Architektur: Zurück in die Zukunft ohne künstliche Klimatisierung

Gebäude stehen für fast die Hälfte des weltweiten Stromverbrauchs. Das liegt vor allem an der Tradition, künstliche Umgebungen mit Hilfe von Klimaanlagen zu erschaffen. Prof. Alan Short von der University of Cambridge bricht mit dieser Tradition und setzt ihr eine noch ältere aus dem 19. und frühen 20. Jahrhundert  entgegen, um Energie in Hochhäusern und großen öffentlichen Gebäuden zu sparen.

Die Antworten auf die Frage, wie sich Strom in Gebäuden sparen lässt, könnten sich aus genialen aber vergessen gegangenen Architekturentwürfen des 19. und frühen 20. Jahrhunderts erschließen. Alan Short fasst die in 30 Jahren Forschung mit seinen Kollegen gewonnenen Erkenntnisse über Architektur, Konstruktion, angewandte Mathematik und Geowissenschaften in seinem kürzlich erschienenen Werk „The Recovery of Natural Environments in Architecture“ zusammen.

Short sagt: „Die Krise im Gebäudedesign ist schon da“. Die Politiker denken, man könne Energie- und Bauprobleme mit technischen Spielereien lösen, doch das könne man nicht. Mit dem Ansteigen der Temperatur müsse man immer mehr Energie aufwenden, um die Gebäude kühl zu halten, bis man schließlich keine Reserven mehr habe.

Daher spricht sich Short für ein Umdenken aus, was die Planung von Hochhäusern und großen öffentlichen Bauwerken betrifft, um sich nicht mehr länger auf versiegelte Gebäude verlassen zu müssen, die ihre Existenz lediglich der Unterstützung durch riesige Klimaanlagen verdanken.

Er zeigt vielmehr eine Möglichkeit, für die natürliche Belüftung und Kühlung in großen Gebäuden einen Blick in die Vergangenheit zu werfen — vor der flächendeckenden und aggressiv vorangetriebenen Einführung von Klimaanlagen durch den Erfinder Willis Carrier und rivalisierende Unternehmer.

Die Mehrheit der Gebäude sei überhaupt nicht belastbar gegenüber dem Klima, so Short. Um sie bewohnbar zu machen, müsse man sie versiegeln und mit Klimaanlagen ausstatten. Der so verursachte Energieverbrauch und die damit verbundenen Kohlendioxid-Emissionen seien spektakulär und in hohem Maße unnötig. Gebäude der westlichen Welt konsumierten 40 bis 50 Prozent der Elektrizität und erzeugten erhebliche Kohlendioxid-Emissionen. Andere Regionen holten mit beängstigendem Tempo auf.

Die Arbeit von Short rückt die Entwicklung und die Verfeinerung der Verfahren für die Gebäudebelüftung im 19. und frühen 20. Jahrhundert in den Blick, beispielsweise bei der Planung von Krankenhäusern wie dem ersten Johns Hopkins Hospital in Baltimore (1873 bis 1889) unter der Ägide von John Shaw Billings. Dazu haben die Wissenschaftler um Short die letzten Entwürfe  und einen alternative Plan von Billings digital modelliert. In die Luftströme einer Krankenstation wurden die Keime eines hustenden Tuberkulosepatienten hineinmodelliert. Dabei hat sich herausgestellt, dass die vorhandene Belüftung die Patienten vor Ansteckung geschützt hätte. Die Krankenstationen des 19. Jahrhundert konnten bis zu 24 mal pro Stunde die Luft austauschen, was in etwa der Leistung eines modernen OP-Raums entsprechen würde.

Short gibt zu bedenken, dass die Denkweise und die Fähigkeiten, die in diesen Entwürfen stecken, komplett verloren gegangen sind. In Theatern, Opernhäusern und andere öffentlichen Gebäuden muss oft die Hälfte des verfügbaren Raumes für die Klimatisierung geopfert werden. Vieles von dem, was das Design von Krankenhäusern und Gebäuden des 19. Jahrhunderts ausmacht, war getrieben von der gefühlten Bedrohung durch giftige Bodengase, so genannte Miasmen. Schlechte, stinkende Luft galt in weiten Kreisen der Bevölkerung als tödlich. Miasmen waren als Überträger von Krankheiten und Epidemien über die Jahrhunderte gefürchtet, und sie galten als Erklärung für sich ausbreitende Infektionen. Während die Miasmentheorie schon lange ins Reich der Fabeln verwiesen wurde, plädiert Short dennoch dafür, zu einigen der Designprinzipien, die aus ihr folgten, zurückzukehren.

Erfolgreiche Beispiele

Zu den erfolgreichen Beispielen für den Ansatz von Short  gehört das Queen’s Building an der De Montfort Universität in Leicester. Es beherbergt rund 2‘000 Studenten und Mitarbeiter und zeichnet sich durch natürliche Belüftung und Beleuchtung sowie passive Kühlung aus, auch für die beiden größten Hörsäle, die jeweils mehr als 150 Personen aufnehmen können. Das Gebäude, das mit einem Bruchteil des üblicherweise benötigten Stroms auskommt, erhielt 1995 den Preis Education Building of the Year von der britischen Architektenorganisation RIBA. Es war seinerzeit das größte natürlich klimatisierte Gebäude in Europa mit Vorbildwirkung.  

Nach diesem Erfolg haben sich Short und Industriepartner auch an das Theaterdesign herangewagt. So nutzt beispielsweise das Contact Theater in Manchester die Fülle von Wärmequellen durch die Beleuchtung und das Publikum, um die Luftströme im Gebäude zu lenken und der passive Abwind kühlte die School of Slavonic and East European Studies in Bloomsbury.

Hochhäuser in London und überall auf der Welt würden in den nächsten zwanzig oder dreißig Jahren zu einer Belastung, so Short, treffen die Vorhersagen zum Klima und zum Anstieg der Energiepreise ein. Für den Wolkenkratzer-Boom in China prognostiziert Short den perfekten Sturm. Hinreichend über das natürliche Umfeld klimatisierte Hochhäuser seien in fast jeder Klimazone möglich, ist Short überzeugt und verweist auf den 11-stöckigen Turm des Addenbrooke Hospitals in Cambridge. Er hat mit seinem Team an hybriden Gebäuden im rauen Klima von Peking und Chicago gearbeitet. Sie kommen mit natürlicher Belüftung aus, unterstützt durch Reserve-Klimatisierung, die jedoch in mehr als der Hälfte der Zeit an milderen Tagen und in den Übergangsjahreszeiten abgeschaltet werden kann.  Man könne diese Ideen in die Höhe skalieren, weil die Windgeschwindigkeiten mit der Höhe zunähmen und es einfacher sei, das Klima in hohen Gebäuden zu steuern.

The Recovery of Natural Environments in Architecture: Air, Comfort and Climate, ist nun bei Routledge erschienen.