Ein Experte erklärt, dass man keine konventionell elektrisch betriebenen Klimaanlagen braucht, um Schulen und Kitas in Köln an Hitzetagen zu kühlen.
„Stille Kühlung“Kölner Schulen könnten mit Wasser gekühlt werden – Stadt hat Bedenken
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Ein Außenthermometer zeigt eine Temperatur von knapp 40 Grad an.
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Braucht es angesichts der häufigen Hitzephasen mehr Klimaanlagen in Schulen und Kitas? Muss die Stadt Köln gewaltige Summen investieren, damit der Betrieb in Zukunft trotz hoher Außentemperaturen normal weiterlaufen kann? Nein, meint Ingenieur Gerhard Hoffmann aus Frechen. „Es gibt bessere Möglichkeiten, Gebäude im Sommer effizient und kostengünstig zu kühlen als klassische Klimaanlagen“, betont der Experte für nachhaltiges Bauen. Er ist überzeugt: Kühles Wasser aus der Leitung oder aus Grundwasserbrunnen reiche aus, um in Innenräumen für angenehme Temperaturen zu sorgen, wenn draußen das Thermometer deutlich über 30 Grad steigt.
Vor den Sommerferien hatte sich die Lage an vielen Kölner Schulen und Kindertagesstätten dramatisch zugespitzt. Die Hitzewelle im Juni und Juli sorgte in zahlreichen Klassenzimmern und Gruppenräumen für extreme Temperaturen (wir berichteten). Die Arbeitsbedingungen für Schüler, Lehrer, Kitakinder und Erzieher wurden unerträglich – wie schon in zahlreichen Sommern zuvor. Hitzefrei blieb oft die einzige Lösung. Denn eine Klimatisierung, wie sie in Büros, Hotels oder Supermärkten auch in Deutschland längst zum Standard geworden ist, sucht man in den meisten städtischen Schulen und Kitas vergeblich. Vor allem ältere Gebäude sind größtenteils nicht klimatisiert.
Klimaanlagen gelten vielen noch immer als Luxus
Das liegt auch an politischen Vorgaben. Der Kölner Stadtrat hat 2019 den Klimanotstand ausgerufen und 2021 beschlossen, dass die Stadt Köln bis 2035 klimaneutral werden soll. Vor diesem Hintergrund gelten strombetriebene Klimaanlagen vielen noch immer als Luxus, obwohl sie im Sommer mit Strom aus Photovoltaikanlagen nachhaltig betrieben werden könnten. Gemäß der städtischen Energieleitlinien seien Einbau oder Nachrüstung von Klimageräten an Schulen grundsätzlich nicht vorgesehen, hatte eine Stadtsprecherin gegenüber unserer Redaktion erklärt. Begründung: Sie würden CO2-Emissionen und hohe Kosten für Anschaffung und Betrieb verursachen, zudem die Stromnetze belasten und Wärme an das Umfeld des Gebäudes abgeben. Die Energieleitlinien der Stadt lassen Ausnahmen nur in „Sonderzonen“ zu, dazu gehören Kindertagesstätten, Ausstellungs- und Depotbereiche in den Museen oder auch Veranstaltungsräume wie eine Schulaula.
Es sei ein Trugschluss, dass die Stadt auf Klimatisierung ihrer Schulen und Kitas verzichten müsse, weil dies teuer und klimaschädlich sei, betont Hoffmann. „Mit dem Prinzip der ‚Stillen Kühlung‘ mittels Wasser lässt sich ein behagliches Raumklima mit geringsten CO2-Emissionen und Lebenszykluskosten erreichen.“ Als Senior-Auditor der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) hat Hoffmann zahlreiche Bauprojekte im In- und Ausland begleitet und zertifiziert. Sein Kühlkonzept, dass auch in Schulen und Kitas zum Einsatz kommen könnte, hat er bereits erfolgreich in Büro- und Industriegebäuden sowie Hotels umgesetzt.
„Stille Kühlung“ durch kaltes Wasser und Schwerkraft
Der Experte, der von 1986 bis 1990 Energiebeauftragter der Stadt Köln war, erläutert die Funktionsweise wie folgt: An einer Seite des zu kühlenden Raums wird unter der Decke ein Wärmetauscher montiert. Dabei handelt es sich um ein Bauteil aus Metall, ähnlich einem Heizkörper. Wie bei einem Heizkörper werden Wasserleitungen für den Zu- und Rücklauf angeschlossen. Nur dass hier kein heißes Wasser durchfließt, um den Raum zu heizen, sondern kaltes Wasser, um den Raum zu kühlen. Die so gekühlte Raumluft sinkt daraufhin durch die Schwerkraft zu Boden, weil kalte Luft schwerer ist als warme. Wenn sich die gekühlte Luft wieder erwärmt, steigt sie nach oben. Auf diese Weise entsteht ohne Ventilator, Stromverbrauch und Geräuschentwicklung eine permanente Luftumwälzung im Raum.
Unter dem Wärmetauscher wird vor die Wand in einem Abstand von rund 15 Zentimetern eine Trockenbauwand montiert, die am Boden Lüftungsschlitze hat. Durch diesen vertikalen Schacht sinkt die gekühlte Luft nach unten und strömt in Fußbodenhöhe in den Raum. Das von der Raumluft erwärmte Wasser wird über die Leitung abgeführt. „Auf diese Weise lässt sich ein Klassenzimmer im Sommer problemlos auf einen angenehmen Temperaturbereich von 24 bis 27 Grad kühlen“, erläutert Hoffmann. „Die Differenz zwischen der Außentemperatur von mehr als 30 Grad und dem Leitungs- oder Brunnenwasser mit 13 bis maximal 20 Grad reicht dafür aus.“
Ingenieur Gerhard Hoffmann entwickelt Systeme, um Gebäude nach dem Prinzip der "Stillen Kühlung" mit Wasser zu klimatisieren, anstatt herkömmliche Klimaanlagen einzubauen.
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Im neuen Gymnasium Brügelmannstraße in Deutz werde das Prinzip der energiesparenden Wasserkühlung bereits angewandt, so der Ingenieur. „Hier wurden mehrere Brunnen gebohrt, um dem Grundwasser im Winter mithilfe einer Wärmepumpe Wärme für die Beheizung des Gebäudes zu entziehen.“ Im Sommer werde das Grundwasser direkt zur Kühlung genutzt. „Kühles Brunnenwasser wird durch die Schläuche der Fußbodenheizung gepumpt und kühlt auf diese Weise die Klassenzimmer. Selbst bei der größten Hitze sind die Temperaturen dort in den vergangenen Wochen nicht über 27 Grad Celsius gestiegen.“
Für Nachrüstung in Altbauten geeignet
Im Vergleich zu herkömmlichen Klimageräten, die relativ viel Strom verbrauchen, überzeuge die Schwerkraftkühlung mit Wasser durch „hohe Energieeffizienz und Raumkomfort für die Nutzer, bei gleichzeitig niedrigen Kosten“, so Hoffmann. Die Lösung sei optimal für die Nachrüstung von Gebäuden ohne Kühlung, da sie keine aufwendigen, weitverzweigten Lüftungskanäle benötige und auch bei beengten Platzverhältnissen umsetzbar sei. Das System könne wie ein Schrankelement im laufenden Betrieb installiert werden. „In Schulräumen kann es zum Beispiel hinter der Tafelwand oder an der Wand zum Flur montiert werden.“
Sein Büro realisiere zurzeit ein solches System in einem Bürogebäude in Bochum, so Hoffmann. „Wir installieren die Technik dort bei laufendem Betrieb.“ In Bönen habe er die Europa-Zentrale von Kik bereits vor zehn Jahren mit Stiller Kühlung ausgestattet und erhalte dazu bis heute positive Reaktionen.
Stadt Köln hält Konzept für ungeeignet – Ingenieur kontert Einwände
Die Stadt Köln hält das Konzept indes für ungeeignet, um ältere Schulen und Kitas nachträglich zu klimatisieren. Laut einer Sprecherin geht die Verwaltung davon aus, dass das System nur dann nachgerüstet werden könne, wenn es im Gebäude bereits eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion gebe. Das sei in Schulen und Kitas bisher aber nicht der Fall und könne lediglich bei Sanierungen in Betracht gezogen werden. „Auch müsste jeweils ein komplett neues Rohrleitungsnetz installiert werden, da die bestehenden Leitungen nur für warmes Wasser, nicht aber für kaltes geeignet sind. Es würde sich zu viel Kondenswasser bilden, das dem gesamten Gebäude schaden würde. Die alten Leitungen müssten also jeweils im gesamten Gebäude ausgetauscht werden und der Schul- oder Kitabetrieb über viele Wochen ruhen oder ausgelagert werden.“
Gerhard Hoffmann weist die Einwände als unbegründet zurück. „Das vorgeschlagene System soll in Ergänzung zum vorhandenen reinen Heizungssystem nur zum Kühlen durch natürliche Luftzirkulation genutzt werden. Es demonstriert, wie eine umwelt- und klimafreundliche Kühlung mit einfachen Mitteln nachträglich umgesetzt werden kann.“ Zu diesem Zweck müsse man zwar in den Klassenzimmern neue Kaltwasserleitungen verlegen und im Idealfall am Gebäude einen Grundwasseranschluss herstellen. Diese Investitionen würden sich jedoch durch die sehr geringen Betriebs- und Wartungskosten langfristig amortisieren. Gebäudeschäden seien nicht zu befürchten.