Das University College London (UCL) hat kürzlich die Effizienz verschiedener Methoden zur Senkung der Temperaturen in der Stadt untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass das Streichen der Dächer von Gebäuden mit weißen oder reflektierenden Beschichtungen die wirksamste Maßnahme zur Senkung der innerstädtischen Temperaturen ist.
Dann gibt es noch Klimaanlagen. Diese verbrauchen nicht nur erhebliche Mengen an Energie, sondern tragen auch maßgeblich zur Erhöhung der Außentemperatur in der Innenstadt bei. Es ist ein Teufelskreis: Je mehr Klimaanlagen verwendet werden, desto höher ist die Umgebungstemperatur, wodurch dieselben Klimaanlagen stärker arbeiten müssen, um die Innentemperatur aufrechtzuerhalten.
Angesichts der Tatsache, dass 2023 als das heißeste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen gilt, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, um über architektonische Merkmale nachzudenken, die Wärme reduzieren, ohne Energie zu verbrauchen.
Traditionelle architektonische Gestaltung für passive Kühlung und Belüftung
Seit Jahrtausenden nutzen Menschen architektonische Gestaltungselemente, um ihre Häuser zu kühlen. Hier sind einige Beispiele aus aller Welt.
- Ein Windfänger (im Iran als „bãdgir” und in Ägypten als „malqaf” bekannt) ist eine treffende Beschreibung für die Türme mit vertikalen Lamellen, die in vielen Ländern des Nahen Ostens zu finden sind. Der vorherrschende Wind weht durch die Lamellen, saugt warme Innenluft nach oben und kühlt so die Innenräume.
- Die Römer schätzten Keller sehr, und die Basilika San Clemente in Rom ist ein Paradebeispiel dafür, wie kühl ein Keller selbst während Hitzewellen sein kann.
- Die Ägypter waren Meister der passiven Verdunstungstechniken zur Kühlung ihrer Gebäude. Sie entdeckten, dass das Aufhängen von mit Wasser getränkten Schilfmatten an den Fenstern die Luft beim Eintritt in den Raum kühlte.
- Innenhöfe waren ein weiteres beliebtes architektonisches Merkmal der Antike, das in verschiedenen Regionen der Welt genutzt wurde, um mit Schatten und Grünflächen einen kühlen Raum zu schaffen.
- Kleine, zurückgesetzte Fenster in Verbindung mit dicken Wänden sorgten für ein kühleres Innenraumklima. Diese Maßnahmen würden jedoch nicht zur modernen Architektur passen. Lassen Sie uns daher andere passive Kühlstrategien untersuchen, um unser Leben ohne Energieverbrauch komfortabler zu gestalten.
Passive Kühlstrategien für Neubauten
Da Gebäude immer energiesparender gestaltet werden, gibt es einige wichtige passive Kühlungsmerkmale, die eine wichtige Rolle dabei spielen, im Winter für Wärme und im Sommer für Kühle zu sorgen, ohne auf energieintensive Geräte wie Klimaanlagen zurückzugreifen. Unter den wichtigsten passiven Kühlungsstrategien ist die Ausrichtung des Gebäudes eine der effizientesten.
Ausrichtung
Die scheinbare Bewegung der Sonne von der Wintersonnenwende zur Sommersonnenwende spielt eine wichtige Rolle bei der Erwärmung eines Gebäudes.
Im Winter sammeln Gebäude in der nördlichen Hemisphäre Wärme durch nach Süden ausgerichtete Öffnungen, durch die Sonnenlicht eindringen kann. In den heißen Sommermonaten sollte dasselbe Gebäude jedoch den Innenraum schützen, indem es die Sonneneinstrahlung reduziert.
Um dies effektiv zu erreichen, sind rechteckige Häuser mit einer Ost-West-Achse effizienter, da sie ihre Südausrichtung maximieren. Während moderne computergenerierte Diagramme genaue Designparameter liefern, hat dieses Konzept seinen Ursprung in alten Bauweisen, wie denen der Ming-Dynastie in China und den Pueblo-Ruinen in Colorado.
Die Raumnutzung ist ein wichtiger Faktor, um die positive Rolle der Ausrichtung für ein angenehmes Raumklima in Ihrem Zuhause zu optimieren. Häufig genutzte Räume wie Küche und Wohnbereich sollten auf der Südseite des Hauses liegen, damit sie von der Wintersonne erwärmt werden können. Garagen, Abstellräume und andere selten genutzte Räume sollten hingegen auf der Nordseite liegen, um das Haus vor dem kalten Winterwind zu schützen.
Isolierung
Im Sommer möchten wir unsere Innenräume kühl halten, und die größte Gefahr für unseren Komfort ist das Dach, das für etwa dreißig Prozent der Wärme verantwortlich ist, die in unsere Innenräume eindringt. Während die Installation einer effizienten Deckendämmung die Situation im Inneren wesentlich erträglicher macht, ist das Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung auf das Dach eine direktere Lösung, die im Abschnitt „Kühle Dächer” weiter unten erläutert wird.
Unabhängig davon ist es immer eine gute Idee, die Gebäudevorschriften Ihrer Region einzuhalten. Die Dämmung Ihrer Wände trägt dazu bei, die Temperatur Ihres Hauses im Sommer zu senken. Wenn Sie jedoch nur eine Stelle auswählen können, die Sie dämmen möchten, ist es wichtiger, das Dach oder den Dachboden zu dämmen, da das Dach mehr Sonnenlicht erhält als die Wände.
Passive Kühlung durch Belüftung
Die passive Kühlungsarchitektur lehnt sich stark an alte Bauweisen an. Das Grundkonzept besteht darin, die natürliche Eigenschaft warmer Luft, nach oben zu steigen, zu nutzen. Gebäude, in denen Luft auf niedrigerer Höhe einströmen und zirkulieren kann, bevor sie durch eine höhere Öffnung wieder austritt, profitieren somit von dem Kühleffekt, der den Menschen seit jeher angenehm ist.
Die Richtung und Temperatur der vorherrschenden Winde sind weitere Faktoren, die bei der Festlegung der richtigen Ausrichtung des Gebäudes zu berücksichtigen sind. Die alten Ägypter nutzten ihr Wissen über die vorherrschenden Winde, um die Öffnungen ihrer Gebäude so auszurichten, dass die kühlen Nordwinde in ihre Gebäude strömen konnten.
Spezifische Informationen über Winde und ihre Durchschnittstemperaturen sind bei den staatlichen Wetterdiensten erhältlich, aber in der Regel wehen kalte Winde aus dem Norden und Westen. Im Gegensatz dazu kommen wärmere Winde in der nördlichen Hemisphäre aus dem Süden.
Passive Kühltechniken für bestehende Gebäude
Wenn Sie jemals Touristen beobachtet haben, die über den von der Sommersonne aufgeheizten Sandstrand laufen, verstehen Sie das Konzept der Wärmeaufnahme. Hinzu kommen die herkömmlichen Stadtflächen aus Asphalt und Beton, wodurch das Konzept der „urbanen Wärmeinsel” deutlich wird.
Kühle Dächer
Ein Umzug aus der Stadt hebt den Effekt der Wärmeabsorption nicht auf. Asphaltierte Straßen und gepflasterte Einfahrten in Vororten tragen ebenso wie dunkle Dächer erheblich zur Erhöhung der Temperatur bei. Durch eine weiße oder reflektierende Dachdeckung können Sie die Umgebungstemperatur senken und Energiekosten sparen.
In einer aktuellen Studie der UCL hat sich gezeigt, dass die Verwendung einer weißen Abdeckung oder einer reflektierenden Beschichtung auf bestehenden Dächern bei der Kühlung von Gebäuden in der Londoner Innenstadt effizienter ist als begrünte Dächer oder Vegetation am Boden. In der Studie führte die Verwendung reflektierender oder weißer Dächer zu einer Senkung der Umgebungstemperatur um 1,5 °C, während begrünte Dächer nur eine Senkung um 0,5 °C bewirkten. Die Ineffizienz der begrünten Dächer wurde durch die isolierenden Eigenschaften des Daches, das die Wärme über Nacht in den Gebäuden speicherte, noch verstärkt.
Laut The Green Business Lab senkt die von der Purdue University entwickelte Schutzbeschichtung die Dachoberflächentemperatur um acht Grad. Das Forschungsteam hat berechnet, dass die Kühlleistung der Beschichtung etwa zehn Kilowatt beträgt, was in etwa der Leistung herkömmlicher Klimaanlagen entspricht.
Fenster
Es ist schwierig, die Position von Fenstern in einem bestehenden Gebäude zu verändern, aber das bedeutet nicht, dass man sie nicht effizienter gestalten kann, um die Temperatur kühl zu halten.
Das Sonnenlicht, das am frühen Morgen durch das Fenster scheint, mag dazu einladen, die Jalousien offen zu lassen, doch das unvermeidliche Ergebnis ist, dass der Raum schnell unangenehm heiß wird.
Jalousien und Vorhänge sind naheliegende Möglichkeiten, um die Sonneneinstrahlung zu reduzieren, aber wenn Sie die Aussicht nicht verlieren möchten, ist eine Fensterfolie, die das Sonnenlicht reflektiert, aber lichtdurchlässig bleibt, möglicherweise genau das Richtige für Sie. In meinem Büro scheint im Sommer morgens die Sonne, und ich musste die Vorhänge morgens schließen, um die Temperatur niedrig zu halten, bis ich eine Fensterfolie angebracht habe. Jetzt bleiben die Vorhänge offen, da die Folie das Sonnenlicht hervorragend reflektiert und ich trotzdem die sanften Wellen beobachten kann.
Während Querlüftung die Innentemperaturen effizient senkt, ist Stapellüftung effizient, um einen Weg für wärmere Luft zu schaffen, die durch höher gelegene Fenster oder manchmal auch durch das Dach aus dem Gebäude entweichen kann.
Passive Kühlung durch den Garten
Einige Änderungen im Garten können die Innentemperatur des Hauses angenehmer machen. Bäume, insbesondere Laubbäume, sind ausgezeichnete saisonale Vorhänge, die im Sommer, wenn Sie sie benötigen, um die Sonneneinstrahlung durch die Fenster zu reduzieren, mit ihrem Blätterdach den gesamten Raum abdecken.
Es ist aus zwei Gründen wichtig, Bäume in einem angemessenen Abstand zum Haus zu halten. Erstens reduzieren Bäume den Wind, den Sie möglicherweise durch das Haus strömen lassen möchten. Zweitens wachsen Bäume Jahr für Jahr, daher sollten Sie sich vor der Entscheidung über den Standort genau überlegen, wie ein ausgewachsener Baum aussehen wird.
Im Winter, wenn Sie ein wenig Sonnenschein wünschen, um den Innenraum zu erwärmen, werfen Laubbäume dankenswerterweise ihre Blätter ab. Allerdings müssen Sie die Breite des Baumstamms und der Äste berücksichtigen. Sind diese zu breit, würde der dadurch entstehende Schatten die Sonneneinstrahlung in das Haus beeinträchtigen.
Sträucher sind ein weiterer Trumpf in Ihrem Ärmel. Da sie niedriger sind, eignen sie sich hervorragend, um die Sonne am frühen Morgen und am späten Nachmittag abzuhalten.
Erwägen Sie die Anbringung eines Spaliergitters, um eine natürliche Abdeckung zu schaffen, die im Sommer für zusätzliche Kühlung sorgt. Wenn Sie dazu noch winterabwerfende Kletterpflanzen verwenden, haben Sie das Beste aus beiden Welten.
Gebäude, die passive Kühltechniken nutzen, bieten weit mehr als nur ein gesundes und angenehmes Raumklima. Durch die Anwendung alter Techniken können Sie Ihre Energiekosten senken und einen positiven Beitrag zum Wohlbefinden unseres Planeten leisten.
