Günter Pfeifer

Sparen oder Gewinnen?

Das Gewinnen von Energien

Entweder sparen oder gewinnen, diese Art koordinierender Konjunktion klingt merkwürdig, denn eigentlich müsste es lauten: entweder sparen oder ausgeben. Normalerweise könnte man sogar sagen: sparen und gewinnen. So jedenfalls lauten die üblichen Sparkassen-Werbesprüche. Das Sparen ist dem Deutschen jedoch sehr wichtig. In kaum einem anderen europäischen Land wird mehr gespart. 194,5 Milliarden wurden im Jahre 2010 zusammengetragen. Dem Sparen und Gewinnen von Energie im Kontext der Herstellung von Architektur ist der Kybernetiker Günter Pfeifer auf der Spur.

Ein alter Freund mit Schweizer Staatsangehörigkeit sagte mir einmal, er hätte gelernt, in Zeiten wirtschaftlicher Zwänge nicht zu sparen, sondern die Einnahmen zu erhöhen. Der psychologische Hintergrund des Sparens ist Vorsicht, und wenn man genauer hinsieht, kann man das auch als Angst bezeichnen. Zudem: drohende Staatspleiten und Bankencrashs, überforderte Politiker und das tägliche Krisenpalaver teilen die Welt in die Sparer und diejenigen, die mit einer Art Wachstumsagenda dagegenhalten wollen. Sicher ist, dass die Kontravalenz des „Entweder-Oder“ die Wahlmöglichkeiten einschränkt. Mit dem Lehrsatz: „Handle stets so, dass die Anzahl der Wahlmöglichkeiten größer wird“, kommt man jedenfalls weiter.

In der schwäbischen Küche kann man das Sparen und Gewinnen leiblich nachempfinden. Die aus der Spätzle-Herstellung übrig gebliebene Brühe wird mit der Zugabe einiger weniger Zutaten von Rahm und Schnittlauch zu einer vorzüglichen Suppe. Der altehrwürdige Speisezettel kreierte aus alten Brotresten oder Laugenbrezeln ebenso besondere wie eigenartige Köstlichkeiten. Jeder regionale Küchenzettel verfügt über ähnliche Rezepte, im Hessischen wie im Bayerischen oder sonstwo. Die berühmten Semmelknödel sind auch nicht anders entstanden. Alle diese Sonderheiten haben eines gemeinsam: das Verwerten von Resten, den sparsamen und sorgfältigen Umgang mit Essbarem und die daraus resultierenden Gewinne. Dabei offenbart sich das Gewinnen nicht nur als ökonomische Grundeinstellung, sondern auch als erweiterte Lustgewinnzone des Gaumens. Doch längst werden die Lebensmittel unserer Wegwerfgesellschaft ohne Respekt vor der Schöpfung fast zur Hälfte wieder vernichtet. Vergessen sind all die Tugenden des sorgfältigen Umgangs mit dem „Unser-täglich-Brot-gib-uns-heute“.

Im Haushalt haben wir Geräte und Instrumente entwickelt, die uns die Arbeit vereinfachen und Zeit sparen. In Sachen Zeitsparen gibt es auch jene Erfindungen, die per Fernbedienung das Zappen am Fernsehen kultivieren und damit das lästige Aufstehen mit dem Hin-und-her-Gehen ersetzt haben. Rollläden, Markisen, Lüftungsgeräte, Raumtemperatur, Garagentore, Waschmaschinen und mehr lassen sich nun per Smartphone – auch von ferne – regeln und bedienen. All dies ist aus einem besonderen Blickwinkel der Energieersparnis nützlich, auch wenn es gelegentlich nur die eigene Energie ist, die gespart wird. Vor allem aber spart es Zeit. Die eigenartige Frage aber, was man denn mit der ersparten Zeit zu tun gedenke, bleibt unbeantwortet. Über derlei Philosophisches wird jetzt noch niemand nachdenken wollen.

Sparen beim Thema Auto? Nirgendwo stößt man auf ein irrationaleres Verhalten. Der bis 2010 in Großserie produzierte legendäre Kleinwagen Audi A2 TDI 3L verbrauchte durch Gewichts- und Aerodynamikoptimierungen sensationelle 2,99 Liter auf 100 km/h und hatte einen cw-Wert von 0,25. Aber nur Wenige interessierten sich für dieses ungewöhnliche Design und man stellte die Produktion nach knapp 6.500 Exemplaren wieder ein. Gefragt sind nach wie vor die prestigeträchtigen Benzinfresser, die nach jedem Lifting länger, breiter, höher und auch schneller werden. Ob sich diese Geltungssucht jemals in hybrid-getriebenen Minimalverbrauch umwandeln lässt, muss ernsthaft bezweifelt werden.

Energiesparen: Energiegewinne ausgeschlossen
Am allerwenigsten versteht man das „Energie-Sparen“. In der Energieeinsparverordnung (EnEV), die seit einigen Jahren für Neubauten und Altbauten gesetzlich vorgeschrieben ist, ist das „Energie-Gewinnen“ praktisch ausgeschlossen. Denn diese Art von Energiesparen beruht auf einer eigenartigen, ja widersinnigen Struktur: das Gewinnen von solaren Energiegewinnen ist dem eigentlichen Sinn nach ausgeschlossen. Denn das Vermeiden von Energieverlusten und somit das Sparen ist das Wesentliche unserer Energieeinsparverordnung.

Diese Energieeinsparverordnung trägt das Sparen schon im Titel. Die strukturelle Grundlage der Verordnung, die für eine energieeffiziente Architektur dient, ist das Sparen. Mit diesem Sparen ist die Verringerung des Energieverbrauchs, vornehmlich der fossilen Brennstoffe gemeint. Die Grundlage der Verordnung heißt also: Energieverluste minimieren. Deshalb werden die Gebäude möglichst hoch gedämmt und möglichst so abgedichtet, dass Transmissions- und Lüftungsverluste durch konstruktiv bedingte Fugen oder Anschlüsse gering gehalten werden. Das ist die Sparseite der Medaille, die Gewinnseite der Medaille sind die solaren Energien, die bedingt durch den „kosmischen Herd“ – so Peter Sloterdijk – im Überfluss vorhanden sind und bei der EnEV außen vor gelassen werden. Anders gesagt:

Grafik aus der DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden

Grafik aus der DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden

Jede Wand und jedes Dach, das gedämmt ist, verhindert das Eindringen oder Gewinnen von solaren Energien. Nun könnte jeder einigermaßen erfindungsreiche Architekt und Konstrukteur auf die Idee kommen, Wand- und Dachkonstruktionen so zu konzipieren, dass man solare Einträge verwerten kann. Vergebens: Solare Energiegewinne über Dach und Wand sind nach der DIN 4108 und der DIN-Normenreihe 18599 ausgeschlossen, und da diese Normen der EnEV zugrunde liegen, ist eben gerade das „Gewinnen“ nicht im Kalkül.

Das muss man erklären: In der DIN 4108 sind die Wärme übertragenden Hüllflächen zu ermitteln und mit ihren Konstruktionsaufbauten nach der Bauteilmethode die Wärmedurchgangskoeffizienten rechnerisch nachzuweisen. Für die Berechnung der solaren Gewinne werden die Fensterflächen nach ihren Himmelsrichtungen mit den jeweiligen Beiwerten multipliziert. Ganzglasfassaden werden nur zu 2/3 in die Berechnung einbezogen.

Solare Gewinne, die über eine spezielle Konstruktion der Wand oder des Daches möglich wären, sind im Berechnungsverfahren nicht vorgesehen. Darüber hinaus: Das Berechnungsverfahren ist ein statisches und normiertes Verfahren, das keine Unterschiede zwischen Nord- und Süddeutschland macht oder auf eine spezifische Lage oder Situation des Gebäudes eingeht. Das Nutzerverhalten wird ebenfalls nicht bewertet.

Gleich beziehungsweise ähnlich wird in der Normensammlung der DIN 18599 verfahren. Die DIN 18599 befasst sich mit der Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung (Energiebilanz) von Gebäuden. Sie stammt aus dem Jahre 2005 und wurde auch schon überarbeitet. In der letzten Fassung ist noch folgender Satz zu finden: „Klimasysteme mit einer Außenluftansaugung aus der Doppelfassade oder einem Wintergarten (Atrien) sind mit dem Verfahren nach DIN V 18599-2, DIN V 18599-3 und DIN V 18599-7 derzeit nicht berechenbar.“ Erklärbar wird dies auch mit den Grafiken, die dieser Norm zugrunde liegen. Die systematisch dargestellte Haushülle ist von einer dicken Packung umgeben, die unschwer als Dämmungshülle auszumachen ist.

Grundsätzlich kann man also zusammenfassen: Beide Normen bedienen sich statischer Werte. Statische Werte bieten, verglichen mit den tatsächlich vorhandenen dynamischen Werten, die je nach Nutzung und Standort unterschiedlich sind, keine Differenzierung. Betrachtet man, dass das System strukturell von innen her, also auf dem Vermeiden von Energieverlusten aufgebaut ist, wird das Undifferenzierte verständlich. Zwar wird das Nutzerverhalten als ideal vorausgesetzt. Das richtige Verhalten der Nutzer ist allerdings für die optimale Funktionsfähigkeit unerlässlich. Falsches Nutzerverhalten wird als Störung angesehen. Deshalb gibt es zynischerweise den „Störfaktor Mensch“. Ein Störfaktor ist zwar rechnerisch ausgeschlossen, jeder Fachkundige bestätigt aber, dass ein falsches Nutzerverhalten bestenfalls mit einem Faktor 2 bewertet werden kann. Bestenfalls heißt aber wiederum, dass er durchaus höher ausfallen kann. Diese Strategie ist Stand der Technik und wegen der einfachen statischen Berechnungsmodelle, der einfachen Bilanzier- und Planbarkeit strukturell so in unsere Genehmigungsstandards eingebaut und umgesetzt, dass sich kaum jemand dieser Methode widersetzen will.

Lacaton & Vassal, Institutsgebäude für Kunstgeschichte und Geisteswissenschaften, Pufferzone, Grenoble, Frankreich 1994 – 1996

Lacaton & Vassal, Institutsgebäude für Kunstgeschichte und Geisteswissenschaften, Pufferzone, Grenoble, Frankreich 1994 – 1996

Die andere Sicht
Doch dreht man die Sicht auf das Gewinnen von Energie, dann spielt der Standort eines Gebäudes – ob es im Norden oder im Süden Deutschlands steht – schon eine bedeutende Rolle. Weitere Differenzierungen dürften dann zum Beispiel die Frage nach der Lage des Grundstücks ergeben: im Stadtgefüge mit den entsprechenden Verschattungen, oder frei stehend, unverschattet auf einem Grundstück innerhalb einer der üblichen Baugebietserweiterungen außerhalb der Stadt. Ein weiterer Parameter ist dann der eigentliche Typ des Gebäudes. Die Nutzung spielt eine ebenso bedeutende Rolle, denn fast jede Art der Nutzung generiert Prozessenergien, die in den Energiekreislauf integriert werden sollten. Die typlogischen Parameter wie die Ausrichtung der Räume zum Energieeintrag, Pufferzonen, deren Fensteranordnungen und -größen gehören ebenso dazu wie die Speicherfähigkeit der Materialoberflächen, die Bestandteil der Gebäudekonstruktion sind.

In Architektur ausgedrückt heißt das: Die Grundrisse sind so zu zonieren, dass sie Energieeinträge umsetzen können. Das geschieht nicht nur über die Art der Fenster (siehe dazu: Angèle Tersluisen, „Das Fenster. Ein energetisch-dynamisches Bauteil“, in: der architekt 5/12 „sparen oder gewinnen. plädoyer für einen paradigmenwechsel“, S. 52ff.), sondern auch über die Art und Weise von Luftkollektoren, die als Energieräume (Atrien) oder Energiegärten den eigentlichen Räumen vorgeschaltet werden können. Speichermassen können jedenfalls teilweise, in der richtigen Wahl der Konstruktionsmaterialien eingerechnet werden.

Alle diese Teilelemente spielen in der Betrachtungsweise „Energieverluste minimieren“ kaum eine oder eine untergeordnete Rolle. In der Struktur „Energiegewinne maximieren“ jedoch beeinflusst jedes Teilelement die Wirkungsweise des Gesamten. Zusammengefasst kann man sagen, dass die Berechnungsmethoden für energetischdynamische Systeme sehr viel komplexer sind. Denn die dynamischen Wirkungsweisen, die zudem von der Konstruktion und dem Raumgefüge der jeweiligen Gebäude abhängen, von äußeren Bedingungen wie Standort (Topografie, Wind, Besonnung und dergleichen) bestimmt werden, sind von hoher Interdependenz aller Teilelemente und deshalb sind die Systeme zunächst nicht ganz einfach zu handhaben.

Lacaton & Vassal, Einfamilienhaus, Energiegarten, Saint-Pardouxla- Rivière, Frankreich 1997

Lacaton & Vassal, Einfamilienhaus, Energiegarten, Saint-Pardouxla-Rivière, Frankreich 1997

Man muss zwangsläufig zur Auffassung gelangen, dass ein Gebäude, das seiner Umgebung angepasst ist, die Potentiale des Ortes richtig nutzt und auswertet und darüber hinaus ein Regelungssystem besitzt, das autopoietisch – also selbstregulierend – funktioniert, eine hochkomplexe Angelegenheit ist. Die Planungswerkzeuge zum Bauen mit passiven Methoden sind seit Beginn der digitalen Revolution um die Millenniumswende um ein Vielfaches ergänzt und erweitert worden. Denn die um das Jahr 1990 vorhandene Informationsspeicherkapazität von drei Prozent digitaler Anteil zu den analogen Speichern hat sich bis heute mehr als verhundertfacht. Damit stehen uns Rechenkapazitäten zur Verfügung, die all jene bekannten Strukturen der passiven Bauweise nun exakt kalkulierbar machen. Das oben angeführte Zitat aus der DIN 18599 ist also seit längerer Zeit obsolet.

Vergleichbar wäre das mit den sich immer mehr verbreitenden Assistenz-Systemen, die die Kraftfahrzeugindustrie anbietet. Denn immer mehr Assistenzsysteme wie Spurhalten, Abstandsregelung, Nachtsichtfähigkeit, Notbremsung, ja selbst die Konzentration des Fahrers, können überprüft werden und helfen den komplexen Zusammenhang von Steuern, Geschwindigkeit und Aufmerksamkeit zu beherrschen. Niemand hindert die Ingenieure, neueste Erkenntnisse in neue Modellentwicklungen zu integrieren.

Anders verhält es sich beim Entwickeln von Bauwerken, weil der Gesetzgeber zwar die Grenzwerte vorgibt, gleichzeitig aber auch festlegt, auf welche Art und Weise diese zu berechnen sind. Zwangsläufig driftet damit die Entwicklung der Simulationstechnologie mit der Änderung der Gesetzgebung dramatisch auseinander. Nun gibt es, um beim Vergleich zu bleiben, durchaus Planungsinstrumente, die es ermöglichen, solare (und geothermische) Energien in eine dynamisch-energetische Bilanz eines Gebäudes zu integrieren. Thermodynamische Simulationen, auf bislang mehrfach evaluierten Computerprogrammen angeboten, können dies längst leisten.

Entscheidend dabei ist allerdings, dass der architektonische Entwurf auf das Gewinnen der Energien ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass Dach und Wandflächen so konstruiert und gestaltet werden, dass sie diese Gewinne generieren können. Speichermöglichkeiten für Energien können technische Elemente sein. Die Speichermassen können aber auch in der Konstruktion des Gebäudes selbst integriert werden. Das ist nun allemal nicht neu, wie die vorgenannten Beispiele belegen. Neu daran ist allerdings, dass sich alle diese Teilelemente exakt über thermodynamische Simulationen berechnen und präzise kalkulieren lassen.

SANAA, S House, Pufferzone, Okayama, Japan, 1995 – 1996

SANAA, S House, Pufferzone, Okayama, Japan, 1995 – 1996

Dem im Wege steht allerdings die heutige Gesetzgebung, die auf einem völlig anderen Prinzip aufgebaut ist und eine andere Herangehensweise verbietet beziehungsweise so hohe Hürden aufbaut, dass diese normalerweise nur mit großen Schwierigkeiten überwunden werden können. Diese Verordnungen gehören in die Sparte der selbstzerstörerischen Erfindungen, ähnlich wie die im griechischen Mythos beschriebene Pandora: Die von Menschen gemachten Dinge, in denen die Kultur gründet, bergen die ständige Gefahr der Selbstschädigung.

Man kann das auch mit der Tastatur des Computers vergleichen. Diese stammt nämlich aus der Zeit der einfachen Schreibmaschine. Die damals vorhandenen Typenhebel haben sich bei einer schnellen Schreibweise ineinander verhakt. Deshalb hatte man die Buchstaben, die seltener vorkamen, in der Mitte der Typenhebel und wegen der Mechanik zwangsweise auch in der Mitte des Schreibfeldes angeordnet. So wird erklärbar, warum in der Mitte der heutigen Computertastatur zum Beispiel die Buchstaben Z, V, J, stehen, während die A, E, L am Rande angeordnet sind. Innerhalb der Mutationen von der Schreibmaschine zum Computer hat man das System beibehalten, offensichtlich ohne dass diese Systematik jemals hinterfragt wurde. Und so wurde das alte „System Schreibmaschine“ zum kulturellen Erbe, obwohl der Computer ganz anders funktioniert.

Es wird nicht von der Hand zu weisen sein, dass uns diese Büchse der Pandora mit der Struktur des Sparens eine Selbstschädigung beschert. Nicht nur im Sinne einer neuen klimatisch orientierten Architektursprache – sondern auch, weil diese technischen Systeme kostspielig sind, uns einengen und nicht nachhaltig sind.

Abbildungen
Lacaton & Vassal: N.21 International Architecture Review
SANAA: El Croquis 88 / 89, Madrid 1998

Prof. Dipl.-Ing. Günter Pfeifer (*1943) ist freier Architekt BDA mit Büro in Freiburg. Bis zu seiner Emeritierung im Sommer diesen Jahres hatte er an der TU Darmstadt den Lehrstuhl für Entwerfen und Wohnungsbau inne. Seit dem Sommer 2011 betreibt Günter Pfeifer mit Prof. Dr. Annette Rudolph-Cleff die Fondation Kybernetik – ein Praxislabor der TU Darmstadt und Pool für Nachhaltigkeitsforschung. Günter Pfeifer ist Mitglied des Redaktionsbeirats dieser Zeitschrift.

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