Was ist der Stapeleffekt?
Der Stapeleffekt ist der Trend, dass sich warme Luft in einem Gebäude nach oben bewegt, die Zirkulation antreibt und Druckdifferenzen erzeugt. Sie wird durch Unterschiede in der Luftdichte bestimmt und muss bei der Planung und Wartung von Bauwerken berücksichtigt werden. Bei sehr großen Gebäuden wie Wolkenkratzern kann dies ein erhebliches Problem sein. Durch den Stapeleffekt können die Heiz- und Kühlkosten erhöht werden, indem z. B. in den kalten Wintermonaten ein Wärmeverlust an der Oberseite eines Gebäudes verursacht wird.
Warme Luft ist weniger dicht und tendiert dazu, sich in einem Gebäude nach oben zu bewegen, während die kühlere Luft sinkt. Dieser Vorgang kann durch Belüftung beschleunigt werden, einschließlich des Öffnens von Türen und Fenstern sowie des Betriebs von Lüftern. In sehr hohen Strukturen kann es besonders akut und teilweise unvermeidlich sein. In den oberen Stockwerken kann die Luft entweichen. Dadurch entsteht ein Überdruck, da von außen eindringende Luft aufgrund des Drucks der austretenden Luft nicht in das Gebäude gelangen kann.
Währenddessen entsteht am unteren Ende des Gebäudes eine Unterdruckumgebung. Die zum Dach hochziehende Luft schafft eine Öffnung, in die kühlere Luft von außen eindringen kann. Dies kann dazu führen, dass die unteren Stockwerke viel kühler sind. In einem schlecht gestalteten Gebäude kann es vorkommen, dass Menschen Fenster schließen und Wärme aufdrehen, um dem entgegenzuwirken. Dies kann den Stapeleffekt beschleunigen, indem Luft erwärmt und nach oben gezwungen wird, zu entweichen, wodurch mehr kalte Luft angesaugt wird.
Eine gewisse Luftzirkulation ist erwünscht. Die Bewegung der Luft in einem Gebäude kann die Luft frischer halten und die Arbeitsumgebung angenehmer gestalten, insbesondere wenn frische sauerstoffhaltige Luft von außen einströmt. Designer können dies kontrollieren, indem sie eine Isolierung hinzufügen, um den Luftverlust zu begrenzen, Fenster abschirmen, um die Wärmeübertragung zu minimieren, und die Bewohner des Gebäudes über die Klimaregelung informieren. Beispielsweise kann es hilfreich sein, eine Lobby zu isolieren, um Kaltluftstöße beim Öffnen der Türen zu begrenzen.
Bei Häusern und kleinen Strukturen sollte der Stapeleffekt nur dann eine bedeutende Rolle spielen, wenn die Struktur gut gebaut oder instand gehalten wurde. Einige Leckagen sind unvermeidlich, aber die größten Probleme, wie das Durchsickern von Fensterrahmen und Oberlichtern, können durch Maßnahmen wie besseres Flashen behoben werden. Es kann auch hilfreich sein, Eingänge und Türen sorgfältig zu gestalten, um den Luftstrom in ein Haus während der Wintermonate zu unterbinden. Durch die Gestaltung mit Blick auf den Stapeleffekt können Architekten Wohnräume schaffen, die belüftet bleiben, aber keine überschüssige Wärme verlieren.