Automatisch gesteuerte Nachtauskühlung

Insbesondere öffentliche Gebäude mit großen Fensterfronten heizen sich im Sommer schnell auf.
Insbesondere öffentliche Gebäude mit großen Fensterfronten heizen sich im Sommer schnell auf.Bild: Geze GmbH

In den Sommermonaten herrschen inzwischen auch in Deutschland und generell in Mitteleuropa oft über viele Tage in Folge Höchsttemperaturen. Mit Blick auf die dauerhafte Veränderung des Weltklimas ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung auch in Zukunft fortsetzen wird. Das kann Arbeitstage auch innerhalb von Gebäuden unerträglich werden lassen. Studien zeigen: Hitzestress macht konzentriertes und produktives Arbeiten über einen längeren Zeitraum kaum noch möglich. Klimaanlagen bieten eine effektive Möglichkeit, Innenräume schnell zu kühlen, sind allerdings oft noch sehr energieintensiv und dementsprechend teuer. Büro- und Verwaltungsgebäude können so im Sommer mehr Energie zum Kühlen als im Winter zum Heizen verbrauchen. Außerdem stellt das Gebäudeenergiegesetz (GEG) hohe Anforderungen an die Energieeffizienz im Gebäudebetrieb. Das kann gerade bei großen öffentlichen Gebäuden zu einer Herausforderung werden. Gleichzeitig bietet das GEG die Chance, sich intensiv mit Möglichkeiten eines energiesparenden Gebäudebetriebs auseinanderzusetzen und so auch das Leben und Arbeiten unter zukünftigen Klimabedingungen angenehm und nachhaltig zu gestalten.

Geze Slimchain Kettenantriebe ermöglichen das automatische Öffnen und Schließen der Fenster.
Geze Slimchain Kettenantriebe ermöglichen das automatische Öffnen und Schließen der Fenster.Bild: Sigrid Rauchdobler/Geze GmbH

Nachhaltig kühle Räume schaffen

Eine Methode, um Räume in den Sommermonaten energiesparend zu kühlen und dabei auch das GEG entsprechend umzusetzen, stellt die natürliche, kontrollierte Lüftung über Nacht dar. Die kühle Nachtluft wird dabei durch automatisch gesteuerte Fenster in die Gebäude geleitet. Gleichzeitig kann die tagsüber entstandene Wärme nach draußen entweichen. Dieser Luftaustausch kommt durch natürliche Druckunterschiede, die zwischen mindestens zwei Öffnungen eines Gebäudes und außen herrschen. Besonders gut funktioniert dieser Luftaustausch bei modernen Fassaden mit sogenannten Parallel-Ausstellfenstern, bei denen sich die Fensterflügel als Ganzes parallel nach außen stellen. Auf diese Weise kann die kühle Luft von unten einströmen, während gleichzeitig warme, verbrauchte Luft nach oben austritt. Die Luftwechselrate ist dadurch höher als bei gekippten Fenstern. Grundsätzlich eignen sich allerdings sämtliche Fenster für eine Nachtauskühlung durch einen Luftaustausch. Dazu genügt ein schwacher Wind. So handelt es sich nicht nur um eine energieeffiziente und umweltschonende Methode der Kühlung, sondern auch um eine natürliche. Dank moderner Fenstertechnik werden bei einer Nachtauskühlung ganze Fensterfronten und Fenstergruppen automatisch angesteuert. Auch Lüftungszeiträume und andere Szenarien lassen sich durch eine zentrale Steuerung unkompliziert festlegen und ändern. Durch die Kombination verschiedener Maßnahmen kann auf den Betrieb von kosten- und energieintensiven Klimaanlagen oft vollständig verzichtet werden.

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Klimaaktive Fassaden, wie die an der Mittelschule Grundäckergasse in Wien, sorgen für eine effiziente Nachtauskühlung. – Bild: Sigrid Rauchdobler/Geze GmbH

Produktives Lernen

Besonders eignet sich automatische Nachtauskühlung für öffentliche Gebäude, Bürobauten, Sportstätten und Schulen. Denn darin halten sich jeden Tag eine große Zahl von Menschen auf. Das erhöht nicht nur den Luftverbrauch, sondern auch die Temperatur. Deswegen verfügt z.B. das Schulzentrum der Mittelschule Grundäckergasse in Wien über eine automatische Nachtauskühlung. Die Klassenzimmer und andere Räume, die sich durch den Unterricht und den Schulbetrieb aufgeheizt haben, werden über Nacht auf natürliche Weise heruntergekühlt. So ist am folgenden Tag wieder Unterricht in angenehmer Atmosphäre möglich. Die Fenster sind dazu mit Slimchain-Fensterantrieben von Geze ausgestattet, die es ermöglichen, die Fenster automatisch zu öffnen und zu schließen. Mit einer Gebäudesteuerung vernetzt, lassen sich dann Jalousien, Markisen, Rollläden sowie Heizungen, Licht und eben auch Fenster steuern.

Gebäude smart steuern

Um aus einem Gebäude ein Smart Building zu machen, das selbstständig dazu in der Lage ist, eine Nachtauskühlung entsprechend den Wetterverhältnissen und der Raumluftqualität vorzunehmen, kann ein Gebäude mit Lösungen aus der MyGeze Connectivity World ausgestattet werden. Eingebunden in eine ganzheitliche Gebäudeautomation, kann die Fassade über Sensoren für Wärme, Wind oder Lichteinstrahlung auf sich verändernde Bedingungen reagieren und öffnet und schließt Fenster abhängig von der Temperatur, Witterungsbedingungen und Raumluftqualität. Dadurch kann auch bei starkem Regen oder heftigem Wind verhindert werden, dass im Gebäude Schäden entstehen: Die Sensoren bemerken die kritischen Witterungsverhältnisse und schließen die Fenster rechtzeitig. Auch für die Sicherheit von Personen wird durch Sensoren gesorgt. Präsenzmelder überwachen die Schließkanten und verhindern, dass Menschen durch das automatische Öffnen und Schließen verletzt werden. Eine solche Form der Gebäudeautomation ist nicht nur eine effiziente Umsetzung der Nachtauskühlung, sondern auch eine Möglichkeit den Anforderungen des GEG gerecht zu werden. Das Gesetz sieht nämlich bestimmte Automatisierungsgrade (mindestens Automatisierungsgrad B nach DIN V 18599-11: 2018-09) zwingend vor. Letztlich bieten diese Vorgaben Gestaltungsspielraum, um Lösungen zu entwickeln, von denen Gebäudebetreiber am Ende profitieren können.

Effziente Überwachung

Damit automatisierte Abläufe reibungslos funktionieren, bedarf es einer effizienten Gebäudeüberwachung. Dafür sorgt z.B. die IQ Box KNX von Geze, mit der die Fensterantriebe über den Gebäudebus angesteuert und Rückmeldungen empfangen werden können. Weitere Komponenten wie Taster und Sensoren sind über die integrierte Taster-Schnittstelle angeschlossen. Je nach Bedarf sind so auch Nachrüstungen und Erweiterungen unkompliziert möglich. Damit auch die Kommunikation zwischen der KNX- und der BACnet-Umgebung der Gebäudeleittechnik GLT reibungslos verläuft, können klare Kommunikationsprotokolle zwischen den Systemen festgelegt werden. Öffentliche Gebäude, in denen auch in den heißen Sommermonaten ein reger Tagesbetrieb herrscht, können auf diese Weise zu erträglichen Orten gemacht werden. Das geschieht dank einer automatischen Nachtauskühlung nicht nur selbstständig und effektiv, sondern auch noch nachhaltig und klimabewusst.