So funktioniert eine automatische Nachtauskühlung mit smarter Fenstersteuerung
Was bisher vor allem in mediterranen Ländern eine Rolle spielte, wird mit der Veränderung des Klimas auch in Mitteleuropa zunehmend wichtiger: Effiziente Methoden zur Kühlung von Gebäuden. Wenn man dabei auf energieintensive Möglichkeiten verzichten will, bietet sich eine automatisch gesteuerte Nachtauskühlung an. Gebäude können auf diese Weise nachhaltig über Nacht gekühlt werden.
In den Sommermonaten herrschen inzwischen auch in Deutschland und generell in Mitteleuropa oft über viele Tage in Folge Höchsttemperaturen im Bereich von 30 Grad Celsius – teilweise sogar deutlich darüber. Mit Blick auf die dauerhafte Veränderung des Weltklimas ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung auch in Zukunft fortsetzen wird. Was im Urlaub manchmal sogar gewünscht bzw.meistens immerhin gut zu ertragen ist, kann Arbeitstage auch innerhalb von Gebäuden unerträglich werden lassen.
Konzentriertes und produktives Arbeiten ist bei diesen Verhältnissen über einen längeren Zeitraum oft kaum noch möglich. Klimaanlagen bieten eine effektive Möglichkeit, Innenräume schnell zu kühlen, allerdings kann diese technische Lösung sehr energieintensiv und damit teuer sein. Teilweise verbrauchen Büro- und Verwaltungsgebäude im Sommer mehr Energie zum Kühlen als im Winter zum Heizen.
Außerdem stellt das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) hohe Anforderungen an die Energieeffizienz im Gebäudebetrieb. Das kann gerade bei großen öffentlichen Gebäuden zu einer Herausforderung werden. Die Nutzung einer energieintensiven Klimaanlage im gesamten Gebäude ist da kaum noch umsetzbar. Gleichzeitig bietet das GEG allerdings die Chance, sich intensiv mit Möglichkeiten eines energiesparenden Gebäudebetriebs auseinanderzusetzen und so auch das Leben und Arbeiten unter zukünftigen Klimabedingungen angenehm und nachhaltig zu gestalten.
Nachhaltig kühle Räume schaffen
Eine Methode, um Räume in den Sommermonaten energiesparend zu kühlen und dabei auch das GEG entsprechend umzusetzen, stellt die natürliche, kontrollierte Lüftung über Nacht dar. Die kühle Nachtluft wird dabei durch automatisch gesteuerte Fenster in die Gebäude geleitet. Gleichzeitig kann die tagsüber entstandene Wärme nach draußen entweichen.
Dieser Luftaustausch kommt durch natürliche Druckunterschiede, die zwischen mindestens zwei Öffnungen eines Gebäudes und außen herrschen. Besonders gut funktioniert dieser Luftaustausch bei modernen Fassaden mit sogenannten Parallel-Ausstellfenstern, bei denen sich die Fensterflügel als Ganzes parallel nach außen stellen. Auf diese Weise kann die kühle Luft von unten einströmen, während gleichzeitig warme, verbrauchte Luft nach oben austritt. Die Luftwechselrate ist dadurch höher als bei gekippten Fenstern.
Grundsätzlich eignen sich aber sämtliche Fenster für eine Nachtauskühlung durch einen Luftaustausch. Dazu genügt bereits ein schwacher Wind. So handelt es sich nicht nur um eine energieeffiziente und umweltschonende Methode der Kühlung, sondern auch um eine natürliche. Es entsteht dank der frischen Nachtluft ein angenehmes Raumklima bei guter Luftqualität.
Dank moderner Fenstertechnik werden bei einer Nachtauskühlung ganze Fensterfronten und Fenstergruppen automatisch angesteuert. Auch Lüftungszeiträume und andere Szenarien lassen sich durch eine zentrale Steuerung unkompliziert festlegen und ändern. Wird diese Form der Gebäudeklimatisierung zusätzlich mit thermischer Baukernaktivierung kombiniert, kann auf den Betrieb von kosten- und energieintensiven Klimaanlagen oft vollständig verzichtet werden. Dazu werden in Gebäudemassen, wie Betondecken, Rohre verlegt, durch die Wasser als Heiz- und Kühlmedium fließt.
Produktives Lernen dank Nachtauskühlung
Besonders eignet sich automatische Nachtauskühlung für öffentliche Gebäude, Bürobauten, Sportstätten und Schulen. Denn darin halten sich jeden Tag eine große Zahl von Menschen auf. Das erhöht nicht nur den Luftverbrauch, sondern auch die Temperatur im Gebäude. Deswegen verfügt zum Beispiel das Schulzentrum der Mittelschule Grundäckergasse in Wien über eine automatische Nachtauskühlung. Die Klassenzimmer und andere Räume, die sich durch den Unterricht und den Schulbetrieb aufgeheizt haben, werden über Nacht auf natürliche Weise heruntergekühlt. So ist am folgenden Tag wieder Unterricht in angenehmer Atmosphäre möglich. Die Fenster sind dazu mit GEZE Slimchain Fensterantrieben ausgestattet, die es ermöglichen, die Fenster automatisch zu öffnen und zu schließen. Mit einer Gebäudesteuerung vernetzt, lassen sich dann Jalousien, Markisen, Rollläden sowie Heizungen, Licht und eben auch Fenster steuern.
Gebäude smart steuern mit myGEZE Control
Um aus einem Gebäude ein Smart Building zu machen, das selbstständig dazu in der Lage ist, eine Nachtauskühlung entsprechend den Wetterverhältnissen und der Raumluftqualität vorzunehmen, kann ein Gebäude mit Systemen wie myGEZE Control ausgestattet werden. Die Fassade reagiert dann über Sensoren für Wärme, Wind oder Lichteinstrahlung auf sich verändernde Bedingungen und öffnet und schließt Fenster selbstständig abhängig von der Temperatur, Witterungsbedingungen und Raumluftqualität. Dadurch kann auch bei starkem Regen oder heftigem Wind verhindert werden, dass im Gebäude Schäden entstehen: Die Sensoren bemerken die kritischen Witterungsverhältnisse und schließen die Fenster rechtzeitig. Auch für die Sicherheit von Personen wird durch Sensoren gesorgt. Präsenzmelder überwachen die Schließkanten und verhindern, dass Menschen durch das automatische Öffnen und Schließen verletzt werden.
Eine solche Form der Gebäudeautomation ist nicht nur eine effiziente Umsetzung der Nachtauskühlung, sondern auch eine Möglichkeit den Anforderungen des GEG gerecht zu werden. Das Gesetz sieht nämlich bestimmte Automatisierungsgrade (mindestens Automatisierungsgrad B nach DIN V 18599-11: 2018-09) zwingend vor. Letztlich bieten diese Vorgaben bei genauerer Betrachtung genügend Gestaltungsspielraum, um maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln, von denen Gebäudebetreiber am Ende profitieren können.
Damit automatisierte Abläufe reibungslos funktionieren, bedarf es einer effizienten Gebäudeüberwachung. Dafür sorgt die IQ box KNX von GEZE, mit der die Fensterantriebe über den Gebäudebus angesteuert und Rückmeldungen empfangen werden können. Weitere Komponenten wie Taster und Sensoren sind über die integrierte Taster-Schnittstelle angeschlossen. Je nach Bedarf sind so auch Nachrüstungen und Erweiterungen unkompliziert möglich.
Damit auch die Kommunikation zwischen der KNX- und der BACnet-Umgebung der Gebäudeleittechnik GLT reibungslos verläuft, können klare Kommunikationsprotokolle zwischen den Systemen festgelegt werden. Das gewährleistet einen effizienten Datentransfer.
Öffentliche Gebäude, in denen auch in den heißen Sommermonaten ein reger Tagesbetrieb herrscht, können auf diese Weise zu erträglichen Orten gemacht werden. Das geschieht dank einer automatischen Nachtauskühlung nicht nur selbstständig und effektiv, sondern anders als bei energieintensiven Klimaanlagen auch noch nachhaltig und klimabewusst.
