Klüger bauen: Was Klima-Ingenieure leisten

Die Co-Designer

Es war 1992, als drei junge Ingenieure der Universität Stuttgart ihre Unterlagen packten, Transsolar gründeten und hierzulande das Klima-Engineering in die Architekturbüros brachten. Längst ist Transsolar international aktiv, arbeitet für renommierte Büros und entwickelt energetische Konzepte, die auf Physik und Thermodynamik basieren.
Text: Armin Scharf; Fotos: Transsolar, Bryan Christie Design, Gerry Kopelow
Der Flughafen Bangkok, das Butaro District Hospital in Ruanda, das Gymnasium in Ergolding und das Diogene-Minimalhaus von Vitra – unterschiedlicher könnten Bauprojekte wohl kaum sein. Der gemeinsame Nenner erschließt sich erst auf den zweiten, vielleicht sogar dritten Blick: alle Projekte wären ohne die Expertise von Transsolar so nicht realisierbar gewesen. Denn Transsolar gehört zu den dünn gesäten Büros, die weltweit an der energetischen Optimierung von Gebäuden arbeiten – zusammen mit renommierten internationalen Architekten übrigens. Und das auf Augenhöhe, wie Matthias Schuler, einer der Chefs und Gründer von Transsolar. »Wir denken nicht in Ventilatoren, sondern in Konzepten«, so Schuler, »wir sind keine Klimatechniker oder Fachplaner.« Das, was Schuler und die Mitarbeiter in Stuttgart, New York, Paris und München entwickeln, sind hoch komplexe Analysen und Lösungen für ein Bauen, das hohen Komfort bei minimierten ökologischen Auswirkungen und natürlich innovativer Architektur verbinden soll.
Die Thermodynamik entscheidet
High Comfort, low impact – so nennt Transsolar diesen holistischen Ansatz, der möglichst alle Wechselwirkungen und Einflussfaktoren berücksichtigen will. Und dafür steht ein mächtiges Instrument zur Verfügung: die Physik. »Für uns sind Gebäude thermodynamische Systeme, denen wir auf den Grund gehen und dann individuelle Konzepte entwickeln.« Erst dann kommen die eigentlichen Fachplaner für die konkrete technische Ausarbeitung ins Spiel. Wozu also Transsolar? Erstens, so Schuler, neigten Planer dazu, nur ihren Anteil am Gebäude zu sehen, zweitens würden sie gerne »Angstzuschläge« in ihren Teilprojekten einbauen. »In der Summe bleibt dann das Optimierungspotenzial auf der Strecke.« So versteht sich Schuler auch eher als Moderator in einem interdisziplinären Planungsteam, zu dem explizit auch Architekt und Bauherr gehören. Denn gerade der Bauherr müsse hinter dem Projekt stehen, vor allem, wenn das Konzept an die Grenze des Machbaren herangehe. Und davon gibt es bei Transsolar genügend Beispiele. Der Architekt wiederum bekommt einen Partner zur Seite, der sich auf Augenhöhe einbringt und so auch Einfluss auf das architektonische Konzept nimmt. Je früher die Partner an einen Tisch finden, umso besser gelingt das Gesamtergebnis. Und so wird das Transsolar-Team heute in vielen Fällen von Architekten bereits im Wettbewerbs- Stadium einbezogen – das Klima-Engineering ist eben elementarer Bestandteil eines Gesamtkonzepts. Das führt dann mitunter dazu, dass Transsolar mehrfach in Wettbewerben dabei ist, weil von mehreren Architekturbüros engagiert. Immerhin: »Über 60 % unserer Jobs bekommen wir aus Wettbewerbsgewinnen«, so Schuler. Auch sonst ist der Architekt der wichtigste Partner, bringt er doch meist Transsolar zu seinem Bauherrn mit.
Startrampe Gniebel
Das war auch beim ersten Projekt so, beim Rundbau der Datapec in Gniebel, einem kleinen Ort zwischen Stuttgart und Tübingen. Das Architektur- büro Kauffmann Theilig holte Schuler dazu, weil der Bauherr einen besonders wirtschaftlichen Gewerbebau wünschte. Schuler legte Lüftungsrohre in die Decken, diese werden über ein Frischluftatrium versorgt, das wiederum an einen Erdkanal angeschlossen ist. Er berechnete, dass diese Konfiguration preiswerter als alle Referenzgebäude zu betreiben war. Für Transsolar begann hier der eigentliche Einstieg in die Branche – immer mehr innovative Büros involvierten den Nicht-Architekten Schuler: Auer + Weber, Peter Hübner, Behnisch. Auch andere wurden auf das junge Büro aufmerksam: Werner Sobek beispielsweise, der dann den Kontakt zur Murphy/Jahn herstellte – und damit Transsolar den Sprung in die Sphären der internationalen Stars ermöglichte. Beim Flughafen von Bangkok, dessen Terminals und Flugsteigen Helmut Jahn eine lichte Membranbespannung geben wollte, musste Schuler ran, damit die Passagiere nicht »abkochen«. Die Idee war schnell geboren, die Simulation dauerte vier Wochen, die Verifizierung ein halbes Jahr und die Umsetzung mit einer neuen Low-E-Beschichtung für die Membran drei Jahre. »20 % unserer Arbeit fließt in die Modellierung, die Simulation und die Berechnung. 80 % aber benötigen wir für die Beratung des Architekten, des Bauherrn, für die Begleitung der Detailplanung und der Umsetzung.« Das aber bedeutet: Kommunikation. Und die läuft zwischen Ingenieuren, Kreativen und Investoren traditionell nicht so ganz reibungslos, wie sie eigentlich könnte. Schuler scheint aber die richtige Wellenlänge zu treffen, hier wie in Übersee. »Wir sind zwar eine dienende Disziplin, bewegen uns aber auf Augenhöhe mit den anderen Beteiligten.« Dazu gehören Frank O. Gehry, Steven Holl, Sauerbruch Hutton, Stefan Behnisch, Herzog & de Meuron, Zaha Hadid, Jean Nouvel. Für Gehry hat Schuler gerade dessen Privathaus-Projekt optimiert, für Behnisch ist Transsolar ein »Co-Designer«. Kein Wunder, dass Schuler schon mal als Architekten-Flüsterer bezeichnet wurde. Schuler ist direkt, offen, uneitel und bodenständig – und genau das macht ihn bei seinen Partnern vermutlich so begehrt. Er ist glaubwürdig, enorm kompetent und vemittelt die Fähigkeit, jedes Projekt neu anzudenken. Und dass er das Holzfällerhemd dem schwarzen Zwirn bevorzugt, macht ihn nur noch authentischer. Was zählt, ist das Ergebnis und der Erkenntnisgewinn auf dem Weg dorthin. Entsprechend erinnert das Büro in Stuttgart-Vaihingen eher an ein Universitäts-Institut denn an ein globales Unternehmen: Pragmatismus statt Repräsentation, Denkstudio statt Projektfabrik, Transparenz durch gläserne Trennwände.
Das Gebäude: ein dynamisches System
Auch wenn Schuler und seine Kollegen weltweit unterwegs sind, befindet sich das zentrale Büro nur wenige hundert Meter weg vom Ausgangspunkt: dem Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart. Bis 1992 arbeitet dort Schuler nach seinem Maschinenbau-Studium mit Schwerpunkt auf Feinwerktechnik und regenerative Energien als Assistent. Unter anderem betreut er eine Studie, die 50 Bauten in 15 Ländern analysiert und erkennt, dass Architekten anders denken als seine Ingenieurskollegen, aber dringend deren ›
› Fähigkeiten gebrauchen könnten. Im gleichen Jahr gründet sich Schuler mit Thomas Lechner und Peter Voit als Transsolar Energietechnik GmbH von der Uni aus. Heute arbeiten bei Transsolar rund 50 Menschen – darunter übrigens gerade mal zwei Architekten, die mit dem Thema der Tageslichtintegration betraut sind. Ansonsten besteht das Team etwa zu gleichen Teilen aus Physikern und Thermodynamikern, die in der Lage sind, Gebäude als dynamische Systeme zu abstrahieren, zu analysieren und dann Lösungen anzubieten. »Wir nehmen als Ingenieure eine neutrale Rolle ein, das wird von Architekten akezptiert«, so Schuler. Das wichtigste Werkzeug dafür bildet nach wie vor die Software TRNSYS, das »Transient System Simulation Tool« aus den USA, das permanent weiterentwickelt wird. Transsolar ist hier für den Part der Gebäudemodellierung zuständig, während Thermal Energy System Specialists in den USA für die Programmierung sorgen und ein Partner aus Frankreich das User Interface betreut. Rund 350 Lizenzen der Software laufen hierzulande, der deutsche Vertrieb läuft über Transsolar.
Offenes Denken
Werkzeuge sind das eine, was aber macht, charakterisiert einen Klimaingenieur? »Das offene Denken«, antwortet Matthias Schuler spontan, nicht zuletzt, um Star-Architekten mit ihren anspruchsvollen Ideen abzuholen. Und der Antrieb, neue Lösungen auch im Detail zu suchen, zu spezifizieren sowie zusammen mit Planungs- und Industriepartnern umzusetzen. Nicht zu vergessen: die Fähigkeit, den Bauherrn zu begeistern, der bereit sein muss, das bei Innovationen imanente Risiko zu tragen. »Es geht hier auch um emotionale Werte, die wir vermitteln wollen. Und genau deshalb ist für uns der direkte Zugang zum Bauherrn so wichtig. Das funktioniert kaum, wenn er sich hinter Gremien versteckt.« Schließlich muss klar sein, dass komplexe Systeme selbst bei exakter Planung eine gewisse Startzeit benötigen, also sukzessive in Betrieb gehen, beobachtet und nachjustiert werden müssen.
Mindestens so wichtig wie der Blick zur Seite ist der nach vorne: »Wir beschäftigen uns derzeit erstmals mit afrikanischen Projekten und lernen dabei ganz neue klimatische Anforderungen kennen.« Dabei hilft der Nachwuchs, zwei Bachelor-Arbeiten entstanden im Rahmen eines Projekts für Dakar. Und den Schwellenländern nähert man sich mit der Transsolar-Akademie, über die jährlich sieben Stipendien für Nachwuchs-Ingenieure und Architekten international ausgelobt werden. Ein Jahr lang sind die Stipendiaten in den Büros integriert, bekommen Know-how injiziert und geben dabei Erfahrungen zurück. Gerade startet übrigens die Ausschreibung für die Runde 2014/2015.
Prima Klima für den öffentlichen Raum
Während bei Transsolar über maximal effiziente Neubauten nachgedacht wird, verschiebt sich das globale Klima weiter – wo bleibt der Bestand? Muss man dämmen bis nichts mehr geht? Dazu hat Matthias Schuler, der einst mit öko-korrektem Holzkoffer und Birkenstock-Schuhen zum ersten Geschäftstermin erschien, eine klare Meinung. »Wir müssen intelligenter herangehen und zweigleisig arbeiten: Die Ursachen reduzieren und zugleich die absehbaren Veränderungen vorweg adaptieren.« Aber: »In einer CO2-freien Gesellschaft, die unser Ziel sein sollte, gibt es auch Platz für Gebäude mit geringerer Effizienz. Häuser sollen das leisten, was sie können.« Komme die Fernwärme aus der örtlichen Müllverbrennung, dann könne es nicht um das Einsparen der letzten Kilowattstunde gehen. Gerade bei Baudenkmälern müsse man schon genau hinsehen, ihre ursprüngliche Nutzung sehen und von so mancher Umnutzungsfantasie ablassen. »In die Werkstatt des Dessauer Bauhauses Büros einzubauen, ist energetisch einfach nicht machbar, dafür war sie auch nie gedacht.« Dafür braucht es aber einen unverstellten Blick auf die Gegebenheiten – und die Freiheit, nach nicht offensichtlichen Lösungen zur CO2-Minderung zu suchen, auch unter Einbeziehung des Außenraums. Nicht nur in den Metropolen mit ihren exorbitant steigenden Wohnpreisen werde der öffentliche Raum zu einem neuen Thema. »Wir müssen die Qualität der Plätze erhöhen, um einen Ausgleich für die kleiner werdenden Wohnräume zu schaffen«, so Schuler. Und dazu gehöre eben nun einmal ein intelligentes Klimakonzept inklusive Verschattung oder solarer Temperierung. Gute Aussichten für das Klima-Engineering also. •
»Wir denken nicht in Ventilatoren, sondern in Konzepten.«

Energie (S. 66)
Armin Scharf 1963 geboren. Studium Farbe (Chemie) an der FH Druck in Stuttgart. Anschließend Redakteur und bis 1996 Chefredakteur der Fachzeitschrift Malerblatt; seit 1997 freier Fachautor. 2009 Start des Online-Magazins zwomp.de zu Industriedesign und Innovation.