Betonkerntemperierung mit Frischluft – Intelligentes Lüftungssystem für Schulen

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Aktuell blicken viele Menschen besorgt auf die Schulen und überlegen, wie dort das Infektionsrisiko niedrig gehalten werden kann. Ein häufig diskutiertes Problem ist die notwendige Lüftung in Gebäuden, die nicht über eine mechanische Belüftung verfügen. Gerade in der kalten Jahreszeit erfolgt oftmals nur ein zu kurzer und daher meist mangelhafter Luftaustausch. Wenn sich ein covidpositiver Mensch in einem solchen Raum befindet, steigt bei schlechter Durchlüftung die virenbelastete Aerosolkonzentration mehr und mehr an. Dadurch steigt auch das Infektionsrisiko für die Mitschüler drastisch. Inzwischen ist der Hype um die Luftqualität in Schulen so groß, dass innerhalb kürzester Zeit unzählige mehr oder weniger brauchbare Systeme zur Luftreinigung präsentiert werden.

Bereits vor 20 Jahren hat die Stuttgarter Firma Kiefer Klimatechnik die Betonkerntemperierung CONCRETCOOL mit Zuluft entwickelt. Das BTA-Lüftungssystem hat sich inzwischen vielfach in der Praxis bewährt und ist gerade für Schul- und Verwaltungsneubauten geeignet. Dabei verbindet es zwei wichtige Aspekte in idealer Weise miteinander: Verbrauchte und belastete Luft wird gegen frische, unbelastete Außenluft ausgetauscht, gleichzeitig wird der Energieeffizienz Rechnung getragen.

Doppelfunktion in der technischen Gebäudeausrüstung

Die Besonderheit von CONCRETCOOL ist, dass Außenluft – und nicht wie üblicherweise Wasser – als Wärmeträgermedium dient und ohne weiteren Energieaufwand zur direkten Kühlung der Betondecken genutzt wird. Während die Zuluft zunächst die Kühlrohre innerhalb der Betondecken durchströmt, erwärmt sie sich fast bis zur Deckentemperatur. Anschließend wird die Zuluft über Kiefer-Luftdurchlässe den Räumen zugeführt und deckt den hygienischen Frischluftbedarf im Gebäudeinneren. Die thermische Bauteilaktivierung bietet zudem die Möglichkeit, die Gebäudemasse als Energiespeicher zu nutzen – ein wichtiger Vorteil, da die Anforderungen an die Energieeffizienz von Neubauten immer weiter steigen und ressourcenschonende Heiz- und Kühltechniken sowie erneuerbare Energien zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Funktionsweise des Lüftungssystems CONCRETCOOL ähnelt einer Warmluftheizung der alten Römer. Dabei wurden massive Bauteile wie Wände, Fußböden oder Sitzbänke mit warmer Luft durchströmt. Während jedoch in der Antike außerhalb des Hauses liegende Brennöfen als Energiequelle dienten, wird bei CONCRETCOOL das Kühlpotenzial der Außenluft verwendet, wodurch bis zu 50 Prozent des Energiebedarfs im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit Wasser als Energieträger eingespart werden können.

Zentrale Frischluftversorgung für wache Köpfe im Unterricht

Auch vor der Corona-Pandemie fehlte es bereits in vielen Klassenzimmern in Deutschland an frischer Luft. Der Richtwert von 1.000 ppm CO₂ in der Atemluft von Schülerinnen und Schülern wird bis heute vielerorts überschritten. Die bekannten Folgen sind Müdigkeit und Konzentrationsstörungen. Einige Bauherren und Planer haben bei Schulneubauten in der Vergangenheit diese Problematik berücksichtigt und durch den Einbau eines BTA-Lüftungssystems frühzeitig vorgesorgt.

Im Grimmelshausen-Gymnasium in Gelnhausen in der Nähe von Frankfurt am Main setzten die planenden Ingenieure CONCRETCOOL als zentrale Frischluftversorgung ein. Die Zuluft wird dabei nicht direkt in den Raum geführt, sondern durchströmt zuerst die in der Decke einbetonierten Aluminium-Kühlrohre – und sorgt damit für die Deckenkühlung. Dabei erwärmt sich die Zuluft ohne Nacherhitzer auf angenehme 21 °C. Die Schule profitiert somit von niedrigen Betriebskosten, maximalen Energieeinsparungen und hygienisch durchlüfteten Unterrichtsräumen.

Auch bei den Berufskollegs Herwig-Blankertz und Max-Born in Recklinghausen wurde bei der Planung langfristig und nachhaltig gedacht. Für ein behagliches und zugleich hygienisches Raumklima, das zu jeder Tages- und Jahreszeit konzentriertes Arbeiten ermöglicht, wurde ein integrales Energie- und Gebäudekonzept entwickelt. Neben der zweischaligen Gebäudehülle nimmt auch hier das Lüftungssystem CONCRETCOOL in Verbindung mit einer Ersatzluftanlage die zentrale Rolle ein. Die Außenluft steht an 70 Prozent des Jahres mit Temperaturen unterhalb von 12 °C, also bereits kühl und kostenlos, zur Verfügung – ideal für die Frischluftversorgung von Unterrichtsräumen.

Neben Hygiene und Nachhaltigkeit auch ästhetisch ein Pluspunkt

Bei Neubauten ist eine häufige Anforderung an die Lüftungsanlagen, dass diese die architektonische Gestaltung nicht beeinträchtigen. So planten die Architekten der Sebastian-Lotzer-Realschule in Memmingen durchgehend glatte Betondecken. Für das CONCRETCOOL-System der Idealfall: Die Luftleitung ist im Raum unsichtbar, lediglich die Luftdurchlässe werden in die Betondecke oder in die Flurtrennwand unauffällig integriert. Zusätzliche Lüftungsrohre unter der Decke sind somit nicht erforderlich. Die Kiefer-Luftauslässe lassen sich optisch auf das gestalterische Konzept des jeweiligen Bauvorhabens anpassen.

Umdenken ist nötig: Langfristige Lösungen für eine nachhaltige Zukunft

Für die Zukunft gilt es, zwei Anforderungen gerecht zu werden: hygienische Frischluftversorgung in Unterrichtsräumen sicherstellen, aber auch die Vorgaben der EnEV zur Energieeinsparung berücksichtigen. Die Kommission für Innenraumlufthygiene am Umweltbundesamt empfiehlt daher Anlagen wie das CONCRETCOOL-System als Stand der Technik bei künftigen Schulneubauten.

Aktuelle Projekte wie das Schulhaus Türli in der Schweiz, der Bildungscampus Wetzlar, bestehend aus der Goethe-Schule und der Theodor-Heuss-Schule, sowie der Bildungscampus Unna setzen auf das langjährig bewährte Lüftungskonzept von Kiefer Klimatechnik für die Schulneubauten. Das System stellt sicher, dass der Bedarf des hygienischen Frischluftanteils immer in ausreichendem Maß vorhanden ist, um die geforderten CO₂-Grenzwerte einzuhalten. Die Kombination von Zuluft und Aktivierung der Decke zur Kühlung sorgt zudem für ein behagliches Klima und alle wichtigen Faktoren für hygienisches, störungsfreies Lernen in angenehmer Umgebung werden bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz erfüllt.