Die Geschichte der Bauklimatik

WISSENSWERT
Die Bauphysik hat ihren Schwerpunkt in Übertragungsvorgängen der Wärme und Energie, der Feuchte und des Schalls und in den mechanischen Beanspruchungen von Bauteilen infolge von Wärme- und Feuchteeinwirkung. (Quelle: Institut für Bauklimatik Dresden)
Die Geschichte der Bauklimatik
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1. Überblick
2. Einleitung
Im Beitrag wird die Entwicklung der beiden Fachgebiete Bauphysik und Bauklimatik von den Anfängen
bis zu ihrer heutigen Bedeutung aufgezeigt. Ohne auf
alle Einzelheiten einzugehen, werden die wichtigsten
Wissenschaftler, die die Entwicklung vorangetrieben
haben genannt. Die beiden Fachgebiete, die man heute
durchaus synonym betrachten kann, haben sich auf der
gleichen Basis aber mit unterschiedlichen Schwerpunkten entwickelt. Dies ist im Wesentlichen der deutschen
Teilung nach 1945 geschuldet. Während die Bauphysik
ihren Schwerpunkt in den Übertragungsvorgängen
der Wärme und Energie, der Feuchte und des Schalls
und auch in den mechanischen Beanspruchungen von
Bauteilen infolge von Wärme- und Feuchteeinwirkung
suchte, fand die Bauklimatik (zunächst als Technische
Bauhygiene bezeichnet), von der Hygiene ausgehend,
ihr Arbeitsgebiet in allen von der Wechselwirkung zwischen Raum- und Außenklima für das Gebäude und
ihre Nutzer entstehenden Prozessen und dem daraus
resultierenden Verhalten des Gebäudes.
Als jüngere ingenieurwissenschaftliche Disziplinen sind
die Fachgebiete Bauphysik und Bauklimatik neben Statik, Baukonstruktion und den andern Fächern aus der
Praxis nicht mehr wegzudenken. Nur wenige wissen, da
die beiden Fachbegriffe oft synonym gebraucht werden,
worin sich die beiden Begriffe unterscheiden und ob sie
sich überhaupt unterscheiden.
Während sich der Begriff „Bauphysik“ weitgehend
durchgesetzt hat und auch der Begriffsinhalt überwiegend festliegt, wird die Bezeichnung „Bauklimatik“
zwar immer öfter gebraucht, aber nicht klar definiert.
Insofern ist es interessant, sich mit der Entstehung und
Entwicklung der beiden Disziplinen zu beschäftigen.
Umso mehr, da ihre teilweise unterschiedliche Ausprägung ein Teil der deutschen Teilungsgeschichte ist.
3. Definition
Heute kann man die beiden Begriffe Bauphysik
und Bauklimatik durchaus synonym verwenden. Ein
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Unterschied besteht darin, dass mit der Bezeichnung
Technische Bauhygiene bzw. Bauklimatik der Begriff
Physik vermieden wird, weil dieser sehr weitreichende
Arbeitsbereich, der sich mit den Wechselwirkungen
zwischen Raum- und Außenklima im und am Gebäude
befasst, von vornherein als Ingenieurdisziplin mit der
Einbeziehung der Technischen Gebäudeausrüstung,
der Hygiene und der Meteorologie behandelt wurde.
Während die Bauphysik den Schwerpunk ihrer Arbeit
zunächst als Anwendung der Physik auf bauliche Probleme vor allem in der Materialtechnologie gesehen
hat. Karl Gertis definierte 1979 den Inhalt folgendermaßen: „Bauphysik befasst sich mit den Übertragungsvorgängen der Wärme und Energie (auch bei höheren
Temperaturen im Brandfall), der Feuchte, des Schalls
und des Tageslichtes im Innern eines Raumes, in den
raum- bzw. gebäudeumschließenden Bauteilen und
in der Nahumgebung eines Gebäudes. Zur Bauphysik
gehört auch die mechanische Beanspruchung von Bauteilen infolge von Wärme- und Feuchteeinwirkung“.
Karl Petzold beschrieb 1988 die Bauklimatik folgendermaßen: „Bauklimatik beschreibt die Gesamtheit
jener Erscheinungen, die am Zustandekommen des
Klimas im Innern und in der unmittelbaren Umgebung
der Gebäude beteiligt sind, sowie die Einwirkung des
Klimas auf die Baukonstruktion. Sie umfasst damit
alle Prozesse, die das Verhalten eines real genutzten
Bauwerkes in Interaktion mit dem und auf den Nutzer
beschreiben. Vorrangige Zielstellung ist die Darstellung
baulicher Möglichkeiten zur Anpassung (Optimierung)
eines Gebäudes an außenklimatische Bedingungen und
raumklimatische Erfordernisse. Alternativ kann auch
der Erhalt bestehender Gebäude unter sich ändernden
raum- und außenklimatischen Bedingungen Gegenstand
der Forschung sein.
Man kann dabei zwei Hauptarbeitsrichtungen
unterscheiden
•• diese Klimate so zu beeinflussen, dass die Nutzbarkeit
der Gebäude und Freiräume gewährleistet werden
kann (Funktionssicherung),
•• die Baukonstruktion vor unzulässiger Beanspruchung
durch diese Klimate zu schützen (Eigensicherung).“ [1]
Mit dieser Formulierung ist das Fachgebiet eines der
jüngsten im Bauwesen, obwohl es sicher immer auch
vorher Ansätze einzelner Baumeister gab, solche Zielstellungen beim Entwurf von Gebäuden zu berücksichtigen. Von dem römischen Baumeister Vitruv ist
bekannt, dass er in seiner „De Architektura“ die damals
bekannten hygienischen und klimatischen Bedingungen
als Forderungen an das Bauen formuliert hat. Als Fachwissen gingen diese Zielstellungen weitgehend verlo-
ren. Doch vor allem in den autochthonen, den „am
Ort gewachsenen“ Bauweisen, die die Erfahrungen
vieler Generationen auf die Klimabeanspruchung von
Gebäuden widerspiegeln, kann man noch heute die
Zielstellungen der Bauklimatik (auch als klimagerechtes
Bauen bezeichnet) beobachten.
4. Entstehungsgeschichte
Inzwischen laufen die Zielrichtungen beider Gebiete
weitgehend parallel.
Der Unterschied liegt also in der historischen Entstehung. Die erste Bezeichnung des Fachgebietes
war vielleicht „Gesundheitstechnik“. Abgeleitet von
den Forderungen der Hygieniker und den daraufhin
erfolgten Bemühungen, diese Forderungen in die Praxis
umzusetzen (Zeitschrift „Der Gesundheitsingenieur“
1. Auflage: 1889).
Der erste Lehrstuhl auf diesem Gebiet wurde 1948 an
der Technischen Hochschule Dresden gegründet. Wenn
man aber zu den Wurzeln dieser für das Bauwesen
relativ neuen Disziplin gelangen will, muss man weit
in das 19. Jahrhundert zurückgehen.
Auf den neueren Erkenntnissen der Physik, der Chemie, der Biologie usw. aufbauend deckte die physiologische (und damit naturwissenschaftlich begründete)
Hygiene etwa ab Mitte des 19. Jahrhunderts neue
Zusammenhänge zwischen Umwelt, Lebensweise und
Gesundheit auf. Die Hygiene entwickelte sich zu einer
exakten Wissenschaft.
Einer ihrer führenden Protagonisten war Max von
Pettenkofer (1818 – 1901) (siehe Bild 1), ab 1865 o.
Professor der Hygiene in München. Er arbeitete streng
nach naturwissenschaftlichen Kriterien und führte experimentelle Untersuchungen zu den Auswirkungen von
Kleidung. Heizung und Lüftung auf die Gesundheit und
das Wohlbefinden von Menschen durch. Er definierte
und formulierte neue hygienische Forderungen an
Boden, Luft und Wasser. Ganz besonders aber gelang
es ihm, die Forderungen, die an Bauwerke zu stellen
waren, zu quantifizieren.
Seit Pettenkofer und anderen ist bekannt, welche
Temperaturen in Wohn- und Arbeitsstätten einzuhalten
sind, welche Luftraten benötigt werden, um die Nutzungsfähigkeit eines Gebäudes sicherzustellen, wie groß
die Beleuchtungsstärke sein muss, welcher Schallpegel
zugelassen werden kann und anderes mehr.
Auf diese begründeten und quantifizierten Forderungen der Hygiene musste die Technik mit Erzeugnissen antworten, die diesen Forderungen weitgehend
genügen. Und dafür wurden geeignete, physikalisch
begründete und mathematisch formulierte Berech05
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nungs- und Bemessungsverfahren benötigt, denn die
Zeit reichte für ein geruhsames, auf Versuch und Irrtum
beruhendes „Probieren“ nicht mehr aus.
Seit Ende des 19. Jahrhunderts gibt es in zunehmendem Maße Arbeiten von Physikern, Ingenieuren
und Architekten, die sich mit der Umsetzung einzelner
hygienischer Forderungen in bauliche Lösungen und mit
den Folgen der Einführung von neuen Baukonstruktionen und Baustoffen befassen.
Carl von Linde (1842 – 1934) bekam 1868 als ao. Professor (ab 1872 o. Prof.) den Lehrstuhl für Maschinenlehre
an der Polytechnischen Schule München (Vorläuferin
der TU München). Auf seine Initiative wurde 1902 das
Laboratorium für Technische Physik gegründet. Ihr erster
Direktor war Prof. Dr.-phil., Dr.-Ing.eh. Otto Knoblauch. Er
und seine Schüler wandten die Methoden wissenschaftlicher Forschung erstmals in größerem Umfang auf die
Probleme des Wärme und Schallschutzes im Bauwesen an
und schufen so eine Bau-Physik. Deshalb kann man wohl
davon ausgehen, dass hier der Begriff der „Bauphysik“
seine Wurzeln hat. Vor allem die mit der zunehmenden
Industrialisierung wachsenden Bauaufgaben zwangen
zu einer Beschäftigung mit den dafür benötigten neuen
und alten Baustoffen. Auf Initiative der Dämmstoffindustrie wurde in München in enger Verbindung mit dem
Laboratorium für Technische Physik von Prof. Knoblauch
das Forschungsheim für Wärmeschutz (heute Institut für
Wärmeschutz) gegründet. Hier arbeitete ab 1919 Dr.Ing. habil. Joseph Sebastian Cammerer, der in München
Maschinenbau studiert hatte.
J.S. Cammerer wurde zu einem der ersten bekannten
Bauphysiker, der durch seine Arbeiten (u.a. durch seine
Bild 1: Max von Pettenkofer
(1818 – 1901) war ab 1865
o. Professor der Hygiene
in München. (Foto: Franz
Seraph Hanfstaengl)
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Bild 2: Herrmann Rietschel (1847
– 1914) brachte 1893 mit seinen „Leitfaden zum Berechnen und Entwerfen von Heizungs- u. Lüftungsanlagen“
das erste moderne Lehrbuch
der Heizungstechnik heraus.
(Foto: TU Berlin)
Bücher: „Der Wärme und Kälteschutz in der Industrie“
und „Die konstruktiven Grundlagen des Wärme- und
Kälteschutzes im Wohn und Industriebau“) die Entwicklung der Bauphysik voran gebracht hat. [2]
Ein anderes Forschungsinstitut, das auch vom Münchener Labor ausging, wurde durch Prof. Dr.-Ing. Hermann Reiher begründet. Reiher war als Assistent von
Knoblauch auf die Bedeutung der bauphysikalischen
Forschung aufmerksam geworden.
Um die in München gewonnenen Erkenntnisse in
möglichst großem Umfang in die Praxis einzuführen,
gründete er mit Unterstützung der Württembergischen
Regierung, der Technischen Hochschule Stuttgart und
einiger Firmen im Mai 1929 das Institut für Schall
und Wärmeforschung. 1936 wurde Hermann Reiher
ordentlicher Professor für Technische Physik an der
Technischen Hochschule Stuttgart. Im nunmehrigen
Institut für Technische Physik e.V. wurden umfangreiche
Forschungen auf den Gebieten Schall- und Wärmeschutz
durchgeführt und veröffentlicht. [3] Heute gehört diese
Einrichtung als Fraunhofer Institut für Bauphysik immer
noch zu den führenden Institutionen auf dem Gebiet.
Ein Verdienst Reihers ist es auch, die Forschungen auf
dem Gebiet des Wohnungsbaus vorangetrieben zu
haben. Es gelang ihm, mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wohnungsbau in Oberbayern, eine Versuchsstelle für experimentelle Bauphysik zu errichten.
Dort in Holzkirchen wurden unterschiedlich gebaute
Versuchshäuer langen Tests unter wirklichkeitsgetreuen
Witterungsbedingungen ausgesetzt. Eine heute immer
noch fast einzigartige Anlage.
Ebenfalls in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhundert
gab es im Bereich des Bauwesens eine andere Entwicklungslinie, die mit den Erkenntnissen der Physik auf die
gewachsenen Anforderungen der Praxis antwortete, das
war die industrielle Heizung und Lüftung.
Herrmann Rietschel (1847 – 1914) (siehe Bild 2) brachte
1893 mit seinen „Leitfaden zum Berechnen und Entwerfen von Heizungs- u. Lüftungsanlagen“ das erste
moderne Lehrbuch der Heizungstechnik heraus und gab
damit dieser jungen Fachrichtung eine wissenschaftliche
Grundlage. 1885 wurde er in Berlin auf den Lehrstuhl für
Ventilations- und Heizungswesen berufen. Er gilt damit,
obwohl an die Abteilung Architektur berufen, als Begründer einer neuen Fachrichtung im Maschinenbau, die
heute als Heizungs- und Lüftungstechnik überragendes
Ansehen genießt. Außerdem hat er viel zur Klärung der
Wechselbeziehungen zwischen der Gesundheitstechnik,
wie es damals hieß, und der Hygiene beigetragen. [4]
Anders als die bauphysikalischen Arbeiten, deren
Aktivitäten zunächst auf die Arbeiten in Forschungsinstituten beschränkt blieben, konnte Herrmann Rietschel
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durch seine Arbeit auf dem weltweit ersten Lehrstuhl
für „Ventilations- und Heizungswesen“ an der Technischen Hochschule seine Erkenntnisse in der Lehre über
seine Studenten verbreiten.
Die sich rasch entwickelten Kenntnisse in der Heizungs- und Lüftungstechnik führten dazu, dass solche
Lehrstühle an vielen Hochschulen entstanden und auch
bald eine große Anzahl von Fachleuten auf dem Gebiet
in der Praxis tätig war. Obwohl ihre Tätigkeit für das
Betreiben von Wohnungen und Industrieanlagen eine
immer größere Bedeutung erlangte, blieb es ein eigenständiger, vom Maschinenbau geprägter Berufszweig
neben dem Baugewerbe.
Die Entwicklung des Bauwesens im beginnenden
zwanzigsten Jahrhundert war einerseits gekennzeichnet
durch die infolge von Krieg und Wirtschaftskrise entstandene Not, aber auch durch neue vorwärtsweisende
und umwälzende Ideen (Bauhaus, Dessau-Törten, Stuttgart-Weißenhof). Damit entstanden neue und andere
Bauweisen mit neuen Baumaterialien, neue funktionelle
Anforderungen an Gebäude und neue Möglichkeiten
zur Beheizung und Belüftung, als sie im 19. Jahrhundert
üblich und möglich waren.
Das war zugleich mit einer großen Unsicherheit in der
Anwendung verbunden und machte die Arbeit der Bauphysiker zu einer fast unabdingbaren Voraussetzung, um
neue Gebäude gut und schadensfrei nutzen zu können.
Die Arbeiten von J. S. Cammerer, Leopold Sautter,
Hermann Reiher, Otto Krischer, Helmut Glaser und vieler
anderer Physiker und Bauphysiker aus dieser Zeit, dokumentieren die immer umfangreichere Beschäftigung
mit bauphysikalischen Themen.
Gebäude wurden damals wie heute von Architekten
geplant, die Arbeiten der Bauphysiker aber waren auf
Veröffentlichungen beschränkt, die mehr oder weniger
zufällig von Architekten gelesen, aber kaum angewendet werden konnten. Darin lag ein Problem.
J.S. Cammerer hatte in seinem oben angegebenen
Buch 1936 geschrieben: „Wer die schweren bautechnischen, hygienischen und wärmeschutztechnischen
Fehler kennt, mit denen zahlreiche Großsiedlungen der
letzten Jahre behaftet sind, wird dann eine genügende
Rechtfertigung für die vorliegende Arbeit sehen. Der
Stand der wissenschaftlichen Forschung gibt heute alle
notwendigen Unterlagen, um die Möglichkeit beliebiger Rohstoffe und Konstruktionen ohne kostspielige
Experimente wärmeschutztechnisch beurteilen zu können. Was bisher fehlte, ist eine Sammlung dieser Ergebnisse in einer Form, die dem Architekten eine einfache
Anwendung ohne alle Spezialkenntnisse ermöglicht.“
Man könnte hinzufügen: Diese Erkenntnisse sollten
auch den Ansprüchen der Zeit folgend genügend Raum
in den Lehrplänen der Baufakultäten finden. Auch die
Heizungs- und Lüftungsfachleute konnten ihre Kenntnisse kaum in die Entwurfsplanung der Architekten
einbringen, sondern mussten sich in der Regel darauf
beschränken, ihre Anlagen in die fertig geplanten
Gebäude hineinzuarbeiten.
Eine komplexe Planung, in der die Kenntnisse beider Fachrichtungen von vornherein Beachtung finden
konnten, fand nur in Ausnahmefällen statt.
Aber die Zeit war reif für Veränderungen. Die Arbeiten der oben genannten Fachleute fanden sich schon
in ersten VDI- Regeln und Normungen wieder, deren
Durchsetzung und allgemeine Kenntnis jedoch durch
den Krieg behindert wurde. Die erste Normierung des
Wärmeschutzes, die DIN 4108, wurde erst 1952 veröffentlicht. Der erste Lehrstuhl für Bauphysik wurde lange
nach der Aufbauzeit, 1976 in Essen errichtet. Als ordentlicher Professor für Bauphysik wurde Dr.-Ing. Karl Gertis
berufen. Gertis stammte aus dem Fraunhofer Institut IBP
in Stuttgart und damit aus der Linie Professor Reihers.
Damit setzten sich zunächst die Denkweise und der
Arbeitsgegenstand und damit auch der Fachbegriff
Bauphysik durch. In der Folge bürgerten sich dieser
Fachbegriff und die neue Fachrichtung in fast allen
Baufakultäten der Bundesrepublik Deutschland ein.
Bild 3: W
erner Cords-Parchim gründete 1952 das Institut für Technische Bauhygiene an der TU Dresden. (Foto: TU Dresden)
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Verursacht durch die Teilung Deutschlands von 1945
bis 1990, verlief die Entwicklung in der DDR etwas anders.
Als nach den Zerstörungen des zweiten Weltkriegs die
Aufbauarbeit langsam wieder begann, wurde an der
Technischen Hochschule Dresden in der Fachrichtung
Architektur mit dem neuen Lehrpersonal auch ein Professor berufen, der die Einbeziehung der vorhandenen
bauphysikalischen und hygienischen Kenntnisse und der
Erkenntnisse der Heizungs- und Lüftungstechnik in die
Architekturausbildung entscheidend beeinflussen sollte.
Dipl.-Ing. Werner Cords-Parchim (1886 – 1954) (siehe
Bild 3), ein Landbaumeister aus Mecklenburg hatte durch
seine praktische Bautätigkeit viel Erfahrung mit Gebäuden gesammelt, die in hohem Maße großen Belastungen
durch ungenügende Heizung und Lüftung und erhöhten
Feuchtigkeitseinwirkungen ausgesetzt waren. Er wurde
als erfahrener Fachmann 1947 auf den Lehrstuhl für
landwirtschaftliches Bau- und Siedlungswesen berufen.
Hier gründete er, dessen Tätigkeit weit über den Bau von
Stallanlagen hinausging, sehr früh 1948 an der Fachrichtung Architektur eine „Sammlung für Technische Bauhygiene“. Interessant ist, dass auch diese Linie bis auf den
„Stammvater“ Pettenkover zurück zu verfolgen ist. In
Pettenkovers Institut war ein junger Architekt tätig, Hans
Christian Nußbaum (1853 - 1928), der nach seinem Architekturstudium in Hannover ab 1885 am hygienischen
Institut in München seine Studien fortsetzte. Zunächst als
Dozent, lehrte er ab 1896 als Professor für gewerbliche
Gesundheitslehre an der Technischen Hochschule in Hannover bei den Architekten. Seine Berufung verdankte er
einer ausdrücklichen Empfehlung durch seinen Mentor
Pettenkover. Seine Vorlesungen, unter anderem „Die
Grundzüge der Gesundheitslehre in ihrer Beziehung zur
Technik“ und „ Bauhygiene für Architekten“, spiegeln
die erste Verbindung zwischen diesen beiden Fachrichtungen wider. Wobei der Begriff Bauhygiene bei den
Hygienikern als Bezeichnung schon im Gebrauch war [5].
Werner Cords (1886 - 1954) studierte ab 1907 Architektur
in Hannover (Diplom 1913) und belegte nachweislich
auch die Vorlesungen (Gewerbliche Gesundheitslehre)
bei Nußbaum [6].
Offensichtlich angeregt durch diese Vorlesungen
und durch seine praktische Tätigkeit überzeugt von der
Bedeutung, die die Verbindung zwischen den baulichen
Gegebenheiten und den technischen Möglichkeiten
der Heizung und Lüftung für das Wohlbefinden der
Nutzer (Tiere und Menschen) hat, gründete er 1952, das
„Institut für Technische Bauhygiene“. In seinem neuen
Lehrbuch „Technische Bauhygiene“ [7], das aus den
gleichnamigen Vorlesungen an der Technischen Hochschule Dresden entstand, schreibt er im Vorwort: „Die
Hygiene lehrt die Verhütung von Schwäche und Krank08
heit. Sie zeigt Wege zur Erhaltung und zur Steigerung
der Leistungen von Körper und Seele. Die Hygiene ist
das Arbeitsgebiet des Mediziners. Aufgrund erkannter
Schadensursachen stellt er Forderungen für die persönliche und öffentliche Gesundheitspflege. Innerhalb
bestimmter Gebiete kann er für die Beachtung und
Durchführung seiner Forderungen Anweisungen geben
und ihre Befolgung überwachen. Es gibt indessen auch
Gebiete der Hygiene, auf denen der Mediziner die Mitarbeit von Fachleuten aus andern Berufen braucht. […]
Das gilt in besonderem Maße dort, wo schädigende
Einwirkungen durch ungesunde Wohn- und Arbeitsräume bekämpft und vermieden werden sollen, also für
die Bauhygiene, die Wohnungs- und Städtehygiene.“
Weiter schreibt er: „Das körperlich und seelische
Leben seiner Mitmenschen durch entsprechende Bauten
zu schützen, zu erleichtern und zu verschönern, das
ist die vornehmste Aufgabe des Architekten wie des
Ingenieurs. Hiermit hilft er dem Hygieniker. In diesem
Sinne befasst sich die Technische Bauhygiene mit den
Möglichkeiten, gesunde Wohn- und Arbeitsstätten zu
schaffen und zu erhalten. […] Die technische Bauhygiene behandelt demgemäß die Maßnahmen zur Abwehr
und Förderung von Umwelteinflüssen. Das sind:
•• der Wärmeschutz
•• Lüftung, Klimatisierung und Kühlung
•• Feuchtigkeitsschutz
•• Besonnung
•• Beleuchtung
•• Schall- und Erschütterungsschutz“
Damit hat Werner Cords-Parchim ein neues Kapitel in
der fachlichen Ausbildung von Architekten aufgeschlagen. Die bisher in einzelnen Fachaufsätzen veröffentlichten Erkenntnisse der genannten sechs Fachgebiete
bündelt er mit einer enormen Fleißarbeit zu einem
Aufgabengebiet für Architekten oder Bauingenieure,
das zum ersten Mal die komplexe Vernetzung dieser
Themen als Bauaufgabe darstellt.
Als Beispiel seien die Anfangssätze des 1. Kapitels aus
dem Buch zitiert: „Der Mensch braucht zum behaglichen
und gesunden Leben in den Räumen, die er zu seinem
Schutz schafft, eine zweckmäßige Temperatur, einen
zuträglichen Wärmestand. Der Raum darf dem Körper nicht im Übermaß Wärme entziehen. Er muss ihm
andererseits ermöglichen, die bei der Verbrennung der
Nahrung und bei der Arbeit der Muskeln freiwerdende
Wärme ohne Stauung abzugeben. Die Räume sollen
weiterhin oft, um manche Einrichtungsgegenstände vor
Frost zu schützen, auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten werden. Zudem gilt es, die Abkühlung
der inneren Wandoberflächen bis zu dem Taupunkt
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der Raumluft, auch wenn die Heizung vorübergehend
unterbrochen ist, zu vermeiden, damit sie nicht feucht
werden und dadurch Schäden entstehen. Den zweckmäßigen Wärmestand haben wir ohne zusätzliche
Beheizung in unseren Räumen nur während weniger
Sommermonate. Wenn geheizt wird, gilt es die erzeugte
Wärme möglichst am Abfließen zu hindern, den Raum
gegen Wärmeverluste zu schützen. Im Sommer kann
der umgekehrte Fall eintreten, dass die Sonnenwärme
am Eindringen in die Räume gehindert werden muss.
Wärmeerzeugung und Wärmeschutz sind Maßnahmen
die zusammengehören. Wärmeerzeugung erfordert
laufende Aufwendungen, also Bewirtschaftungskosten.
Wärmeschutz bedeutet eine einmalige Aufgabe beim
Bauen. Beide müssen in einem angemessenen Verhältnis
zueinander stehen. Beide haben der Gesundheit der
Bewohner zu dienen. Wärmeerzeugung ohne gleichzeitigen Wärmeschutz führt zu starken und damit ungesunden Temperaturgegensätzen im Raum.“ Das wurde
1953 geschrieben. Derartiges stand bis dato noch nie
so komplex und klar in einem Architekturlehrbuch. Es
beschreibt den Beginn einer neuen Betrachtungsweise
zum Architekturentwurf, die sich allerdings zugegebenermaßen nur schwer durchsetzen ließ und auch heute
noch nicht voll durchgesetzt ist, obwohl die Kenntnisse
ständig vervollkommnet werden.
Vor allem auf dem Gebiet der Bauphysik entstanden
die wegweisenden Abschnitte der 1952 erstmals veröffentlichten DIN 4108, die den Wärme- und Feuchteschutz normierte und die DIN 4109, die das Gleiche für
das Gebiet des Schallschutzes vollbrachte.
Auch die Lehre konnte auf dieser Basis für Architekten
verständlich weitergeführt werden. Unabhängig von
den Veröffentlichungen des Instituts für Technische
Bauhygiene wurden die baulichen Forderungen an die
konstruktive Ausbildung von Gebäuden und Gebäudeteilen für Architekten und Bauingenieure als gesammelte
Erfahrung unter Verwendung des Begriffs „Bauphysik“
1962 in einem Band „Bauphysikalisches Entwerfen
Bauregeln - Baufehler“ von Friedrich Eichler (Verlag für
Bauwesen) in Berlin zusammengefasst und in der Folge in
mehreren Bänden und weiteren Auflagen fortgesetzt. In
der Lehre war das Institut für Technische Bauhygiene seit
1952 der Vorreiter bei der Ausbildung der Architekten,
da der erste Lehrstuhl für Bauphysik durch Dr.-Ing. Karl
Gertis erst 1976 in Essen errichtet wurde (s. o.).
Als Nachfolger von Cords-Parchim am Institut (19571967) vertrat Prof. Dipl.-Ing. Arpad Kußmann (19021996) als Maschinenbauer verstärkt die Aspekte der
Heizung und Lüftung in der Technischen Bauhygiene.
Er erweiterte die Bezeichnung des Instituts deshalb in
„Technische Bauhygiene und Haustechnik“, behielt aber
die unter Cords entwickelten Ganzheitsbetrachtungen
bei. Seine Nachfolge trat ab 1967, Prof. Dr. sc. techn.
Karl Petzold (1927 – 2006) (siehe Bild 4) an. Petzold war
Maschinenbauer mit der Spezialausrichtung Verfahrenstechnik. Sein Hauptarbeitsgebiet vor seiner Berufung
war die Klima- und Lüftungstechnik. Er gab dem neuen
Wissenschaftsgebiet seine voraussichtlich endgültige
Formung [8]. Er nannte es „Bauklimatik“ und begründete diesen Namen folgendermaßen: „Die Feststellungen
von Cords-Parchim haben auch heute noch nichts von
ihrer Gültigkeit und Aktualität eingebüßt. Im Lichte
des Grundanliegens, das er der Arbeit des Architekten
und Ingenieurs unterstellte, ist es verständlich, dass er
für dieses Arbeitsgebiet die Bezeichnung Technische
Bauhygiene wählte. […] Veranlasst durch die spätere
Entwicklung fassen wir diesen Begriff heute etwas
weiter. Es interessiert heute wohl nicht mehr so sehr,
wer die Forderungen an das Raumklima stellt, ob es die
Hygiene ist oder die Technologie, die für die Produktion optimale Voraussetzungen benötigt, oder ob es
einfach ökonomisch und/oder ökologisch begründete
Vorgaben sind, die z.B. über die Lebensdauer, über das
Maß des benötigten Wärmeschutzes und dergleichen
entscheiden. Aus der Vielfalt dieser Forderungen ergibt
sich eine Fülle von Problemen, und das Verbindende
Bild 4: K
arl Petzold prägte das Forschungs- und Lehrgebiet „Bauklimatik“ nachhaltig. (Foto: TU Dresden)
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zwischen diesen sehen wir im Klima, im Außenklima
ebenso wie im Raumklima, und nennen dieses Arbeitsgebiet „Bauklimatik“ [1,a.a.O.]. Wesentliche Inhalte des
Fachgebietes sind in den beiden Fachbüchern „Wärmelast“ und „Raumlufttemperatur“ [9] niedergelegt.
Übernommen wurde diese Bezeichnung bisher von der
Bauhausuniversität Weimar und der TU München.
Begriffe
Als angewandte Wissenschaft wird das Anliegen der
Bauklimatik durch die Begriffe klimagerechtes Bauen
und bauwerksgerechte Klimatisierung umrissen.
Klimagerechten Bauen sichert das geforderte Raumklima durch die Anpassung des Gebäudes samt der
Baukonstruktion an das lokale Außenklima (autogene
Klimatisierung) und zwar bei weitgehender Vermeidung
von klimabedingten Bauschäden. Das klimagerechte
Bauen beeinflusst den Gebäudeentwurf ebenso wie
die konstruktive Durchbildung der Bauelemente, denn
mehr oder weniger sind alle Bauwerksteile am Zustandekommen des Raumklimas beteiligt, und anfällig für
klimabedingte Bauschäden sind sie ebenfalls.
Deshalb überspannt das klimagerechte Bauen auch
die gesamte Breite des Arbeitsgebietes des Architekten
und zu einem guten Teil auch das des Bauingenieurs.
Bauwerksgerechte Klimatisierung entsteht vor allem
durch die funktionelle Verflechtung des Baukörpers
mit dem Technischen Ausbau. Die Sicherung der geforderten Raumklimawerte nur durch den Baukörper stößt
häufig an Grenzen.
Wenn es erforderlich und wirtschaftlich ist, wird das
Gebäude dann von Heizungs- Lüftungs- und Klimaanlagen
unterstützt (energogene Klimatisierung). Der Technische
Ausbau bildet dabei eine Einheit aus Baukonstruktion
und Heizung und Lüftung.
Um zu einer optimalen Lösung zu gelangen, ist eine
enge Abstimmung zwischen beiden Gewerken erforderlich und verlangt ein weitgehendes Eingehen des Entwerfenden auf die Voraussetzungen, unter denen die
technischen Anlagen mit optimalem Aufwand errichtet
und betrieben werden können.
Um die Grundaufgaben der Gebäude mit vertretbarem
ökonomischem und ökologischem Aufwand zu erreichen
(Mensch, Tier und Lagergut vor den Unbilden der Witterung zu schützen und ein den Bedürfnissen der Nutzer
genügendes Raumklima zu schaffen, ohne dabei klimabedingte Schäden zu erleiden), ist die Bauklimatik daher
ein wichtiges Bindeglied für die Verständigung zwischen
den beteiligten Disziplinen, für die Abstimmung und die
Zusammenarbeit zwischen dem Architekten und dem
Bauingenieur sowie zwischen dem Architekten und den
Fachingenieuren für Heizung, Lüftungs- u. Klimatechnik,
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Akustik, Beleuchtung, usw. oder den Hygienikern. [8]
Als ein breites, interdisziplinär arbeitendes Fachgebiet übernimmt die Bauklimatik dabei oft Arbeitsmethoden, Arbeitsgegenstände und Zielstellungen dieser
Fachgebiete, sodass sich häufig eine genaue Abgrenzung nicht ziehen lässt.
Verknüpfungen
Die Raumklimatik ist verknüpft mit der Medizin (Hygiene), Biologie, Psychologie. Sie untersucht die Auswirkungen der im Gebäude auftretenden Bedingungen
auf die Gebäudenutzung. Für die jeweilig betrachtete
Hauptnutzung (Menschen, Tiere, Pflanzen, Sammlung,
u.s.w.) werden zu- und abträgliche Voraussetzungen formuliert, die durch das Gebäude erreicht werden sollen.
Beispiele:
•• optimale Bedingungen zur Steigerung der Arbeitsproduktivität (Büros, Werkstätten etc.) und zur Sicherung der Gesundheit (Krankenhäuser, Kinderkrippen,
Schulen)
•• optimale Produktionsbedingungen (Kühe, Schweine,
Gewächshäuser etc.)
•• optimale Wachstums und Lebensbedingungen für
bestimmte Pilzarten oder Bakterien (Käserei) -- Vermeidung von Schimmel in Gebäuden
•• optimale Klimabedingungen zur Präsentation, und
Lagerung von wertvollen Gütern und Materialien
(Museen )
Die Bauphysik ist verknüpft mit der Physik, Thermodynamik, Mathematik, Informatik, Meteorologie.
Sie erforscht alle physikalischen Vorgänge in Materialien, Bauteilen und Räumen. Zu diesem Zweck stellt
sie mathematische Modelle der physikalischen Prozesse
(Berechnungsmethoden) auf und setzt diese in programmtechnisch ausführbare Algorithmen um. Darüber
hinaus formuliert die Bauphysik Mindestanforderungen
unter denen Materialien, Bauteile und Räume ihre Funktion wahrnehmen können. (Normung)
Beispiele:
•• Modellierung von Wärme-, Strahlungs- und Materialtransport durch poröse Baustoffe
•• Modellierung von Schallausbreitung, Strahlengängen, Emissionen, etc.
•• Ableitung vereinfachter Rechenverfahren, Grenz- und
Richtwerte (Worst-Case-Rechnungen, Faustformeln)
•• Mindestanforderung an Materialien (Zerstörung der
Materialmatrix durch Eis oder Salzsprengung )
•• Mindestanforderung an Konstruktionen (Zerstörung
des Bauteils durch Feuchtigkeit, Eis oder Salzsprengung, Verminderung von Energieverlusten, Vermeidung von Überwärmungen)
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In der praktischen Ausübung bauphysikalischer Berechnungen für Gebäude hat sich diese ursprünglich hauptsächlich materialtechnisch definierte Arbeitsrichtung
weitgehend der der Bauklimatik angeglichen, sodass
man heute beide Begriffe synonym gebrauchen kann.
Der Technische Ausbau ist verknüpft mit dem Maschinenbau (Heizungs-, Lüftungs-, Klimatechnik.), Elektrotechnik, Thermodynamik, Sanitärtechnik. Er stellt die
Modellierung, die Regelung und die Dimensionierung
der Gebäudetechnik in den Mittelpunkt seiner Betrachtungen. Er nimmt dafür raumklimatische Anforderungen als Lasten an und liefert als Ergebnis wesentliche
Parameter für die bauphysikalischen Berechnungsmodelle des Raumes. Aus dem Blickwinkel der Bauklimatik stellt der technische Ausbau die Rückkopplung im
Regelkreislauf Gebäude-Nutzer-Anlage dar.
Beispiele:
•• Wärmeversorgungsanlagen
•• Klimaanlagen
•• Raumlufttechnische Anlagen
•• Elektrotechnische Anlagen
•• Förderanlagen
•• Wasser-/Abwasser-/Regenwasseranlagen
•• Feuerlöschanlage
5. Ausblick
Die Komplexität des Arbeitsgebietes führt seit einigen
Jahren dazu, dass bei der Neuberufung an Universitäten
und Hochschulen die Lehr- und Forschungsaufgaben der
Fächer Bauphysik und Technischer Ausbau in eine Hand
gelegt werden und damit, wenn auch die Bezeichnung
Bauklimatik nicht oder noch nicht gewählt wird, der
notwendigen Entwicklungstendenz des Faches Rechnung getragen wird. Für die Lehre ist dies, zumal wenn
sie im Bereich der Architekturausbildung angesiedelt ist,
eine durchaus konsequente Schlussfolgerung.
In der Forschung allerdings kann diese Maßnahme
nur in Ausnahmefällen erfolgreich sein, weil es noch
keine eigenständige Nachwuchsausbildung auf dem
Gebiet Bauklimatik gibt. Insofern werden die spezifischen Ausbildungsgrundlagen des Lehrenden immer
mehr im Technischen Ausbau sprich Maschinenbau
oder in der Bauphysik sprich Bauwesen oder Physik
angesiedelt sein. Deshalb ist z.B. eine enge Zusammenarbeit zweier Fachleute mit eigenständigem Profil
innerhalb eines Instituts im Bereich der Forschung die
erfolgreichere Lösung. Langfristig wird man aber über
AUTOREN
VITA
Prof.(em) JÜRGEN ROLOFF
Seniorprofessor an der TU Dresden, Fakultät Architektur, Institut
für Bauklimatik
1937
in Waren (Müritz)
1957-1963
Architektur an der TH/TU Dresden
1963-1964
Hochbauprojektant (Hochbauprojektierung Rostock)
Ab 1964
bis 1991
Assistent, Forschungsmitarbeiter, Oberassistent am
Institut für Technische Bauhygiene /Bauklimatik
1971
Promotion zum Dr.-Ing., TU Dresden
1978
Facultas Docendi für das Gebiet Bauklimatik ebd.
Ab 1991
rofessor für Klimagerechtes Bauen und TechniP
scher Ausbau im Institut für Bauklimatik
Institutsleiter und Dekan der Fakultät Architektur
2002
meritiert, seitdem freier Mitarbeiter am Institut,
e
Wissenschaftlicher Leiter und Dozent im Weiterbildungsprogramm der Architektenkammer Sachsen.
eine eigene Nachwuchsausbildung im universitären
Bereich mit einem spezifischen Ausbildungsprofil zur
Bauklimatik nachdenken müssen, in dem auch Teile der
Architektenausbildung Berücksichtigung finden müssen.
Literatur
[1] Petzold, Karl: Cords-Parchims Beitrag zur Entwicklung der
Bauklimatik. Dresdner Bauklimatische Hefte, Heft 1, (1996). TU
Dresden, Fakultät Architektur, Eigenverlag TU.
[2] Künzel, Helmut: Erinnerungen an Dr.-Ing.habil Joseph Sebastian
Cammerer anlässlich dessen 25. Todesjahres Zeitschr. Bauphysik
(2008) Heft 5.
[3] Gösele, K. u. W. Schüle: Hermann Reiher 60 Jahre alt. Gesundheits-Ingenieur (75.Jahrg. 1954), Heft 11/12.
[4] Usemann, Klaus W. “Rietschel, Herrmann Immannuel” in: Neue
Deutsche Biographie 21 (2003) S. 614 – 615.
[5] v. Esmarch, E.: Hygienisches Taschenbuch Sechste Auflage 1950
Springer-Verlag Berlin, Göttingen, Heidelberg.
[6] Mitteilung von Frau Dr. Rita Seidel (Juli 2013) Universitätsarchiv
Hannover, Technische Informationsbibliothek und Universitätsbibliothek Hannover.
[7] Cords-Parchim.Werner: Technische Bauhygiene Teubner Verlagsges. Leipzig 1953.
[8] Petzold, Karl: Zu den Grundaufgaben der Bauklimatik. /.
Bauklimatisches Symposium, AID Schriftenreihe der Sektion
Architektur TU Dresden Heft 28 (1988).
[9] Petzold, Karl: „Wärmelast“ und „Raumlufttemperatur“, VEB
Verlag Technik Berlin, Reihe Luft und Kältetechnik Zweite Auflage Berlin 1975 und 1976.
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