Kühle Köpfe für heisse Schultage: ZHAW entwickelt Klimaschutzlösungen für Winterthurer Kantonsschulen

Wenn draussen in der Mittagshitze zur Qual wird, bleiben Schülerinnen und Schüler lieber drinnen. Eine neue Studie der ZHAW zeigt, welche Massnahmen im Aussenbereich zukünftig für kühle Köpfe sorgen können. 

 
Hitze wirkt sich negativ auf schulische Leistungen aus: Die Forschung zeigt, dass bereits ab 26 bis 27 Grad Prüfungsleistungen sinken, Fehler zunehmen und Reaktionszeiten länger werden. Doch Hitze an Schulen ist nicht nur ein rein meteorologisches Problem, sondern wird verstärkt durch versiegelte Pausenplätze, unbeschattete Fassaden und Gebäude, die sich über den Tag aufheizen und nachts kaum abkühlen.
 
Im Auftrag des Hochbauamts Kanton Zürich hat ein interdisziplinäres Team der ZHAW untersucht, wie die Kantonsschulen Rychenberg (KRW) und Im Lee (KLW) in Winterthur hitzeresistenter gemacht werden können. Im Zentrum der Studie standen mehrere Fragen: Wie wirken sich mögliche Massnahmen auf das Mikroklima der Schulareale aus? Wie lässt sich die Aufenthaltsqualität verbessern? Und welchen Beitrag können die Massnahmen zur Biodiversität sowie zum thermischen Komfort im Gebäude Im Lee leisten?

Die Studie baut auf einer Konzeptstudie von Krebs und Herde Landschaftsarchitekten auf und entstand in Zusammenarbeit mit dem Landschaftsarchitekturbüro landscale. 
 
Draussen: Pausenplätze, die an Hitzetagen funktionieren
Die Aussenräume beider Schulen wurden mit modernen Klimasimulationsverfahren analysiert. Die vom Bund zur Verfügung gestellte Ausganslage zeigt eindrücklich, dass die Wärmebelastung an den Südfassaden als «stark» bis «extrem» eingestuft wird. Auf versiegelten Flächen liegt die gefühlte Temperatur durch direkte Sonneneinstrahlung bis zu 15 Grad über der gemessenen Lufttemperatur. Das führt dazu, dass Pausenplätze gemieden werden und die Schülerinnen und Schüler sich kaum erholen können. 

Die ZHAW hat gemeinsam mit der Landscale AG vier Massnahmenpakete entwickelt und deren Wirkung für die Zeithorizonte 2035 und 2060 simuliert: Begrünung auf Dach- und Terrassenflächen, Entsiegelung und bodengebundene Bepflanzung, strukturierte Beschattung von Aufenthaltsbereichen sowie Klimaoptimierungen im Rahmen der laufenden Sanierung der KRW. 
 
Massnahmen zeigen grosse Wirkung 
Die Resultate sind eindeutig: Bei kombinierten Massnahmen sinkt die gefühlte Temperatur lokal um bis zu 20 Grad. Bis 2035 entstehen rund 2'100 Quadratmeter zusätzliche Aufenthaltsfläche mit angenehmen Bedingungen – bis 2060 bereits 3'300 Quadratmeter. Beschattungselemente wirken sofort während Bäume und Begrünung ihr volles Potenzial mit wachsender Vegetation entfalten und langfristig umso mehr leisten. 

Die Priorisierung der Studie ist klar: Entsiegelung und Begrünung haben Vorrang, weil sie sowohl den Wasserhaushalt stärken als auch die mikroklimatische Resilienz dauerhaft verbessern. Ergänzend sind Beschattungselemente an stark genutzten Bereichen wie dem Mensavorplatz prioritär, da sie sofort wirken und direkt den Bedürfnissen der Schülerinnen und Schüler entsprechen. 

«Massnahmen, die Schatten, Kühlung und Aufenthaltsqualität gleichzeitig erhöhen, haben den grössten Einfluss auf das Wohlbefinden der Schülerinnen und Schüler sowie auf die Nutzbarkeit der Aussenräume für den Unterricht und während Pausen.» 

– Anke Domschky, Projektleiterin und Dozentin am Institut Urban Landscape der ZHAW 

Drinnen: Überhitzte Schulräume und was dagegen hilft 

In einem zweiten Schritt untersuchte die ZHAW den thermischen Komfort im Innern der Kantonsschule Im Lee. Dabei wurde untersucht, welchen Effekt die Beschattung der Südterrasse auf die Temperatur in den Innenräumen hat. Die Simulation des Ist-Zustands offenbart eine grosse Herausforderung: Während 9 von 10 Schulstunden liegen die Raumtemperaturen über dem Komfortgrenzwert von 26,5 Grad. An einem heissen Junitag kratzt diese während des Unterrichts an der 30-Grad-Marke. Ohne Massnahmen werden bis 2060 praktisch alle Unterrichtsstunden den Komfortgrenzwert überschreiten. 
 

Die wirksamste und zugleich günstigste Gegenmassnahme ist überraschend simpel: Nachtlüftung. Werden Fenster und Türen konsequent über Nacht geöffnet, beginnt der Schultag mit 21,5 bis 22,5 statt mit 26 Grad – ein Unterschied von rund 4 Grad allein durch das Öffnen der Fenster. In kombinierten Szenarien mit verbesserter Verschattung lässt sich die Spitzentemperatur bis Mittag auf rund 27,3 Grad begrenzen, statt auf fast 30 Grad ohne Massnahmen. Die Studie empfiehlt daher als erste Priorität die Einführung einer automatisierten Nachtlüftung. Diese wird aktuell in beiden Schulen manuell genutzt.  
 
Für das Jahr 2060 stossen passive Massnahmen allein an ihre Grenzen. Die Studie empfiehlt für diesen Zeithorizont Hybridsysteme: passive Strategien übernehmen den Grossteil der Kühllast, minimale mechanische Unterstützung kompensiert die verbleibenden 1,5 bis 2 Grad. 

«Schulareale haben das Potenzial, klimaresiliente und pädagogisch wirksame Freiräume zu sein. Mit dieser Studie schaffen wir die Entscheidungsgrundlagen, damit aus diesem Potenzial Wirklichkeit werden kann.» 

– Richard Durrer, Hochbauamt Kanton Zürich 

Nächste Schritte bereits geplant 
Die Umsetzung der vorgeschlagenen Massnahmen für die Kantonsschule Rychenberg sind bereits im Rahmen der laufenden Instandsetzung angedacht und mit einem Investitionsvolumen von rund 3 Millionen Franken budgetiert.  

Die Studie schafft eine wichtige Grundlage: Sie überprüft die Wirksamkeit der geplanten Hitzeminderungsmassnahmen und stärkt die Argumentation für die Investition mit zusätzlichen fachlichen Entscheidungsgrundlagen. Die Studie zeigt weiterhin, dass bisher noch wenig erforscht ist, wie sich hitzemindernde Massnahmen im Aussenraum auf das Raumklima in Gebäuden auswirken. Das Forschungsteam will diese Zusammenhänge künftig vertieft untersuchen. Dass das Thema auf grosses Interesse stösst, zeigt die Nachfrage nach dem Bericht seitens des Kantons und der Stadt Winterthur. 

 
Vier ZHAW-Institute haben für diese Studie zusammengearbeitet: Institut Urban Landscape (IUL), Institut Umwelt und Natürliche Ressourcen (IUNR), Zentrum für Aviatik (ZAV) sowie Institut für Bautechnologie und Prozesse (IBP) – in Zusammenarbeit mit der Landscale AG, krebs Herde Landschaftsarchitekten und im Auftrag des Hochbauamts des Kantons Zürich.  

Mehr Informationen zum Projekt und die vollständige Studie ist hier einsehbar: https://www.zhaw.ch/de/forschung/projekt/80718