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Architektonische Lösungen statt Klimaanlagen

29.07.2016 | FoE Sustainable Systems |

Von Ulrike Keller

Frischer Wind: Am Institut für Architekturtechnologie der TU Graz wird an architektonischen Lösungen für ein besseres Raumklima in subtropischen und tropischen Regionen gefeilt.

Split-Klimaanlagen in Hongkong (2010). Die Nutzung der Klimaanlage ist inzwischen insbesondere in tropischen und subtropischen Gebieten zu einem tief verwurzelten Standard geworden.

Die Sieben-Millionen-Metropole Hongkong gehört zu den am dichtesten besiedelten Gebieten der Welt. Geht es nach aktuellen Prognosen, wird diese Verdichtung in asiatischen Metropolen Zukunft noch ansteigen – und damit auch der Stromverbrauch, der besonders durch die Nutzung von Klimaanlagen in die Höhe schnellt. Denn sie scheinen oft die einzige Antwort auf Hitze, Feuchtigkeit, Lärm und Luftverschmutzung in dieser subtropischen Region zu sein. "Allein für Hongkong wird ein zusätzlicher Energieverbrauch durch Klimaanlagen in Höhe von jährlich 6,8 Gigawattstunden angenommen", erklärt Ferdinand Oswald vom Institut für Architekturtechnologie der TU Graz. Dieser enorme Energieverbrauch schlägt nicht nur finanziell zu Buche, sondern wirkt sich auch auf die klimabezogene Energiebilanz aus. So entspricht ein Stromverbrauch von 10.000 kWh pro Person und Jahr einem CO2-Ausstoß von 2,7 Tonnen.

Foto eines Wohnhochhauses mit Split-Klimaanlagen in Hongkong

Split-Klimaanlagen an der Fassade, Wohnhochhaus Kowloon, Hongkong (2011).

Obwohl immer effizientere Klimaanlagen auf den Markt kommen, ist der Stromverbrauch im Verhältnis zum Ertrag an kühler Luft noch immer sehr hoch. Zudem wird die Wärmeenergie ungenutzt an die Außenluft abgegeben – 40 % der elektrischen Energie, die die am häufigsten genutzte Split-Klimaanlage benötigt, wird als heiße Luft an die Umgebung ausgelüftet. Und erwärmt so das Umfeld. "Zwar wird das eigene Heim gekühlt, jedoch die städtische Umgebung noch heißer, was als Wärmeinseleffekt bezeichnet wird", erklärt Ferdinand Oswald. Neben der Umgebungserwärmung stellen Split-Klimaanlagen auch eine Lärmbelastung dar: Zu dem Betriebslärm der Kompressoren und Ventilatoren gesellt sich der Geräuschpegel durch das Kondenswasser, das unaufhörlich an der Fassade heruntertropft. Die zusätzliche Umgebungswärme und der Lärm, die durch die Klimaanlagen entstehen, führen zu einem Teufelskreis, der die natürliche Belüftung durch das Öffnen der Fenster fast unmöglich macht.

Architektonische Lösungen

Ferdinand Oswald und Roger Riewe am Institut für Architekturtechnologie der TU Graz erforschen nun, wie sich heutige Wohnbauten in Hongkong mit architektonischen Mitteln so umwandeln lassen, dass die Bewohnerinnen und Bewohner auf Klimaanlagen verzichten können. "Eine Klimaverbesserung in Innenräumen in feuchtheißen Regionen wird auch ohne Einsatz von Klimaanlagen vor allem durch die spezifische architektonische Anordnung der Wände und Fassadenöffnungen erreicht. Denn neben der Lufttemperatur und –feuchtigkeit hat die Luftzirkulation einen großen Einfluss auf die Behaglichkeit: Die gefühlte Temperatur verändert sich bei bewegter Luft, da bereits ein leichter Luftzug einen kühlenden Effekt auf unseren Körper hat. Von unserer Haut verdunstet dann mehr Schweiß, und die Behaglichkeit wächst. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass die Behaglichkeit in Wohnhäusern in Hongkong mit Hilfe der natürlichen Belüftung um bis zu 85 % verbessert werden kann", so Ferdinand Oswald.

Portraitfoto von Ferdinand Oswald.

Ferdinand Oswald ist Universitäts-Projektassistent am Institut für Architekturtechnologie der TU Graz.

Das Problem, das sich in tropischen und subtropischen Ballungsräumen stellt und Konzepten für eine natürliche Belüftung einen Riegel vorschiebt, ist die zunehmende Luftverschmutzung. Ziel des seit 2011 am Institut für Architekturtechnologie der TU Graz laufenden Forschungsprojektes "Facade Design Strategies - Sustainable Living in High Density Structures" und angekoppelte Projekte wie "City Openings" ist es daher, ein Fassadenöffnungssystem zu entwickeln, das verunreinigte Luft filtern und gleichzeitig die Anforderungen an eine gut funktionierende natürliche Belüftung in Wohnhochhäusern erfüllt. Projektpartner ist die Housing Authority Hong Kong, finanziert wird die Forschung durch das Eurasia Pacific Uninet (EPU), das Land Steiermark und durch eine Anschubfinanzierung der TU Graz.

Dieses Forschungsgebiet der TU Graz ist im Field of Expertise "Sustainable Systems" verankert.

Information

Ferdinand Oswald beleuchtet in seiner Dissertation „Reduce A/C – Reduzierung der Klimaanlagennutzung in Wohnhochhäusern in subtropischen und tropischen Klimaregionen“ (2015) traditionelle und moderne architektonische Technologien, die das Raumklima auch ohne Einsatz von Klimaanlagen verbessern. "Reduce A/C" ist ebenso gerade als englischsprachige Publikation (2016, ISBN 978-3-85125-430-3) erschienen. Fallstudien werden hier auf Ebene der Fassaden- und Fensteröffnungen, auf Ebene der Gebäudetechnologie und Grundrissstruktur sowie auf städtebaulichem Maßstab analysiert. 

Kontakt

Ferdinand OSWALD
Dipl.-Ing. Dr.techn.
Institut für Architekturtechnologie
Rechbauerstraße 12/I
8010 Graz
ferdinand.oswaldnoSpam@tugraz.at
http://iat.tugraz.at