Es liegt was in der Luft

Wenn die Raumluft schlecht ist oder zu viel Feuchtigkeit enthält, ist Lüften angesagt – doch dabei gehen zwischen 15 und 50 % des jährlichen Heizenergiebedarfs eines Gebäudes verloren. Über eine kontrollierte Wohnungslüftung lassen sich diese Energieverluste weitgehend vermeiden und der Wärmeerzeuger kann oftmals kleiner ausgelegt werden.

Regelmäßiges Lüften ist aus hygienischen Gründen wichtig, ein gesundes Raumklima steigert die Wohnqualität. Zudem gilt es, Bauschäden und Schimmelpilz durch zu hohe Feuchtigkeit zu vermeiden. Die Menge an Wasserdampf, die in einem Haushalt täglich entsteht, ist nicht unerheblich: Experten gehen bei einem 3-4-Personenhaushalt von 10 bis 15 l/d aus, erzeugt durch die Anwesenheit der Bewohner und durch Aktivitäten wie Kochen, Duschen und Wäsche trocknen. Auch Baumaterialien und Pflanzen können Feuchtigkeit in die Wohnung abgeben. Hinzu kommen teils belastende Stoffe durch Ausgasungen von Lösungsmitteln, Reinigungsmitteln oder anderen Kohlenwasserstoffen aus Einrichtungsgegenständen und der Gebäudeausstattung wie Tapeten und Fußböden.

Gemäß DIN 1946-6 ist pro Person eine Luftwechselmenge von etwa 20 bis 30 m³/h anzusetzen. Daraus ergibt sich bei rund 20 m² Wohnfläche je Person ein vollständiger Luftwechsel alle zwei Stunden. Aber auch ohne anwesende Personen sollte die Luft täglich ausreichend ausgewechselt werden, um Feuchte und Emissionen aus dem Gebäude abzuführen. Nach DIN EN 12831 empfiehlt sich im Wohnbau mindestens ein 0,5-facher Luftwechsel pro Stunde, um den notwendigen Luftaustausch zur Sicherstellung des Bautenschutzes zu gewährleisten.

Während in älteren Bestandsgebäuden aufgrund von Undichtigkeiten sowie durch das Öffnen von Türen und Fenstern der erforderliche Luftaustausch oft noch erreicht wird, ist das bei modernen Gebäuden nicht mehr der Fall. Diese sind weitaus besser abgedichtet, so dass regelmäßig gelüftet werden muss, um eine gute Luftqualität zu erreichen. Allerdings hat herkömmliches Lüften über Fenster und Türen während der Heizperiode einen gravierenden Nachteil – den Verlust wertvoller Wärme, wenn die warme Raumluft durch kalte Außenluft ersetzt wird. Ein weiterer Nachteil: Sind die Bewohner berufstätig und außer Haus, können sie nicht so oft lüften, wie es für den erforderlichen Luftwechsel nötig wäre.

Wie viel Wärme geht beim Lüften verloren?

Grundsätzlich verzeichnet jedes Gebäude Wärmeverluste über Fenster, Wände, Dach, Boden und Schornstein. In welcher Höhe, das hängt vom Baustandard sowie von der Innen- und Außentemperatur ab. Grob kann man von Transmissionsverlusten zwischen 50 und 210 kWh/(m² a) ausgehen. In Neubauten kann der untere Wert niedriger ausfallen. Hinzu kommt der Lüftungswärmeverlust. Wie hoch dieser ist, liegt beim manuellen Lüften am Verhalten der Bewohner und an der Außentemperatur. Ein Beispiel: Angenommen werden 0,5 Luftwechsel pro Stunde und eine Raumtemperatur von 21 °C. Es handelt sich um ein Effizienzhaus in Deutschland, Referenzort Potsdam (Gradtagzahl 3410 Kd, durchschnittliche Außentemperatur von 5 °C an 207 Heiztagen, Luftwechsel 1,2 m³/(h m²). Die Wärmeverluste durch Fensterlüftung belaufen sich dann auf durchschnittlich rund 31 kWh/(m² a). Bei höheren Raumtemperaturen, kälteren Wohnlagen oder Altbauten fällt dieser Wert höher aus.

Geht man von den üblichen Energiebedarfskennwerten zwischen 200 kWh/(m² a) im unsanierten Altbau und etwa 60 kWh/(m² a) im Energieeffizienzhaus aus, betragen die Energieverluste durch Lüftung somit zwischen 15 und 50 % des jährlichen Heizenergiebedarfs des Gebäudes.

Die bessere Alternative zum Luftaustausch über geöffnete Fenster und Türen sind insbesondere im Neubau Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung – diese reduzieren die Energieverluste deutlich. Die Wärmeübertrager moderner Lüftungsgeräte arbeiten sehr effizient: So gewinnt beispielsweise die kontrollierte Wohnungslüftung „Logavent HRV176“ von Buderus bis zu 90 % der Wärme aus der verbrauchten Luft zurück und führt sie der einströmenden frischen Luft wieder zu (nach EN 13141-7). Und es gibt einen weiteren Vorteil: Zwar ist überschüssige Feuchtigkeit aus dem Gebäude abzuführen, doch zu trocken darf die Raumluft dennoch nicht sein – die optimale Luftfeuchtigkeit in Wohnräumen sollte etwa bei 50 % liegen. Das Gerät verwendet deshalb einen Enthalpie-Wärmeübertrager zur Feuchterückgewinnung: Dieser wirkt einem zu starken Austrocknen der Raumluft entgegen und ermöglicht so ein angenehmes Wohnklima auch in der kalten Jahreszeit. Hierbei werden außer der Wärme auch Wassermoleküle durch eine spezielle Membran von der warmen feuchteren Abluft auf die kalte trockenere Außenluft übertragen. Dadurch wird die für eine gute Luftqualität erforderliche Feuchtigkeit beim Lüften nahezu vollständig erhalten – es wird dabei aber nicht aktiv befeuchtet.

Rechenbeispiel 1: Eingesparte Wärme vs. Strombedarf

Was eine kontrollierte Wohnungslüftung unterm Strich bedeutet, wird im Folgenden beispielhaft anhand eines Effizienzhauses mit 180 m² Wohnfläche in Potsdam betrachtet. Der Wärmerückgewinnung durch die kontrollierte Wohnungslüftung ist der Strombedarf des Lüftungsgerätes gegenüberzustellen. Werden effiziente Gebläse im Lüftungsgerät eingesetzt, bleibt der Strombedarf sehr gering: Nimmt man beispielsweise die elektrische Leistungsaufnahme des Systemlüftungsgerätes „Logavent HRV176-260“ von 0,18 W/(m³ h) an, ergibt sich ein jährlicher Strombedarf von 340 kWh bei 215 m³/h Nennvolumenstrom. Darüber hinaus lässt sich bei einem bedarfsgeführten Betrieb über die im Gerät integrierten Luftgütesensoren der erforderliche Luftvolumenstrom genau an die Anwesenheit der Nutzer anpassen. Damit wird dann lediglich die erforderliche Luft ausgetauscht und der Energieaufwand weiter reduziert. Zusätzlich zu berücksichtigen ist in der Regel der Energiebedarf für den Frostschutz. So sind moderne Geräte mit einem Vorheizregister zur Frostschutzsicherung ausgestattet. Diese Komponente ist im Winter unter bestimmten Bedingungen erforderlich – denn bei Außentemperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt kann die abgeführte Feuchte aus dem Wohnraum zu einer Vereisung des Wärmeübertragers führen. Eine Vereisung führt zu einer eingeschränkten Wärmeübertragung und ab einem bestimmten Ausmaß zur Abschaltung des Lüftungsgerätes. Um das zu verhindern, muss die Außenluft vor dem Wärmetauscher im Lüftungsgerät erwärmt werden. Der Energiebedarf der Frostschutzheizung hängt stark von den Klima- und Nutzungsbedingungen ab. Im Beispiel des 180-m²-Hauses in Potsdam sind dafür jährlich rund 245 kWh anzusetzen. Das entspricht in Summe einem jährlichen Strombedarf von 585 kWh – demgegenüber steht eine Wärmeersparnis von 5020 kWh.

Das Verhältnis von eingesparter Wärmeenergie zu aufgewendeter elektrischer Energie beträgt somit mehr als 1:8, ein Vielfaches der üblichen Leistung von Wärmepumpen. Dank Wärmerückgewinnung aus der Abluft ist auch die erforderliche Heizleistung geringer, so dass sich bei einem Neubau oder einer Heizungsmoder nisierung gegebenenfalls der Wärmeerzeuger kleiner auslegen lässt. Im gegebenen Beispiel des Effizienzhauses ist die Heizlast rund 2100 W niedriger. Das heißt: Eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung senkt nicht nur die Energiekosten, sondern je nach Fall auch die Investitionen in die Wärmepum-pe oder einen Heizkessel.1)

Rechenbeispiel 2: Energiekostenersparnis

Wie hoch die Energiekostenersparnis durch eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Frostschutzheizung konkret sein kann, zeigt ein weiteres Rechenbeispiel. Betrachtet wird wieder das Einfamilienhaus in Potsdam, das als Niedrigenergiehaus klassifiziert ist. Die Wohnfläche beträgt 180 m², die Luftwechselrate 0,5/h. Die Frostschutzheizung der Lüftung arbeitet, sobald die Außentemperatur mehr als 5 h unter -4 °C liegt. Als Energiepreise werden 0,1 Euro/kWh für die Heizung und 0,3 Euro/kWh für den Strom angenommen. Der Heizbedarf für Frischluft beträgt 31 kWh/(m² a) bei 0,5 Luftwechsel/h (gemäß DIN 1946-6).

Berechnung des Jahresheizbedarfs für die Frischluft (= Wohnfläche x spezifischer Heizbedarf):

QH = 180 m² x 31 kWh/(m² a) = 5580 kWh/at

Lüftung fachgerecht planen

Eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung ist für maximale Effizienz fachgerecht zu planen und auszulegen. Experten ziehen für eigene Berechnungen „DIN 1946-6 – Raumlufttechnik – Teil 6“ zurate – alternativ lassen sich aber auch praktische Hilfsmittel der Hersteller wie das „Logavent-Planungstool“ von Buderus nutzen. Es ermöglicht eine Schnellauslegung sowie eine Volumenstromberechnung nach DIN 1946-6. Aus Zahl und Größe der Räume ermittelt das Programm die Luftvolumenströme sowie die erforderlichen Komponenten der Lüftungsanlage. Für detailliertere Änderungen steht Installateuren ein separater Expertenmodus zur Verfügung. Darüber sind beispielsweise Verteilerkästen, Ventilart oder -position sowie Volumenstrom- und Druckverlustberechnung individuell anpassbar. Die Planungsdateien sind per Import-/Exportfunktion extern verwendbar und können per Mail zur Weiterbear-beitung versendet werden. Das Planungstool ist online kostenlos nutzbar (www.buderus.de/de/logavent-planungstool).

Zukunftsszenario: Potenzial für deutliche CO₂-Reduktion

Welches Potenzial in Wohnungslüftungen mit Wärmerückgewinnung steckt, zeigt eine Szenario-Betrachtung des Bundes verbands der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) und des Fachverbands Gebäude-Klima (FGK).2) Betrachtet wurde der Ausstattungsgrad des Gebäudebestandes mit Wohnungslüftungen mit Wärmerückgewinnung ab heute. Drei Szenarien bis 2045 haben die Verfasser auf Basis der dena-Leitstudie „Aufbruch Klimaneutralität“ betrachtet: eine konstante Marktentwicklung für Lüftung mit Wärmerückgewinnung bei jährlich zirka 4,5 %, bei 8,7 % und bei 13,6 % Wachstum. Zum Vergleich: Den beiden Verbänden zufolge wuchs der Absatz zentraler und dezentraler Lüftungsgeräte in den vergangenen Jahren um weniger als 4,5 % pro Jahr. Dies entspräche anhand von Branchenzahlen einem Ausstattungsgrad von Neubauten mit Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung von etwa 36 %.

Betrachtet man das dritte, ambitionierteste, Szenario (jährliches Wachstum von 13,6 %) wären im Jahr 2045 insgesamt 45 % der Wohngebäude mit Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Das würde den Autoren zufolge im Jahr 2045 Primärenergie in Höhe von 55,8 Terawattstunden (TWh) einsparen und eine CO₂-Reduktion von bis zu 11 Mio. t/a bedeuten. Als Berechnungsgrundlage wurden Wohnungslüftungsgeräte der Ef-fizienzklasse B und eine Berechnungsmethodik nach EU 1254/2014 mit Steigerung zur Effizienzklasse A im Jahr 2045 angenommen.

Fazit

Aus hygienischen und energetischen Aspekten sollte eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung Standard im Neubau und bei der Modernisierung sein. Hersteller wie Buderus bieten zentrale und dezentrale Systeme an, mit denen sich Wärmeverluste deutlich reduzieren lassen, was sich wiederum in geringeren Energiekosten bemerkbar macht. Bewohner profitieren von einem höheren Wohnkomfort mit optimaler Luftqualität, ohne selbst regelmäßig lüften zu müssen. Je nach Gebäude können Anlagenbetreiber sogar die Investition in einen Wärmeerzeuger senken, wenn die Heizlast dank Wärmerückgewinnung beim Lüften niedriger ausfällt.

Autoren: Michael Gröne, Produktmanager, Buderus Deutschland Dr. Kai Oertel, Entwickler Wohnungslüftungs geräte, Bosch Thermotechnik