PassiveClimateSchool – Klimaangepasster Schulraum für morgen – Einfluss auf Treibhausgasemissionen, Behaglichkeit und Architektur

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/502870

Description succincte (Allemand)

Das Projekt fokussiert auf die Potentiale und Grenzen von Low-Tech Fassaden- und passiven Lüftungs- und Kühlkonzepten für Schulbauten. Es soll aufgezeigt werden, wie weit diese Konzepte das Ziel der Netto-Null-Emissionen unterstützen können. Die Konzepte werden bzgl. Treibhausgasemissionen in Betrieb und Erstellung, Komfort und Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel herkömmlichen Systemen z.B. mit Lüftungsanlagen mit WRG und aktiver Kühlung gegenübergestellt. Es werden verschiedene bauliche und architektonische Massnahmen untersucht und beurteilt. Ziel ist eine Entscheidungshilfe für Neubauten und Sanierungen, die Planende und Auftraggebende unterstützt, ob und wie weit passive Lösungen eingesetzt werden können, um den Komfort bei geringen Treibhausgasemissionen in Betrieb und Erstellung zu gewährleisten. Die Empfehlungen basieren auf dynamischen Simulationen, Bilanzierung der Treibhausgasemissionen und architektonischen Prinzipen und werden anhand mehrerer Projektbeispiele untersucht.

Description succincte (Anglais)

The project focuses on the potentials and limitations of low-tech facade and passive ventilation and cooling concepts for school buildings. The aim is to show the extent to which these concepts can support the goal of net-zero emissions. The concepts are compared with conventional systems, e.g. with ventilation systems with heat recovery and active cooling, in terms of greenhouse gas emissions during operation and construction, comfort and adaptability to climate change. Various structural and architectural measures are examined and evaluated. The aim is to provide a decision-making tool for new buildings and renovations that supports planners and clients in deciding whether and to what extent passive solutions can be used to ensure comfort with low greenhouse gas emissions during operation and construction. The recommendations are based on dynamic simulations, greenhouse gas emission balancing and architectural principles, and are examined using several project examples.

Description succincte (Français)

Le projet se concentre sur les potentiels et les limites des concepts de façade low-tech et de ventilation et de refroidissement passifs pour les bâtiments scolaires. Il s'agit de montrer dans quelle mesure ces concepts peuvent soutenir l'objectif de zéro émission nette. Les concepts sont comparés aux systèmes traditionnels, par exemple aux systèmes de ventilation avec récupération de chaleur et au refroidissement actif, en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre lors de l'exploitation et de la construction, le confort et l'adaptabilité au changement climatique. Différentes mesures de construction et d'architecture sont examinées et évaluées. L'objectif est de fournir une aide à la décision pour les nouvelles constructions et les rénovations, afin d'aider les planificateurs et les donneurs d'ordre à déterminer si et dans quelle mesure des solutions passives peuvent être utilisées pour garantir le confort avec de faibles émissions de gaz à effet de serre lors de l'exploitation et de la construction. Les recommandations se basent sur des simulations dynamiques, des bilans d'émissions de gaz à effet de serre et des principes architecturaux et sont étudiées à l'aide de plusieurs exemples de projets.

Publications / Résultats (Allemand)

Das Forschungsprojekt PassiveClimateSchool untersucht die Potenziale und Grenzen von Low-Tech- Konzepten für Fassaden, natürliche Lüftung und natürliche Auskühlung in Schulbauten. Zentral ist der Vergleich mit konventionellen Systemen (mechanische Lüftung, aktive Kühlung) hinsichtlich Treibhausgasemissionen in Erstellung und Betrieb, thermischem Komfort, Raumluftqualität und Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel. Daraus wird eine Entscheidungshilfe für Planende und Bauherrschaften entwickelt. Die methodische Herangehensweise kombiniert eine Literaturrecherche mit der Auswertung von Messungen und dynamischen Gebäudesimulationen. In einer Messkampagne des Kantons Basel-Stadt werden seit Sommer 2024 kontinuierlich Raumlufttemperaturen, relative Feuchten und CO2-Konzentrationen in sieben Schulgebäuden verschiedener Bauepochen erfasst. Ergänzend wurden Gebäudebegehungen durchgeführt und ein Simulationsmodell eines Referenzklassenzimmers aufgebaut, mit dem der Einfluss verschiedener Massnahmen untersucht wird. Die bisherigen Arbeiten bestätigen, dass funktionierende passive Kühlkonzepte auf einem effektiven aussenliegenden Sonnenschutz und der konsequenten Regeneration der Speichermasse durch nächtliche Lüftung beruhen. Die Variantenstudien in der Simulation zeigen, dass organisatorische Massnahmen ein grosses Reduktionspotenzial aufweisen. Die horizontale Stellung der Sonnenschutzlamellen während der Nachtlüftung reduziert die Überhitzungsstunden um rund 30 %. Ergänzt mit einer Querlüftung über die Erschliessung, führt dies zu den geringsten Überhitzungswerten aller untersuchten Varianten. Die Gebäudebegehungen dokumentieren jedoch eine Diskrepanz zwischen Planungsannahmen und realem Betrieb, da geschlossene Lamellen die natürliche Auskühlung blockieren und Verantwortlichkeiten für die Lüftung häufig nicht definiert sind. Die Erkenntnisse fliessen in einen Katalog von Massnahmen für Bestandsbauten ein und bilden die Grundlage für die weiteren Arbeitspakete zur Treibhausgas- Bilanzierung, Kostenanalyse und Entwicklung der Entscheidungshilfe.

Documents annexés

• Zwischenbericht 2026_deutsch [PDF] 2'892 kB

Publications / Résultats (Anglais)

The PassiveClimateSchool research project investigates the potential and limitations of low-tech concepts for facades, natural ventilation, and natural cooling in school buildings. A central focus is the comparison with conventional systems (mechanical ventilation, active cooling) in terms of greenhouse gas emissions during construction and operation, thermal comfort, indoor air quality, and adaptability to climate change. This will be used to develop a decision-making tool for designers and building owners. The methodological approach combines a literature review with the analysis of measurements and dynamic building simulations. Since summer 2024, a measurement campaign conducted by the Canton of Basel-Stadt has been continuously recording indoor air temperatures, relative humidity, and CO2 concentrations in seven school buildings from different construction eras. In addition, building inspections were conducted and a simulation model of a reference classroom was developed to investigate the impact of various measures. The work to date confirms that effective passive cooling concepts rely on effective external sunshading and the consistent regeneration of thermal mass through nighttime ventilation. The variant studies in the simulation show that organizational measures offer significant potential for reduction. The horizontal positioning of the sunshade louvers during nighttime ventilation reduces overheating hours by approximately 30%. Combined with cross-ventilation through the access corridors, this results in the lowest overheating values among all examined variants. However, building inspections document a discrepancy between planning assumptions and actual operation, as closed louvers block natural cooling and responsibilities for ventilation are often not defined. The findings are incorporated into a catalog of measures for existing buildings and form the basis for further work packages on greenhouse gas accounting, cost analysis, and the development of a decision-making tool.

Publications / Résultats (Français)

Le projet de recherche PassiveClimateSchool étudie le potentiel et les limites des concepts « low-tech » pour les façades, la ventilation naturelle et le refroidissement naturel dans les bâtiments scolaires. Il s'agit principalement de comparer ces concepts aux systèmes conventionnels (ventilation mécanique, refroidissement actif) en termes d'émissions de gaz à effet de serre lors de la construction et de l'exploitation, de confort thermique, de qualité de l'air intérieur et de capacité d'adaptation au changement climatique. Il en résultera un outil d'aide à la décision destiné aux concepteurs et aux maîtres d'ouvrage. L'approche méthodologique combine une analyse documentaire avec l'évaluation de mesures et de simulations dynamiques de bâtiments. Dans le cadre d'une campagne de mesure menée par le canton de Bâle-Ville, les températures de l'air ambiant, l'humidité relative et les concentrations de CO2 sont enregistrées en continu depuis l'été 2024 dans sept bâtiments scolaires datant de différentes époques. En complément, des visites des bâtiments ont été effectuées et un modèle de simulation d’une salle de classe de référence a été mis au point afin d’étudier l’influence de différentes mesures. Les travaux réalisés jusqu’à présent confirment que les concepts de refroidissement passif efficaces reposent sur une protection solaire extérieure performante et sur la régénération systématique de la masse thermique par aération nocturne. Les études de variantes réalisées dans la simulation montrent que les mesures organisationnelles présentent un fort potentiel de réduction. La position horizontale des lamelles de protection solaire pendant la ventilation nocturne réduit les heures de surchauffe d’environ 30 %. Complétée par une ventilation transversale via les accès, cette mesure conduit aux valeurs de surchauffe les plus faibles parmi toutes les variantes étudiées. Les visites des bâtiments font toutefois état d’un écart entre les hypothèses de conception et l’exploitation réelle, car les lamelles fermées bloquent le refroidissement naturel et les responsabilités en matière de ventilation ne sont souvent pas définies. Ces conclusions sont intégrées dans un catalogue de mesures destinées aux bâtiments existants et constituent la base des prochains lots de travail consacrés au bilan des gaz à effet de serre, à l’analyse des coûts et à l’élaboration de l’aide à la décision.