Nachtauskühlung: Wie sie effektiv zur Gebäudeklimatisierung beitragen kann

• Die beiden zur InnoVision Gruppe gehörenden Unternehmen PlanTeam Schwarz und GreenSpleen haben eine Simulation der Nachtauskühlung eines Bürogebäudes in der Berliner Friedrichstraße durchgeführt.
• Die Simulation 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 Konzept für die Nachtauskühlung kann jedoch 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 sowie der Auswirkung der Nachauskühlung auf angrenzende Etagen über den Zeitraum von einem Jahr simuliert. 

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 usw.

Nachtauskühlung optimal nutzbar machen

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 dann die nächtliche kühlere Außenluft zur Temperaturregulierung.

Die Effizienz der Nachauskühlung zeigt sich in den Simulationen um 5 Uhr morgens:

Elektrisch zu öffnende Fenster und Ventilation

Eine Methode der Nachtauskühlung sind beispielsweise elektrisch zu öffnende Fenster. Die kältere Temperatur wird somit im Baumaterial des Gebäudes gespeichert und kann tagsüber wieder abgegeben werden. Das Aufheizen wird also verlangsamt. Liegen 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 Ventilation entgegenzusteuern. Rohrventilatoren lassen sich zum Beispiel nutzen, um die kühlere Außenluft in den Raum zu befördern. Hierdurch erreicht und kühlt man auch entlegenere Raumteile.

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 kam TAS (Thermal Analysis Simulation) zum Einsatz.

Verbessert werden lässt sich dieser Effekt 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
• offene Raumgestaltung

Voraussetzung zur Nachtauskühlung:

• Elektrisch öffenbare Fenster
• Wetterstation zur Vermeidung von Regeneinfall oder Schäden durch Wind

Ist geeignet für:

• Neubau
• Bestand

Einsatz in:

• Büro
• Gewerbe
• Schule
• Verwaltung
• Wohnen

Vorteile:

• geringe Betriebskosten
• wenig technischer Aufwand
• geringe Investitionskosten
• kleiner CO2-Fußabdruck
• behaglich, da tagsüber keine technischen Anlagen laufen und tagsüber keine Zugluft
• großer thermischer Nutzen

Weitere Informationen: https://innovision.berlin/

Erfahren Sie hier mehr darüber, was ein gutes Konzept für die Wohnraumlüftung ausmacht.

Lesen Sie außerdem,: „Virtual-Reality-Workflow: Wie BIM-Modelle einfach in den virtuellen Raum gelangen“