Fachbeitrag WindowMaster: Sensorgesteuerte Fensteröffnung für gute Schulluft

Automatische öffnende und schließende Fenster sorgen für einen Außenluftwechsel. Dabei können die Öffnungs- und Schließzyklen sensorgestützt in Abhängigkeit von vielen Parametern (Temperatur, Feuchte, CO2-Gehalt) eingestellt und gesteuert werden.

Nach rund zwei Jahren Pandemie ist immer noch unklar, in welchen Bereichen des öffentlichen und privaten Lebens besonderes viele Infektionen stattfinden. Immer wieder geraten in dieser Diskussion Bildungseinrichtungen in den Fokus. Wie wahrscheinlich hier eine Ansteckung ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Der wohl wichtigste ist die Qualität der Raumluft beziehungsweise wie häufig diese mit unbelasteter Außenluft ausgetauscht wird. Zahlreiche Experten raten hier seit geraumer Zeit zur kontrollierten natürlichen Lüftung. Das Prinzip ist recht einfach: Die Fenster öffnen und schließen nach festgelegten Parametern. So ist es ausgeschlossen, dass ein Lüftungsvorgang vergessen wird. Im Vergleich zur maschinellen Lüftungsanlage ist zum einen der Einbau besonders leicht, zum anderen der Wartungsaufwand im Betrieb gering. Diese Möglichkeit findet, obwohl sie zudem in hohem Maße CO2 einspart, hierzulande allerdings immer noch zu wenig Beachtung, auch wenn sie einen Weg darstellen kann, den Schulbetrieb sicherer zu machen. Durch Distanzunterricht, Notbetreuung und Wechselmodell verlangt die Pandemie besonders den Schülerinnen und Schülern viel ab. Es fehlen umsetzbare Konzepte, die eine sichere Rückkehr in die Klassenräume ermöglichen. Experten sind sich in diesem Zusammenhang einig: Wesentlich minimieren lässt sich das Ansteckungsrisiko in geschlossenen Räumen über einen regelmäßigen Luftaustausch.

Dabei rücken zunächst immer wieder Klimaanlagen und mechanische Lösungen in den Fokus. Das Problem: Mobile Luftreiniger wälzen die Raumluft jedoch lediglich um. Sie sorgen somit nicht für die notwendige Zufuhr von Außenluft. Auch ist zu diskutieren, wie langfristig der Wartungsbedarf und die Reinigung der Lüftungsanlagen erfüllt werden kann. Überdies wird immer wieder auf den störenden Lärm der Geräte sowie auf hohe Anschaffungskosten verwiesen. Viele Wissenschaftler kommen daher zu dem Fazit, dass der Einsatz von mobilen Luftreinigern allein kein Ersatz für ausreichendes Lüften an Schulen sein kann und darf. Eine Untersuchung aus Hessen untermauert diese These: In einem nicht genutzten Klassenzimmer verglichen Forscher die Wirkung von Luftfiltergeräten mit der von Lüften. Dafür wurden freigesetzte Aerosole per Ventilator im Raum verteilt. Ergebnis: Die Öffnung aller Fenster für drei Minuten bei Außentemperaturen von 7 bis 11 °C senkte die Konzentration an Aerosolen in der Raumluft um 99,8 %. Mit vier mobilen Luftfiltergeräten wurde hingegen erst nach etwa 30 Minuten eine um nur 90 % verringerte Konzentration gemessen. Die Vorteile von Außenluft liegen somit auf der Hand.

Längst muss das Lüften jedoch nicht mehr händisch geschehen: Intelligente Steuerungseinheiten und passende Antriebe sorgen für ein automatisches Öffnen und Schließen der Fenster. So ermöglichen sensorgesteuerte Systeme den nachträglichen Einbau in bestehende Fensteranlagen und schaffen so eine kontrollierte natürliche Lüftung (KNL).

automatisiertes Öffnen und Schließen der Fenster in einem Klassenzimmer
Abbildung: Beispiel für ein automatisiertes Öffnen und Schließen der Fenster in einem Klassenzimmer (Abb. WindowMaster)

Über die Steuerung lassen sich sowohl Umweltparameter als auch Öffnungsintervalle festlegen. Dies erhöht den Nutzerkomfort und sorgt zugleich für einen gesteuerten, sicheren Luftaustausch. Nicht nur die Investitionskosten beim Einbau, sondern auch die Betriebskosten sind vergleichsweise gering. Da kaum zusätzlicher Platz benötigt wird und sich die Antriebe auf bestehende Fenster montieren lassen, ist eine gute Nachrüstbarkeit gegeben. Sensorgesteuerte Systeme sind energetisch nachhaltig, nutzerunabhängig und ermöglichen eine zuverlässige Reduzierung möglicher SARS-CoV-2 Viren in der Raumluft. Erleichtern und unterstützen können diese Prozesse zum Beispiel intelligente Systeme zur automatisierten natürlichen Lüftung, wie sie von der WindowMaster GmbH, Hamburg, angeboten werden. Das mit Stammsitz in Dänemark ansässige Unternehmen mit hat sich bereits frühzeitig auf Lösungen spezialisiert, die zu einem gesunden und nachhaltigen Raumklima beitragen. So ermöglichen die eigens entwickelten Steuerungseinheiten in Kombination mit den verschiedenen Antrieben ein automatisches Öffnen und Schließen der Fenster. Insbesondere langsame Antriebe ermöglichen nicht nur eine millimetergenaue Fensteröffnung, sondern auch einen nahezu geräuschlosen Betrieb: Faktoren, die im Schulalltag von Bedeutung sind. Die Systeme lassen sich auch in eine vorhandene Gebäudeleittechnik integrieren. Das Raumklima kann auf Ist- und Soll-Angaben hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2-Gehalt abgestimmt werden. Hierfür werden sowohl die Innen- als auch die Außenbedingungen mit Hilfe von Sensoren beziehungsweise einer Wetterstation berücksichtigt. Über Steuerungssysteme, die mit der Software verbunden sind, öffnen und schließen sich die Fenster vollautomatisiert. Auch unangenehme Zuglufterscheinungen im Winter lassen sich dank der intelligenten Technik effizient vermeiden. Die einzelnen Fenster lassen sich nach Bedarf weiterhin jederzeit problemlos händisch bedienen. Damit ist sowohl eine vollkommen natürliche sowie auch eine hybride Frischluftregulierung möglich.

Mit dem Ansatz der automatisierten natürlichen Lüftung lässt sich eine deutliche Verbesserung des Raumklimas erzielen, das Infektionsrisiko senken und die CO2-Bilanz von Schulen auf geringem Niveau halten, weil sie ohne externen Energiebedarf auf intelligente Weise unter anderem die Nachtauskühlung zur Klimatisierung nutzt. Damit leistet diese Lüftungsform einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der national definierten Klimaziele. Erst vor kurzem hat die Europäische Kommission die Gestaltungsphase der Initiative „Ein neues Europäisches Bauhaus“ eingeleitet: eine gesamteuropäische Architekturinstitution, die Stil und Nachhaltigkeit miteinander in Einklang bringen und Gebäude energieeffizienter machen soll. Und auch aus anderen Expertenkreisen werden die Stimmen lauter: Zahlreiche Organisationen und Bündnisse fordern aktuell von der Bundesregierung, sämtliche Einsparpotenziale im Bausektor zu nutzen, um die Klimaziele zu erreichen. „Leider wird die Möglichkeit der natürlichen Lüftung derzeit in der Öffentlichkeit zu wenig diskutiert und ist zudem noch nicht in die Betrachtung möglicher förderungsfähiger Maßnahmen einbezogen worden. Das sollte zum Wohl der Schüler und unserer Umwelt in den kommenden Monaten und auf lange Sicht geändert werden“, fordert Erik Boyter, CEO von WindowMaster.

Der Beitrag wurde von der WindowMaster GmbH, Hamburg, für cci Wissensportal zur Verfügung gestellt.

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