Das Lüftungskonzept der Zukunft ist „frei“ Ob zum Entspannen oder zum Steigern der Produktivität: Eine saubere und gesunde Raumluft ist und bleibt für das Wohlbefinden ausschlaggebend. Denn Luft ist Lebensqualität. Doch in Gebäuden reichert sie sich schnell mit CO2, Gerüchen und Feuchtigkeit an.
Auch Partikel wie beispielsweise Viren breiten sich rasch in geschlossenen Räumen aus. Ein regelmässiger Luftaustausch ist daher das A und O. Gerade im Zuge der Energiereduzierung, bei der die Gebäudehülle immer dichter wird, ist dies umso wichtiger. Denn Neubauten können heute kaum noch „atmen“.
Eine besonders umweltschonende Frischluftzufuhr lässt sich mit der Kraft der Natur erreichen. Was die sogenannte natürliche oder auch freie Lüftung ist, welche (architektonischen) Vorteile sie im Vergleich zu mechanischen Lösungen mit sich bringt – und wann beziehungsweise wie man sie am besten einsetzt, beantworten wir in diesem Blogbeitrag.
Das Ziel: Ein gesundes Raumklima
Sei es in der Schule, im Grossraumbüro oder bei Veranstaltungen: Überall, wo viele Menschen aufeinandertreffen, ist sie schnell verbraucht – die Luft zum Atmen. Selbst in kleinen Runden oder im Privaten nimmt die Qualität nach einer gewissen Zeit merklich ab. Dann werden wir müde, träge und zunehmend erschöpft. Auch Kopfschmerzen und Reizungen der Schleimhäute können die Folge sein.
Die meist unspezifischen Beschwerden werden heute unter dem Begriff „Sick-Building-Syndrom” (SBS) zusammengefasst. Treten die Symptome ein, hilft nur eins: schneller Luftaustausch.
Deutlich besser ist allerdings frühzeitiges Handeln. Gerade in Zeiten der Pandemie ist das umso wichtiger. Denn regelmässiges Lüften reduziert erwiesenermassen die Virenlast und trägt so zu einem gesunden Raumklima bei. (Informationen zum Schutz am Arbeitsplatz vor der Übertragung von Krankheitserregern in der Luft hat das Staatssekretariat für Wirtschaft (SECO) zum Beispiel hier zusammengestellt.)
Messbare Qualität: Empfehlungen des SECO
Um die Raumluft auf einem möglichst hohen Niveau zu halten, lohnt sich zunächst ein Blick auf die optimalen Messwerte: So wird im Schweizer Mittelland dem SECO zufolge beispielsweise in Arbeitsräumen eine relative Luftfeuchte zwischen 30 und 50 Prozent im Winter und zwischen 40 und 60 Prozent im Sommer angestrebt.
Die Raumtemperatur definiert sich je nach Tätigkeit – so werden bei Büroarbeiten etwa 21,5 Grad Celsius als ausschlaggebend für ein optimales Raumklima betrachtet. Der Mindestluftraum beträgt dabei circa zwölf Kubikmeter pro Person.
Die CO2-Konzentration sollte im Allgemeinen 1.000 parts per million (ppm; Pettenkoffer-Zahl) nicht überschreiten – nur dann wird die Luftqualität als gut und hygienisch unbedenklich bewertet.
Die maximale Luftgeschwindigkeit wird – abhängig vom Lüftungskonzept und der Empfindlichkeitsstufe – in Metern pro Sekunde (m/s) berechnet und liegt laut Wegleitung zu den Verordnungen drei und vier zum Arbeitsgesetz des SECOs bei 20 bis 26 Grad Celsius zwischen 0,15 und 0,20 m/s. Um diese Werte einzuhalten, gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Effizientes Lüften: Natürliche Lüftung…
Allgemein wird zwischen natürlicher beziehungsweise freier und maschineller Lüftung unterschieden. Erstere arbeitet mit Temperaturdifferenzen zwischen Innen und Aussen sowie mit Druckunterschieden. Sie sorgen in Kombination für einen thermischen Auftrieb im Gebäudeinneren. Frische Luft strömt hinein, während warme und verbrauchte nach oben steigt und entweicht (Kamineffekt). Die wohl einfachste Variante dieses Lüftungskonzepts funktioniert durch händisches Bedienen. Das Öffnen und Schliessen von Fenstern kann dabei zeitlich getaktet oder nach Befinden erfolgen. Querlüftung und Durchzug durch etwa gegenüberliegende Gebäudeöffnungen sorgen hier für einen schnellen Luftaustausch. Doch wirklich „kontrolliert“ ist diese Art der natürlichen Lüftung nicht. Auch, wenn beispielsweise CO2-Ampeln helfen können, die Lüftungsnotwendigkeit schneller zu erkennen und Gebäudenutzer für einen regelmässigen Durchzug zu sensibilisieren, werden weitere wichtige Faktoren – wie unter anderem die Luftfeuchte – aussen vorgelassen.
… versus Maschinelle Lüftung
Die maschinelle Lüftung sorgt dagegen – ganz unabhängig von Temperaturen und Winddrücken – für den nötigen Luftwechsel im Gebäude. Raumlufttechnische Anlagen (RLT) befördern voll automatisiert mithilfe von Ventilatoren Frischluft in und verbrauchte Luft aus dem Raum. Auch bestimmte Sollwerte lassen sich mit guten Modellen leicht erreichen. Doch oftmals wird ein Teil der Abluft der Zuluft wieder beigemengt. Denn einige RLT-Anlagen werden entweder im Umluft- oder Mischbetrieb betrieben. Hier ist auf eine ausreichende Filterung zu achten, um beispielsweise die Virenlast zu reduzieren. Auch kann während der Nutzung eine erhöhte Geräuschkulisse entstehen, die sich gegebenenfalls negativ auf das Befinden und die Produktivität auswirkt. Zu bedenken sind überdies die Investitions- sowie Wartung- und Instandhaltungskosten, da unter anderem Filter regelmässig kontrolliert und ausgetauscht werden müssen. Außerdem besteht durch die Integration einer RLT-Anlage ein Eingriff in die Gebäudearchitektur. Denn maschinelle Belüftungsanlagen nehmen teilweise viel Raum ein und sind oft nur schwer zu verstecken. Sie sind also zwangsläufig als Teil einer unveränderlichen Innenarchitektur zu betrachten. Ferner ist eine nachträgliche Installation oftmals mit grösseren Herausforderungen verbunden. Die Anlagen sollten daher von Anfang an bei der Gebäudeplanung berücksichtigt werden.
Think hybrid: Lüftungskonzept aus Natur und Technik
Zu wenig Kontrolle oder ein eingeschränkter Gestaltungsspielraum in Kombination mit Wartungsaufwand und Kosten: Da gilt es also abzuwägen! Oder aber: Eine intelligente Alternative zu finden. Denn es gibt Systeme, die sowohl die Vorteile der Natur als auch die der Technik nutzen: WindowMaster bietet beispielsweise flexible Lösungen zur natürlichen oder hybriden Lüftung an. Für die nötigen Luftströme sind zwar auch hier Temperatur- und Druckunterschiede zwischen Aussen- und Innenraum sowie der Wind verantwortlich. Doch die natürlichen Gegebenheiten lassen sich zu jeder Tages- und Nacht- sowie Jahreszeit clever nutzen: und zwar mit smarten Systemen.
Projekte in der Schweiz
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Grüne Lüftung für eine grüne Schule
Die Schule Grossmatt in der Schweizer Gemeinde Hergiswil wurde 1974 errichtet. Seitdem hat sie verschiedene Renovierungen durchlaufen und Erweiterungen erfahren. Im Jahr 2015 beschloss man, die Schule vollständig zu renovieren und das Gebäude dabei innen wie außen zu modernisieren. Ziele dabei waren Energieeinsparungen und Nachhaltigkeit.
Schule Grossmatt -
Der Prime Tower in Zürich als Trendsetter in puncto Nachhaltigkeit
Mit seiner Fertigstellung im Jahr 2011 wurde der Prime Tower in Zürich ein Trendsetter in Sachen Nachhaltigkeit. Er erfüllt nicht nur den Minergie-Standard, sondern wurde zudem mit dem GreenProperty-Gütesiegel sowie dem LEED-Goldstatus ausgezeichnet.
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Kontrollierte Fensterlüftung
Das Wasgenring – Schulhaus II unterzog sich in 2004-05 einer grossen Fassadensanierung. Das Ziel der Fassadensanierung hatte zwei wichtige Punkte. Einerseits wollte man die Reprofilierung der Originalfassade aus den 1960’ren von Architekten Bruno und Fritz Haller, aber anderseits sollte auch das Innenklima der Klassenzimmer deutlich verbessert werden. Dies gilt besonders in den Sommermonaten, wo die Temperaturen bis zu über 30°C anstiegen konnte.
Wasgenring Schule -
Verbessertes Raumklima an der Hofacker-Schule
Die zum Teil unter Schutz stehende Hofacker-Schule im Züricher Bezirk Hirslanden bestand aus einem Schulgebäude, das 1898 von Friedrich Wehrli errichtet wurde, und einer Turnhalle aus dem Jahr 1938, deren Architekt Hermann Herter war. Wegen erhöhten Platzbedarfes und für einen moderneren Schulbetrieb wurde beschlossen, die Schule zu renovieren und einen Anbau zu errichten. Alles sollte dem Prinzip „Licht, Frischluft und Offenheit“ folgen.
Schule Hofacker in Zürich
Think smart: intelligent lüften mit Kettenantrieben….
So lassen sich motorisch betriebene Fenster mithilfe ausgefeilter Sensortechnik kontrolliert in Abhängigkeit der vorliegenden Gegebenheiten ansteuern. Hierfür sind die Gebäudeöffnungen mit – an die jeweiligen Anforderungen und Formate angepassten – Antrieben ausgestattet. Letztere lassen sich aufgesetzt oder verdeckt im Rahmen montieren und über einfache aber innovative Technologien mithilfe von Bussystemen in die Gebäudeautomation integrieren. Die intelligenten Raumklimaregelungen sind dann in der Lage, zahlreiche Faktoren – wie Windstärke und -richtung, Aussentemperatur und Niederschlag sowie Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2-Gehalt – zu identifizieren. Dazu werden unter anderem Raumthermostate sowie Wind- und Regensensoren eingesetzt.
… und smarter Gebäudeautomation
Ist- und Soll-Werte, die sich individuell einstellen sowie jederzeit beliebig anpassen lassen, werden während des Betriebs dauerhaft überprüft. Weichen beide Angaben voneinander ab, öffnen und schliessen die Fenster vollautomatisiert in Abhängigkeit der natürlichen Gegebenheiten. So fahren die Kettenantriebe beispielsweise bei erhöhter Windstärke oder Starkregen weniger weit aus, als bei windstillem, blauem Himmel. Die Ansteuerung findet vollkommen nutzerunabhängig statt – auch wenn keiner im Gebäude ist. Einstellungen lassen sich jedoch jederzeit auch händisch auf die individuellen Bedürfnisse abstimmen und beeinflussen – ob von überall aus über den Facility-Manager durch Eingaben in die integrierte Systemsteuerung oder zusätzlich über Taster, die häufig vom Gebäudenutzer selbst bedienbar sind.
Think green: Ressourcen schonen, …
Ein weiterer Vorteil kontrollierter natürlicher oder hybrider Lüftungskonzepte: der schonende Umgang mit Energien und natürlichen Ressourcen – eine zentrale Herausforderung unserer Zeit. Denn weltweit wird immer noch ein hoher Energieaufwand für die Klimatisierung von Gebäuden aufgebracht.
So verbraucht auch der Schweizer Gebäudepark laut Programmstrategie EnergieSchweiz des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) rund 45 Prozent des gesamten Energiebedarfs des Landes. Mit dem Massnahmenpaket Energiestrategie 2050 soll dieser auf etwa die Hälfte reduziert werden. Dieses steigende Umweltbewusstsein beeinflusst zunehmend die Baubranche und somit die Arbeit von Planern und Architekten.
… Nachhaltig Bauen
Denn die grüne Entwicklung der Schweiz spiegelt sich unter anderem in strengen Auflagen für Bauprojekte, in konsequentem Recycling und sorgfältig geregelten Landschaftsplanungen wider.
So gibt es heute auch verschiedene Baustandards sowie Vereine für hochwertiges, nachhaltiges und durchdachtes Bauen, die sich an den Normen des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins (SIA) orientieren. Dazu gehören zum Beispiel der Standard Nachhaltiges Bauen Schweiz (SNBS), Minergie Schweiz oder eco-bau.
Natürliche Lüftung als Bestandteil grüner Gebäude
Im Hinblick auf diesen steigenden Nachhaltigkeitsgedanken sind alternative, nachhaltige Lüftungslösungen vermehrt gefragt. Weil bei der natürlichen Lüftung Wind, Wasser und Luft als grüne Energiequellen zur Verfügung stehen, rückt diese Variante wieder verstärkt in den Fokus.
Auch das Schweizerische Bundesamt für Gesundheit (BAG), das sich beispielsweise mit dem Thema Lüften in Schulen beschäftigt, sieht die Prämisse einer hohen Energieeffizienz. Zu berücksichtigen sind dem Amt zufolge zudem Leistungs- und Kontrollfähigkeit, Praktikabilität, Platzbedarf, Wartung und Kosten. Um die Anforderungen an die Raumluftqualität stets sicher zu erreichen, muss die natürliche Lüftung außerdem in Verbindung mit einem vernünftigen Nutzerverhalten geplant werden.
Think clean: Grüne Technologien der Zukunft
Die automatische Fensterlüftung nutzt in diesem Sinne nicht nur die natürlichen Gegebenheiten, sondern reduziert zugleich – durch die bedarfsgerechte Zufuhr von frischer Luft – Wärmeverluste, die durch manuelles Lüften entstehen.
Auch lässt sich zum Beispiel im Sommer durch intensives Lüften während der Nacht eine energieeffiziente und kostensparende Methode zum Kühlen von Gebäuden realisieren. Diese sogenannte Nachtauskühlung verläuft voll automatisiert und kontrolliert.
Hinzu kommt, dass intelligente Systeme in Kombination mit kompakter Antriebstechnik eine hohe Gestaltungsfreiheit ermöglichen, welche die Optik von Fenstern und Fassade nicht beeinträchtigt.
Damit Gebäude wieder atmen
Weil die Gebäudehülle zudem im Zuge der Energiereduzierung immer dichter wird, besteht insbesondere in Neubauten ein erhöhtes Risiko für Feuchteschäden. Vor allem dann ist ein Lüftungssystem, das eine kontrollierte Frischluftzufuhr gewährleistet, erforderlich. Auch hier lässt sich die natürliche oder hybride Lüftung einsetzen: Denn durch die grossen, sich öffnenden Fensterflächen ist selbst bei sehr kleinen Druckdifferenzen (im schweizerischen Mittelland etwa 10 PA) eine wirksame Lüftung realisierbar. Zudem können die Steuerung der Heizung sowie andere mechanische Systeme wie Lüftungsanlagen (hybride Lösung) zur Erhöhung der Luftströmungen problemlos in die Lösung integriert werden.
Alles unter Kontrolle
Sie schont die Umwelt, spart Kosten wie Ressourcen und lässt sich mit einfachen Mitteln umsetzen: die kontrollierte natürliche oder hybride Lüftung. Damit bildet sie die wirtschaftliche, grüne Alternative zur mechanischen Lösung und ist die intelligente Variante der freien Luftzufuhr. Zeitgleich bietet sie Planern und Architekten eine hohe Gestaltungsfreiheit, da sie weder in die Gebäude- noch in die Innenarchitektur eingreift. Denn smarte, kompakte Kettenantriebe, wie sie von WindowMaster angeboten werden, verschwinden problemlos im Fensterflügel und sind durch innovative Technologien digital über die Gebäudeautomation vernetzt. Damit verknüpft die intelligente natürliche Lüftung das Beste aus Natur und Technik, ist umweltschonend und wirtschaftlich zugleich. Das steigende Interesse spiegelt sich auch in der erhöhten Nachfrage – denn die Lüftung der Zukunft ist „frei“.
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