KAPITEL E — NACHHALTIGKEIT

KLIMA & NACHHALTIGKEIT

Rund 37 % der weltweiten energie- und prozessbedingten CO₂-Emissionen entfallen auf Bau und Betrieb von Gebäuden (UNEP 2022). Architekten sind damit nicht nur Gestalter, sondern Klimaakteure. Dieses Kapitel zeigt, wie klimagerechtes Bauen funktioniert.

Warum Klima?

37% der energie- und prozessbedingten CO₂-Emissionen weltweit (2021) — Bau + Betrieb von Gebäuden

Laut dem Global Status Report der UNEP verursachte der Gebäude- und Bausektor 2021 rund 37 % der energie- und prozessbedingten CO₂-Emissionen weltweit. Davon entfallen rund 10 Gt auf den Betrieb (Heizen, Kühlen, Strom) und geschätzt rund 3,6 Gt auf die Herstellung von Baustoffen wie Beton, Stahl, Aluminium, Glas und Ziegel. Entwurfsentscheidungen beeinflussen beide Anteile.

Die gute Nachricht: Passive Strategien — Orientierung, kompakte Form, Masse, Verschattung — kosten im Entwurf wenig und können den Heiz- und Kühlbedarf erheblich senken; wie stark, hängt von Klima, Nutzung und Gebäudehülle ab. Ein gut orientiertes Gebäude mit passender Masse und kluger Verschattung kommt mit deutlich weniger Haustechnik aus.

„Der nachhaltigste Quadratmeter ist der, der nicht gebaut wird.“

— Grundsatz der Suffizienz-Debatte, u. a. zitiert von Casper Mork-Ulnes (Bloomberg Green, 2020)

Passive Strategien

Passive Strategien nutzen physikalische Grundprinzipien statt technischer Systeme. Sie sind oft die günstigsten und dauerhaftesten Maßnahmen — weil sie wenig Wartung brauchen und kaum ausfallen können.

☀️ Orientierung
(Nordhalbkugel) Südfassade: maximiert solare Gewinne im Winter (flacher Sonnenstand) und ist im Sommer mit Auskragungen leicht zu verschatten (hoher Sonnenstand). Nordfassade: gleichmäßiges, blendfreies Licht — gut für Arbeitsräume. Ost/West: tief stehende Morgen-/Abendsonne, schwer zu verschatten.
🧱 Thermische Masse
Schwere Materialien (Beton, Ziegel, Stein, Lehm) speichern Wärme und geben sie zeitverzögert ab. Die Phasenverschiebung hängt von der Temperaturleitfähigkeit a = λ/(ρ·c) und der Dicke ab: Je kleiner a und je dicker die Wand, desto später kommt die Wärmewelle innen an. Massive Außenwände um 36 cm erreichen etwa 10–14 Stunden — die Mittagshitze erreicht den Raum erst nachts.
💨 Natürliche Ventilation
Querlüftung: Öffnungen auf gegenüberliegenden Seiten. Kamineffekt (Stack Effect): Warme Luft steigt auf und zieht kühle nach. Nachtauskühlung: Nachts lüften, tagsüber Masse nutzen.
🏗️ Verschattung
Horizontale Auskragungen (Balkone, Vordächer) schützen Südfassaden. Vertikale Lamellen für Ost/West. Brise-Soleil (Le Corbusier): Feste Sonnenschutzlamellen als Fassadenelement.

Passivhaus-Standard

15 kWh/m²a Maximaler Heizwärmebedarf — ein Bruchteil des unsanierten Bestands

Das Konzept entstand 1988 aus einem Gespräch von Bo Adamson (Universität Lund) und Wolfgang Feist. Das erste gebaute Passivhaus ist eine Reihenhauszeile in Darmstadt-Kranichstein (1990–91), seit 1991 bewohnt und bis heute messtechnisch begleitet. Ein klassisches Heizsystem ist kaum nötig: Abwärme von Menschen und Geräten plus Solargewinne decken den größten Teil; der Rest kommt über die Zuluft.

0.6/h
Luftdichtheit (n₅₀)
Maximal 0.6 Luftwechsel pro Stunde bei 50 Pa Druckdifferenz. Wird mit Blower-Door-Test gemessen. Jede Fuge ist ein Energieleck.
≤ 0.15
U-Wert Wand [W/m²K]
Je nach Wandaufbau etwa 25–30 cm Dämmung (λ ≈ 0,035). Zum Vergleich: ungedämmte Altbau-Außenwand U ≈ 1,0–2,0 W/m²K, GEG-Referenzgebäude 0,28 W/m²K.
≥ 75%
Wärmerückgewinnung
Kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmetauscher. Passivhaus-Kriterium: mindestens 75 % Wärmebereitstellungsgrad; gute Geräte erreichen 80–90 %.

Fünf Prinzipien: 1. Sehr gute Wärmedämmung. 2. Wärmebrückenfreiheit. 3. Luftdichtheit. 4. Passivhaus-Fenster (Dreifachverglasung, Uw ≤ 0,8 W/m²K). 5. Lüftung mit Wärmerückgewinnung. Kein Geheimnis — konsequente Bauphysik.

Tageslicht-Design

Tageslicht spart nicht nur Strom für Kunstlicht — es ist der wichtigste Taktgeber für den circadianen Rhythmus (Schlaf-Wach-Zyklus) und prägt das Wohlbefinden. Für Wohnräume legt in Deutschland DIN 5034-1 (2021) Mindestanforderungen fest; die europäische DIN EN 17037 (2019) bewertet Tageslicht über Zielbeleuchtungsstärken, Aussicht, Besonnung und Blendung.

D > 2 %
Tageslichtquotient & Normen
Tageslichtquotient D = Innen- zu Außenbeleuchtungsstärke bei bedecktem Himmel. Arbeitsstätten (ASR A3.4): D > 2 % am Arbeitsplatz (Oberlichter > 4 %) oder Fensterfläche ≥ 1/10 der Grundfläche. DIN EN 17037, Mindeststufe: 300 lx auf 50 % und 100 lx auf 95 % der Fläche während mindestens der Hälfte der Tageslichtstunden. Abhängig von Fenstergröße, Raumtiefe, Verbauung und Reflexionsgraden.
Raumtiefe-Regel
Faustregel: Tageslicht reicht etwa 2–2,5× Sturzhöhe in den Raum. Bei 3 m Sturzhöhe: ca. 6–7,5 m Raumtiefe. Tiefer: Kunstlicht, Oberlicht oder Lichtlenkung nötig.
Blendschutz
Direktes Sonnenlicht auf Bildschirme = Blendung. Lösungen: Lichtlenklamellen (lenken Licht an die Decke), Sonnenschutzglas, außenliegende Raffstores.

Biophilic Design

Biophilia (E. O. Wilson, 1984): die angeborene Neigung des Menschen, Verbindung zur Natur zu suchen. Biophilic Design übersetzt dies in Architektur. Studien deuten darauf hin, dass Naturbezug Stress senkt und Genesung unterstützt — bekannt ist Roger Ulrichs Studie (1984), nach der Patienten mit Blick ins Grüne nach Operationen kürzer im Krankenhaus blieben.

Stefano Boeris Bosco Verticale (Mailand, 2014): Zwei Wohntürme mit rund 800 Bäumen, 5.000 Sträuchern und 15.000 Stauden und Bodendeckern auf den Balkonen — laut Planern vergleichbar mit rund 3 ha Wald. Die Pflanzen spenden Schatten, binden Feinstaub und bieten Lebensraum für Vögel und Insekten; Pflege und Bewässerung sind allerdings aufwendig.

14 Patterns of Biophilic Design (Terrapin, 2014)

01
Visuelle Natur
Blick auf Grün, Wasser, Himmel
02
Nicht-visuelle Natur
Klänge, Gerüche, Texturen
03
Nicht-rhythmische Reize
Wind, Lichtspiel, Vogelstimmen — zufällig, nicht vorhersehbar
04
Thermische Varianz
Wechselnde Temperaturen, Luftbewegung
05
Wasser
Sehen, Hören, Berühren von Wasser
06
Dynamisches Licht
Wechselnde Lichtverhältnisse, Tageszeit
07
Naturverbindung
Lebende Systeme, Ökosysteme
08
Natürliche Muster
Organische Formen, Muster aus der Natur
09
Materialverbindung
Natürliche Materialien, Texturen
10
Komplexität & Ordnung
Reiche, aber geordnete Strukturen, Fraktale
11
Aussicht (Prospect)
Weiter Blick, Überblick, Panorama
12
Zuflucht (Refuge)
Geschützter Rückzugsort, Nische
13
Geheimnis
Verdeckte Sichtachsen, Neugier wecken
14
Risiko/Gefahr
Kontrollierter Nervenkitzel, Höhe, Kante

Cradle-to-Cradle

Michael Braungart & William McDonough (2002): „Abfall ist Nahrung.“ Cradle-to-Cradle (C2C) denkt Gebäude als Materiallager — jedes Bauteil wird am Ende seiner Nutzung zum Rohstoff für ein neues Produkt. Nicht Recycling (Downcycling), sondern Upcycling.

Materialpass
Jedes Gebäude bekommt ein digitales Inventar aller verbauten Materialien: Menge, Qualität, Position, Trennbarkeit. So wird das Gebäude zur dokumentierten Ressource — Urban Mining statt Abriss.
Design for Disassembly
Bauteile werden lösbar verbunden (Schrauben statt Kleben, Stecken statt Schweißen). Am Lebensende: Demontage statt Abriss. Materialien bleiben sortenrein und hochwertig.
Biologischer Kreislauf
Organische Materialien (Holz, Lehm, Stroh) werden kompostiert oder biologisch abgebaut. Sie kehren als Nährstoffe in den natürlichen Kreislauf zurück.
Technischer Kreislauf
Anorganische Materialien (Stahl, Aluminium, Glas) werden eingeschmolzen und zu gleichwertigen Produkten verarbeitet — bei Metallen weitgehend ohne Qualitätsverlust, sofern sie sortenrein bleiben.

Zertifizierungssysteme im Vergleich

Vier Systeme prägen den Markt für Nachhaltigkeitszertifikate. Sie bewerten unterschiedliche Aspekte und setzen verschiedene Schwerpunkte:

SYSTEM
LEED
DGNB
BREEAM
WELL
Herkunft
USA (1998)
Deutschland (2007/2009)
UK (1990)
USA (2014)
Schwerpunkt
Umwelt
Lebenszyklus
Umwelt + Sozial
Gesundheit
Bewertung
Certified → Platinum
Bronze → Platin
Pass → Outstanding
Bronze → Platinum (WELL v2)
Besonderheit
International weit verbreitet
Ökobilanz + Kosten
Ältestes System
Fokus auf Mensch

Professor-Tipp: Zertifizierung ist nicht das Ziel — sie ist ein Werkzeug. Ein Gebäude kann LEED Platinum erreichen und trotzdem schlechte Architektur sein. Nachhaltigkeit beginnt beim Entwurf, nicht beim Label: klein bauen, klug bauen, lange nutzen. Welches System? DGNB für Deutschland (lebenszyklusorientiert, mit Ökobilanz und Kosten), LEED für internationale Projekte, BREEAM vor allem im UK-Markt, WELL wenn die Gesundheit der Nutzer im Vordergrund steht.

U-Wert Rechner

Wie gut dämmt deine Wand? Baue eine Wand Schicht für Schicht auf. Der Rechner nutzt U = 1/(Rsi + Σ d/λ + Rse) mit Rsi = 0,13 und Rse = 0,04 m²K/W (DIN EN ISO 6946) und Bemessungswerten λ nach DIN 4108-4 bzw. Herstellerzulassung. Vergleichswerte: GEG-Referenzgebäude (Wohngebäude, Anlage 1) Außenwand 0,28 W/m²K; Passivhaus-Empfehlung ≤ 0,15 W/m²K.

U-Wert Rechner
Füge Schichten hinzu, um den U-Wert zu berechnen.
W/m²K
Passivhaus 0,15

Quellen / Literatur

Die Angaben dieses Kapitels stützen sich auf folgende Quellen. Normen sind in der jeweils genannten Fassung gemeint; Kennwerte sind Richtwerte für den Entwurf und ersetzen keine Bemessung.

  1. UNEP / GlobalABC: 2022 Global Status Report for Buildings and Construction. Nairobi 2022. unep.org
  2. Gebäudeenergiegesetz (GEG), Anlage 1: Technische Ausführung des Referenzgebäudes (Wohngebäude). gesetze-im-internet.de
  3. DIN 4108-2:2013-02 (Mindestanforderungen an den Wärmeschutz) und DIN 4108-4:2020-11 (Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte); DIN EN ISO 6946:2018-03 (Berechnung des U-Werts) und DIN EN ISO 10456.
  4. DIN 5034-1:2021-08: Tageslicht in Innenräumen — Begriffe und Mindestanforderungen; DIN EN 17037 (EN 17037:2018+A1:2021): Tageslicht in Gebäuden.
  5. Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 „Beleuchtung und Sichtverbindung" (BAuA), Abschnitt Tageslicht.
  6. Passive House Institute: „The Passive House in Darmstadt-Kranichstein". passivehouse.com; Kriterien: Passive House Institute, Criteria for Buildings, aktuelle Fassung.
  7. Edward O. Wilson: Biophilia. Cambridge, MA: Harvard University Press 1984; Roger S. Ulrich: „View through a window may influence recovery from surgery". Science 224 (1984), S. 420–421.
  8. William Browning, Catherine Ryan, Joseph Clancy: 14 Patterns of Biophilic Design. New York: Terrapin Bright Green 2014. terrapinbrightgreen.com
  9. Michael Braungart, William McDonough: Cradle to Cradle. Remaking the Way We Make Things. New York: North Point Press 2002.
  10. Stefano Boeri Architetti: Bosco Verticale (Projektseite). stefanoboeriarchitetti.net