Natürlich kontrollierte Schullüftung
Projektdurchführung
Technische Hochschule Rosenheim (THRo)
Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer
Hochschulstr. 1
83024 Rosenheim
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Ziel dieses Projektes war die Bestimmung des Potenzials und Tauglichkeit der freien, natürlichen Lüftung von Schulklassen. Die Schullüftung wurde hierbei gewählt, weil diese meist umfangreich (viel Luftbedarf), normiert (Altersklassen, Schulformen), in hoher Anzahl verfügbar (Ergebnisse gut multiplizierbar) und die Anwendung dringlich ist.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Folgenden eine grobe Übersicht der Arbeitsschritte und in Klammer Methoden:
1. Definition Luftbedarf (Recherche, sowie Luftqualitätssimulation (1-Knoten-Luftzonenmodell))
2. Einfluss und Potential der Schachtlüftung (Dynamische Ganzjahresimulation (Mehrknoten-Luftzonenmodelle sowie CFD-Simulationen))
3. Einfluss und Potential der Nutzung eines Solarkamins (Dynamische Ganzjahresimulation (Mehrknoten-Luftzonenmodelle sowie CFD-Simulationen))
4. Einfluss und Potential windinduzierter Druckverhältnisse am Gebäude (Dynamische Ganzjahresimulation (CFD-Simulationen))
5. Prüfung Einfluss und Notwendigkeit lüftungstechnischer Komponenten (Recherche sowie Auswertung (1-4), Abgleich bei Simulation)
6. Energetische Bewertung und Vergleich (Dynamische Ganzjahresimulation)
Ergebnisse und Diskussion
Dieses Forschungsvorhaben untersuchte das Potenzial der natürlichen, kontrollierten Lüftung von Schulklassen in Deutschland. Ziel war, durch Nutzung physikalischer Prinzipien wie den Kamineffekt, Winddruck und Solarenergie eine energieeffiziente und effektive Belüftung zu ermöglichen, die die Luftqualität sichert und den Energieverbrauch reduziert.
Es wurde gezeigt, dass natürliche Lüftung in den meisten Jahreszeiten (klassische Schulzeiten) in Deutschland grundsätzlich möglich ist, wobei unterstützende Maßnahmen wie Solarabsorber (Solarkamine) die Funktionalität verbessern können, teils sogar notwendig sind.
Die Bedeutung der technischen Komponenten (z. B. Lüftungsklappen, Schalldämpfer, Ventilatoren) ist wichtig und essentiell, um eine kontrollierte und sichere Belüftung zu gewährleisten.
Die energetische Bewertung zeigt, dass die Systeme prinzipiell energetisch gleichwertig, im Vergleich zu Lüftungsgeräten mit WRG, gebaut werden können, bei etwas schlechterer durchschnittlichen Luftqualität.
Insgesamt zeigt das Forschungsvorhaben, dass natürliche, kontrollierte Lüftung von Schulklassen in Deutschland prinzipiell möglich und umsetzbar ist. Für die Praxis wird eine Kombination aus natürlichen Prinzipien, unterstützenden technischen Komponenten und Standortanalysen empfohlen.
Zu beachten sind hierbei jedoch die enormen Anforderungen an Planung (vereinfacht oder Simulation), bauliche Umsetzung (Erschließungsarten, Luftkanalquerschnitte) und das hochsensible Thema der Drucksituation.
Die baulichen Gegebenheiten der gesamten Schule oder einzelner Klassen ermöglichen die Umsetzung natürlicher Lüftungskonzepte, können diese aber auch komplett verwerfen.
Viele der in der Empfehlungsmatrix (siehe Sachbericht) aufgeführten Randbedingungen wie Standort, Windsituation, Außen- und Fortlufterschließung können bei einem real zu bauenden Schulgebäude nicht frei gewählt werden.
Hieraus lässt sich zusammenfassend beurteilen, dass die Umsetzung an Schulen mit deutschem Klima durchaus möglich ist, jedoch sowohl Planung- als auch realer Betrieb alles andere als einfach ist.
Sowohl gute Planung und auch insbesondere die Nutzung (Fensteröffnung, Türen an Treppenhäusern, etc. ), welche die Drucksituationen elementar ändern, sind hochsensibel.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Die Ergebnisse wurden in einem Sachbericht veröffentlicht. Zusätzlich wurden die Inhalte am Tag der Forschung der TH Rosenheim vorgestellt.
Die TH Rosenheim ist derzeit in Gesprächen mit Kommunen über Natürliche Be- und Entlüftung von Schulen, teils bei konkreten Projekten. Hierbei besteht großes Interesse an den Inhalten der Projektergebnisse.
Die Ergebnisse werden mittelfristig bei öffentlichen Veranstaltungen sowie Konferenzen vorgestellt und kommuniziert.
Fazit
Insgesamt zeigt das Forschungsvorhaben, dass natürliche, kontrollierte Lüftung von Schulklassen in Deutschland prinzipiell möglich und umsetzbar ist.
Zu beachten sind hierbei jedoch die enormen Anforderungen an Planung (vereinfacht oder Simulation), bauliche Umsetzung (Erschließungsarten, Luftkanalquerschnitte) und das hochsensible Thema der Drucksituation.
Selbst kleine Einflüsse, egal ob bauliche Einflüsse oder in der Nutzung, können zur Untauglichkeit des Systems führen.
Daraus folgend lässt sich sagen, dass ein herkömmliches Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung zumindest deutlich robuster gegen äußere oder innere Einflüsse ist.
Als Ausblick wäre ein begleitendes Monitoring der Volumenströme an einem realen Praxisobjekt extrem hilfreich um diese Sensitivität auf externe Einflüsse (Wetter, Wind, Nutzung, Komponentenverwendung) untersuchen zu können und eine mögliche Lücke im Vergleich zur Theorie zu schließen. Insbesondere die Themen Tauglichkeit, Nutzerakzeptanz sowie Robustheit gegen unkontrollierbare Einflüsse wären hier Themen, welche man unbedingt untersuchen sollte.