4.000 kWh pro Jahr, bei deutlich gewachsenem Komfort.

Ganz anders sieht das Solarhaus II aus, ein kubisches Einfamilienhaus, das 1999 im schweizerischen Gelterkinden errichtet wird. Es ist ein Passivhaus, bei dem neben der Solararchitektur niedrige Gestehungskosten im Vordergrund standen. Es wurde als Holzbau industriell vorfabriziert und gefertigt.

Der Gebäudequerschnitt hat die für Solarhäuser ideale Raumtiefe von 5,5 m und verfügt über einen vorgelagerten Wintergarten. Dieser bildet die transparente Wärmedämmung des Hauses und erstreckt sich mit einer Tiefe von 1,8 m über die gesamte Südfassade. Zwei ganzflächige Wärmeschutzverglasungen bilden den räumlichen Abschluß des Wintergartens nach außen und zum Wohnraum.

Das einfallende Sonnenlicht wird das ganze Jahr über von den dunklen Betonoberflächen im Wintergarten absorbiert, im Winter zusätzlich von den Oberflächen im Wohnbereich. Die dunklen Fußböden erhöhen den Energieeintrag und vermindern Temperaturschwankungen, indem das einfallende Licht als Wärmeenergie direkt in die Betonspeichermasse abgeleitet wird.

2013 bauen Dietrich Schwarz Architekten übrigens in Schlieren auch das erste Minergie-P-Hochhaus der Schweiz.

Als nächstes soll ein Schwerpunktthema präsentiert werden, das zunehmend an Aktualität gewinnt: Solardachziegel bzw. -schindel und ähnliche Produkte.

 

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