Nachtauskühlung in Industriehallen: wirksam und umweltverträglich
Südeuropa wird in diesem Sommer von einer Hitzewelle mit Temperaturen weit jenseits der 40 °C heimgesucht. Und auch in Deutschland herrschen mitunter klimatische Bedingungen, die das Arbeiten insbesondere in warmen Industriehallen enorm erschweren. Vielfach kommt noch zusätzliche Wärme aus Produktionsanlagen usw. hinzu. Bei den Mitarbeitern ist da schnell die Akzeptanzgrenze erreicht, wenn nicht gar überschritten. Unter Umständen können derart hohe Temperaturen sogar zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Auch sind Auswirkungen auf den Produktionsprozess in vielen Bereichen nicht auszuschließen.
Lichtkuppeln, hier in Lüftungsstellung, können optimal zum Austausch warmer Innenluft gegen kühlere Außenluft beitragen. Bild: FVLR
Allwetterlüfter können auch für die Nachtauskühlung eingesetzt werden. Bilder: FVRL
Ulrich Koch, Geschäftsführer FVLR. Bild: FVLR
Ein unterstützendender Lösungsansatz ist die Nachtauskühlung über eine natürliche Lüftung. Viele Gewerbebauten verfügen bereits über Lichtkuppeln, Flachdachfenster oder Lichtbänder. „Meist lassen sie sich ohne großen Aufwand auf einen automatisch gesteuerten Lüftungsbetrieb umstellen“, sagt Ulrich Koch vom Fachverband FVLR.
Generell werden Temperaturen unterschiedlich wahrgenommen. Je nach Aktivität, Bekleidung, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit, um nur einige Punkt zu nennen, reagiert jeder Mensch anders. Gleichwohl gibt es für Arbeitsplätze eine eindeutige Konkretisierung, zu finden in der Arbeitsstättenregel (ASR) A3.5. Überschreiten die Außenlufttemperaturen die Grenze von 26° C, sind im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung für unterschiedliche Personengruppen und/oder Arbeitsplätze geeignete Maßnahmen zu definieren und umzusetzen. Übersteigt die Temperatur in den Räumen gar, die Grenze von 30° C sind weitergehende Maßnahmen zu ergreifen.
Sonnenschutz hält nur Wärme von außen ab
„Die Definition der zusätzlichen Maßnahmen hat ebenfalls im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung zu erfolgen“, erklärt Ulrich Koch, Geschäftsführer des Fachverbands Tageslicht und Rauchschutz e.V. (FVLR). „Hierbei ist zu beachten, dass technische und organisatorische Maßnahmen, also kollektive Schutzmaßnahmen für alle, Vorrang vor personenbezogenen Maßnahmen haben.“ In der ASR A3.5 werden einige beispielhafte mögliche Maßnahmen aufgeführt, darunter Steuerung des Sonnenschutzes, zusätzliche Pausen usw. Aber auch Lüftung in den Morgenstunden sowie die Steuerung der Lüftungseinrichtungen als Nachtauskühlung werden vorgeschlagen. „Während der Sonnenschutz lediglich den Wärmeeintrag von außen reduzieren kann, bringt das Konzept der Nachtauskühlung einen deutlich höheren Effekt“, so der FVLR-Geschäftsführer. „Und es ist sowohl für Bestandsgebäude wie auch für den Neubau geeignet.“
Der Hintergrund: Jedes Gebäude absorbiert die Wärme, die durch Anlagen, Geräte, Gebäudenutzern oder durch Sonneneinstrahlung in den Räumen entsteht. Diese Wärme wird über den Tag von der Gebäudestruktur gespeichert und kann über eine gesteuerte natürliche Lüftung in den Nachstunden („Nachtauskühlung“) wieder abgeführt werden. Denn selbst bei „Tropennächten“ sinkt die Außentemperatur im Vergleich zu Temperatur im Gebäude deutlich. Bei der Nachtauskühlung wird diese Temperatur-Differenz genutzt, um mit einer kontrollierten natürlichen Lüftung die warme Luft im Gebäude durch frische, kühlere Luft von außen zu ersetzen. „Der Clou ist, dass dies automatisch gesteuert passiert“, so Ulrich Koch. Aber nicht nur die warme Luft wird ausgetauscht. Auch die in den Bauteilen und der Gebäudestruktur gespeicherte Wärme kann abgeleitet werden. Für die tägliche Nutzung steht somit ein deutlich kühleres Gebäude zur Verfügung. Der Aufwand für Kühlung oder sogar die Klimatisierung am Tag in der Hauptnutzungszeit des Gebäudes kann reduziert werden – mit erheblichen Energieeinsparungen.
Lichtkuppeln, Flachdachfenster und Lüftungsklappen in Lichtbändern sind durch die Vielzahl der unterschiedlichen Lösungen die idealen Abluft-Öffnungen für die Nachtauskühlung. Auch sind sie vielfach schon mit Lüftungsantrieben – ob pneumatisch oder elektrisch – bereits ab Werk ausgestattet. „Eine Nachrüstung mit Antrieben im Bestand ist in der Regel problemlos möglich.“ Kombiniert mit einer entsprechenden Steuerung zur Nachtauskühlung und, so erforderlich, mit einen Wind- und Regensensor ausgestattet, können auch Bestandsanlagen kurzfristig ohne großen technischen Aufwand für eine effektive Wärmeabführung in den Nachstunden, aber auch als Be- und Entlüftung im Tagesbetrieb genutzt werden.
Allwetterlüfter für die Nachtauskühlung
Um die Lüftung unabhängig der jeweiligen Witterungssituation sicherzustellen, stehen bei Bedarf auch Allwetterlüfter zur Verfügung. Doppelklappen oder Lamellenlüfter werden immer dann eingesetzt, wenn in Betrieben mit einem Hitze-Überschuss große Mengen an Wärme abgeführt werden müssen. Diese Technik kann auch für die Nachtauskühlung eingesetzt werden. Insbesondere in der Kombination mit einer Schlechtwetterlüftung und mit entsprechender Steuerung können die erforderlichen Querschnitte auch bei schlechter Witterung sichergestellt werden: Bei Regen wird die Doppelklappe geschlossen und die Seitenklappen werden geöffnet. „Die Abführung der Wärme erfolgt somit witterungsunabhängig.“ Für eine eventuelle Nachrüstung im Bestand stehen auch hier entsprechende Lösungen zur Verfügung. Eine weitere Möglichkeit ist die zusätzliche Ausstattung mit Ventilatoren in den Aufsetzkränzen der Lichtkuppeln oder Flachdachfenstern.
Im industriellen Bereich erreicht die Nachtlüftung durch die wirksame Höhe zwischen den Abströmöffnungen für die warme Luft - wie Lichtkuppeln, Flachdachfenstern und Lüftungsklappen in Lichtbändern im Dachbereich - und den erforderlichen Zuluftöffnungen wie Fenster und Türen im unteren Bereich der Halle einen hohen Wirkungsgrad. „Aber auch in niedrigen Räumen können durch eine gezielte und gesteuerte natürliche Lüftung hohe Luftwechselraten erreicht werden“, sagt Ulrich Koch. „So können sich Unternehmen auf die Zunahme von Hitzetagen in den kommenden Sommern vorbereiten.“
Literaturtipp der Redaktion:
Die beiden zur InnoVision-Gruppe gehörenden Unternehmen PlanTeam Schwarz und GreenSpleen haben eine Simulation der Nachtauskühlung eines Berliner Bürogebäudes durchgeführt. Sie belegt die Effizienz dieser natürlichen Gebäudeklimatisierung – nicht nur für Passivhäuser oder stark gedämmte Gebäude, sondern auch für Bestandsgebäude. Hier geht’s zum Bericht.
