«Nicht ab­hän­gig von Tech­nik ma­chen»

Gebäudeforscher an der Hochschule in Luzern (HSLU) wollten wissen, wie man «angesichts des Klimawandels planen soll». Mithilfe von Simulationen haben sie untersucht, wie sich Behaglichkeit und Energiebedarf in neuen und alten Wohnhäusern ändern, wenn die Klimaprognosen eintreffen.

Publikationsdatum
04-10-2019

TEC21: Herr Settembrini, Sie haben mit anderen Gebäudeforschern eine Studie über das «Planen angesichts des Klimawandels» veröffentlicht. Werden energieeffiziente Gebäude den klimatischen Anforderungen auch in den nächsten vier bis fünf Jahrzehnten – baulich und technisch – gerecht?

Gianrico Settembrini: Der aktuelle Ansatz, die Transmissionsverluste einer Gebäudehülle mit guter Wärmedämmung zu reduzieren und durch passive solare Gewinne im Winter auszugleichen, wird auch in Zukunft funktionieren. Die laufenden Klimaprognosen lassen bis Mitte des Jahrhunderts aber eine Reduktion des Heizwärmebedarfs um 20 bis 30 % erwarten. Zugleich wird sich die thermische Behaglichkeit in Innenräumen während des Sommers deutlich verschlechtern. Gut konzipierte energieeffiziente Gebäude werden deshalb entsprechende Massnahmen in die Betrachtung miteinbeziehen müssen. Der Fokus verschiebt sich vom winterlichen Wärmeschutz zur Behaglichkeitsfrage im Sommer. 

TEC21: Sind nun auch Wohnhäuser zwingend aktiv zu kühlen?

Gianrico Settembrini: Um eine Überhitzung von Innenräumen zu verhindern, sind das einwandfreie Bedienen des Sonnenschutzes und eine effiziente Nachtauskühlung wirksame Massnahmen. Der Nutzer spielt deshalb eine entscheidende Rolle. Eine Automatisierung von Lüftungssystemen kann zusätzlich in Betracht kommen, wenn die Lärmbelastung oder der Einbruchsschutz ein manuelles Durchlüften der Wohnräume verunmöglicht. Von der Architektur sind jedoch innovative Entwurfsansätze gefragt, um etwa eine Nachtauskühlung für alle Räume sicherzustellen. Ein technischer Ansatz ist Geocooling, das Kühlen über Erdsonden. Weil das Erdreich im Sommer mit der Raum­abwärme erwärmt wird, erhöht sich zudem die Effizienz der Wärmebereitstellung im Winter.

TEC21: Kann man auf zusätzliche Technik verzichten?

Gianrico Settembrini: Auf aktive Kühlmassnahmen soll man nicht zwingend angewiesen sein. Ein Gebäude kann heute schon so entworfen und konzipiert sein, dass es den Folgen des Klimawandels standhält. Ziel ist es, die energetische Performance über den gesamten Lebenszyklus zu optimieren. Das kann beispielsweise mit Fensterflächen oder der thermischen Speicherfähigkeit beeinflusst werden.

TEC21: Bestehende Gebäude schneiden in der Klimastudie gut ab. Gibt es da – anders als beim Wärmeschutz im Winter – ­keinen Handlungsbedarf?

Gianrico Settembrini: Die analysierten Gebäude im Bestand wurden kürzlich energetisch saniert, etwa am Dach und an den Fenstern. Ihr Heizwärmebedarf liegt aber weiterhin über Neubauniveau. Im Vergleich dazu ist das Überhitzungs­risiko geringer, was an den typologischen Unterschieden zwischen Alt- und Neubau liegt. Der Fensteranteil, die Art des Sonnenschutzes sowie die Lüftungsmethode sind dabei die grössten Unterschiede.

TEC21: Folgerichtig wären kleinere Fenster zu empfehlen?

Gianrico Settembrini: Sicher sind Gebäude mit geringem Glasanteil günstiger, um eine hohe Behaglichkeit im Sommer zu garantieren. Doch eine pauschale Empfehlung möchte ich daraus nicht ableiten. Der Handlungsbedarf ist weiterhin ge­bäu­despezifisch zu evaluieren. Dazu braucht es eine gesamtheitliche ­Betrachtung: Reduziert man Fenster­flächen, sinken zwar die solaren Lasten und der Kühlbedarf. Parallel dazu kann aber der Beleuchtungsbedarf steigen, weil weniger Tageslicht einfällt.

TEC21: In den USA oder den Niederlanden definiert man den Gebäudekomfort etwas flexibler. In der Fachwelt spricht man von der «adaptiven thermischen Behaglichkeit». Sind solche Überlegungen in die Planungsstudie eingeflossen?

Gianrico Settembrini: Den adaptiven Komfortansatz haben wir für das Design der Studie diskutiert. Trotzdem haben wir uns für eine konservative Betrachtung entschieden und die heute gängigen Nor­men als Bewertungsgrundlage benutzt. Aus unserer Sicht ergibt sich daraus eine realitätsnähere Prognose, wie sich der Energieverbrauch für die Klima­kältebereitstellung entwickeln wird.

TEC21: Aber deutet nicht einiges darauf hin, dass sich der Mensch teilweise an höhere Temperaturen gewöhnen wird?

Gianrico Settembrini: Durchaus, aber Erfahrungen im südlichen Europa zeigen: Immer mehr Innenräume werden aktiv gekühlt, sofern man es sich leisten kann. Das deckt sich mit den Beobachtungen in der Schweiz in den letzten warmen Sommern. Während der Hitzewellen sind Klimageräte in der Regel aus­verkauft. Demgegenüber ist es aber richtig, dass nicht nur die maximalen Tagestemperaturen entscheiden, wie behaglich ein Nutzer das Raumklima empfindet. Wesentlich ist zum Beispiel auch, dass sich der menschliche Körper in den kühlen Nachtstunden genügend von der Hitze erholen kann.

Die ausführliche Version dieses Artikels ist erschienen in TEC21 40/2019 «Sommerhitze: Was brauchts am Bau?

Die HSLU-Klimastudie rechnet bis 2060 mit einem Anstieg der durchschnittlichen Sommertemperatur um 4 °C, was die dannzumal erforderliche Kälteleistung des Gebäudeparks beträchtlich erhöhen wird. Die berechnete Zunahme erhöhe sich im Vergleich zu heute um den Faktor 4, so die Autoren. Für Neubauten bedeutet dies: Der Kühlbedarf zieht mit dem Heizwärmebedarf gleich. 

Noch anschaulicher wird die erwartete Veränderung mit folgender Analogie: Ein Raum, der unter heutigen Gegebenheiten mit oder ohne sommerlichen Wärmeschutz höchstens 27 °C warm wird, heizt sich 2060 mit denselben Interventionen bis 33 °C auf. Doch damit nicht genug: Auch die Dauer der Hitzewellen nimmt zu. Für ein Wohnhaus im Schweizer Mittelland, das mit heutiger Technik ausgerüstet ist, geht man in der Klimastudie von mehr als «1000 Überhitzungsstunden» aus. 2003 ist zwar bekannt für seinen ausserordentlichen Hitzesommer, doch im Vergleich zu den kommenden 40 Jahren war die damalige Aufheizungsrate lediglich halb so gross.