Sie sollen für eine angenehme Raumtemperatur sorgen, im Büro oder der Wohnung, im Sommer wie im Winter: Moderne Klimasysteme sind wichtig für unser Wohlbefinden. Aber steht ihre Verwendung im Einklang mit den Ansprüchen an Nachhaltigkeit? Wissenschaftler/innen untersuchten vier gängige Systeme.
Die MWH Barcol-Air AG aus Stäfa wandte sich an Experten der Hochschule Luzern sowie der Büros Reuss Engineering AG aus Winterthur und Ebert-Ingenieure in München. Gemeinsam untersuchten die Wissenschaftler und Ingenieure Klimakonvektoren, Wasserkühldecken, Betonkernaktivierung und Hybridkühldecken. Alle vier Ausführungen haben gemeinsam, dass sie sich im jeweiligen Aufenthaltsraum befinden und von mehr oder weniger kaltem Wasser durchflossen werden.
Klimakonvektoren sind kompakte Truhen, die mit Ventilatoren ausgerüstet sind und kühle Luft in den Raum blasen. Um höhere Wassertemperaturen zu ermöglichen und die Ventilatoren zu vermeiden, kommen bei den anderen drei Systemen grosse Kühlflächen unter der Raumdecke zum Einsatz. Konventionelle Kühldecken sind in der Regel integriert in abgehängte Decken. Bei der Betonkernaktivierung hingegen sind Kunst- stoffrohre in den Beton eingearbeitet. Die Hybridkühldecke kombiniert die beiden Ansätze: Hier nutzt das von der Decke abgehängte Bauteil den Beton als Zwischenspeicher.
«Uns war es wichtig, endlich in einer direkten Gegenüberstellung wissenschaftlich fundierte Referenzwerte zu erhalten», sagt Marco Billeter, CEO der MWH Barcol-Air AG. Aufgrund unterschiedlicher Interessenslagen von Beteiligten an der Erstellung, dem Betrieb und Nutzen von Gebäuden kommen bisher meist Systeme zur Anwendung, die je nach Präferenz nur Einzelkriterien entsprechen. Um praxisrelevante Aussagen zu erhalten, wurden repräsentative Rahmenbedingungen, wie Wetterdaten oder Nutzungsverhalten, in ein Modellgebäude projiziert und die vier genannten Klimasysteme einander gegenübergestellt. Die Rahmenbedingungen entsprachen denjenigen eines typischen, vierzigstöckigen Verwaltungsgebäudes am Standort Frankfurt/Main. «Für die Bewertung der Nachhaltigkeit der vier Klimasysteme haben wir die Einhaltung der Behaglichkeitsanforderungen, den Energiebedarf und die Lebenszykluskosten als Kriterien herangezogen», erklärt Uwe W. Schulz von der Hochschule Luzern die wissenschaftliche Vorgehensweise. Das Ergebnis: Punkto Umweltverträglichkeit schnitten die beiden Raumklimasysteme Betonkernaktivierung und Hybrid-Kühldecke am besten ab. Sie haben einen geringeren Energiebedarf und erzeugen weniger CO2- Emissionen.
Grund hierfür sind bei beiden die guten Speichereigenschaften von Beton. «Hier zeigt sich sehr deutlich, welche ungenutzten Potenziale sich heute in den Gebäuden befinden und welche wesentliche Rolle der Wahl des Klimasystems alleine unter diesem Aspekt zukommt», so Uwe Schulz. Auch bei den Lebenszykluskosten, bei denen neben den Anschaffungskosten auch Faktoren wie Nutzungsdauer, Instandhaltung und Energiekosten berücksichtigt werden müssen schneiden Betonkernaktivierung und Hybrid-Kühldecke am besten ab. Dies obwohl die Klimakonvektoren, mit niedrigeren Anschaffungskosten punkten. Betrachtet man zudem das Kriterium Behaglichkeit, belegt das System der Hybridkühldecke dank seiner Regulierbarkeit der Temperatur schliesslich den vordersten Platz. «Gerade in der Diskussion mit Bauherren und Planungspartnern können wir nun die detaillierte Datenbasis für eine neue Argumentationskette nutzen. Schliesslich gewinnt vor allem das Thema Lebenszykluskosten stetig an Bedeutung», so Marco Billeter.
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