Während es in Florida immer wärmer wird, setzen Architekten auf „passive Kühlung“ bei der Gestaltung von Häusern

Jul 23, 2023

Jack Parker, ein langjähriger Professor für Umweltwissenschaften an der Florida International University, hat sein Haus von Grund auf so gebaut, dass es so wenig Strom wie möglich verbraucht und die natürlichen Kühlkräfte Südfloridas nutzt.

Der Ort war geneigt, um die vorherrschende Brise abzufangen, und wurde von strategisch gepflanzten Bäumen beschattet. Zahlreiche Fenster sorgten für Luftzirkulation und leiteten heiße Luft ab. Es verbrauchte etwa ein Sechstel des Stroms der umliegenden Häuser, was Geld sparte und auch den Verstand der Familie gefährdete, nachdem Hurrikan Andrew im August 1992 in den schwülen Tiefen zuschlug und den Strom elf Tage lang lahmlegte.

„Wir waren die Einzigen in unserer ganzen Nachbarschaft, die nachts schlafen konnten, weil wir die Fenster öffnen konnten“, sagte Parker. „Alle anderen waren zu Hause und schwitzten und litten unter der Hitze.“

Parker baute das Haus in Kendall bereits im Jahr 1984, aber sein Ansatz der „passiven Kühlung“ setzte sich nie wirklich durch, da Südflorida weiterhin boomte. Zumindest bis jetzt. Da der Klimawandel die Temperaturen und Kühlkosten in die Höhe treibt, beginnen einige Architekten und Hauskäufer, Designs zu verwenden, die lange vor der Klimatisierung entwickelt wurden – bis hin zu den tiefen Veranden von Cracker-Cottages und den erhöhten Chickee-Hütten der ersten Bewohner Südfloridas.

„Es gab mehr Designer, die bereit waren, passive Designstrategien wieder in ihre Projekte zu integrieren“, sagte Sonia Chao, stellvertretende Dekanin für Forschung an der University of Miami School of Architecture. „Ich vermute, dass, da sich Klimastressfaktoren … immer konsequenter auf unsere Gemeinden auswirken, immer mehr Kunden von ihren Designern die Einbeziehung solcher Merkmale verlangen werden, schon allein deshalb, um ihre eigenen Betriebskosten zu senken.“

Coole Gebäudedesigns können dazu beitragen, dass sich die Menschen während rekordverdächtiger Hitzewellen im Sommer wohler fühlen. Sie versprechen aber auch, den Stromverbrauch von Haushalten für die Klimatisierung zu reduzieren und gleichzeitig die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, die die globalen Temperaturen erhöhen.

„Wenn Sie dies richtig machen, werden Sie am Ende Geld sparen … und Sie reduzieren die damit verbundene CO2-Belastung“, sagte Parker.

In letzter Zeit haben Architekten, die hochwertige Häuser für wohlhabende, klimabewusste Käufer entwerfen, damit begonnen, Kühltechniken zu verwenden, die einst in ihren zeitgenössischen Entwürfen üblich waren.

Nehmen Sie zum Beispiel das 15,2 Millionen US-Dollar teure „Prairie House“ in Miami Beach, ein 3.200 Quadratmeter großes Luxushaus mit drei Schlafzimmern, das vom Miami-Architekten René Gonzalez entworfen wurde. Das Gebäude ist „porös“ gestaltet und verfügt über viele Innenhöfe, Durchgänge und offene Räume, durch die die Brise strömen kann. Die gesamte Struktur befindet sich 14 Fuß über dem Boden, wodurch das Gebäude nicht nur Überschwemmungen ausweichen kann, sondern auch kühle Luft unter dem Boden zirkulieren kann.

Laut einer Studie spanischer Forscher der Universitäten Cádiz und Sevilla aus dem Jahr 2021 kann ein einziger Innenhof die Energiekosten eines Gebäudes um durchschnittlich etwa 7 % senken.

Zusätzlich zu den Innenhöfen und Durchgängen der Prairie Residence wachsen Pflanzen auf dem Dach und Glaswände werden an kühlen Tagen und Nächten zurückgezogen, um die Brise hereinzulassen. Gonzalez hat das Grundstück mit schattenspendenden Bäumen und Wasserspielen übersät, um die durchströmende Luft abzukühlen.

„Die Wirkung ist nicht nur physischer, sondern auch psychologischer Natur“, sagte Gonzalez. „Die Vorstellung, dass Luft um Sie herum strömt und Sie Räume sehen und ein Wasserelement oder einen Pool sehen, sorgt auch psychologisch dafür, dass Sie sich kühler fühlen.“

Architekten haben noch andere Kühltricks im Ärmel. In einem Haus, das sie für eine Familie in Punta Gorda baute, verlängerte die Miami-Architektin Suzanne Martinson das Dach 10 Fuß über die Fenster und Glasschiebetüren hinaus, um den Innenraum zu beschatten. Das Haus ist nur einen Raum breit und verfügt über große Fenster, die geöffnet werden können, damit die Luft ungehindert durch das Gebäude strömen kann.

„Wir sind ungewöhnlich, weil wir uns in einer tropischen Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit befinden“, sagte Martinson. „In einem feuchten Klima bleibt man kühl, indem man Luft durch den Körper und die Haut strömen lässt, also braucht man bewegte Luft.“

Martinson erhöhte außerdem die Decken um drei Meter und platzierte in jedem Raum Deckenventilatoren, damit die heiße Luft über die Köpfe der Menschen im Inneren aufsteigt.

Schließlich können laut Chao schattige Veranden – ein Grundbestandteil der Architektur des Südens – eine großartige Möglichkeit sein, ein Gebäude kühl zu halten. Tiefe Veranden bieten den Menschen nicht nur einen Platz zum Sitzen in der Brise und zum Abkühlen, sondern beschatten auch Außenwände, insbesondere nach Süden oder Westen ausgerichtete Wände, die sonst in der Nachmittagssonne brennen.

„Wenn man Veranden auf der rechten Seite des Gebäudes hat … erreichen die Sonnenstrahlen nie die Wand, die den Innenraum schützt“, sagte Chao. „Diese Wand nimmt keine Wärme auf, was bedeutet, dass Sie weniger Strom benötigen, um diesen Raum zu kühlen.“

Veranden eignen sich nicht nur für Einfamilienhäuser. Sie können auch in viel größere Gebäude eingebaut werden, wie zum Beispiel das Perez Art Museum Miami, dessen Ostwand von einer riesigen Veranda mit Blick auf die Biscayne Bay beschattet wird.

Früher war es in Südflorida üblich, so zu bauen. Gonzalez beispielsweise lässt sich beim Design von den ersten Bewohnern der Region inspirieren.

„Es geht darum, auf die gleiche Weise zu bauen, wie die Einheimischen gebaut haben“, sagte er. „Wenn man sich die Chickee-Hütten und die Bauwerke der frühen amerikanischen Ureinwohner anschaut, erkennt man, dass sie hoch über dem Boden stehen, sehr [offen] sind und im Allgemeinen so ausgerichtet sind, dass sie die südöstlichen Brisen, die wir hier im Süden haben, durchlassen Florida fließt auf der anderen Seite ein und aus.“

In den Tagen der Grenzregion Floridas bauten viele Siedler ihre Häuser nach den gleichen Ideen. Oft bedeutete das „schmale Gebäude, vorzugsweise entlang einer Ost-West-Achse ausgerichtet, mit tiefen Veranden an der Südseite des Gebäudes oder der strategischen Platzierung von Bäumen und schließlich hohen, bedienbaren Fenstern, die einander gegenüber aufgereiht sind“, sagte Chao .

„Innenräume waren in der Regel höher und die Decken waren oft geneigt, und einige hatten eine Öffnung nach oben, damit die heiße Luft aufsteigen und aus dem Gebäude austreten konnte“, sagte sie und fügte hinzu, dass viele Gebäude auch über Kriechkeller verfügten, durch die die Luft unter den Dielen zirkulieren konnte und Lamellenläden, die Luft durchlassen und gleichzeitig das Licht blockieren.

Das Barnacle, ein historisches Haus aus dem Jahr 1891 in Coconut Grove, nutzte viele dieser Techniken, um die Bewohner vor der Klimaanlage kühl zu halten.

Kühltechniken wurden zu ikonischen Bestandteilen der architektonischen Landschaft der Region. Viele der Art-Deco-Gebäude, die Miami Beach säumen, haben beispielsweise tiefe „Augenbrauen“-Vorsprünge über ihren Fenstern, die den Innenraum beschatten und der Fassade zusätzlich eine ästhetische Note verleihen.

Laut Chao begannen die klassischen Kühlkonzepte Südfloridas nach dem Zweiten Weltkrieg langsam zu verblassen, als Klimaanlagen allmählich billiger und verbreiteter wurden. „Als das begann“, sagte sie, „fingen die Entwickler an zu sagen: ‚Aha! Ich brauche keine [passiven Kühl-]Elemente mehr, weil die Menschen im Gebäude ohne Veranda, ohne bedienbare Fenster und ohne Rollläden leben können, weil die Klimaanlage den Raum komfortabel machen wird.“

„Bedauerlicherweise wurden die meisten Gebäude in den 1970er-Jahren völlig anders zusammengesetzt“, sagte sie.

Mit einigen Ausnahmen wurden viele neuere Häuser mit nicht zu öffnenden Fenstern, ohne Veranden, Vordächer oder schattenspendende Bäume auf dem Grundstück gebaut. Da sich die Klimakanäle von Raum zu Raum schlängeln, waren Gebäude nicht für Querlüftung ausgelegt. Trotz der steigenden Temperaturen bleibt dies das dominierende Design. Denken Sie nur an die trendigen, modernen „Sugar Cube“-Villen, die überall in Südflorida entstehen.

„Heute ist es üblich, dass wir in Südflorida das gleiche Keksausstecher-Design finden wie in Alaska“, sagte Chao. „Leider werden Häuser in Südflorida nicht mehr unter Berücksichtigung der Klimazonen gebaut, und das haben wir der mechanischen Klimaanlage zu verdanken.“

Kühlere Gebäudedesigns haben zwei Vorteile. Sie bieten eine Möglichkeit, die Energiekosten – und CO2-Emissionen – zu senken, indem sie die Menge an Energie reduzieren, die Menschen verbrauchen müssen, um ihre Häuser und Geschäfte das ganze Jahr über komfortabel zu halten. Laut FPL macht die Kühlung allein in der Regel etwa 60 % der Stromrechnungen der Einwohner Floridas aus.

Das bedeutet natürlich nicht, dass Menschen an den heißesten Sommertagen auf eine Klimaanlage verzichten müssen.

„Es geht nicht darum, zu suggerieren, dass man hier immer mit offenen Türen leben wird“, sagte Gonzalez. „Die Hitze ist hier, wie überall auf der Welt, in den Sommermonaten extrem. Aber in den Wintermonaten haben wir sehr schönes Wetter und wir haben viele Tage, an denen man die Möglichkeit hat, sich zu öffnen.“

Aber Sie können sich der Brise nur dann „öffnen“, wenn Ihr Zuhause über zu öffnende Fenster und eine Anordnung verfügt, die den Luftdurchfluss ermöglicht. Laut Martinson werden einige moderne Häuser heute mit festen Fenstern gebaut, die sich nicht öffnen lassen.

„Entwickler und Kunden tun das, weil ein bedienbares Fenster mehr kostet und eine Ersparnis bedeutet, aber es ist eine Schande, dass sie es nicht öffnen können, um die Brise zu genießen, wenn es eines gibt, oder das schöne Wetter im Winter“, sagte sie.

LESEN SIE MEHR: Ein Kampf um die Seele von Miami Beach: Werden Entwickler Art Deco zerstören oder retten?

Die andere Herausforderung besteht laut Martinson darin, dass die kühlen Wintertage in Südflorida immer seltener werden. „Es ist so viel heißer geworden“, sagte sie. „Ich bin seit den 50er Jahren hier, als meine Familie hierher zog und man im Sommer draußen sein konnte. In Miami gab es eher ein Blätterdach und man konnte sich im Schatten rundum wohlfühlen. Aber das ist jetzt nicht der Fall.“

Aktuelle Studien belegen das. In den 1960er Jahren erreichten die Tagestemperaturen etwa ein Viertel des Jahres lang 90 Grad. Mittlerweile machen 90-Grad-Tage ein Drittel des Jahres aus. Bis zum Jahr 2050 gehen Wissenschaftler davon aus, dass die Bewohner Südfloridians mehr als die Hälfte des Jahres an 90-Grad-Tagen schwitzen werden.

Mittlerweile hat die rasante Entwicklung Miamis Bäume und Pflanzen durch Beton und Asphalt ersetzt und so zum „städtischen Wärmeinseleffekt“ beigetragen. Laut einem aktuellen Bericht der gemeinnützigen Forschungsgruppe Climate Central ist Miami zu einem der heißesten Betondschungel des Landes geworden.

Der Erwärmungstrend in Miami macht es laut Chao umso dringlicher, mit der Gestaltung von Gebäuden zu beginnen, die widerstandsfähiger gegen extreme Hitze sind – insbesondere für die weniger Wohlhabenden.

„Wir sollten insbesondere darüber nachdenken, wie ärmere Gemeindemitglieder von extremer Hitze betroffen sind, da sie es sich möglicherweise nicht leisten können, die Klimaanlage rund um die Uhr zu betreiben“, sagte sie. „Deshalb ist es besonders wichtig, sofort mit dem Bau auf diese umsichtigere und umweltfreundlichere Art und Weise zu beginnen, wenn es um bezahlbaren Wohnraum oder Wohnraum für Arbeitskräfte geht.“

„Wir reden nicht nur darüber, wie viel Energie sie verbrauchen, sondern wir reden tatsächlich über ihre Gesundheit, Sicherheit und ihr Wohlergehen“, sagte Chao.

Das Entwerfen kühlerer Gebäude muss nicht unbedingt die Bank sprengen. Gonzalez weiß, dass die meisten Menschen es sich niemals leisten könnten, in einem Haus zu leben, das so luxuriös ist wie sein Prairie House. „Das ist kein billiges Haus“, sagte er. „Aber einige der Strategien, die wir hier verwendet haben, sind kostengünstig und einfach anzuwenden.“

Das Pflanzen schattenspendender Bäume auf dem Grundstück, die Nutzung von Durchgängen oder Innenhöfen, um die Luft durch ein Gebäude strömen zu lassen, und der Einbau von Fenstern, die sich öffnen lassen, um eine Brise hereinzulassen, sind allesamt relativ erschwingliche Designtechniken – auch wenn dies bei den Whirlpools auf dem Dach des Prairie House und der 3 m hohen Höhe nicht der Fall ist .

„Passives Design ist weder eine Frage des Stils, noch ist es in den Händen eines Experten unbedingt kompliziert oder teurer“, sagte Chao.

Ein erstklassiges frühes Beispiel: Parker und seine Frau Janat, eine Psychologieprofessorin an der FIU, bezogen beide akademische Gehälter, als sie vor fast 40 Jahren ihr energieeffizientes Haus bauten.

Das zweistöckige Haus in The Crossings verfügt über 37 Fenster mit Decken, die dazu dienen, die im Innenbereich aufsteigende heiße Luft aufzufangen und durch eine Reihe von Fenstern hoch oben in den Wänden des zweiten Stockwerks abzulassen. Parker richtete das Haus sogar in einem leichten Winkel zur Straße aus, sodass es den vorherrschenden südöstlichen Brisen Südfloridas zugewandt war.

Für die Hundetage im Sommer, an denen eine bloße Brise nicht ausreichen würde, kaufte Parker die effizienteste Klimaanlage, die er finden konnte, und stellte sie so auf, dass sie nur die Schlafzimmer im zweiten Stock kühlte. Dann pflanzte er gezielt 50 Bäume auf seinem viertel Hektar großen Grundstück, um dem Klimaanlagenkondensator in seinem Garten sowie der nach Süden ausgerichteten Wand und den Fenstern maximalen Schatten zu spenden.

All das – Land, Haus, hocheffiziente Geräte – kostete ihn heute etwa 367.000 US-Dollar. Bevor er sein Haus baute, hatte Parker andere hocheffiziente Musterhäuser besichtigt, die auf einen geringen Energieverbrauch ausgelegt waren. „Aber sie waren alle super teuer, im Grunde genommen für Millionäre, also wollte ich das nicht“, sagte Parker. „Ich wollte eines haben, das einigermaßen kostengünstig ist.“

Im Jahr 2019 verließ Parker schließlich sein geliebtes Zuhause, um in eine Seniorenwohnanlage in Asheville, North Carolina, zu ziehen. Dort kann er weder die Landschaftsgestaltung kontrollieren noch hocheffiziente Geräte installieren. Aber er hat Newsletter an seine Nachbarn verteilt, um sie dazu aufzufordern, weniger Strom zu verbrauchen, indem er die Thermostate erhöht, Ventilatoren zur Luftzirkulation einsetzt und dafür sorgt, dass Türen und Fenster bei laufender Klimaanlage dicht verschlossen sind.

„Jedes Haus muss zur Lösung dieses Problems beitragen“, sagte er, „also ist alles, was jeder von uns tun kann, meiner Meinung nach wichtig.“ Dieser Klimabericht wird von der Florida International University und der David and Christina Martin Family Foundation in Zusammenarbeit mit Journalism Funding Partners finanziert. Der Miami Herald behält die redaktionelle Kontrolle über alle Inhalte.

Dieser Klimabericht wird von der Florida International University und der David and Christina Martin Family Foundation in Zusammenarbeit mit Journalism Funding Partners finanziert. Der Miami Herald behält die redaktionelle Kontrolle über alle Inhalte.

Copyright 2023 WLRN 91.3 FM. Weitere Informationen finden Sie unter WLRN 91.3 FM.