Solarhaus für nördliche Klimazonen

Zwei Jahre dauerten Entwicklung und Bau des „North House“ durch ein interdisziplinäres Team der University of Waterloo, der Simon Fraser University in Vancouver und der Ryerson University insgesamt. An ihrem Ende stand in Washington der Prototyp eines energieautarken Wohnhauses, das speziell auf das Extremklima Kanadas mit seinen feuchtwarmen Sommern und extrem kalten Wintern abgestimmt ist. Nach Süden, Westen und Osten ausgerichtete Glasfassaden mit Vierfachverglasung maximieren passiv-solare Wärmegewinne, das kompakte Gebäudevolumen mit 80 Quadratmetern Grundfläche reduziert Wärmeverluste im Winter.

North House nutzt drei unterschiedliche solare Systeme zur aktiven Energiegewinnung: aufgeständerte PV-Module auf dem Flachdach sowie gebäudeintegrierte Dünnschichtmodule im Attikabereich sowie Vakuum-Röhrenkollektoren zur Wärmeversorgung. Eine solar betriebene, reversible Wärmepumpe beheizt das Haus im Winter und kühlt es im Sommer.

Mehr als 60 Verglasungsvarianten berechnete das Entwurfsteam am Computer, bis schließlich die klimatisch und energetisch günstigste – eine Vierfach-Verglasung mit Kryptonfüllung in Rahmen aus Douglasfichte – gefunden war. Nach Angaben der Entwerfer ist der solare Wärmeeintrag durch die hoch wärmedämmende Glasfassade selbst in der Heizperiode größer als die Wärmeverluste, so dass ein außenliegender Sonnenschutz das Gebäude vor Überhitzung schützen muss. Phase Change Materials (PCM) im Fußboden speichern die dennoch einfallende Sonnenwärme über mehrere Stunden hinweg und puffern dadurch Wärmeschwankungen. Die relativ hohen Fensteranteile begründen Kathy Velikov und Geoffrey Thün, die für die Projektentwicklung verantwortlichen Professoren an der Waterloo University, mit der gesundheitlichen Wirkung des Tageslichts: Es ist ein wirksames Gegenmittel gegen die besonders in hohen Breiten verbreitete Winterdepression. Bei nicht ausreichendem Tageslicht werden die Wohnräume von LEDs beleuchtet, deren Licht durch eine wellenförmige Decke aus einzelnen – auch akustisch wirksamen - Diffusorelementen gestreut wird.

Mit einem eigens entwickelten Steuerungssystem namens ALIS (Adaptive Living Interface System) regeln und kontrollieren die Hausbewohner die Beleuchtung, Verschattung und Klimasysteme im Gebäude. Besonderen Wert legte das Entwurfsteam dabei auf intuitive Benutzerführung: „Ein natürlicher Feind der Nutzerzufriedenheit sind Gebäudemanagement-Systeme, die zu kompliziert für die sind, die sie bedienen müssen“, schreiben Kathy Velikov und Geoffrey Thün.

Eine großflächige Holzterrasse rund um das Haus erfüllt vielfältige Funktionen: Hier kann Wäsche getrocknet und Gemüse in Pflanzenkübeln angebaut werden. Bewässert werden die Pflanzen durch das Grauwassersystem des Hauses.

Zahlreiche Bestandteile des „North House“ wurden mit CAD/CAM-Methoden entworfen und gefertigt – darunter die Licht- und Akustikdecke, Stauraum-Elemente und weitere Möbel wie etwa das Bett, das tagsüber an vier dünnen Seilen unter die Decke emporgezogen werden kann. Alle Fenster, Verschattungs- und Verkleidungselemente, die Deckenpaneele und der Terrassenbelag haben standardisierte Abmessungen, so dass sie kostengünstig hergestellt sowie leicht ersetzt und repariert werden können. Letztendlich reichten fünf Tage aus, um das Gebäude zum Solar Decathlon in Washington vollständig zu errichten, und zwei weitere, um alle gebäudetechnischen Systeme in Betrieb zu nehmen. Der Abbau war in zweieinhalb Tagen komplett bewerkstelligt. In der Entwicklungsphase arbeiteten die Studenten direkt in den jeweiligen herstellenden Betrieben, um die Qualität der wesentlichen Bauelemente vom Entwurf über die Herstellung von Prototypen bis zur Probemontage des kompletten Gebäudes zu sichern.