16. Oktober 2022

Simulation belegt Effizienz dieser natürlichen Gebäudekühlung

Die beiden zur InnoVision-Gruppe gehörenden Unternehmen PlanTeam Schwarz und GreenSpleen haben eine Simulation der Nachtauskühlung eines Berliner Bürogebäudes durchgeführt. Sie belegt die Effizienz dieser natürlichen Gebäudeklimatisierung – nicht nur für Passivhäuser oder stark gedämmte Gebäude, sondern auch für Bestandsgebäude.

Seit Mai werden in Europa Spitzentemperaturen erreicht. Und das auch in Deutschland, das eigentlich für eher moderate Sommertemperaturen steht. Im Gegensatz zu vielen tropischen oder subtropischen Ländern verfügen deshalb auch nicht alle Gebäude über Klimaanlagen. Ein gesteuertes Nachtauskühlungskonzept kann zu einer natürlichen Gebäudeklimatisierung beitragen. PlanTeam Schwarz und GreenSpleen haben für ein Bürogebäude in der Friedrichstraße in Berlin zur Evaluation der gebäudetechnischen Parameter unter Berücksichtigung der Bestandssituation und der Auswirkung der Nachauskühlung auf angrenzende Etagen über den Zeitraum von einem Jahr simuliert.

Aufheizen über mehrere Tage

Gebäude heizen sich über den Tag hinweg auf. Je höher die Sonneneinstrahlung und je heißer die Außentemperaturen, desto mehr kumuliert diese Wärme mit den internen Lasten wie Personen, Elektrogeräten wie Drucker, Server, Computer, oder in Haushalten zudem noch Waschmaschine, Backofen, Bügeleisen etc.

Wärme und Kälte können sich je nach Baustoff und Materialität im Gebäude oder dessen Außenbereich (im hiesigen Simulationsbeispiel ein gepflasterter Innenhof) speichern und diese Wärme wieder abgeben. Im schlechtesten Fall wärmt sich ein Gebäude über den Tag hinweg auf, der Baustoff wird aktiviert. Im Außenbereich heizen sich darüber hinaus der Asphalt und der gepflasterte Innenhof auf. Beides gibt im Zeitfenster mit einer kühleren, abendlichen und nächtlichen Außenluft seine Wärme ab. Die abgegebene Wärme im Innenraum heizt diesen nun als innere Last auf. Ist zu diesem Zeitpunkt dann noch kein Fenster geöffnet, bleibt die Wärme im Innenraum. Der Außenbereich strahlt ebenfalls die gespeicherte Wärme ab und beheizt trotz nun fehlender Sonneneinstrahlung weiterhin die Umgebung.

Hier setzt die Nachtauskühlung an: Im besten Fall heizt sich das Gebäude tagsüber auf und nutzt die nächtliche kühlere Außenluft zur Temperaturregulierung. Eine Methode der Nachtauskühlung sind beispielsweise elektrisch öffende Fenster. Die kältere Temperatur wird in den Nachtstunden im Baumaterial des Gebäudes gespeichert und kann tagsüber wieder abgegeben werden. Das Aufheizen wird also verlangsamt.

Liegt ein Gebäude oder die nachts zu kühlenden Räume relativ tief, gelangt die kalte Luft nicht bis in den gesamten Raum. Die Idee von PlanTeam Schwarz war es hier, durch Ventilaton entgegenzusteuern. Rohrventilatoren können beispielsweise genutzt werden, um die kühlere Außenluft in den Raum zu befördern. Hierdurch werden auch entlegenere Raumteile erreicht und gekühlt.

GreenSpleen hat zudem über thermische Simulationen die Unterschiede zwischen Gebäudeteilen, die mit und ohne eine Nachtauskühlung versehen sind, untersucht. Schon in der Simulation sind große positive Auswirkungen auf die Raumtemperatur über den Tag hinweg zu verzeichnen und belegen so das Ergebnis des Feldversuchs. Simuliert wurde ebenfalls die Verschattung der Nachbargebäude sowie die Ausrichtung des Gebäudes. Als Simulationssoftware wurde TAS (Thermal Analysis Simulation) verwendet.

Verbessert werden kann die Nachauskühlung durch

• einen wenig versiegelten Außenbereich und viel Begrünung. Dieser speichert weniger thermische Energie und wirkt sich zudem auf den O2-Gehalt der einströmenden Luft aus.
• Verschattung der Fenster tagsüber.
• Materialität der Gebäudehülle und der Innenwände sowie eine
• offene Raumgestaltung

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