„Sommer ist die Zeit, in der es zu heiß ist, um das zu tun, wozu es im Winter zu kalt war.“*) Dieses Zitat von Mark Twain erinnert uns auf überspitzte Art daran, wie sehr Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit vom Zustand unserer unmittelbaren Lebenswelt abhängen. Die Mehrheit der Menschen hält sich heutzutage zum größten Teil ihrer Zeit in Gebäuden auf. Diese beträchtliche Zeitspanne will man möglichst angenehm verbringen. Das Bemühen um ein gesundes oder zumindest akzeptables Raumklima hat daher einen hohen Stellenwert bekommen. Anlass genug, sich einiger grundlegenden Zusammenhänge bewusst zu werden.

Behaglichkeit ist natürlich eine subjektive Angelegenheit und daher für jeden etwas anders gegeben. Einer fühlt sich in der Sommerhitze gerade richtig wohl, wenn dem Büronachbarn schon der Schweiß aus allen Poren rinnt. Umgekehrt ist jemand wegen seiner dicken Kleidung im Winter mit einer niedrigen Raumtemperatur gut drauf, während die Hausgenossin mit den Zähnen klappert. Wegen all dieser Unterschiedlichkeiten lässt sich nicht einheitlich definieren, ob ein Raum nun behaglich ist oder nicht. Stattdessen begnügt man sich mit einer Festlegung, die das Empfinden einer überwiegenden Mehrheit als Maß nimmt.

Die maßgeblichen Größen

Was sind nun die entscheidenden Größen, die auf den menschlichen Körper einwirken und zusammen das Maß der Behaglichkeit bestimmen? Vermutlich wird jeder sofort an die Raumtemperatur denken. Diese an einem Thermometer leicht ablesbar Größe hat natürlich einen entscheidenden Einfluss. Des Weiteren ist noch die Feuchtigkeit der Luft sehr stark maßgeblich. Nicht zu unterschätzen ist die Geschwindigkeit der Raumluft, zu starker Luftzug wird als unangenehm empfunden. Letztlich ist noch die Qualität der Raumluft von Bedeutung, die regelmäßig erneuert werden muss, niemand will sich in stickiger Luft aufhalten.

Lufttemperatur ist nicht gleich Raumtemperatur

Am Zimmerthermometer lässt sich die Lufttemperatur ablesen. Sie ist jedoch nicht allein ausschlaggebend für die Temperatur, die unser Körper empfindet. Es besteht auch ein beträchtlicher Einfluss der Temperatur, den die umgebenden Flächen – in einem Raum eben Wände, Decke und Fußboden – aufweisen. Kältere Flächen nehmen vom Körper abstrahlende Wärme auf, warme oder heiße Flächen erwärmen den Körper. Diese Strahlung kann angenehm sein, aber auch Probleme verursachen. Große Glasflächen beispielsweise, auf die die Sonne scheint, strahlen unangenehm, Sonnenschutz kann eine Überwärmung abfangen.

Luftfeuchte

Warme Luft, wie sie im Sommer gegeben ist, kann viel Feuchtigkeit aufnehmen. Zu viel Feuchtigkeit führt zu unangenehmer, schwüler Luft. In vielen Büros ist es auch wegen der im Raum durch Elektrogeräte auftretende Abwärme sehr verbreitet und auch meist notwendig geworden, ein Kühlgerät zu installieren oder eine Klimaanlage. In den Kühlregistern wird nicht nur die Luft abgekühlt, sondern es fällt auch Kondenswasser an, das abgeleitet werden muss. Im Winter tritt das entgegengesetzte Problem auf. Die Luft draußen kann wenig Feuchtigkeit halten, beim Erwärmen wird die Raumluft zu trocken, Befeuchtung kann erforderlich werden.

Luftgeschwindigkeit

Wenn es sehr heiß wird, kann man versuchen, mittels Ventilator Luftbewegung zu erzeugen. Durch die Strömung wird Schweiß von der Hautoberfläche abgeführt. Menschen sind aber bei normaler Lufttemperatur dann sehr empfindlich gegen solche Luftströmungen, wenn deren Geschwindigkeit ein bestimmtes Maß überschreitet. Das ist sehr wichtig, wenn eine Arbeitsstätte etwa in einem Bürohaus über eine Lüftungsanlage verfügt. Der Luftaustausch zum Zweck der Erneuerung führt zwangsläufig zu Luftströmungen. Für Büros gibt es über die Arbeitsstättenverordnung sehr genaue gesetzliche Regelungen, die vorgeben, wie groß höchstzulässige Strömungsgeschwindigkeiten sein dürfen.

Luftqualität

Jeder weiß, dass es in einem Raum, der nicht gelüftet wird, zu unangenehmen Zuständen kommt. Die Luft wird stickig, abgestanden und geruchsbeladen. Letzteres nicht nur durch menschliche Ausdünstungen, sondern auch durch Abgabe von Stoffen aus Einrichtungen und Ausstattungselementen, wie Textilien. Zwar ist im Regelfall ein Sauerstoffmangel nicht gegeben, aber die Gerüche können zu unangenehmen Gefühlen führen. Wenn aber Bedenken bestehen, dass gesundheitsgefährdende Stoffe im Spiel sein könnten, lassen sich solche sehr rasch und genau bestimmen.

Gefahren fehlender Behaglichkeit

Bei dauerndem Aufenthalt kann sich unzureichende oder fehlende Behaglichkeit negativ auf die Gesundheit auswirken. Von Bedeutung ist zum Beispiel die Tatsache, dass Arbeitsleistung und Aufmerksamkeit bei zu hohen Temperaturen sehr stark sinken. Das führt nicht nur zur zwangsläufig zu Verlangsamung von Tätigkeiten, sondern kann etwa bei entsprechender beruflicher Betätigung steigende Unfallgefährdung nach sich ziehen. Aber auch für Büroarbeit mit überwiegend geistiger Beschäftigung ist die zunehmende Fehlergefahr nicht zu unterschätzen.

*) entnommen aus www.aphorismen.de

In Deutschland ist der Einsatz eines neuen Kältemittels für Autoklimaanlagen stark umstrittenen, wie ich schon früher berichtet habe („Drohen künftig Gefahren aus der Autoklimaanlage?“). Die zuständigen EU-Gremien fordern die Ablösung des bislang verwendeten Kältemittels R 134a wegen dessen hohen Treibhauspotentials durch R 1234yf. Letzteres wiederum wird von Teilen der Autoindustrie wegen seines vermuteten Gefahrenpotentials abgelehnt. Gesetzt wird stattdessen auf das Kältemittel Kohlendioxid (CO_2, Kältemittelbezeichnung R 744), das bereits in Klimaanlagen für Autobusse eingesetzt wird.

Die Diskussion

An R 1234yf wird von den genannten Institutionen bemängelt, dass es brennbar ist und es im Brandfall – etwa nach Unfällen – zur Bildung gesundheitsgefährdender Substanzen kommen könne.

Die VDI-Nachrichten nehmen in ihrer Ausgabe vom 21. Juni 2013 ausgiebig zu dieser Diskussion Stellung. Danach favorisieren mittlerweile BMW, Mercedes-Benz, der Volkswagen-Konzern, der Verband der Automobilindustrie (VDA), ADAC und das Umweltbundesamt (UBA) Kohlendioxid als unbedenkliches Kältemittel.

Vorteile von CO₂ als Kältemittel

Allerdings gibt es für Personenkraftwagen noch keine serienmäßigen Klimaanlagen mit CO₂, das aber entscheidende Vorteile bietet:

„Es brennt nicht, ist in normaler Konzentration ungiftig und besitzt den niedrigsten GWP-Index (Global Warming Potential) von 1. Zum Vergleich: R 134a hat einen Index von 1430, R 1234yf von 4. Wegen seiner vielen positiven Eigenschaften hatte sich der VDA schon 2007 für Kohlendioxid ausgesprochen.“

Argumente der Gegner

Die Gegner von CO₂ wiederum weisen auf Nachteile hin:

„Die Gegner von Kohlendioxid, allen voran die R 1234yf-Hersteller Honeywell und DuPont, führen als Nachteile den höheren Betriebsdruck von rund 150 bar, höheres Gewicht der Anlage, chemische Aggressivität von CO2 gegenüber Schlauchleitungen und Dichtungen, angeblichen Kraftstoffmehrverbrauch oder Sicherheitsbedenken ins Feld. So könne durch Leckagen austretendes Kohlendioxid Hyperkapnie auslösen, was je nach CO2-Konzentration im Blut zu Schläfrigkeit und Bewusstseinsstörungen, im Extremfall sogar ins Koma, führe“.

Praxiseinsatz in Autobussen

Mehrere Autobusse mit Kühlanlagen auf Basis CO2 sind aber seit 2008 bei den Berliner Verkehrsbetrieben ohne signifikante Probleme in Betrieb, wobei vom Hersteller der Klimaanlagen mit CO₂ insbesondere die rasche Abkühldynamik und andere Vorteile hervorgehoben werden:

“‘Ein in der Sonne stehendes Fahrzeug wird wesentlich rascher auf erträgliche Innentemperatur heruntergekühlt als mit R 134a.‘ Wartung und Befüllung seien ungleich einfacher, zeit- und kostensparender. “Man benötigt im Grunde lediglich eine handelsübliche Gasflasche mit der entsprechenden Füllarmatur. Der Trocknertausch und die Regeneration des Kältemittels entfallen völlig.”

Kosten bei Einsatz in Personenkraftwagen

Der Einsatz für Personenkraftwagen sei durchaus möglich, der Einbau käme zwar etwa um 80 € teurer, wobei der Betrag bei Großserienfertigung beträchtlich sinken werde, aber angemerkt wird:

„Kostenvorteile bringe Kohlendioxid dagegen wegen der einfacheren Wartung und Neubefüllung der Klimaanlage und vor allem beim Gaspreis selbst. ‚Kohlendioxid ist ja ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff. […] Der Autofahrer müsste mit einem Kilopreis von rund 10 € rechnen, während das heutige R 134a etwa 25 € bis 30 € kostet und R 1234yf mit 250 € bis 300 € etwa zehn Mal so teuer ist.‘ Die durchschnittliche Füllmenge liegt je nach Fahrzeugmodell zwischen rund 500 g und 900 g.“

Angaben zur Gefährdung

Nach Angaben des Herstellers der CO₂-Klimaanlage für die Autobusse lässt sich eine Gefährdung von Fahrer und Insassen durch austretendes Kohlendioxid durch entsprechende Dimensionierung und Materialauswahl bei den einzelnen Komponenten der Klimaanlage nahezu ausschließen.

Und hier der neueste Stand der Dinge gemäß Spiegel Online vom 22.8.2013:

Nachdem es bei einem der Versuche des Kraftfahrbundesamtes (KBA) mit dem Kältemittel R 1234yf zu einem Brand gekommen war, unterstellt nunmehr der Hersteller dem Amt unsaubere Untersuchungsmethoden und wirft dem Amt vor, Tests im Sinne eines erwünschten Resultats manipuliert zu haben. Der Hersteller wird aber die Tests nicht juristisch anfechten. Näheres dazu unter http://www.spiegel.de/auto/aktuell/honeywell-chef-beschwert-sich-beim-kba-ueber-test-mit-kaeltemittel-a-918037.html

Sanftere Methoden der Kühlung sind längst Standard, sofern die abzuführende Wärmebelastung (der Techniker spricht von der „Kühllast“) nicht ein gewisses Maß überschreitet. Dass es etwa Kühldecken gibt, ist ja bekannt. Aber, werde ich manchmal gefragt, kann man denn nicht mit der Fußbodenheizung (im Bild ein Fußbodenheizungsverteiler) auch kühlen? Prinzipiell ja, kann man, wenn den Aufwand für die dazu nötige Technik nicht scheut. Im Grunde genommen sind alle Flächen im Raum heiz- oder kühltauglich. Aber es gilt, in jedem Fall gewisse Grenztemperaturen einzuhalten, damit der Raum behaglich bleibt.

Für alle Interessierten sind nachstehend einige Temperaturwerte zusammengestellt, die beim Heizen nicht überschritten und beim Kühlen nicht unterschritten werden sollten. Diese empfohlenen Werte sind in Regeln der Technik festgelegt und lassen sich aus einschlägigen Normen entnehmen. In den zwei folgenden Tabellen sind auch gleich die Heiz- oder Kühllasten in Watt pro Quadratmeter angegeben, die sich mit den genannten Temperaturen erreichen lassen.

Temperaturen und Leistungen bei Heizung und einer Raumtemperatur von 20°C

In der Tabelle steht AZ für Aufenthaltszone, RZ für Randzone. Bemerkenswert ist, dass die Wandtemperatur recht hoch sein kann, was aber erklärlich ist, wenn man an einen Kachelofen denkt, an den man sich gerne anlehnt. Im Badezimmer und an Randzonen (etwa an einer bodenhohen Verglasung) werden – falls erforderlich – höhere Temperaturen zugelassen. An der Decke sind die geringsten Heizleistungen erzielbar.

Temperaturen und Leistungen bei Kühlung und einer Raumtemperatur von 26°C

Im Kühlfall dürfen die genannten Temperaturen an den Oberflächen keinesfalls unterschritten werden, der Behaglichkeit wegen einerseits und andererseits um Probleme mit Feuchtigkeit (Kondensation von Luftfeuchtigkeit) von vornherein zu unterbinden.

Was fällt auf? Fußboden und Wand können exzellente „Heizkörper“ ergeben, die Decke schneidet eher mickrig ab. Beim Kühlen ist die Decke deutlich vorneweg. Legt man sich auf eine Fläche als Wärme- oder Kälteelement fest, wäre also der Idealfall eine Fußbodenheizung für den Winter kombiniert mit einer Deckenkühlung für den Sommer. Das ist aber nicht unbedingt erschwinglich und ist mir in der Praxis bisher auch nur selten untergekommen.

Ja, da war doch noch die Frage nach der Fußbodenkühlung: Geht natürlich, gibt es auch schöne Beispiele, aber leider reicht in den meisten Praxisfällen die Leistung der Fußbodenkühlung allein nicht aus, so dass hier zum Beispiel zusätzlich Kühlkonvektoren installiert werden müssen.