Heiz- und Kühlsysteme sowie Lüftung in Schulen
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Fast jeder von uns ist schon einmal mit schlechter Raum- oder unangenehmer Zugluft konfrontiert worden. Beides hat einen erheblichen Einfluss auf den Lernprozess. Aber warum sind Lüftungsprobleme in Klassenzimmern so weit verbreitet, obwohl es hochwertige technische Lösungen dafür gibt?

Der Hauptgrund dafür ist, dass die Anforderungen an eine ordnungsgemäße Heizung, Kühlung und Belüftung von Schulen in der Planungs- und Implementierungsphase des Projekts nicht verstanden werden.

Das Schulgebäude muss in Bezug auf die Heizung sehr dynamisch sein. Periodische Nutzung, leere Räume in der Nacht und am Wochenende sowie hohe und schnell wechselnde Wärmelasten an Wochentagen erfordern eine schnelle Reaktion des Heizsystems. Auch das Aufheizen der Klassenräume vor der Rückkehr der Schüler und des Personals muss schnell und effizient erfolgen.

Behaglichkeitsdefizite durch kalte Fenster in Klassenräumen

Klassenräume haben in der Regel große Fenster, um das natürliche Licht optimal nutzen zu können. Die Oberfläche der Fenster ist während der Heizperiode kühler als andere Oberflächen im Raum, was zu einer Asymmetrie der Wärmestrahlung führt und von Schülern, die in der Nähe des Fensters sitzen, oft als unangenehm empfunden wird. Deshalb sollten Heizkörper aus Gründen der thermischen Behaglichkeit am besten unter dem Fenster positioniert werden. Die Konvektionswärme des Heizkörpers gleicht den Kaltluftabfall vor kalten Fenstern aus und die Strahlungswärme des Heizkörpers sorgt für einen angenehmen Ausgleich des Strahlungsdefizits des kühleren Fensters.

Klassenräume stellen auch in Bezug auf die Kühlung eine Herausforderung dar. Wie bereits erwähnt, kann die von den Schülern verursachte Wärmelast bis zu 3 kW betragen, die direkte Sonneneinstrahlung von Fenstern an der Südfassade beträgt bis zu 400 W pro Quadratmeter Fenster (unter der Annahme eines 10 m² großen Fensters im Klassenzimmer). Wenn möglich, sollte regelmäßig, z. B. in den Pausen, gelüftet werden. Das Öffnen von Fenstern sorgt jedoch in den warmen Monaten nicht für einen ausreichenden Kühl- und Lüftungseffekt. In diesem Fall ist eine mechanische Kühlung während des Unterrichts erforderlich. Der Kühlleistungsbedarf im Klassenzimmer ist mit bis zu 200 W pro m² Bodenfläche sehr hoch. Hierfür werden die besten technischen Lösungen eingesetzt.

School, Munkkiniemi, Ramo
Ramo Ventil Compact unter dem Fenster

Lüftung in Schulen

Um die Kohlendioxid-Konzentration unter 1000 ppm zu halten, ist in den Klassenräumen eine ausreichende Raumlüftung während der Unterrichtszeit mit mindestens 4 l/sec pro Person erforderlich. Ein hoher Kohlendioxidgehalt beeinträchtigt die Konzentrations- und Lernfähigkeit. Außerdem steigt die Luftfeuchtigkeit mit der von der Außenluft zugeführten Feuchtigkeit an. Aufgrund der zusätzlichen Feuchtigkeit, die beim Atmen und Schwitzen entsteht – 30 Personen produzieren etwa 1,5 Liter Wasserdampf pro Stunde – sollte die Feuchtigkeit durch Lüften oder Entfeuchten abgeführt werden. Die Mindestluftmenge in einem Klassenraum während des Unterrichts sollte normalerweise über 120 l/sec liegen. Eine ausreichende Belüftung kann nur mit entsprechenden mechanischen Systemen erreicht werden. Dazu gehören in der Regel die mechanische Be- und Entlüftung (Zwei-Wege-Lüftung) sowie die mechanische Entlüftung (Ein-Wege-Lüftung). Sollte eine Zwei-Wege-Lüftung nicht möglich sein, kann eine Ein-Wege-Lüftung verwendet werden, bei der die Frischluft durch speziell konstruierte Frischluftheizkörper zugeführt wird. Mit deren Hilfe wird die Luft gefiltert und erwärmt und sie sorgen für thermischen Komfort in Klassenräumen.