Der Klimawandel stellt viele Bereiche unseres Lebens vor neue Herausforderungen – so auch das Bauwesen. Da der menschengemachte Treibhauseffekt, bei dem verbrannte fossile Energieträger und abgeholzte Wälder die Erdatmosphäre aufheizen, für hohe Temperaturen sorgt, stoßen traditionelle Kühlkonzepte zunehmend an ihre Grenzen.
Wie dringlich das Problem sommerlicher Überhitzung in Wohngebäuden bereits ist, verdeutlichte der aktuelle Future of Home Report von Velux (LEADERSNET berichtete). Laut diesem empfinden im Sommer bereits 29 Prozent der Menschen in Österreich die Temperaturen in den eigenen vier Wänden als zu hoch. In den stark verdichteten Großstädten steigt dieser Wert sogar auf 41 Prozent.
Langzeitmessung in baugleichen Testhäusern
Ein Forschungsprojekt auf dem Gelände der BAUAkademie Salzburg hat das Kühlpotenzial der Nachtlüftung, das sogenannte "Ventilative Cooling", untersucht. Basis der mehrjährigen Messung waren zwei baugleiche Ziegelhäuser mit Außenbeschattung und über 200 Sensoren. Die Ergebnisse liefern empirische Daten darüber, wie natürliche Nachtlüftung und eine gezielte Steuerung das Raumklima regulieren. Diese Daten dienen Architekt:innen und Planer:innen als Grundlage für die Konzeption von Lüftungssystemen.
"Was reinkommt, muss auch wieder raus", so Markus Winkler, Experte für Bauklimatik und Ventilative Cooling am Department für Bauen und Umwelt an der Universität für Weiterbildung Krems. "Dieses Prinzip ist nicht neu, es ist jedoch in Vergessenheit geraten. Während man lange Zeit Lösungen nur über die Haustechnik suchte, erweisen sich passive Maßnahmen, wie das Zusammenspiel von Beschattung und gezielter Nachtlüftung, als deutlich nachhaltiger: ganz ohne zusätzliche Kühlenergie." Wichtig sei vor allem die richtige Anordnung der Fenster und deren Öffnungsmöglichkeiten. Demnach sollten Fenster gezielt auf zwei unterschiedlichen Seiten von Räumen oder Gebäudeteilen platziert werden, um Querlüftung zu ermöglichen. Dachabschnitte sollten wiederum zusätzliche Öffnungen bieten, um Kamineffekte zu nutzen.
Einbindung thermischer Speichermassen in die Kühlstrategie
Die Wärmespeicherkapazität von Wänden und Decken lasse sich direkt in das Lüftungskonzept integrieren. "Die thermischen Speichermassen eines Gebäudes sind nicht nur passive Elemente, die Hitze aufnehmen. Sie können ebenso gezielt als aktive Kühlkomponente eingesetzt werden. Wer diese Speichermassen in den Nachtstunden durch intelligente, gezielte Lüftung aktiv entlädt, schafft damit eine passive Kühlkapazität für den folgenden heißen Tag. Man nutzt die physikalischen Eigenschaften der Gebäudehülle, um ohne externe Energiezufuhr zu kühlen", erklärt Winkler. Für Plan:innen und Architekt:innen bedeute das, die Speichermasse werde zur bewussten Planungsentscheidung und strategischen Kühlressource.
Echtzeit-Steuerung der Fensterlüftung
Regelungssysteme sollen den Erfolg der Nachtlüftung optimieren, indem sie Fenster anhand von Echtzeitdaten steuern. Berücksichtigt werden dabei Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit und die Wärmeabgabe der Bauteile. Die Fenster öffnen sich nur bei kühleren Außenbedingungen und schließen vor dem Temperaturanstieg am Morgen. Da hierbei oft mehrere Räume koordiniert werden müssen, lasse sich dieser Prozess manuell kaum verlässlich steuern.
Best-Practice für nachhaltige Gebäudeplanung
Das 2010 errichtete "Sunlighthouse" in Pressbaum demonstriert die Umsetzung eines CO₂-neutralen Einfamilienhauses mit integriertem, automatisiertem Nachtlüftungskonzept. Durch die Kombination von 42 Prozent Fensterfläche, sensorgesteuerter Lüftung und Wärmerückgewinnung sollen ganzjährig komfortable Temperaturen und hohe Energieeffizienz erreicht werden.
"Energieeffiziente und klimaresiliente Gebäude sind nicht zwangsläufig komplexer, wenn sie von Anfang an richtig geplant werden. Lüftungskonzepte, die auf natürlicher Nachtlüftung, durchdachter Fensteranordnung und intelligenter Steuerung basieren, maximieren Komfort und Energieeffizienz ganzheitlich. Das ist nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch wirtschaftlich attraktiv", erklärt Heinz Hackl, Public Affairs Manager von Velux Österreich.
Rahmenbedingungen und Beteiligte des Forschungsprojekts "CoolBRICK"
Das Forschungsprojekt "CoolBRICK" untersuchte das Potenzial passiver Kühlstrategien durch die Kombination von thermischen Ziegelspeichermassen und natürlicher Nachtlüftung. Dafür wurden zwei baugleiche Ziegelsimulationsräume auf dem Gelände der BAUAkademie Salzburg messtechnisch überwacht. Unter identischen Klimabedingungen wurden verschiedene Regelungsstrategien und Fensteröffnungs-Szenarien evaluiert und durch thermodynamische Gebäudesimulationen ergänzt.
Das Projekt wurde im Sommer und Herbst 2024 durchgeführt. Folgende Partner setzten die Untersuchung mit Unterstützung der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) um: Forschungsverein Steine-Keramik, Verband Österreichischer Ziegelwerke (VÖZ), Fachhochschule Salzburg, Universität für Weiterbildung Krems, ZAB Zukunftsagentur Bau und Velux Österreich.
www.velux.at
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