The research approach of the Natural Building Lab generates knowledge and prototypes for the built environment in a post-fossil society. In the face of planetary boundaries, we are convinced that climate- and resource-adapted, circular building systems using renewable or reused building materials and healthy low-tech building with climate-active natural building materials will enable a future-oriented building culture. At the interface between academic and non-academic environments, our research develops applied solutions for this. These pursue holistic and public welfare-oriented principles and are developed in transdisciplinary processes in architectural education and production from the dialogue with other disciplines, the crafts and society. Scarcity of resources and climate change require us to rethink the way we live, consume, work and build.

Der Forschungsansatz des Natural Building Lab generiert Wissen und Prototypen für die gebaute Umwelt in einer postfossilen Gesellschaft. Im Angesicht planetarer Grenzen sind wir überzeugt davon, dass klima- und ressourcen­angepasste, zirkuläre Bausysteme unter Einsatz von nachwachsenden, erneuerbaren oder wieder­verwendeten Baustoffen und das gesunde LowTech Bauen mit klimaaktiven Naturbaustoffen eine zukunftsweisende Baukultur ermöglichen. An der Schnittstelle zwischen akademischen und nicht-akademischen Umfeld entwickeln wir hierfür mit unserer Forschung angewandte Lösungsansätze. Diese verfolgen ganzheitliche und gemeinwohlorientierte Grundsätze und entstehen in transdisziplinären Prozessen in Architekturausbildung und -produktion aus dem Dialog mit anderen Fachdisziplinen, dem Handwerk und der Gesellschaft. Ressourcenknappheit und Klimawandel erfordern von uns ein Umdenken in der Art wie wir leben, konsumieren, arbeiten und bauen.

Background

In Europe, the construction sector is responsible for about 750 million tonnes of construction waste per year, which represents about 60% of the total waste generated. The substitution of sand, a building material that is widely used and is dwindling, especially in the production of concrete, is one of the greatest global challenges of the century. Due to the use of finite fossil resources, industrialisation and human consumption, the interventions and effects of the man-made age – the Anthropocene – are so great that the survival of mankind and a substantial part of the accustomed plant and animal world on planet earth is in danger. Against this background, a solution approach for future building lies in circular building, i.e. the recurrent use of resources already expended, as well as in the use of renewable or renewable building materials. In order to conserve resources, the building stock must be preserved but fundamentally transformed. Future architecture must allow for a reduction in the consumption of space, i.e. internal growth, and enable long-term preservation of the substance through flexible usage structures. Sustainable buildings and neighbourhoods must be adapted to their respective local climatic conditions and adaptively planned and constructed and operated from renewable sources.

Hintergrund

In Europa ist der Bausektor für jährlich ca. 750 Mio. Tonnen Bauabfälle verantwortlich, das entspricht ca. 60% des gesamten Müllaufkommens. Die Substitution des insbesondere in der Herstellung von Beton viel verwendeten und schwindenden Baustoffs Sand ist eine der global größten Herausforderungen des Jahrhunderts. Durch die Nutzung endlicher, fossiler Ressourcen, die Industrialisierung und den menschlichen Konsum sind die Eingriffe und die Auswirkungen des menschgeformten Zeitalters – des Anthropozäns – so groß, dass ein Überleben der Menschheit und wesentlicher Teil der gewohnten Pflanzen- und Tierwelt auf dem Planeten Erde in Gefahr ist. Vor diesem Hintergrund liegt ein Lösungsansatz für zukünftiges Bauen im zirkulären Bauen, also der wiederkehrenden Nutzung der bereits aufgewendeten Ressourcen, ebenso wie im Einsatz von nachwachsenden oder erneuerbaren Baustoffen. Um Ressourcen zu schonen muss der Gebäudebestand erhalten aber grundlegend transformiert werden. Zukünftige Architektur muss einer Reduktion des Flächenkonsum, also ein inneres Wachstum ermöglichen und über flexible Nutzungsstrukturen einen langfristigen Erhalt der Substanz ermöglichen. Zukunftsfähige Gebäude und Quartiere müssen an ihre jeweiligen lokalen klimatischen Rahmenbedingungen angepasst und adaptiv geplant sowie errichtet und aus regenerativen Quellen betrieben werden.

Bauschutt am Kindl-Areal in Berlin–Neukölln
Image: Natural Building Lab

Klima- und resourcenangepasste, zirkuläre Bausysteme

Das Natural Building Lab forscht zu klimaadaptiven Bausystemen in unterschiedlichen lokalen und kulturellen Kontexten. Ein wesentlicher Fokus liegt dabei in der Untersuchung des Einsatzes von nachwachsenden, erneuerbaren oder wiederverwendeten Ressourcen.Um weiterer Zersiedlung und Versiegelung unbebauter Fläche entgegen zu wirken, gewinnt in einem Zeitalter der Urbanisierung die Transformation und Ergänzung des Bestandes in den Städten zunehmend an Wichtigkeit. Alle Materialien, die im Rahmen dieser Transformation frei werden, sollten im Sinne des Urban Mining langfristig neuen Funktionen zugeführt werden.

Naturbaustoffe wie Holz, Lehm, Bambus, Naturfasern und weitere nachwachsende und regenerierbare Materialien werden zukünftig der Substitution von fossilen Baustoffen dienen. In gemäßigten Zonen mit bewaldeten Gebieten wird der urbane Holzbau in Verbindung mit nachhaltiger Forstwirtschaft, dem Waldumbau und der Aufforstung neuer Wälder eine große Rolle zur Bekämpfung des Klimawandels spielen.

Circular building systems adapted to climate and resources

The Natural Building Lab researches climate-adaptive building systems in different local and cultural contexts. In order to counteract further urban sprawl and sealing of undeveloped areas, the transformation and supplementation of existing urban stock is becoming increasingly important in an age of urbanisation. All materials that are released in the course of this transformation should be given new functions in the long term in the sense of urban mining.

Natural building materials such as wood, clay, bamboo, natural fibres and other renewable and regenerative materials will serve as substitutes for fossil building materials in the future. In temperate zones with forested areas, urban timber construction in combination with sustainable forestry, forest conversion and the afforestation of new forests will play a major role in combating climate change.

Healthy low-tech building with climate-active natural building materials

The Natural Building Lab researches into simple and healthy building with the least possible use of technology. A major focus is the investigation of the use of climate-active natural building materials: clay, wood and natural fibres can quickly absorb and release large quantities of moisture in the air and control the indoor climate, i.e. humidity and temperature. In combination with diffusion-open wall constructions, a robust, simple construction is possible, which can do without ventilation and air conditioning technology or reduce it significantly. Wood-loam constructions allow a healthy relative room air humidity of around 50% and thus reduce the health risk from fours etc. Clay and natural fibres, as a diffusion-open construction, enable a high level of summer thermal insulation. Climate-adapted residential buildings in Germany and solid loam buildings in the global south with an appropriate proportion of glass thus enable an interior temperature that is up to 10° Celsius below the peak outside temperature. This is of great importance in times of global temperature increases. Particularly in view of the large building requirements for people with low incomes in countries of the global south, efforts should be made to avoid building services engineering, especially building cooling and simple building systems.

Gesundes Lowtech Bauen mit klimaaktiven Naturbaustoffen

Das Natural Building Lab forscht zum einfachen und gesunden Bauen unter möglichst geringem Einsatz von Technik. Ein wesentlicher Fokus liegt dabei in der Untersuchung des Einsatzes von klimaaktiven Naturbaustoffen.Lehm, Holz und Naturfasern können Raumluftfeuchte in großen Mengen schnell aufnehmen und wieder abgeben und das Raumklima, also Feuchte und Temperatur gut steuern. In Verbindung mit diffusionsoffenen Wandaufbauten ist ein robustes, einfaches Bauen möglich, das auf Lüftungs- und Klimatechnik verzichten oder diese signifikant reduzieren kann. Holz-Lehm Bauten ermöglichen eine gesunde relative Raumluftfeuchte um die 50% und reduzieren so das Gesundheitsrisiko durch Vieren etc. Lehm und Naturfasern ermögliche als diffusionsoffene Konstruktion einen hohen sommerlichen Wärmeschutz. Klimaangepasste Wohnhäuser in Deutschland und Massivlehmbauten im globalen Süden mit einem angemessenen Glasanteil ermöglichen so eine Innenraumtemperatur die bis zu 10° Celsius unter der Außentemperaturspitze liegt. Dies ist in Zeiten des globalen Temperaturanstieges von großer Bedeutung. Insbesondere mit Blick auf den großen Baubedarf für Menschen mit geringen Einkommen in Ländern des globalen Südens sollte auf den Verzicht von Gebäudetechnik, insbesondere Gebäudekühlung und einfachen Bausystemen hingearbeitet werden.

Tipu Sultan Merkez Lehmschule in Pakistan
Image: ZRS Architekten Ingenieure

Transdisciplinary processes in architectural education and production

The Natural Building Lab conducts research on learning processes that enable the formulation, critical reflection and processing of tasks with non-university partners. A major focus is on DesignBuild as a method of architectural education and production. The necessary, disruptive changes in the building industry represent an immense responsibility for practising and aspiring architects. In order to translate the required change into reality, their education must respond with new methods and formats that take into account a globalised society in constant change. Leap-frogging innovations are only possible if they emerge from the interdisciplinary interaction of the disciplines involved and from transdisciplinary exchange with society. Schools of architecture are places where current discourses on architecture have always been formulated and disseminated. Despite this potential, they are also part of a rigid academic environment which, in its basic constellation as architecture has been taught and learned for centuries. New ways of acting in the building industry can be derived from the format of the DesignBuild Studio, for example, in which students, together with academic and non-academic actors*, design building projects in inter- and transdisciplinary cooperation and realize them on their own. The focus of the Natural Building Lab’s work lies in self-determined learning processes.

Transdisziplinäre Prozesse in Architekturausbildung und Produktion

Das Natural Building Lab forscht zu Lernprozessen, die eine Formulierung, kritische Reflexion und Bearbeitung von Aufgabestellungen mit außeruniversitären Partnern ermöglichen. Ein wesentlicher Fokus liegt dabei in DesignBuild als Methode der Architekturausbildung und -produktion. Die notwendigen, disruptiven Veränderungen im Bauwesen stellen eine immense Verantwortung für praktizierende und herangehende Architekt*innen dar. Um den geforderten Wandel in die Realität zu überführen, muss ihre Ausbildung mit neuen Methoden und Formaten reagieren, die einer sich in stetiger Veränderung befindlichen, globalisierten Gesellschaft Rechnung tragen. Sprunginnovationen ist nur möglich, wenn sie im interdisziplinären Zusammenspiel der beteiligten Disziplinen und im transdisziplinären Austausch mit der Gesellschaft entsteht. Architekturschulen sind Orte, an denen schon immer aktuelle Architekturdiskurse formuliert und verbreitet wurden. Trotz dieses Potentials sind sie auch Teil eins starren akademischen Umfeldes, das in seiner Grundkonstellation wie Architektur gelehrt und gelernt wird seit Jahrhunderten Bestand hat. Neue Handlungsweisen für das Bauwesen lassen sich etwa aus dem Format des DesignBuild Studios ableiten, in dem Studierende zusammen mit akademischen und nichtakademischen Akteur*innen in inter- und transdisziplinärer Zusammenarbeit Bauprojekte entwerfen und eigenhändig realisieren. Schwerpunkt der Arbeit des Natural Building Labs liegt dabei in selbstbestimmten Lernprozessen.