Hitze, Klimaanlagen und die übersehene Thermodynamik
Von David Cohnen
Ausgangspunkt dieser Überlegungen war die Aussage:
„Der Staat sollte nicht nur E-Autos subventionieren, sondern auch Klimaanlagen. Krankenhäuser und Altenheime sollten gekühlt werden.“
Betrachtet man diese Aussage zunächst isoliert, erscheint sie plausibel. Niemand wird ernsthaft bestreiten, dass Operationssäle, Intensivstationen oder andere medizinische Bereiche auf eine kontrollierte Raumtemperatur angewiesen sind. Auch bei Pflegeeinrichtungen kann die Frage des Hitzeschutzes eine wichtige Rolle spielen.
Interessant wird die Diskussion jedoch dann, wenn man die Argumentation auf die allgemeine gesellschaftliche Entwicklung ausweitet. In den vergangenen Jahren wird in den Medien immer häufiger darauf hingewiesen, dass Wärmepumpen nicht nur heizen, sondern im Sommer auch kühlen können. Ebenso wird die Installation von Klimaanlagen zunehmend als sinnvolle Antwort auf steigende Temperaturen dargestellt.
Dabei fällt auf, dass häufig nur die unmittelbare Wirkung im Innenraum betrachtet wird. Der Gedanke lautet vereinfacht:
„Draußen ist es heiß. Drinnen wird es durch die Klimaanlage angenehm kühl.“
Physikalisch betrachtet endet die Betrachtung an dieser Stelle jedoch zu früh.
Eine Klimaanlage erzeugt keine Kälte. Sie transportiert Wärme von einem Ort zu einem anderen. Die Wärme, die aus einem Gebäude entfernt wird, erscheint außerhalb des Gebäudes erneut. Hinzu kommt die Antriebsenergie für Kompressoren, Ventilatoren und andere technische Komponenten. Die Gesamtwärmeabgabe nach außen ist daher sogar größer als die aus dem Gebäude abgeführte Wärmemenge.
Dies ist kein ideologischer Standpunkt, sondern eine unmittelbare Folge der Thermodynamik.
Solange man einzelne Gebäude betrachtet, erscheint dieser Effekt unbedeutend. Problematisch wird die Betrachtung jedoch dann, wenn Millionen Menschen dieselbe technische Lösung gleichzeitig anwenden.
Man stelle sich eine typische Reihenhaussiedlung vor. Jedes Haus verfügt über eine Wärmepumpe, deren Außengerät auf der Terrasse oder unmittelbar am Gebäude installiert wurde. An heißen Sommertagen werden die Anlagen nicht zum Heizen, sondern zum Kühlen eingesetzt.
Jede einzelne Anlage transportiert Wärme aus dem Gebäude nach draußen. Die Außengeräte geben diese Wärme an genau jene Umgebung ab, in der sich die Bewohner aufhalten möchten: auf Terrassen, Balkonen und in kleinen Gärten.
Je heißer es draußen wird, desto höher wird die Kühllast der Gebäude. Je höher die Kühllast, desto mehr Wärme wird von den Außengeräten abgegeben.
Die Frage lautet daher nicht, ob dieser Effekt existiert. Die Frage lautet vielmehr, welche Auswirkungen er bei einer flächendeckenden Anwendung haben wird.
Aus der Industrie und Kraftwerkstechnik sind vergleichbare Zusammenhänge seit langem bekannt. In einer Turbinenhalle wurde beispielsweise festgestellt, dass Turbinen am Ende einer Luftströmung deutlich höheren Temperaturen ausgesetzt waren als Turbinen am Beginn der Halle. Die Ursache lag darin, dass die Luft auf ihrem Weg durch die Halle kontinuierlich Wärme aufnahm. Die nachfolgenden Maschinen arbeiteten dadurch unter ungünstigeren Bedingungen.
Erst nachdem jede Turbine mit eigener Frischluft versorgt und die erwärmte Luft gezielt abgeführt wurde, konnte das Problem gelöst werden.
Zwar ist eine Wohnsiedlung keine geschlossene Turbinenhalle, das zugrunde liegende Prinzip bleibt jedoch identisch: Wärmequellen beeinflussen ihre Umgebung, und die Temperatur eines Gebietes hängt entcheidend von den Möglichkeiten des Luftaustausches ab.
Genau deshalb beschäftigen sich Stadtplaner seit Jahrzehnten mit Frischluftschneisen und Belüftungskorridoren. Städte erwärmen sich nicht nur durch die Sonneneinstrahlung selbst, sondern auch durch die Speicherung von Wärme in Asphalt, Beton und Gebäuden sowie durch technische Wärmequellen aller Art.
In diesem Zusammenhang erscheint es widersprüchlich, wenn einerseits vor städtischen Hitzeinseln gewarnt wird, andererseits jedoch die flächendeckende Klimatisierung von Wohngebäuden als naheliegende Lösung dargestellt wird.
Die zusätzliche Wärmeabgabe verschwindet nicht. Sie wird Teil desselben urbanen Systems, dessen Überhitzung bereits beklagt wird.
Hinzu kommt ein weiterer Aspekt, der in der öffentlichen Diskussion häufig vernachlässigt wird: die Bauweise der Gebäude.
Traditionell werden Wohnhäuser in Deutschland überwiegend massiv errichtet. Wände aus Ziegel, Beton oder Kalksandstein verfügen über eine hohe Wärmespeicherfähigkeit. Sie reagieren träge auf Temperaturänderungen und können Hitzespitzen über viele Stunden oder sogar Tage abpuffern.
Anders verhält es sich bei zahlreichen nordamerikanischen Leichtbauhäusern. Dort führt die geringe Speichermasse dazu, dass Gebäude sehr schnell auf Außentemperaturen reagieren. Wird die Kühlung abgeschaltet, steigen die Innentemperaturen rasch an.
Die massive Bauweise besitzt daher einen erheblichen Vorteil: Sie verzögert die Aufheizung der Innenräume und reduziert den Bedarf an aktiver Kühlung.
Darüber hinaus existieren zahlreiche Maßnahmen des passiven Wärmeschutzes:
außenliegender Sonnenschutz,
Dachüberstände,
Verschattung durch Bäume,
begrünte Dächer,
Nachtlüftung,
helle Fassaden,
reduzierte Versiegelung von Flächen.
Solche Maßnahmen verhindern die Entstehung von Wärmeproblemen, anstatt deren Folgen technisch zu bekämpfen.
Dies bedeutet nicht, dass Klimaanlagen grundsätzlich abzulehnen sind. In Operationssälen, Intensivstationen und anderen sensiblen Bereichen sind sie oftmals unverzichtbar. Auch für besonders gefährdete Menschen können sie notwendig sein.
Problematisch wird jedoch die Vorstellung, die massenhafte Klimatisierung von Wohngebäuden sei eine einfache und folgenlose Antwort auf steigende Temperaturen. Eine solche Sichtweise betrachtet lediglich den Komfort im Innenraum. Sie blendet jedoch die Auswirkungen auf das Umfeld, das Mikroklima und die Wärmebilanz ganzer Stadtquartiere aus. Die eigentliche Herausforderung besteht daher nicht darin, möglichst viele Klimaanlagen zu installieren, sondern Gebäude und Städte so zu gestalten, dass Kühlung möglichst selten erforderlich wird.
Wer über Hitzeschutz spricht, sollte deshalb nicht ausschließlich über Klimaanlagen sprechen. Er sollte ebenso über Stadtplanung, Begrünung, Verschattung, Belüftung und intelligente Bauweisen sprechen.
Andernfalls besteht die Gefahr, dass eine technische Lösung propagiert wird, die zwar das Problem im Wohnzimmer löst, gleichzeitig aber zur Verschärfung desselben Problems außerhalb des Hauses beiträgt.on