Ein behagliches Klima am Arbeitsplatz erhöht nicht nur die Leistungsfähigkeit, sondern wirkt sich auch positiv auf das Wohlbefinden der raumnutzenden Menschen aus. Doch wie kann der Spagat zwischen Wohlfühlklima und der für den Klimaschutz dringend notwendigen Energieeinsparung gelingen? Dazu hat die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig in Zusammenarbeit mit dem Modulhersteller KLEUSBERG GmbH und Co. KG drei geometrisch gleiche Forschungsmodule entwickelt, an denen raumklimatische Untersuchungen durchgeführt werden.
Drei Module, drei Ausführungen
Die Planung für das Forschungsprojekt und eine vorab durchgeführte Sensitivanalyse zur Abschätzung des bauphysikalischen Verhaltens nahmen einige Monate Vorlaufzeit in Anspruch. Im März 2020 errichtete KLEUSBERG schließlich am Forschungscampus in Leipzig drei einzelne Module, welche sich hinsichtlich der verwendeten Baustoffe und ‑konstruktionen voneinander unterscheiden. Der Standort wurde gewählt, um während der Untersuchungen möglichst gleiche Bedingungen – beispielsweise bezugnehmend auf die Nachbarbebauung und die damit verbundene Beschattung der Bauten – gewährleisten zu können, gleichzeitig jedoch repräsentativ für Forschungsbeteiligte zu bleiben. Die Fassade sowie Wand- und Deckenverkleidung innen besteht bei einem Modul aus Carbonbeton. Das zweite Modul beruht auf einer Holz-Lehm-Konstruktion, das Dritte stellt den Standardaufbau eines KLEUSBERG Moduls mit Gipsfaserplatten und Mineralwolldämmung dar. An allen werden raumklimatische Untersuchungen durchgeführt und verschiedene Nutzerverhalten analysiert. Zu Beginn liegt der Fokus auf dem sommerlichen Wärmeschutz sowie der thermischen Behaglichkeit. Bei zwei der drei Module laufen die Testungen bereits seit September 2020. Die Messungen des Carbonbeton-Moduls starteten im April dieses Jahres. Die Beobachtung wird bis Ende Oktober 2023 fortgeführt. Im Anschluss stehen drei Sommer sowie Heizperioden als Bemessungszeiträume für ein repräsentatives Ergebnis zur Verfügung.
Aktuell werden wöchentlich diverse Steuer- und Regelszenarien hinsichtlich der Anlagentechnik und Verschattung durchgeführt. Im Rahmen einer Masterarbeit zum Thema „Validierung der neuen Forschungsmodule ‘komfortlab’ mit der Simulationssoftware DesignBuilder“ wurde ein digitaler Zwilling der Forschungsmodule mit gleichen geometrischen sowie materialspezifischen Eigenschaften erstellt, die Randbedingungen des Standorts nachgestellt und die Plausibilität der Simulation geprüft, welche die realen Messergebnisse sehr gut widerspiegeln.
Untersuchung eines gesunden Raumklimas
Die DIN EN ISO 7730:2006-05 „Ergonomie der thermischen Umgebung“ definiert, dass die operative (empfundene) Innenraumtemperatur in einem Büro bei ca. 24,5 °C liegen sollte. Je weiter von diesem Wert abgewichen wird, desto unzufriedener sind die Nutzer in diesem Gebäude. Durch beispielsweise optimal auf die Gebäudeausrichtung abgestimmte Fenstergrößen, einen geeigneten Sonnenschutz und eine hohe thermische Speicherfähigkeit der Baukonstruktion in Kombination mit einer gesteuerten Nachtauskühlung wird ein solcher Wert erreicht, gehalten und der nötige Kühlenergiebedarf dabei deutlich gesenkt. Die dazu erforderlichen Bedingungen werden in den Raummodulen untersucht.
Nach Abschluss dieses Forschungsprojektes werden die Module für weitere Produktentwicklungen verwendet. Neben einer Begrünung der Flächen ist auch eine Untersuchung der Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit der Baustoffe der einzelnen Module vorgesehen.
Kooperation mit Wirtschaftspartnern
Die HTWK Leipzig arbeitet als Kooperationspartner mit der KLEUSBERG GmbH & Co. KG zusammen. Der Erstkontakt reicht knapp 3 Jahre zurück. Zur BAU 2019 wurden erste Ideen konkretisiert und schließlich das Projekt mit der Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen vorangetrieben. Der wissenschaftliche Mitarbeiter Robert Kraft äußert sich dazu wie folgt: „Ein Grund für die Zusammenarbeit ist die bessere Vernetzung zwischen Hochschule – bestehend aus Lehre und Forschung – und der freien Wirtschaft, vertreten durch den führenden Anbieter modularer Bauten KLEUSBERG. Unsere Studenten können bereits innerhalb der Seminare und Abschlussarbeiten Erfahrungen im Bereich Raumklima und der Entwicklung von modularen Baukonstruktionen sammeln.“ Für ihn stellt diese elementierte Bauweise insbesondere aufgrund der hochgradigen Rückbaubarkeit und Wiederverwendbarkeit eine ideale Alternative zu konventionellen Massivbauten dar. Aktuelle Entwicklungen zeigen, dass schlanke Leichtbauwände die Leistungsfähigkeit von Massivwänden problemlos erreichen.
