Die Entwicklung neuer Ideen zur Klimatisierung wurde Ende der 80er Jahre in Schweizer Kantonen durch neu eingeführte Energiegesetze stark begünstigt. Die Energieanlagenbauer sahen sich gezwungen, Alternativen zu den herkömmlichen Powerklimaanlagen zu suchen. Meierhans erkannte die Herausforderung zur Mitarbeit an den Projekten Kunsthaus Bregenz, Thermalbad Vals und Dokumentationszentrum "Topographie des Terrors" in Berlin und schuf klimatechnische Exempel:

niedrigere Anschaffungskosten als herkömmliche Power Klimaanlagen
erheblich geringerer Energieverbrauch und dadurch reduzierte Betriebskosten
mehr Freiheit für die Architekten (durch die geringeren Ausmasse der Installationen)

Wieviel Klimatisierung braucht ein Kunsthaus

Man konzentriert sich auf die wesentlichen Elemente: Luftfeuchtigkeit und relative Lufttemperatur. Bei der Bedarfsbestimmung, dem ersten Planungsschritt, klärten Meierhans und Partner die maximal zulässigen Schwankungen.

Kunsthäuser benötigen zuverlässige Lufttemperatur- und vor allem Luftfeuchtewerte. In Bregenz wurden die Anforderungen an die klimatischen Voraussetzungen für die ausgestellten und aufbewahrten Kunstgegenstände kritisch hinterfragt. Es stellte sich heraus, dass nur die kurzfristigen Schwankungen der Lufttemperatur, vor allem aber der relativen Feuchtigkeit, für sensible Kunstwerke kritisch sind. Während die zulässigen Lufttemperaturschwankungen von 4 Kelvin pro Tag leicht einzuhalten sind, darf die relative Feuchte nur um 6 % schwanken. Massgebend für die vernünftige Dimensionierung des Klimatisierungssystems ist das Zugeständnis, dass die Raumtemperatur im Winter auf 18°C fallen und im Sommer, z.B. am Ende einer Vernissage, kurzfristig auf 28°C steigen darf. Weil die Stabilität der relativen Feuchte die entscheidende Rolle spielt, ist es wichtig, dass eindringende, feuchte Sommerluft nicht unnötig abgekühlt und relativ noch feuchter wird, und dass eindringende, trockene Winterluft nicht unnötig aufgewärmt, und damit einhergehend Übermässig getrocknet wird. Eine andere wichtige Randbedingung waren die vorausgeschätzten Besucherströme für verschiedene Ausstellungsszenarien.

1. Aktive Massenkopplung und Bauteilheizung/Bauteilkühlung:
Nicht die Luft, sondern die Gebäudemasse wird thermisch kontrolliert und sorgt für das gewünschte Raumklima.

Sehr gute Isolation sorgt für die Abkoppelung von Außeneinflüssen
Zirkulierendes Heiz- und Kühlwasser kontrolliert die Temperatur der Gebäudemasse

2. Grundlüftung und Raumkopplung:
Mit der Luft wird nur noch gelüftet. In Spitzenlastfällen wird auch die im Gebäude vorhandene, unverbrauchte Luft als thermikgetriebene, natürliche Lüftung mit berücksichtigt. Be- und Entfeuchtung beschränken sich auf den minimierten Aussenluftstrom.

Grundlüftung (klimatisiert): 750 m3/h und Geschoss.

3. Störquellenabkopplung:
Die Ausstellungsräume mit ihren lichterfüllten Deckenräumen werden als Zwei-Zonen-Modelle aufgefasst. In den oberen Zonen sind die stärker störenden, trockenen Wärmequellen des Tages- und des Kunstlichtes wirksam. In den unteren, klimatechnisch sensiblen Zonen sind die weniger problematischen Wärmequellen der Besucher gut kontrollierbar. Menschen haben die praktische Eigenschaft, die Luft nicht nur aufzuwärmen und damit zu trocknen, sondern auch zu befeuchten: Sie stören die relative Raumluftfeuchte kaum.

4. Massenkopplung und Erdkopplung:
Während auf diesen ersten drei Prinzipien das "downsizing" der herkömmlichen Klimatechnik beruht, konnten wir beim vierten Prinzip, der Erdkopplung, vom Standortvorteil des Bregenzer Kunsthauses Gebrauch machen: Die bautechnisch bedingte Schlitzwand rund um die Kellergeschosse steht 25 m tief auf solidem Fels. Sie wird von Grundwasser umströmt, das vom nahe gelegenen Pfänder in den Bodensee fliesst. Die regionale Baukultur nützt diese Eigenheit seit Jahrzehnten als Wärmequelle für Wärmepumpen. Schlitzwände und Gründungspfähle werden mit wasserführenden Kunststoffrohren belegt und dienen so der umweltfreundlichen, erneuerbaren Energiegewinnung. Das Kunsthaus nützt sie zur Kühlung.

Kühlkreis mit Erdkopplung, Heizkreis mit Gaskessel

Das Gebäude bietet mit seiner doppelschichtigen Verglasung, seinem flexiblen, äusseren Sonnenschutz und seiner sehr guten Aussenisolation die besten Voraussetzungen für das Klimakonzept der Zukunft: Gebäude dieser Art müssen praktisch nicht mehr geheizt, dafür aber mehr oder weniger ganzjährig gekühlt werden. Dies erfolgt allerdings nicht mehr mit gekühlter Luft und mit 6-grädigem Wasser aus einer Kältemaschine, sondern mit Bauteilkühlung und mit fast raumwarmem Wasser, das in der Schlitzwand seine natürliche Kühlung findet.

Detail als schematisierter Schnitt durch die Raumecken

Fort, K., Meierhans, R.: Neuartige Kühlung von Bürogebäuden, Schweizer Ingenieur und Architekt, Heft 49, 1991

Roulet, C.A. et al: European Audit Project to Optimise Indoor Air Quality and Energy Consumption in Office Buildings, National Report of Switzerland, EPFL Lausanne, 1994

Fuchs, W.E.: Beeinflussung des thermischen Raumklimas in Bürogebäuden durch Ausnutzung der Wärmespeicherfähigkeit interner Massen, Diss. Universität Stuttgart, 1980

Stetiu C., Feustel H.E, Winkelmann F.C.: Development of a Model to Simulate the Performance of Hydronic/Radiant Cooling Ceilings, Simulation Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory, 1994

Weitere Gebäude unter der Beteiligung von Meierhans und Partner:
Eidg. Amt für Messwesen Bern (Metron Architekten)
DOW EUROPE SA, Bürogebäude Horgen (Bruno Gerosa)
Schweizer Rück, Bürogebäude Tufi (Schneebli, Ammann, Menz)
Thermalbad Vals (Peter Zumthor)
Topographie des Terrors Berlin (Peter Zumthor)
Diozesanmuseum Köln (Peter Zumthor)
Schweizer Rück Ausbildungszentrum Rüschlikon (Meili + Peter)
Festspiele Bregenz (Dietrich-Untertrifaller)
Medienhaus Schwarzach (Ernst Giselbrecht)
Kinderklinik Fällanden, OP-Abteilung (Hannes Weber)
Hunziker Möbelfabrik Horgen (Thomas Schoch Thalwil)
Universität Koblenz Zentralgebäude (Prof. Gerber)

MEIERHANS & PARTNER AG, Beratende Ingenieure, SIA/SWKI/VDI
Talgartenstrasse 2, CH-8117 Fällanden
Tel: 0041.(0)1.8063131 Fax: 0041.(0)1.8063141