3. Allgemeine Schlussfolgerungen für das Bauen Das klimagerechte Bauen im heißem Klima muss dafür Sorge tragen, die Wärmegewinne durch die Außenbauteile während der warmen Stunden am Tag zu beschränken und eine ausreichende Lüftung während der kühlen Nachtstunden zu ermöglichen. Das bedeutet, dass die Gebäude durch ihre Konstruktionen ausreichenden Schutz gegen die Übertragung der täglichen Schwankungen des Außenklimas gewährleisten müssen. Mögliche Aktionsmittel sind: - das Wärmespeichervermögen, bzw. die Wärmedämmung, um dadurch den Wärmeaustausch zu kontrollieren, - die Lüftung so einzustellen, dass sie zur Verbesserung des Raumklimas optimal beiträgt, - der Sonnenschutz, um die Wärmegewinne durch Sonnenstrahlung zu begrenzen. Um die baulichen Maßnahmen bzw. technischen Mittel für ein erträgliches Innenklima des Gebäudes in Burkina Faso ermitteln zu können, werden die Komfortdiagramme nach B. GIVONI und MILNE verwendet. Durch quantitative Messungen der verschiedenen Behaglichkeitsfaktoren hat GIVONI Einflussbereiche auf die Behaglichkeit von leicht bekleideten akklimatisierten Menschen mit sitzender Tätigkeit in einem Mollier - h, x - Diagramm für feuchte Luft bestimmt [2]. Abb. 3.1: Komfortdiagramm nach B. GIVONI und MILNE C : Behaglichkeitsbereich V : Einflussbereich der Lüftung I : Einflussbereich des Wärmespeichervermögens des Gebäudes IVN : Einflussbereich des Wärmespeichervermögens und Nachtlüftung RE : Einflussbereich der Kühlung der Raumluft durch Wasserverdunstung Durch Eintragen der Lufttemperaturen und der entsprechenden relativen Luftfeuchtigkeiten in das Diagramm kann festgestellt werden, ob das Außenklima ein behagliches bzw. erträgliches Raumklima in einem nicht klimatisierten Gebäude ermöglicht, oder welche baulichen Maßnahmen bzw. technischen Mittel die Behaglichkeit bzw. die Erträglichkeit verbessern können. Diese Aussagen sind als Orientierung zu werten. Die Einflussbereiche im Temperatur-relative Luftfeuchtigkeit Diagramm nach GIVONI wurden verändert. Es sind Feuchtgrenze, Warm- und sehr warm Grenzen hinzugefügt worden (siehe Abb. 3.2). - 24 -
Abb. 3.2: verändertes Komfortdiagramm nach B. Givoni [2] Lufttemperatur ( C) 0% 14 C 16 C 18 C 20 C 22 C 24 C 26 C 28 C 30 C 32 C 34 C 36 C 38 C 40 C 42 C 44 C Feuchtgrenze 10% 20% Sehr Warm und trocken Behaglichkeitsbereich relative Luftfeuchtigkeit 30% 40% 50% 60% 70% 80% Gemäßigt Warm und trocken Sehr warm und feucht Einflussbereich der Lüftung Einflussbereich des Wärmespeichervermögens Einflussbereich des Wärmespeichervermögens und der Nachtbelüftung 90% Warm und feucht Bereich der Raumluftkühlung durch Wasserverdunstung 100% Das Klima in Burkina Faso ist durch mehrere unterschiedliche Zeiten gekennzeichnet. In Tab. 3.1 ist der Versuch einer Systematisierung der Klimadaten dargestellt, um die Unterschiedlichkeiten des Außenklimas besser zu kennzeichnen. Es ist festzustellen: - Am Tag ist es warm von Dezember bis Februar sowie von Juli bis September und sehr warm von März bis Juni und von Oktober bis November. - In der Nacht ist es fast das ganze Jahr über warm, mit Ausnahme von April bis Mai. In diesen Monaten sind die Nächte sehr warm. - Im Durchschnitt ist es warm und trocken von November bis Februar, sehr warm und trocken von März bis April, sehr warm und feucht im Mai und warm und feucht von Juni bis Oktober. - Die Temperaturamplitude ist hoch (zwischen 4,6 C in der Regenzeit und 8,2 C in der Trockenzeit), was den Einfluss der Sonnenstrahlung kennzeichnet. In den Abb. 3.3 bis 3.14 (Anhang 1) sind die Lufttemperaturen und die entsprechenden Luftfeuchtigkeiten in das Komfortdiagramm eingetragen, um dann Maßnahmen des klimagerechten Bauens für verschiedene Jahreszeiten ableiten zu können. Die Ergebnisse sind in Tab. 3.2 zusammengefasst dargestellt. Die Forderungen hinsichtlich erforderlicher baulicher und technischer Maßnahmen aus dem Klima sind in Tab. 3.3 für die verschiedenen Perioden des Jahres zu sehen. - 25 -
Tab. 3.1 : Zusammenfassung der Klimadatenanalyse Ort: Ouagadougou Aérodrome Zeitraum: 1981-1990 Klimadatenquelle: Météorologie Nationale du Burkina Faso Uhr Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Jahr 6 17.3 20.0 24.6 27.7 27.7 26.7 24.3 23.7 23.7 23.9 20.5 17.9 23.2 9 22.6 26.0 30.1 32.0 30.7 28.3 26.7 26.1 26.8 29.2 28.3 23.9 27.6 12 29.6 33.0 35.8 37.0 35.0 31.9 29.6 29.2 30.3 34.0 34.4 30.8 32.6 16 32.0 35.3 37.5 39.1 37.2 33.7 31.2 30.3 31.7 35.2 35.5 32.5 34.3 18 29.0 32.7 36.3 37.0 35.4 32.5 29.9 28.6 29.5 31.9 31.4 28.6 31.9 21 23.9 27.2 30.7 33.0 32.4 30.0 27.4 26.2 26.9 28.4 26.7 24.1 28.1 0 21.0 24.2 28.1 30.8 30.4 28.1 26.1 25.0 25.5 26.5 24.2 21.5 26.0 3 18.9 22.0 26.2 29.1 28.8 26.7 25.0 24.3 24.5 24.9 22.2 19.5 24.3 maxi. Temp. mini. Temp. Dop. Ampli 32.3 35.6 38.1 39.6 38.1 34.7 32.1 31.4 32.5 37.5 36.0 32.9 16.0 19.2 23.4 26.5 26.3 24.2 22.9 22.3 22.4 22.9 19.6 16.8 16.3 16.4 14.7 13.1 11.8 10.5 9.2 9.1 10.1 14.6 16.4 16.1 35.1 21.9 13.2 Durchschnitt / ϑ Durchschnitt / p Durchschnitt / ϑ gemäßigt warm sehr warm 24.3 27.6 31.2 33.2 32.2 29.7 27.5 26.7 27.4 29.3 27.9 24.9 28.5 7.1 7.6 10.4 16.9 23.0 25.0 26.0 26.8 26.5 21.4 12.3 8.3 17.6 Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht 26.6 21.61 29.9 24.81 33.2 28.72 34.9 31.22 33.4 30.72 30.8 28.51 28.5 26.34 27.8 25.35 28.7 25.81 31.4 26.84 30.8 24.65 27.4 21.98 30.3 26.38 15% 36% 8% 15% 27% 46% 64% 31% 91% 23% 73% 15% 36% 23% 45% 38% 82% 69% 100% 92% 100% 54% 100% 31% 91% 31% 100% 38% 73% 38% 82% 39% 61% 9% 77% 27% 85% 64% 77% 55% 62% 18% 31% 8% 46% 69% 9% 69% 47% 62% 18% Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Jahr ϑ : Lufttemperatur in C Tag : von 6 Uhr bis 18 Uhr p : Wasserdampfpartialdruck in hpa Nacht : von 18 Uhr bis 6 Uhr gemäßigt ϑ 20 C trocken p 19.98 hpa wa r m 20 C < ϑ 30 C feucht p > 19.98 hpa sehr warm ϑ > 30 C - 26 -
Tab. 3.2 : Übersicht der eingetragenen Klimadaten aus Abb. 3.3 bis 3.14 (Anhang 1) Ort: Ouagadougou Aérodrome Uhr Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 C I I V N V R E 58% 46% 25% 58% 21% 50% 63% 38% 46% 17% 21% 4% 25% 29% 29% 42% 17% 21% 4% 8% 33% 50% 83% 100% 100% 100% 54% 25% 8% 25% C Behaglichkeit IVN Großes Wärmespeicherspeichervermögen und Nachtlüftung V Lüftung RE Kühlung der Raumluft duch Wasserverdunstung I Großes Wärmespeichervermögen - 27 -
Wie die Tab. 3.2 zeigt, ist es nicht möglich zum einen einheitliche bauliche Maßnahmen anzugeben, die für alle Jahreszeiten als klimagerecht bewertet werden können und zum anderen ein erträgliches Raumklima über den Arbeitstag nur mit Hilfe baulicher Maßnahmen zu erreichen und zwar aufgrund der Eigenschaften des Klimas: 1. In der Nacht sinkt deutlich die Außenlufttemperatur wegen der höheren Temperaturamplitude. 2. Von März bis April und von November bis Februar ist es warm und trocken. 3. Es ist feucht aber relativ angenehm von Juni bis September. Die Außentemperaturen liegen in einem Bereich, der auch am Tag Lüftung zur Verbesserung des Raumklimas gestattet. 4. Das ganze Jahr über ist es warm. Dabei liegen die Tagestemperaturen neun Monaten im Jahr über 30 C bei mehr als 60% der Tage und das schon ab 10 Uhr morgens (siehe Tab. 3.1). Die Folge ist eine Erwärmung der raumumschließenden Bauteile des Gebäudes während der heißen Tagesstunden durch den Kontakt mit der umgebenden Luft und die Einwirkung der globalen und der von der Umgebung reflektierten Sonnenstrahlung. Die absorbierte Wärme wird teilweise gespeichert und erreicht mit zeitlicher Verzögerung durch Wärmeleitung die Gebäudeinnenräume. Daraus ergeben sich folgende Empfehlungen (siehe Tab. 3.3): zu 1: Die Lüftung der Gebäude immer dann zu nutzen, wenn die Raumlufttemperatur größer als die Außenlufttemperatur ist. Dies gilt insbesondere für die Nachtlüftung (siehe Abschnitt 5.4.1). zu 2: Das Prinzip der Verdunstungskühlung der Luft während der wärmsten und trockenen Monate im Jahr anzuwenden, um die Raumlufttemperatur des Gebäudes durch Verdunstung einer bestimmten Wassermenge zu senken (siehe Abschnitt 5.4.3). zu 3: Die Schweißverdunstung des menschlichen Körpers durch eine Erhöhung der Raumluftgeschwindigkeit als Mittel zur Verbesserung des Behaglichkeitsempfindens des Körpers während der Regenzeit zu nutzen. Diese Monate sind durch warme Lufttemperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet (siehe Abschnitt 4.2). zu 4: Gebäude sind mit großem Wärmespeichervermögen und geeigneter Wärmedämmung zu bauen und entsprechende Verschattungsmaßnahmen für die transparenten Außenbauteile (Fenster, Türen) vorzusehen. Das kann u. a. zu einer thermischen Stabilität der Raumlufttemperatur der Gebäude und dadurch zur Verbesserung des Raumklimas beitragen. Das bedeutet, die Außenwandkonstruktion der Bürogebäude ist so zu wählen, dass durch ihr Temperaturamplitudeverhältnis und ihre Phasenverschiebung die innere Oberflächentemperatur so gering wie möglich bleibt und ihre maximale Werte in der Nacht erreicht werden (siehe Kap. 5). - 28 -
Tab. 3.3: Forderungen für bauliche Maßnahmen und techniche Mittel Ort: Ouagadougou Aérodrome großes Wärme- Sonnenschutz- Wärmedämmung natürliche Verbesserung der Kühlung der Raumluft speichervermögen einrichtungen Lüftung Behaglichkeit durch duch Schweßverdunstung Wasserverdunstung Tag Nacht des Körpers Februar November März April Mai Juni Oktober Juli August September Dezember Januar empfehlen erforderlich - 29 -