Thermisches Raumklima in Klassenräumen ist der Schlüssel zu einer idealen Lernumgebung

Wie die Breischüsselchen im bekannten Märchen von Goldlöckchen und den drei Bären sollte das Klassenzimmer weder zu warm noch zu kalt sein, sondern genau die richtige Temperatur haben.

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Temperaturstandards

Ein wichtiger Aspekt bei der Gestaltung von Schulzimmern ist das Schaffen guter thermischer Bedingungen, die auf energieeffizienten Technologien wie natürlicher Lüftung, Sonnenschutz und intelligenter Gebäudegestaltung (für die wärmeren Monate) sowie effizienter, regelbarer Heizung (für die kälteren Monate) basieren.

Es ist mehr und mehr anerkannt, dass es die „natürliche“ Wohlfühltemperatur nicht gibt. Die besten Ergebnisse in Bezug auf Kühlung und Heizung lassen sich erzielen, wenn die Bewohner selbst Anpassungen vornehmen können, beispielsweise durch den Zugang zu einzeln bedienbaren Fenstern, individuell einstellbaren Sonnenschutz, eventuell auch Tischventilatoren und andere Geräte. Ganz allgemein sollte ein Gebäude den Menschen so wenig wie möglich von der Umgebung abschirmen und ihm nur so viel Schutz wie nötig bieten.

In allen europäischen Ländern gibt es Richtlinien für eine Mindest Raumtemperatur in Schulzimmern, die per Gesetz oder in Normen festgelegt sind. Diese Mindestanforderungen variieren von Land zu Land und je nach Jahreszeit, liegen jedoch in einer Spanne von 17 °C bis 20 °C. Eine Vorgabe für die maximale Raumlufttemperatur in Schulzimmern ist weitaus seltener anzutreffen. Diese liegt dann zwischen 22 °C und 29 °C.

Temperatur und Lernerfolg

Seit einigen Jahrzehnten befasst sich die Forschung mit dem Zusammenhang zwischen einer optimalen Temperaturspanne und besseren Lernergebnissen. Von Zeiler und Boxem (2009) stammt eine eingehende Studie zur Untersuchung der Effekte wärmebedingter Eigenschaften in Schulen auf die Lernleistung der Schüler. Mendell und Heath (2005) wiederum sichteten Hinweise für die Wirkung des Raumklimas sowohl auf Leistungsverhalten als auch Aufmerksamkeit, während Fisk (2017) eine umfangreiche Literaturübersicht über Lüftungsprobleme in Schulen und deren Auswirkungen auf die Leistung, Gesundheit und Fehlzeiten von Schülern erstellt hat.

Diese Studien zeigen, dass Schüler mit steigender Temperatur und Luftfeuchtigkeit ein wachsendes Unbehagen verspüren und dass sich Lernleistung und -ergebnis infolge abnehmender Konzentrationsdauer verschlechtern. Hohe Raumtemperaturen sind auch mit Kopfschmerzen sowie Augen-, Nasen-, Ohren- und Halsbeschwerden verbunden. Eine hohe Luftfeuchtigkeit wiederum konnte mit vermehrtem Auftreten von Schimmelpilzen in Verbindung gebracht werden, was seinerseits bestimmte Symptome verursachen oder verschlimmern kann.

Möglichkeiten der Kühlung

Die natürliche Belüftung durch Öffnen der Fenster und Tageslichtsysteme im Dach ist eine schnelle und direkte Möglichkeit, auf das thermische Raumklima Einfluss zu nehmen. Ein offenes Fenster erzeugt vermehrte Luftbewegung. Wenn die Aussentemperatur niedriger ist als die Raumtemperatur, dann sinkt die Raumtemperatur.

Diagramm mit durchschnittlichen Belüftungszeiten im Klassenzimmer

 

Diese Grafik aus der SINPHONIE-Studie, an der 114 Schulen in 23 europäischen Ländern teilnahmen, liefert einen klaren Hinweis auf die Zeiten, in denen die Fenster tagsüber geöffnet werden. Zur Nachtlüftung liegen keine Nachweise vor.

Selbst wenn die Lufttemperatur draussen leicht höher ist als im Innenraum, bewirkt die durch den Luftzug erhöhte Luftgeschwindigkeit eine Kühlung des menschlichen Körpers.

Die natürliche Lüftung zur Kühlung kann auf zwei Arten erfolgen – die Tag- und die Nachtlüftung:

  • Bei der Lüftung während des Tages wird überschüssige Wärme aus dem Gebäudeinneren abgeleitet, indem ein hohes Mass an Luftbewegung erzeugt wird.
  • Die Nachtlüftung (auch passive Kühlung genannt) kühlt thermische Gebäudemassen (Wände, Böden, Möbel etc.) während der Nacht mit kühler Aussenluft herunter. Am folgenden Tag wird weniger Kühlenergie im Gebäude benötigt, da die thermische Masse bereits abgekühlt ist.

Auch die Ausrichtung des Schulzimmers und die Beschattungssteuerung spielen eine wichtige Rolle bei der Schaffung gleichbleibender thermischer Behaglichkeit. Grosse Fenster und Oberlicht Module können so ausgerichtet werden, dass in den Wintermonaten maximales Sonnenlicht einfallen kann. Mit verstellbaren Beschattungselementen kann das Sonnenlicht in den Sommermonaten nach Bedarf abgeschirmt werden.

Thermische Behaglichkeit

Feldstudien zeigen, dass Menschen in natürlich belüfteten Gebäuden höhere Temperaturen tolerieren. Die dadurch hervorgerufene Anpassung des Körpers auf seine Umgebung wird adaptive thermische Behaglichkeit genannt. Die Gestaltung von Räumen unter Berücksichtigung des adaptiven thermischen Komforts setzt voraus, dass der Mensch seine Kleidung beliebig anpassen und Fenster bedienen kann. Die Folge der Anpassung ist, dass durch natürliche Lüftung, Sonnenschutz und intelligente Gebäudegestaltung auch in warmen Klimazonen ohne Klimatisierung ein thermischer Komfort werden kann.

In Ländern mit sehr hohen Sommertemperaturen können neben der natürlichen Lüftung und Beschattung auch Deckenventilatoren oder mechanische Klimaanlagen erforderlich sein.

Möglichkeiten der Wärmeerzeugung

Die Studie „Clever Classrooms“ (2015)6 ergab, dass sich im Winter eine bessere Temperaturregelung erzielen lässt, wenn die Räume mit Thermostatheizkörpern ausgestattet sind. Im Vergleich dazu schnitt die Fussbodenheizung schlechter ab: Aufgrund längerer Vorlaufzeiten ist eine gezielte Regulierung der Temperatur in den einzelnen Schulzimmern schwierig.

Die Studie empfiehlt darüber hinaus, dass alle Methoden der Temperaturkontrolle in Schulzimmern leicht bedienbar und für Lehrer leicht zugänglich sein sollten.

Quellen

  1. https://www.velux.com/article/2016/health-matters
  2. Zeiler & Boxem (2009). Effects of thermal activated building systems in schools on thermal comfort in winterBuilding and Environment.  
  3. Mendell and Heath (2005). Do Indoor Pollutants and Thermal Conditions in Schools Influence Student Performance? A Critical Review of the Literature. Indoor Air
  4. Fisk (2017) The ventilation problem in schools: literature review. Indoor Air
  5. de Dear and Brager (1998). Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference. ASHRAE Transactions
  6. Clever Classrooms (2015), Zusammenfassender Bericht des HEAD-Projekts, University of Salford, Manchester