Dialog & Kooperation
Trägerverein Energiestadt

03. Oktober 2024

Sommerlicher Wärmeschutz: Aus Fehlern lernen

Welche Gemeinde kennt das nicht? Lehrpersonen und Lernende beklagen sich über zu heisse Schulzimmer. Die Lüftungsanlage ist zu laut oder bringt Gerüche ins Zimmer. Eine vertikale Nachtauskühlung ist nicht möglich. Die Hauswartinnen und Hauswarte stellen zwar Lüftung, Storen usw. bestmöglich ein, aber die Nutzenden übersteuern und verschlimmbessern.

Stefanie Huber_Portrait

Stefanie Huber
Stv. Leitung Energiestadt Ostschweiz

In dieser Situation befand sich das Hochbauamt der Stadt St. Gallen für zwei ihrer Schulhäuser. Eines davon ist der Neubau des Oberstufenschulhauses Buchental von 2006. In diesem Gebäude treffen wir uns am 14. August 2024, um sommerlichen Wärmeschutz in öffentlichen Bauten zu diskutieren. Wir, das sind gut zwei Dutzend Personen aus dem Umfeld des Kantons St. Gallen und von Energiestadt in der Ostschweiz.

Strategie Anpassung an den Klimawandel
Die Veranstaltung findet als Feierabend-Veranstaltung im Rahmen der Umsetzung der Strategie Anpassung an den Klimawandel des Kantons St. Gallen in Zusammenarbeit mit den Verantwortlichen von Energiestadt statt. Der Kanton bietet zur Unterstützung von Gemeinden eine Vorgehensberatung an zur Anpassung an den Klimawandel.

Es ist die erste Woche nach den Sommerferien, die Lehrpersonen und die Lernenden haben das Gelände wieder in Beschlag genommen. Es war ein heisser Tag, am frühen Abend zieht ein Gewitter in der Nähe vorbei. Die Räumlichkeiten sind dementsprechend aufgeheizt, als das Plenum beginnt, doch die Massnahmen der vergangenen Jahre sind spürbar: Es ist erträglich im Gebäude.

2_Plenum

Blick in das Plenum der Veranstaltung vom 14. August

Fabian Bannwart von der Energieagentur St. Gallen, Projektleiter nachhaltiges Bauen, bettet die Veranstaltung in den Kontext des Netzwerks Sommerlicher Wärmeschutz im Kanton St. Gallen ein. Das Netzwerk soll helfen, sommerlichen Wärmeschutz bei Planung und Realisierung umzusetzen. Es soll zu einer Selbstverständlichkeit werden, dass Gebäude und ihre Umgebung so gestaltet werden, dass sie auch im Sommer ohne elektrische Kühlung komfortabel bewohnbar und nutzbar bleiben.

Was allen Teilnehmenden einleuchtet, muss in der Praxis oft mühsam erkämpft werden. Das zeigt Romano Maccagnan zusammen mit Stefan Züst vom Hochbauamt der Stadt St. Gallen anhand des Schulhaus Buchental auf. Die zu Beginn erwähnten Probleme trafen hier alle zu. In seiner Masterthesis MAS EN Bau simuliert Stefan Züst, welche Parameter den grössten Einfluss auf das Innenraumklima haben und wie sie ausgestaltet sein müssen resp. wie das bei Architekturwettbewerben einfliessen kann. Er wies darauf hin, dass diese Simulationen oft nicht gemacht würden, obwohl die Norm sie vorgebe.

Die ersten Simulationen mit der bestehenden realen Konstruktion zeigten, dass der Querschnitt der Fensteröffnungen für die Nachtauskühlung und die eingebaute mechanische Lüftung ungenügend sind. Diverse Simulationen später konnte Stefan Züst zeigen, dass die Nutzung über die internen Lasten (Abwärme durch elektronische Geräte und Personen), der Sonnenschutz und die mechanische Nachtauskühlung den grössten Einfluss auf die Behaglichkeit haben. Fensteranteil, Ausrichtung und Wärmespeicherfähigkeit sind zweitrangig.

3_Simulation_Fensteranteil

Darstellung der Simulation zum Fensteranteil

Ein interessantes Detail, das an der Veranstaltung zu Diskussionen anregt, sind die Erkenntnisse zur Fensterverglasung. Bezüglich Überhitzung ist eine 3-fach-Verglasung nicht optimal, weil nachts zu wenig Wärme abgegeben wird. Hier ist ein Trade-off mit den Wintermonaten zu suchen resp. sind für kommende Generationen neue Fenster zu entwickeln, welche die frühere Idee der «Vorfenster» aufnehmen.

Auf dieser theoretischen Grundlage formulierte Stefan Züst verschiedene Schlussfolgerungen:

  • Für bestehende Bauten müssen die vorhandenen Parameter bestimmt und dann die möglichen Lösungen durchgespielt werden, bspw. in Bezug auf die Fensteröffnungen.
  • Für Planungen müssen vermehrt ein guter, windstabiler Sonnenschutz, Fenster-Öffnungsquerschnitte von möglichst 10% der Nettogrundfläche des Raumes für die natürliche Lüftung und ein garantierter Aussenluftvolumenstrom bei mechanischer Nachtlüftung einberechnet werden.
  • Umgemünzt auf das Wettbewerbsverfahren sollen ein Sonnenschutz mit Windwiderstandklasse 4 oder höher bzw. Windwiderstandsklasse 3 für Markisen, ein Konzept mit natürlicher oder mechanischer Lüftung, die eine genügende Nachtlüftung garantiert, und eine minimale Wärmespeicherfähigkeit von 80 Wh/m² eingefordert werden.
4_Messung

Messung von Oberflächentemperaturen, Raumlufttemperatur und Behaglichkeitsmessung in einem Schulzimmer

Zurück zur Praxis: Im Sommer 2022 wurden ein erstes Mal im Gebäude Oberflächen- und Raumlufttemperatur sowie die Behaglichkeit nach SN EN ISO 7730 gemessen und Ventilatoren in die Zimmertüren eingebaut, um eine Nachtauskühlung zu erzwingen. Das brachte aber nicht den gewünschten Effekt. Neben den Messungen machte man sich auf die Suche nach baulichen Fehlern – auch hier wurde man mehrfach fündig. Zum Beispiel: grosse Fensterflächen mit Südausrichtung, schwarze Fensterrahmen, schwarze Storen ohne Hinterlüftung, schwarzes Aussenluftgitter für die Luftansaugung, Lüftungskanäle im Boden mit der Wirkung einer Bodenheizung.

Im Anschluss ermittelte das Team vom Hochbauamt passive und aktive Lösungsansätze, von denen ein neues, helles Ansauggitter für die Lüftungsanlage und eine aktive Kühlung der Zuluft umgesetzt wurden.

5_Lüftungsgitter

Das alte, schwarze Ansauggitter für die Lüftungsgitter links und daneben die erneuerte Version

6_Storen

Blick in ein Schulzimmer mit den Sonnenschutzstoren

Die Messungen laufen weiter im Schulhaus, die Schule gilt als «Labor» für das Hochbauamt der Stadt St. Gallen. Inzwischen hat man herausgefunden, dass die aluminiumbedampften Storen bis zu 30% tiefere Temperaturen im Zwischenraum zwischen Fenster und Storen bringen. Annähernd derselbe Effekt ist erkennbar, wenn die Storen nicht nach ganz unten gefahren werden, da so durch den Spalt eine Hinterlüftung möglich ist. Der Faktor Mensch spielt hier wieder hinein: Die Storen müssen richtig bedient werden.

Romano Maccagnan gibt uns zum Schluss seine Lehren aus diesem Beispiel mit auf den Weg:

  • Schulhäuser müssen unter Berücksichtigung des Klimawandels in der Zukunft gekühlt werden, weil man die Wärme sonst nicht rausbringt und Lernende für effizientes Lernen auf vernünftige Temperaturen in den Zimmern angewiesen sind.
  • Wichtig ist das Zusammenspiel von Architektur und Haustechnik, um die Gebäude richtig zu steuern.
  • Zu beachten ist ausserdem die Kommunikation: Passive Massnahmen sind vielleicht nicht direkt sicht- oder spürbar, bedeuten aber nicht, «dass man nichts macht». Die Lehrpersonen sind auf die Bedienung von Lüftung und Storen zu sensibilisieren, um den Faktor Mensch zu minimieren.
7_Schulzimmer

Auf dem Rundgang anlässlich der Veranstaltung vom 14. August 2024

Da wir im Gebäude sind, das wir eben besprochen haben, erhalten wir die Möglichkeit, einige Zimmer zu besichtigen. Interessant ist bspw. welche Verdunkelung die Storen in den Zimmern bewirken oder wie die Behaglichkeit sich denn nun in der Realität anfühlt, wobei wir zwanzig Personen in fünf Minuten natürlich nicht die interne Last einer Klasse über einen halben Tag erreichen. Bei lokalen Häppchen schliessen wir den Abend ab, wobei alle weiteren Fragen mit den Referenten weiter diskutiert werden können.

Bilder: zur Verfügung gestellt von der Stadt St. Gallen, Karin Inauen und Stefanie Huber

Was kann ich tun?

Als Gemeinde:

  • Nutzen Sie für Fragen rund um das Thema Anpassung an den Klimawandel die Hotline 058 229 74 34 oder melden Sie sich für eine Vorgehensberatung an.
  • Nutzen Sie das Online-Tool für Gemeinden zum Thema Anpassung an den Klimawandel, das der Bund zur Verfügung stellt.

Als Privatperson:

Als Planerin und Planer:

Für Alle:

  • Besuchen Sie die Klimakonferenz zum Thema «Gesund altern trotz Klimaerwärmung» am 22. Oktober in Rapperswil: Klimakonferenz 2024 | OST

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