Kompakt zusammengefasst
■ Eine manuelle Fensterlüftung von Klassenräumen gewährleistet in der Regel nicht, dass in der Unterrichtszeit die Raumluftqualität in einem akzeptablen Bereich liegt. Nur automatisierte Konzepte, insbesondere mit mechanischer Lüftung, können dies sicherstellen.
■ Das ist seit vielen Jahren bekannt, wird aber auch bei vielen Neubauten ignoriert bzw. die Installation einer mechanischen Lüftung auf der Basis unzureichender Wirtschaftlichkeitsrechnungen unterlassen.
■ Wird eine mechanische Lüftung schon im ersten Entwurf berücksichtigt, ist der planerische Gestaltungsspielraum groß. Beispielsweise lassen sich mit dem BTA-Lüftungssystem Concretcool auch architektonische Aspekte erfüllen und die thermische Behaglichkeit mit geringem Energieeinsatz verbessern.
Aktuell blicken viele Menschen besorgt auf die Schulen und überlegen, wie dort bei Präsenzunterricht das Infektionsrisiko niedrig gehalten werden kann. Zu den wichtigsten Maßnahmen dafür gehört eine gute Belüftung (Außenluftwechsel). Gleichzeitig ist sie eine der größten Herausforderung, denn nur in einem Bruchteil der Schulen übernimmt eine mechanische Lüftungsanlage den erforderlichen Außenluftwechsel in den Unterrichtsräumen. Gelüftet wird in Deutschlands Schulen überwiegend über die Fenster und dies fast immer manuell.
Wird ohne Kontrolle, beispielsweise ohne das Feedback einer CO2-Ampel, über die Fenster gelüftet, ist das Risiko eines über längere Zeit andauernden ungenügenden Luftaustauschs durch eine nicht funktionierende Organisation hoch. Ist dann eine mit Covid-19 infizierte Person im Raum, ist auch das Infektionsrisiko für die anderen Personen über luftgetragene, kontaminierte Aerosole hoch.
Klaus Mauz Fotodesign
Prinzipiell können Luftreiniger auch bei einem ungenügenden Außenluftwechsel das Infektionsrisiko deutlich senken, zukunftsfähig ist dies jedoch nicht: Der aus gesundheitlichen Gründen ohnehin notwenige Lüftungsbedarf entspricht dem Lüftungsbedarf, der auch zur Senkung des Covid-19-Infektionsrisikos geboten ist. Nach allen Praxiserfahrungen kann der gesundheitlich notwenige Lüftungsbedarf nur über mechanische Lüftungsanlagen sichergestellt werden.
Bereits vor 20 Jahren hat Kiefer Klimatechnik die Betonkerntemperierung Concretcool mit Zuluft entwickelt. Das BTA-Lüftungssystem hat sich inzwischen vielfach in der Praxis bewährt und ist gerade für Schul- und Verwaltungsneubauten geeignet. Dabei verbindet es zwei wichtige Aspekte in idealer Weise: Belastete Luft wird gegen frische, unbelastete Außenluft ausgetauscht und gleichzeitig Energie eingespart.
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Einmalige Doppelfunktion
Die Besonderheit von Concretcool ist, dass für die Betonkernaktivierung Zuluft – und nicht wie üblicherweise zirkulierendes Wasser – als Wärmeträgermedium dient und ohne weiteren Energieaufwand zur direkten Kühlung der Betondecken genutzt wird. Während die Zuluft zunächst die Kühlrohre innerhalb der Betondecken durchströmt, erwärmt sie sich annähernd auf Deckentemperatur. Anschließend wird die Zuluft über Luftdurchlässe den Räumen zugeführt und deckt den hygienischen Frischluftbedarf im Gebäudeinneren.
Die thermische Bauteilaktivierung bietet zudem die Möglichkeit, die Gebäudemasse als Energiespeicher zu nutzen – ein wichtiger Vorteil, da die Anforderungen an die Energieeffizienz von Neubauten immer weiter steigen und ressourcenschonende Heiz- und Kühltechniken sowie erneuerbare Energien zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Die Funktionsweise des Lüftungssystems Concretcool ähnelt einer altrömischen Warmluftheizung. Dabei wurden massive Bauteile – Wände, Fußböden oder Sitzbänke – mit warmer Luft durchströmt. Während jedoch in der Antike außerhalb des Hauses liegende Brennöfen als Energiequelle dienten, wird bei Concretcool das Kühlpotenzial der Außenluft verwendet, wodurch laut Anbieter bis zu 50 % des Energiebedarfs im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit Wasser als Energieträger eingespart werden können.
Zentrale Frischluftversorgung
Auch vor der Coronavirus-Pandemie fehlte es in vielen Klassenzimmern in Deutschland an frischer Luft. Der Richtwert von 1000 ppm CO2 in der Atemluft von Schülern wird bis heute vielerorts überschritten. Die bekannte Folge sind Konzentrationsstörungen.
Einige Bauherren und Planer haben bei Schulneubauten in der Vergangenheit diese Problematik berücksichtigt und durch den Einbau eines BTA-Lüftungssystems frühzeitig vorgesorgt. So setzten die planenden Ingenieure Concretcool im Grimmelshausen-Gymnasium (Bild 1) in Gelnhausen in der Nähe von Frankfurt am Main für die zentrale Frischluftversorgung ein.
Kiefer Klimatechnik
Die Zuluft wird dabei nicht direkt in den Raum geführt, sondern durchströmt zuerst die in der Decke einbetonierten Aluminium-Kühlrohre und sorgt damit für die Deckenkühlung. Dabei erwärmt sie sich ohne Nacherhitzer auf etwa 21 °C. Die Schule profitiert so von niedrigen Betriebskosten und minimalem Energieaufwand sowie hygienisch durchlüfteten Unterrichtsräumen.
Auch bei den Berufskollegs Herwig-Blankertz und Max-Born in Recklinghausen wurde bei der Planung langfristig und nachhaltig gedacht. Für ein behagliches und zugleich hygienisches Raumklima, das zu jeder Tages- und Jahreszeit konzentriertes Arbeiten ermöglicht, wurde ein integrales Energie- und Gebäudekonzept entwickelt. Neben der zweischaligen Gebäudehülle nimmt auch hier das Lüftungssystem Concretcool in Verbindung mit einer Ersatzluftanlage die zentrale Rolle ein. Die Außenluft steht zu 70 % des Jahres mit Temperaturen unterhalb von 12 °C, also bereits kühl und kostenlos (freie Kühlung), zur Verfügung – ideal für die Frischluftversorgung von Unterrichtsräumen.
Auch ästhetisch ein Pluspunkt
Bei Neubauten ist eine häufige Anforderung an die Lüftungsanlagen, dass diese die architektonische Gestaltung nicht beeinträchtigen. So planten die Architekten der Sebastian-Lotzer-Realschule (Bild 2) in Memmingen durchgehend glatte Betondecken. Für das Concretcool-System der Idealfall: Die Luftleitung ist im Raum unsichtbar, lediglich die Luftdurchlässe werden unauffällig in die Betondecke (Bild 5) oder in die Flurtrennwand integriert. Zusätzliche Lüftungsrohre unter der Decke sind somit nicht erforderlich. Die Kiefer-Luftauslässe lassen sich optisch auf das gestalterische Konzept des jeweiligen Bauvorhabens anpassen. Das schätzen insbesondere die Architekten an diesem System.
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Umdenken muss stattfinden
Für die Zukunft gilt es, mehreren Anforderungen gerecht zu werden: Hygienische Frischluftversorgung in Unterrichtsräumen sicherstellen, aber auch die Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes zur Energieeinsparung berücksichtigen. Die Kommission für Innenraumlufthygiene am Umweltbundesamt empfiehlt deshalb maschinelle Lüftungsanlagen als Stand der Technik bei künftigen Schulneubauten.
Mit dem Concretcool-System werden geforderte CO2-Richtwerte eingehalten. Die Kombination von Zuluft und Aktivierung der Decke zur Kühlung sorgt zudem für ein behagliches Raumklima. So werden alle wichtigen Faktoren für ein hygienisches, störungsfreies Lernen in angenehmer Umgebung bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz erfüllt.
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www.kieferklima.de/concretcool
Siehe auch:
TGA-Themenseite Corona-Lüftung
TGA-Themenseite mit Schullüftung
