Sustainable passive building cooling : climate adaptation guidelines in real estate

Abstract

In dieser Arbeit werden Klimaanpassungsmaßnahmen im Immobiliensektor untersucht, wobei der Schwerpunkt auf nachhaltigen Strategien zur Kühlung bestehender Gebäude vor dem Hintergrund steigender globaler Temperaturen und des Urban Heat Island (UHI)-Effekts liegt. Die Studie befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit, Überhitzungsrisiken zu reduzieren und gleichzeitig Umwelt-, Sozial- und Governance-Kriterien (ESG) zu erfüllen und globale Klimaziele zu unterstützen, wie z. B. das Ziel des europäischen Green Deals, bis 2050 klimaneutral zu sein. Es wird eine umfassende Untersuchung passiver Kühltechniken durchgeführt. Die Arbeit liefert eine eingehende Bewertung ihrer Leistung und praktischen Anwendbarkeit in der Immobilienbranche. Durch einen gemischten Methodenansatz kombiniert die Studie eine quantitative Literaturauswertung mit qualitativen Erkenntnissen aus Experteninterviews, um die Lücke zwischen theoretischem Wissen und praktischer Anwendung zu schließen.Die Studie unterstreicht die Bedeutung passiver Kühlmethoden - wie Beschattung, Nachtlüftung, thermische Masse und Verdunstungskühlung - als wesentliche Instrumente zur Minimierung der Abhängigkeit von energieintensiven mechanischen Systemen, was letztlich zu langfristiger Energieeffizienz und Resilienz beiträgt. Automatisierte Systeme, Nutzerverhalten und die Integration natürlicher Belüftungstechniken werden als Schlüsselkomponenten für die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verbesserung der Nachhaltigkeit von Gebäuden untersucht. Experteninterviews zeigen die Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Techniken auf, insbesondere in bestehenden Gebäuden, verdeutlichen aber auch das Potenzial zur Überwindung dieser Hindernisse durch strategische Investitionen und Bewusstseinsbildung bei Planern und Entscheidungsträgern.Die Ergebnisse sprechen dafür, passive Kühllösungen als strategische Investition mit potenziellen langfristigen Vorteilen bei der Senkung der Betriebs- und Umweltkosten in den Vordergrund zu stellen. Die Forschungsarbeit schließt mit der Forderung nach weiteren Untersuchungen innovativer Materialien, wie z. B. nanoverstärkter Phasenwechselmaterialien (PCM), um die Effizienz passiver Kühlmethoden zu verbessern und den thermischen Komfort in einem sich erwärmenden Klima zu gewährleisten.In dieser Arbeit wird das Potenzial der passiven Kühlung zur Verbesserung der Nachhaltigkeit und der Widerstandsfähigkeit des Gebäudebestands durch die Verringerung des durchschnittlichen und des Spitzenenergiebedarfs für die Kühlung aufgezeigt. Schlüsselbegriffe: Klimaanpassung, passive Kühlung, nachhaltige Gebäude

This thesis investigates climate adaptation measures in the real estate sector, emphasizing sustainable strategies for cooling existing buildings in light of rising global temperatures and the Urban Heat Island (UHI) effect. The study addresses the urgent need for reducing overheating risks while complying with Environmental, Social, and Governance (ESG) criteria and supporting global climate goals, such as the European Green Deal's target of climate neutrality by 2050. A comprehensive review of passive cooling techniques is conducted, providing an in-depth evaluation of their performance and practical application within the real estate industry. Through a mixed-methods approach, the research combines a quantitative literature review with qualitative insights from expert interviews to bridge the gap between theoretical knowledge and industry practice.The study underscores the growing importance of passive cooling methods - such as shading, night ventilation, thermal mass, and evaporative cooling - as essential tools for minimizing reliance on energy-intensive mechanical systems, ultimately contributing to long-term energy efficiency and resilience. Automated systems, user behavior, and the integration of natural ventilation techniques are explored as key components in reducing energy use and enhancing building sustainability. Expert interviews reveal challenges in implementing these techniques, particularly in existing buildings, but highlight the potential for overcoming these barriers through strategic investment and awareness-building among designers, policymakers, and industry leaders.The findings advocate for prioritizing passive cooling solutions as a strategic investment, with potential long-term benefits in lowering both operational and environmental costs. While the thesis focuses on existing non-residential buildings in Central Europe, it emphasizes the relevance of these strategies for future developments, suggesting that passive cooling can be applied more effectively in new buildings with additional options such as geothermal systems and component activation. The research concludes by calling for further investigation into innovative materials, such as nano-enhanced Phase Change Materials (PCM), to improve the efficiency of passive cooling methods and ensure thermal comfort in a warming climate.This thesis demonstrates the potential of passive cooling to improve the sustainability and resilience of operating the building stock by reducing the average and the peak energy demand for cooling. Key words: climate adaptation, passive cooling, sustainable buildings