Auf die Klimatisierung entfallen zehn Prozent des gesamten Strombedarfs weltweit. Dieser Wert wird sich voraussichtlich bis zum Jahr 2050 verdreifachen. Neuartige Baustoffe, Sensoren und die künstliche Intelligenz können dazu beitragen, dass die Energieeffizienz von neuen und bereits existierenden Gebäuden optimiert wird.
Wir brauchen ein neues Konzept für die Entwicklung klimaresistenter Gebäude – z.B. Materialien, Bauplanung und Technologien – um verschiedene Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klima in Angriff zu nehmen, wie u.a. extrem hohe oder niedrige Temperaturen, Wassereinbrüche und Stromausfälle.
Digitale Designinstrumente und ein optimierter und effizienter Entwurf basierend auf verschiedenen Nachhaltigkeitsparametern wie z.B. Materialien, Sonnenlicht, Mikroklima, Energie und Klimabilanz tragen zu einem besseren Design und nachhaltigeren Gebäuden bei.
Außerdem entfällt ein großer Teil der Treibhausgasemissionen auf die Baubranche, die eine große Verantwortung und Chance hat, diese zu begrenzen.
Die richtige Isolation ist eine großartige Möglichkeit, den Energieverbrauch zu reduzieren
Seit dem Jahr 2011 muss im Rahmen von Gebäudeinspektionen in der Europäischen Union (Richtlinie 2010/31/EU) in Häusern, Wohnungen und sonstigen Gebäuden der jährliche Energieverbrauch zum Erhalt einer angenehmen Temperatur berechnet werden. Gebäude und Einheiten erhalten auf Grundlage der Nutzungsfläche, des Standorts und der Isolation ein Nachhaltigkeitssiegel, das von A bis F reicht, und eine Schätzung des jährlichen Energieverbrauchs.
Die Bewertung muss laut Gesetz allen Anzeigen und Dokumenten zum Verkauf oder zur Vermietung von Häusern, Wohnungen, Ladengeschäften usw. hinzugefügt werden.
Deshalb ergibt vor dem Hintergrund, dass Energiepreise stärker gestiegen sind als die Inflation und die Nutzung von Heizungen und Klimaanlagen als Folge des Klimawandels jedes Jahr zunimmt, eine Investition in eine bessere Infrastrukturisolierung nicht nur Sinn hinsichtlich der Reduzierung der Auswirkungen des Klimawandels, sondern auch um den Wert des Hauses oder der Wohnung zu steigern.
Intelligente Fenster bieten eine bessere Isolation und Energiegewinnung
Laut dem US-Energieministeriumkönnen ältere ineffiziente Fenster für über 25 Prozent der Energiekosten für das Heizen/Kühlen eines Hauses oder einer Wohnung verantwortlich gemacht werden. Aus diesen Gründen entscheiden sich viele Haus- und Wohnungsbesitzer für intelligente Fenster.
Um neue Fenster optimal zu nutzen, vergibt der US-amerikanische National Fenestration Rating Council (NFRC) Energieausweise, sogenannte Energy Performance Labels, für zertifizierte Produkte wie z.B. Fenster, Türen und Oberlichter.
Die Ausweise enthalten Bewertungen für den U-Wert, der angibt, wie gut ein Produkt die Hitze halten kann, damit sie dem Rauminneren nicht entweicht; den Gesamtenergiedurchlassgrad, der angibt, wie gut ein Produkt unerwünschtem Wärmegewinn standhalten kann; den Lichttransmissionsfaktor, der angibt, wie gut ein Produkt konzipiert ist, um ein Haus oder eine Wohnung effektiv mit Tageslicht zu erhellen; und die Luftleckage, die angibt, wieviel Luft dadurch in den Raum gelangen wird.
Eine Technologie, die sich zunehmender Beliebtheit erfreut, ist Glas mit niedrigem Emissionsvermögen, das sogenannte Low-E-Glas. Auf dem Glas haftet eine mikroskopische Schicht aus Metallpartikeln. Diese Partikel reflektieren Infrarotstrahlung, d.h. Solarenergie von der Sonne wird zurück reflektiert, wodurch das Haus oder die Wohnung im Sommer kühler bleibt. Die Beschichtung reflektiert auch Infrarotstrahlung innerhalb eines Hauses oder einer Wohnung, wodurch diese im Winter wärmer gehalten werden.
Eine weitere intelligente Bautechnologie sind Fenster und Oberlichter aus elektrochromem Glas, die sich automatisch verdunkeln. Diese Paneele ändern als Reaktion auf das Licht von außen automatisch ihre Tönung, wodurch der Komfort der Nutzer und Bewohner erhöht wird, ohne dass Jalousien oder Rollos benötigt werden. Die Paneele funktionieren ohne menschliche Interaktion, es ist aber möglich, sie mittels eines Leistungs-Drehknopfs oder einer Smartphone-App zu steuern.
Fotovoltaikfenster
Heutzutage sind in vielen neuen Gebäuden und insbesondere in Bürogebäuden riesige Glasoberflächen Standard. Die Vorteile, vor allem am Arbeitsplatz natürliches Licht einfallen zu lassen, wurden umfassend nachgewiesen, und in einigen Ländern und Regionen ist dies mittlerweile eine Vorgabe.
Warum nicht die große Menge an Glasoberflächen, die neue und auch viele bereits existierende Gebäude haben, zur Gewinnung von Solarenergie nutzen?
Was Fotovoltaik-Glas-Anwendungen (FV-Glas) so interessant macht, ist die Transparenz sowie die Einfachheit der Methode zur Energiegewinnung. Außerdem kann das Glas eines jeden Objekts mit Glas oder Kristall durch FV-Glas ersetzt werden. Dieses Glas bietet auch hervorragenden Schutz gegen ultraviolette und Infrarotstrahlung der Sonne und eine ausgezeichnete akustische und thermische Isolation. Abweichungen in der Effizienz der Fotovoltaik und der Lichtdurchlässigkeit bei diesen Produkten ermöglichen zahlreiche Optionen für das Architekturdesign.
Gebäude, die „atmen“
Das Institut für fortgeschrittene Architektur in Katalonien (Institute for Advanced Architecture of Catalonia, IAAC) arbeitet aktuell an einem Projekt, welches die Vorteile von Fassaden aus Hydrokeramik zur Kühlung von Gebäuden in heißen Gegenden untersucht. Die Technologie, die auch unter der Bezeichnung „atmende“ Gebäude bekannt ist, verwendet ein unlösliches Polymer namens „Hydrogel“, Stoff als Wasserdurchlauf und Keramik.
Das Hydrogel kann durch Absorbieren von Wasser sein Volumen bis zu 400 mal vergrößern. Dadurch können die Paneele wiederum Feuchtigkeit aufnehmen, die verdunsten kann – daher die Parallele zum Atmen.
„Mithilfe der präzisen energetischen und thermischen Analyse der modernen Technologie kann das passive System der Hydrokeramik effektiv das Gleichgewicht zwischen Feuchtigkeit und Temperatur im Komfortbereich des Menschen halten“, heißt es auf der Website des IAAC.
Sensoren und KI zur Minimierung extremer Wetterbedingungen
Es ist heutzutage nicht ungewöhnlich, dass viele neue Gebäude mit einer Reihe von Sensoren und Gateways ausgestattet sind, die verschiedene Datensätze bezüglich der Bedingungen und des Betriebs unterschiedlicher Gebäudebereiche und -ausstattungen erfassen.
Durch den Einsatz fortschrittlicher Analyseverfahren und Technologien wie maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz ist es möglich, die Auswirkungen des Wetters und andere Ereignisse auf das Gebäude und die erweiterte Infrastruktur vorherzusagen.
Unternehmen wie Google, IBM und Microsoft haben heute anspruchsvolle Prognosemodelle entwickelt, welche die Vorhersage von potenziell schädlichen Witterungsverhältnissen in Echtzeit ermöglichen.
Das Sammeln von Informationen verschiedener Wetterinformationsdienste einschließlich Vorhersagen macht es möglich, dass sich intelligente Gebäude (engl.: Smart Buildings) auf bevorstehende Wetterereignisse vorbereiten können und Elemente wie Belüftung, Wasserablauf und andere Systeme anpassen, wodurch der Energieverbrauch sowie potenzielle Schäden an der Infrastruktur sowie für ihre Nutzer und Bewohner auf ein Minimum beschränkt werden.
Die Kombination aus leistungsstarken Analysen, besseren Baustoffen und Nachhaltigkeit durch Design kann dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels auf Gebäude und Städte zu reduzieren, indem der Energieverbrauch und zusätzliche Treibhausgasemissionen reduziert werden.
