Gebäudetechnik und Naturgefahren
Die Gebäudetechnik hat einen grossen Einfluss auf die Prozesse im Betrieb von Gebäuden. Wer den Nutzen maximieren will, muss sich möglichst früh in der Planung von Neu- und Umbauten mit der Ausgestaltung von Heizung, Lüftung, Klima und weiteren Haustechnikinstallationen auseinandersetzen. Weil die Handlungsoptionen mit fortschreitender Planung laufend abnehmen, gilt dies ganz besonders auch im Umgang mit Naturgefahren wie Hochwasser, Hagel oder Erdbeben. Erfahren Sie mehr im Interview mit Stefan Waldhauser.
Stellenwert der Gebäudetechnik im Betrieb
In Ergänzung zu einem gelungenen architektonischen Konzept tragen technische Installationen wesentlich dazu bei, dass Gebäude effizient betrieben werden können und sich die Nutzerinnen und Nutzer darin wohl fühlen. Dabei sind verschiedenste Ansprüche zu erfüllen von gesetzlichen Vorgaben über Label-Kriterien bis zu spezifischen Projektzielen. Insbesondere für die energetische Betriebsoptimierung ist die Gebäudetechnik zentral, denn auf Heizung, Warmwasser, Lüftung, Klima, Geräte und Beleuchtung entfallen immerhin 40 % des gesamten Energieverbrauchs von Gebäuden. Dies erfordert u.a. eine intelligente Ausnutzung der Sonneneinstrahlung und ein durchdachtes Lüftungskonzept zur Regulierung des Innenraumklimas auch in der warmen Jahreszeit für angenehme und gesunde Raumluft. Doch der Klimawandel und weitere Umweltveränderungen bringen zusätzliche Herausforderungen: Heute geplante Gebäude werden über ihre Nutzungsdauer nicht nur wärmere Winter, sondern auch wesentlich mehr Hitzetage und längere Trockenperioden im Sommer sowie heftigere Starkregen und Stürme erleben. Folglich sind flexible und robuste Ansätze gesucht – speziell für die Gebäudehülle, welche der Witterung direkt ausgesetzt ist.
Optimierung setzt ganzheitliche Betrachtung voraus
Die Themenvielfalt macht das Planen und Bauen komplex. Entsprechend wichtig sind ganzheitliche Herangehensweisen, welche den Betrieb ins Zentrum stellen und die verschiedensten Ansprüche umfassend betrachten. Die Gebäudetechnik hat dabei besonders viele Schnittstellen zu verschiedenen Gewerken und Themen: Nebst Fragen betreffend Wirtschaftlichkeit, Energie oder Gebäudeschadstoffen stehen diverse weitere Themen wie Brandschutz, Akustik und der Schutz vor Naturgefahren in direktem Zusammenhang mit der Gebäudetechnik. Dies zeigt, wie wichtig ein breites Fachverständnis und interdisziplinäre Planungsteams sind. Mit der «Arbeitshilfe Gebäude + Technik» hat Stefan Waldhauser gemeinsam mit weiteren Experten ein umfassendes Handbuch verfasst, das auf fast 600 Seiten diese Themenvielfalt abbildet. Dass dabei zusätzlich zu den wichtigsten theoretischen Aspekten auch typische Probleme und viele Erfahrungen beschrieben sind, macht dieses Werk für die Praxis besonders wertvoll. Im Interview erläutert Stefan Waldhauser, wie Architekten und Fachplaner unnötige Fehler vermeiden und so die Gebäudequalität verbessern können.
Interview mit Stefan Waldhauser, dipl. HLK-Ingenieur HTL
Herr Waldhauser, seit Jahrzehnten gehört das Optimieren von Gebäudetechnikinstallationen zu Ihrem Tagesgeschäft. Zudem unterrichten Sie Architekturstudierende an der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) im Fach Haustechnik und nachhaltiges Bauen. Ursprünglich als Unterrichtsmaterial gedacht, haben Sie gemeinsam mit weiteren Experten die «Arbeitshilfe Gebäude + Technik» erschaffen. Im Sommer 2020 ist die 2. Auflage erschienen; bisher sind gesamthaft rund 1'200 Exemplare im Umlauf. – Was hat Sie dazu bewogen, so viel Engagement und Freizeit in die Zusammenstellung und Weitergabe dieses Wissens zu investieren?
Ich zitiere im Rahmen meiner Begrüssung neuer Studierenden jeweils einen Hauswart einer grossen Schule: «Mit dem Altbau von 1960 habe ich keine Probleme. Mit dem Neubau von 2006 habe ich nur Probleme». Aus meiner Erfahrung ist diese ernüchternde Aussage leider kein Einzelfall. Ich möchte einen Beitrag leisten, damit sich die Baubranche weiterentwickelt und nachhaltig verbessert. Seit der Veröffentlichung der Arbeitshilfe motivieren mich die vielen positiven Rückmeldungen, auch diese weiterzuentwickeln und laufend zu aktualisieren.
Wo sehen Sie häufige Probleme und Verbesserungspotential in der Planung von Neu- und Umbauten?
Viele – und mehrheitlich neue – Gebäude leiden im Sommer unter der Wärme. Ich sage bewusst nicht Hitze, denn die Phasen extremer Hitze im Hochsommer sind in der Regel (noch) relativ kurz, man hat dann als Nutzende auch etwas mehr Verständnis. Das Hauptproblem ist meist die anhaltende Überwärmung während der gesamten warmen Jahreszeit. Die Ursache ist auf ein mangelhaftes Verständnis während der Planung / Ausführung über die Zusammenhänge von Verglasungsanteil, äusserer Beschattung, natürlicher Auskühlung (inkl. Nachtauskühlung) sowie dem Benutzerverhalten zurückzuführen.
Was haben Sie im Laufe Ihrer Arbeit und in Bezug auf den Schutz vor Naturgefahren dazugelernt?
Am häufigsten wurde ich mit Schäden aufgrund von Hagel- und Windeinwirkungen am äusseren Sonnenschutz konfrontiert. In diesem Zusammenhang war ich erfreut zu erfahren, dass es mittlerweile Warnsysteme gibt, welche Storen und Markisen zu deren Schutz automatisch einfahren können. Auf das Überschwemmungsrisiko über Aussenluftansaugöffnungen wurde ich erst aufmerksam, als Herr Staub, als einer meiner Mitautoren, dies im Kapitel Naturgefahren thematisierte. Vorher war mir dieses Risiko nicht bewusst. Wer in der Gebäudetechnik arbeitet weiss, dass man auf Details achten muss – man muss sie bloss kennen.
Wie könnte die VKF die Wissensvermittlung gegenüber Fachleuten noch verbessern?
Ich war beeindruckt, dass mir die VKF resp. Benno Staub nicht bloss Abdruckgenehmigungen für interessante Abbildungen oder Informationen gewährte, sondern bereit war, aktiv als Mitautor einen Beitrag zu leisten. Das finde ich ein grosszügiges Engagement und hilft hoffentlich auch der VKF, ihre Anliegen für die Prävention noch gezielter zu verbreiten. Denn eines der Ziele der «Arbeitshilfe Gebäude + Technik» ist es, das gegenseitige Verständnis zwischen Gesetzgebern, Institutionen, der Baubranche bis hin zu Auftraggebenden zu wecken und das interdisziplinäre Denken zu fördern. Es wäre schön, wenn auch noch weitere Institutionen diesen Wert erkennen und ebenfalls aktiv mitarbeiten würden!
Besten Dank Herr Waldhauser für dieses interessante Gespräch.
Die folgenden Beispiele zeigen exemplarisch, wie guter Gebäudeschutz unter Einbezug der Gebäudetechnik funktionieren kann:
Schutz der Storen vor Hagel und Sturm
Aussenliegender, beweglicher Sonnen- und Sichtschutz wie Lamellenstoren sind besonders empfindlich gegenüber Hagel und Sturm. Bereits kleine Hagelkörner und vergleichsweise geringe Windgeschwindigkeiten können dünne Blechteile verbiegen, Stoffe und Seile zerreissen oder die Verankerungen übermässig beanspruchen. An einer zentralen Gebäudesteuerung angeschlossene Storen haben den entscheidenden Vorteil, dass sie sich automatisch einziehen und so aus dem Gefahrenbereich bringen lassen. Bezüglich Hagel gibt es eine zuverlässige technische Lösung: Indem die Gebäudesteuerung auf das kostenlose Hagelwarnsignal «Hagelschutz – einfach automatisch» zugreift und so laufend die aktuellen Hagelprognosen empfängt, können die Storen bei Hagelgefahr hochgezogen werden. Dies lässt sich auch an bestehenden Gebäuden einfach nachrüsten.
Der Schutz vor Wind ist naturgemäss anspruchsvoller, weil Böen innert Sekunden auftreten und die Storen nicht schnell genug eingezogen werden können. Obwohl moderne Storen teilweise mit Sensoren ausgestattet oder an Windmessgeräte gekoppelt sind, ist ein zuverlässiger Schutz der Storen vor Sturm bisher kaum mit einem automatischen System zu erreichen. Umso wichtiger ist eine gute Planung: Mittels Simulationen an numerischen oder physischen Modellen lassen sich die massgebenden Belastungen ermitteln. So können für besonders exponierte Stellen gegebenenfalls alternative Beschattungslösungen gefunden (z. B. innenliegend) und die für Windmesser (auch «Windwächter» genannt) am ehesten repräsentativen Befestigungspunkte eruiert werden.
Beim Hochwasserschutz sind auch Details entscheidend
Das Erfolgsrezept für guten Schutz vor Hochwasser und Oberflächenabfluss ist die frühzeitige und umfassende Berücksichtigung bereits in den Vorstudien – wiederum mit Blick auf einen sicheren Betrieb. Bereits im Vorprojekt muss Klarheit herrschen bezüglich der Gefährdung am Standort und den Schutzzielen. Während Tiefgaragen, Fenster, Türen und Lichtschächte offensichtlich Schutz benötigen bis zur maximal möglichen Wassertiefe (Wirkungshöhe), gibt es diverse weitere potentielle Schwachstellen an Gebäuden – viele mit direktem oder indirektem Bezug zu technischen Installationen. Insbesondere Lüftungsöffnungen und Geräte wie Wärmepumpen müssen ebenfalls hoch genug angeordnet oder anderweitig geschützt werden. Rohrleitungen und Kabel in der Aussenwand erfordern eine fachgerechte Abdichtung, beim Anschluss an die Kanalisation kann eine Rückstauklappe sinnvoll sein. Auch zum Schutz der Technik im Gebäude gilt: Höherstellen von Installationen und Einrichtungen kann den Schaden begrenzen und Sensoren können verhindern, dass Lifte in überflutete Geschosse herunterfahren.
Entscheidend für ein gelungenes Schutzkonzept ist, dass die Massnahmen ohne menschliches Zutun zuverlässig funktionieren. Technische Lösungen wie automatisch schliessende Kellerfenster können den Hochwasserschutz gut ergänzen, rein bauliche Massnahmen sind jedoch weniger fehleranfällig und auf lange Sicht oft auch günstiger.
Erdbebensicherheit
Besonders günstig für die Erdbebensicherheit sind pro Hauptrichtung am Gebäude zwei vom Fundament bis zum Dach durchgehende Stahlbetontragwände. Damit diese möglichst schlank ausfallen können und somit Gestaltungsspielraum bieten, dürfen diese an keiner Stelle geschwächt werden. Solche Erdbebenwände sind in Bezug auf Gebäudetechnikinstallationen als Sperrzonen zu berücksichtigen. Leitungen und Lüftungsschächte müssen andernorts im Gebäude hindurchgeführt werden. Je früher sich Architekt, Bauingenieur und Gebäudetechnikplaner absprechen und gemeinsam nach Lösungen suchen, umso geringer ist das Risiko aufwändiger Planungsänderungen.
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