Lüftungstechnik für die Schule
System für einen ganzheitlichen Ansatz
Bei der Sanierung und Modernisierung von Schulen ist das Raumklima ein großes Thema. Oftmals muss dafür nicht nur eine nachhaltige, sondern auch eine kostengünstige Lösung gefunden werden. Mechanische Lüftungsanlagen sind hier meist keine ideale Option. Im Rahmen der Generalsanierung der Grund- und Mittelschule in Dorfen entschied man sich daher für eine natürliche Lüftung als Einzelraumregelung und Nachtauskühlung.
Täglich besuchen rund 500 Kinder und Jugendliche die Grund- und Mittelschule in Dorfen im oberbayerischen Landkreis Erding. Der Campus bietet hervorragende Lern- und Arbeitsbedingungen in einem modernen und einladenden architektonischen Umfeld. Zu verdanken ist dies einer umfassenden Generalsanierung, die im Jahr 2014 von der Stadt Dorfen in die Wege geleitet wurde. Bei dem mittlerweile 40 Jahre alten Schulbau erfüllten sowohl die Gebäudehülle als auch das Innere der Gebäude nicht mehr die heutigen baulichen und energetischen Standards. Die Sanierung wurde innerhalb von drei Jahren und – im laufenden Schulbetrieb – durchgeführt. Im ersten Bauabschnitt erfolgten die Arbeiten in den Innenräumen der Grundschule inklusive der Aula und der Neubau einer Mensa und Cateringküche. Der zweite Bauabschnitt umfasste die Sanierung der gesamten Mittelschule sowie der Turnhalle. Das architektonische Konzept für die Sanierung und den Neubau entwickelte die Coplan AG aus München. Es wurde 2016 mit dem Fassadenpreis des Landkreises Erding ausgezeichnet.
Ziel der Generalsanierung war es, die Lern- und Arbeitsbedingungen für Schüler wie auch Lehrer maßgeblich zu verbessern. Dabei fanden neben baulichen auch raumklimatische und lüftungstechnische Aspekte Berücksichtigung. In Dorfen fiel die Wahl auf ein modernes System zur natürlichen Lüftung, um das Raumklima zu verbessern. Es sollten in diesem Zuge nicht nur die Instandhaltungskosten gesenkt, sondern auch die Anreicherung von CO2 in der Luft reduziert werden.
CO2 unter Kontrolle
Die Ursache schlechter und ungesunder Raumluft liegt oftmals in einer zu hohen CO2-Konzentration. Diese wird entweder durch unzureichendes Lüften oder eine große Ansammlung von Personen auf kleinem Raum hervorgerufen. Eine Studie des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP belegt, dass sich Kinder vielfach in Klassenzimmern aufhalten, in denen die CO2-Konzentration über 2.000 ppm liegt. Empfohlen wird eine Konzentration zwischen 1.000 und 1.200 ppm. Forscher fanden außerdem heraus, dass sich eine Verbesserung des Raumklimas durch eine Reduzierung von Kohlenstoffdioxid positiv auf die Konzentrationsfähigkeit der Schüler auswirkt. Um einer schlechten Raumluft vorzubeugen, ist es wichtig, dass ein regelmäßiger und ausgiebiger Luftaustausch zwischen innen und außen stattfindet.
Pluspunkt natürliche Lüftung
Die natürliche Lüftung ist hier gegenüber einer maschinellen Lüftung klar im Vorteil. Der Energiebedarf ist gering und die Investitions- und Instandhaltungskosten fallen deutlich niedriger aus. Sie bietet sich gerade in Schulen an, wo staubige Luft und die Geräuschentwicklung einer Lüftungsanlage besondere Störfaktoren darstellen. Das Ingenieurbüro für technische Gebäudeausrüstung Wüst & Partner aus Erlenbach am Main entwickelte für die Grund- und Mittelschule Dorfen ein wirtschaftliches Konzept. Dies sah eine Kombination aus natürlicher Lüftung und Nachtauskühlung in den Klassenzimmern vor. Realisiert wurde das System „NV Advance“ von WindowMaster (www.windowmaster.de).
Präziser Luftaustausch
Bei „NV Advance“ handelt es sich um ein intelligentes und automatisches Lüftungssystem, das mehrere Räume und Lüftungszonen unabhängig voneinander betrachtet und kontrolliert. Anhand von Sensoren ermittelt es genau, wann und wieviel Luftzufuhr notwendig ist, um ein optimales Raumklima zu erzielen. Dazu bezieht es eine Vielzahl von inneren und äußeren Faktoren ein. Hierzu gehören zum Beispiel der Gebäudestandort und die Umgebung. Eine Wetterstation übermittelt zudem Daten über die äußeren Bedingungen wie Windrichtung und ‑geschwindigkeit, Niederschlag und Außentemperatur. Ebenfalls Berücksichtigung finden die aktuelle Innentemperatur und CO2-Konzentration in jedem Raum im Gebäude. Die gesammelten Daten werden ausgewertet und dann in Befehle für das genaue Öffnen und Schließen der Fenster umgewandelt.
Genaue Berechnung von Luftströmen
Um in allen Bereichen ein optimales Raumklima zu erreichen, wurde die Schule zunächst in 28 Zonen unterteilt. Im Rahmen einer Strömungssimulation (CFD) entwickelte WindowMaster ein Modell des Gebäudes und der Umgebung. Anhand dessen ließen sich die Luftströme für einzelne Fenster individuell – und abhängig von Luftdruck und Windrichtung – berechnen. Auf diese Weise ist es möglich, Fenstern beim Öffnen und Schließen eine exakte, voreingestellte Position zuzuweisen. So gelangt genau die Menge an Luft in den Raum, die für die Sicherstellung eines angenehmen Klimas benötigt wird. Dabei lassen sich Wind und Thermik – als natürliche Ressourcen – effizient nutzen. Die automatische Steuerung der Fensterelemente stellt zudem sicher, dass in den Klassenzimmern immer ausreichend gelüftet wird. In der Ferienzeit stellt dies eine besondere Entlastung dar.
Sommerlicher Wärmeschutz
Zentral für „NV Advance“ ist das energieeffiziente Zusammenspiel verschiedener Gewerke – so erlaubt das System auch die bedarfsabhängige Einbindung der Heizung und Sonnenschutzanlagen der Schule. Letztere sind automatisch geregelt und bieten einen effizienten Schutz vor Überhitzung an heißen Sommertagen. „NV Advance“ ermöglicht außerdem eine effiziente Nachtauskühlung über automatisch gesteuerte Fensterelemente. Dabei wird die über den Tag entstandene Wärmelast in den Nachtstunden effizient abgeführt. Sowohl die natürliche Nachtauskühlung als auch die Einbindung des Sonnenschutzes tragen zum sommerlichen Wärmeschutz bei und schaffen beste Voraussetzungen für konzentriertes Lernen und Arbeiten bei Tag.
