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Klimawandel – wenn Kühlen wichtiger als Heizen wird

Publiziert am 09.05.2019 von Redaktion Swissbau
Klimawandel
Swissbau Nahezu jedes Schweizer Wohngebäude verfügt heute über eine Heizung, nur wenige über ein Kühlsystem. Dieser Standard in der Gebäudetechnik wird durch den erwarteten Temperaturanstieg im Zuge des Klimawandels in Frage gestellt. Die Kühlung von Wohnbauten dürfte in Zukunft stark an Bedeutung gewinnen und massgeblich zu einem Energiebedarf von Gebäuden beitragen. Stehen wir vor einem notwendigen Paradigmenwechsel in der Gebäudeplanung?

Es ist zu erwarten, dass das Klima der Schweiz im Laufe des 21. Jahrhunderts signifikant vom heutigen Zustand abweichen wird. In der Deutschschweiz ist es im Verlauf des letzten Jahrhunderts rund 1.3 °C wärmer geworden. Dieser Trend wird sich laut Prognosen der Klimaforschung fortsetzen. Je nach Szenario und Region wird bis zum Ende des Jahrhunderts eine Zunahme der jahreszeitlichen mittleren Temperatur von 3.2-4.8 °C vorausgesagt.

Im Auftrag des Bundesamts für Energie und des Bundesamts für Umwelt hat eine Studie der Hochschule Luzern in Zusammenarbeit mit MeteoSchweiz die Folgen des fortschreitenden Klimawandels auf den Energiebedarf und die Behaglichkeit in Schweizer Wohnbauten bis ins Jahr 2100 untersucht (www.hslu.ch/climabau).

Der Wohnbaupark wurde dabei anhand von vier realen Beispielgebäuden repräsentiert – zwei Alt- und zwei Neubauten. In Simulationen wurde deren Verhalten in der Periode «2060» (2045-2074) mit demjenigen in der Referenzperiode «1995» (1980-2009) am Standort Basel verglichen:

Der durchschnittliche Heizwärmebedarf bei den Altbauten reduzierte sich um 20%. Der Klimakältebedarf stieg exponentiell an, blieb aber im Vergleich zum Heizwärmebedarf unbedeutend. Die notwendige Kühlleistung machte dennoch 30-40% der Heizleistung aus. Bei den Neubauten reduzierte sich der Heizwärmebedarf um 30%. Der Klimakältebedarf erhöhte sich auf rund 50% des Heizwärmebedarfs. Die notwendige Kälteleistung betrug das Doppelte der Heizleistung!

Weitere Simulationen an einem Referenzgebäude mit Minergie-Standard bestätigen das Bild: Die maximal empfundene Raumtemperatur in den Wohnräumen erhöhte sich dort vom Extremsommer 2003 zu einem warmen Sommer der Periode «2060» von 29.7 °C auf 32.0 °C. Die jährlichen Überhitzungsstunden (nach SIA 180:2014) stiegen dabei von etwa 200 auf 900 an. Die Erfüllung der Komfortanforderungen hatte massive Effekte auf den dafür erforderlichen Klimakältebedarf. Dieser erhöhte sich von weniger als 2.0 auf 8.2 kWh/m2a und würde den heutigen durchschnittlichen Heizwärmebedarf von 7.5 kWh/m2a übersteigen.

Simulationen am Standort Lugano zeigten die eindrücklichen Auswirkungen des Klimawandels in der Südschweiz auf: 2063 wurden dort 1'400 Überhitzugsstunden berechnet, was nahezu einem Drittel des Sommerhalbjahrs entspricht. Der Klimakältebedarf erhöhte sich auf 18.4 kWh/m2a, der Heizwärmebedarf sank gleichzeitig auf 1.5 kWh/m2a.

Die Beispiele verdeutlichen die künftige Verschiebung der Bedeutung von der Bereitstellung der Heizwärme (Winterbetrachtung) hin zur Gewährleistung von behaglichen Räumen (Sommerbetrachtung).

Damit Gebäude über deren Lebenszyklus den Folgen des Klimawandels standhalten können, sind heute bereits Massnahmen zu treffen. Sie sind so zu konzipieren, dass die Effizienz von Sonnenschutz und Nachtkühlung sichergestellt werden kann. Eine Lösung dafür kann die Automatisierung der Systeme bilden. Angesichts des immensen Einflusses des Fensteranteils auf den Klimakältebedarf ist ein bewusster Umgang mit Fensterflächen zentral. Eine Balancefindung zwischen den Themenfeldern «solare Gewinne», «Überhitzungsproblematik» und «Tageslichtnutzung» bildet die Voraussetzung für eine Optimierung des Energiebedarfs und die Behaglichkeit in Gebäuden. Passive Kühlsysteme wie das Geocooling sind zudem in der strategischen Planung jeweils zu evaluieren.

Werden Neubauten so angedacht, dass sie dem steigenden Klimakältebedarf begegnen können, kann der Klimawandel, bzw. die daraus folgende Minderung des Heizwärmebedarfs, dazu beitragen, den Zielen der Energiestrategie näher zu kommen. Werden die Auswirkungen der höheren Aussentemperaturen nicht beachtet, drohen ein markanter Anstieg des Energiebedarfs oder viele Stunden mit unbehaglichem Raumklima.

Swissbau | Jährliche Medianwerte zu Heizwärme- und Klimakältebedarf sowie zu Heizwärme- und Klimakälteleistung. Heizwärmebedarf.

Swissbau | Klimawandel: jährliche Medianwerte zu Heizwärme- und Klimakältebedarf sowie zu Heizwärme- und Klimakälteleistung. Klimakältebedarf.

Grafiken: Jährliche Medianwerte zu Heizwärme- und Klimakältebedarf (links) sowie zu Heizwärme- und Klimakälteleistung (rechts) der vier untersuchten Fallstudien in der Referenzperiode «1995» (1980-2009; jeweils die linke Säule) und der Periode «2060» (2045-2074; jeweils die rechte Säule) am Standort Basel. Die Prozentzahlen geben die auf den Klimawandel zurückführbare Veränderung an.



Zur Person

Gianrico Settembrini, dipl. Arch. ETH/SIA, MAS EN Bau ist seit 2013 Senior Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE. Er leitet die Forschungsgruppe «Nachhaltiges Bauen und Erneuern» und ist in der Zertifizierungsstelle Minergie® Zentralschweiz tätig. Seit 2016 ist er Prüfer für Anträge des Standards Nachhaltiges Bauen Schweiz SNBS 2.0 und 2000-Watt-Areal-Berater.

Vorstellung Institut
Das Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE der Hochschule Luzern befasst sich mit der Schlüsseldisziplin für die Energiewende. Im Zentrum von Lehre und Forschung steht die Auseinandersetzung mit der Frage, wie Gebäude funktionstüchtig, behaglich, energieeffizient und sicher gebaut und betrieben werden.

Weiterbildungsangebot zum Thema

Bauen im Klimawandel: Wirksame Massnahmen für Planer

Kurzinfo zum Kurs:
Eine Forschungsarbeit am IGE der Hochschule Luzern zeigt auf, mit welchen Temperaturen wir für Wohnbauten künftig rechnen müssen. Schlüsselfaktoren der Gebäudeplanung sind der Fensteranteil, die Verschattung und die Aktivierung von Gebäudemasse. Als Architektin und Fachplaner sind Sie auf jeden Fall gefordert: Sie müssen Fensterfronten richtig konzipieren und Beschattungssysteme miteinbeziehen. Einen Neubau anders ausrichten. Lernen Sie bei uns, welches Fazit die Studie im Detail zieht, was die relevanten Parameter der Bauphysik sind und wie Sie diese allenfalls günstig beeinflussen können.



Quelle Titelbild: Die brasilianische Künstlerin Nele Azevedo macht mit Eisskulpturen wiederholt auf die Folgen des Klimawandels aufmerksam. Die Abbildung zeigt eine Installation in Birmingham aus dem Jahr 2014. Die Studie «ClimaBau – Planen angesichts des Klimawandels»  befasst sich mit konkreten Auswirkungen der von Fachleuten prognostizierten Klimaszenarien auf Wohnbauten des Schweizer Gebäudeparks.

Redaktion Swissbau

Redaktion Swissbau

Der Swissbau Blog ist eine dialogorientierte Online-Plattform für aktuelle Beiträge zur Bauwirtschaft in der Schweiz. Neben zahlreichen Beiträgen aus dem Themenspektrum des Swissbau Focus liefert er regelmässig interessante News und Hintergründe zur Baubranche bzw. zur Swissbau selbst. Informationen zur Autorenschaft finden sich im Impressum. Bitte beachten Sie zudem die Blog Policy.

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