Innenraumluftqualität entscheidend für Systemwahl

Über die Notwendigkeit einer ventilatorgestützten Wohnungslüftung in energetisch gedämmten Häusern herrscht unter Fachleuten Einigkeit. Bei der Systemwahl zentral/dezentral sind zum Teil jedoch sehr widersprüchliche Argumente im Umlauf. Und in der Tat weisen beide Systeme Vorteile auf. Bei der Entscheidung, welchem System in einem Objekt der Vorzug zu geben ist, sollte als Erstes analysiert werden: Wie lässt sich ein optimales Innenraumklima herstellen?

Bei der Auslegung von Heizungsanlagen ist es beispielsweise ganz selbstverständlich, dass als Grundanforderung die Heizlast und der Warmwasserbedarf gedeckt sein müssen. Erst im nächsten Schritt wird überlegt, mit welcher Heiztechnik das gegebene Ziel energieeffizient und wirtschaftlich zu erreichen ist und welche Komfortanforderungen der Bauherr darüber hinaus stellt.
Bei der Auslegung von Wohnungslüftungen sollte die Vorgehensweise ähnlich aussehen: Hier ist für den Komfort und das Wohlgefühl der Bewohner nicht nur die Frage des Luftwechsels entscheidend, sondern ebenso ein gesundes Innenraumklima. Die Innenraumluftqualität (Indoor Air Quality; IAQ) ist dabei im Wesentlichen abhängig von:

• dem regelbaren Luftaustausch analog der CO₂-Belastung im Raum,
• einer geregelten Luftfeuchtigkeit zwischen 40 und 60 % relativer Luftfeuchte,
• der Filtration der zugeführten Außenluft, um keine Pollen, Bakterien, Feinstaub und andere Reizstoffe zuzuführen,
• dem Abtransport belasteter Innenraumluft, speziell von allergen wirkenden Schwebstoffen wie Schimmelsporen,
• der gleichmäßigen Temperaturhaltung der Frischluft.

Welche Vorteile und Einschränkungen weisen zentrale und dezentrale Lüftungssysteme auf, um diese Kriterien für ein gesundes Innenraumklima zu erfüllen? Und wie lässt sich eine hohe Raumluftqualität wirtschaftlich erzeugen?

Parametergesteuerter Luftwechsel
Vergleichbar mit der Heizlast für die Heizungsanlage ist die Grundlage für die Auslegung einer Wohnungslüftung die auszutauschende Luftmenge pro Raum und Stunde. Der Maximalwert richtet sich dabei nach Raumvolumen und der üblichen Raumnutzung – beispielsweise dem CO₂-Ausstoß durch die Personenzahl. Generell gilt: Je höher das zu bewegende Luftvolumen, umso größer die erforderliche Förderleistung des Ventilators. Das setzt raumweise in die Außenwände eingebauten Ventilatoren Grenzen. Denn zu hohe Drehzahlen können für die Bewohner eine zu große Geräuschbelastung mit sich bringen.
Im Vergleich dazu ist der Ventilator einer zentralen Wohnungslüftungsanlage objektbezogen zu dimensionieren, ohne dass die Gefahr einer Schallemission besteht. Zentrale Anlagen sind in verschiedenen Baugrößen verfügbar, schallgeschützt montiert und werden in der Regel nicht im direkten Wohnbereich installiert. Die Anpassung des geförderten Luftvolumens an den Raum erfolgt über das Kanalsystem und regulierbare Luftventile. Steigen die Parameter Luftfeuchtigkeit oder CO₂-Konzentration über einen definierten Grenzwert, sodass mehr Luftaustausch notwendig ist, bleibt die höhere Ventilatorleistung für die Bewohner kaum hörbar. Bei höherem Lüftungsbedarf überschreiten dagegen viele Einzelraumventilatoren die zugelassenen 30 dB(A).
Eine große Herausforderung ist für die so genannten Push/Pull-Geräte der Winddruck, der gegebenenfalls auf der jeweiligen Gebäudeseite anliegt. Dieser Druck wirkt unmittelbar auf die Funktion der reversierbaren Axialventilatoren. In der Folge verändern sie zwangsläufig und nicht steuerbar ihre Förderleistung in beide Luftrichtungen.
Eine bedarfsgerechte Regelung gemäß den entscheidenden IAQ-Parametern ist mit vielen Einzelraumlüftern schon ausstattungstechnisch nicht möglich. Nur wenige Modelle verfügen zum Beispiel über eine KNX-Konnektivität, um externe Sensoren aufschalten zu können. Für eine bedarfsgerechte Regelung der gesamten Wohnungslüftung ist bei dezentralen Lüftern eine gemeinsame Steuerung aller Ventilatoren erforderlich. Diese Option bieten nur wenige Hersteller an. Bei zentralen Anlagen ist eine ganzheitliche Lüftungsregelung hingegen systembedingt der Standard.

Regelbare Feuchterückgewinnung
Neben den Aspekten der Strömungsregelung ist das Verfahren der Feuchterückgewinnung ein weiteres, wichtiges Detail. Die Feuchterückgewinnung nach dem Enthalpie-Verfahren ist am weitesten verbreitet. Es kommt in vielen zentralen Lüftungsanlagen mit Plattenwärmeübertragern zum Einsatz. In dezentralen alternierenden Einzelraumlüftern ist die Feuchterückgewinnung konstruktionsbedingt der Standard. In beiden Fällen lässt sich allerdings die Feuchteübertragung nicht regeln. Die Konsequenz: An Wintertagen mit hoher Außenluftfeuchtigkeit und/oder anhaltend hohem Feuchtegehalt der Abluft besteht die Gefahr der Überfeuchtung der Raumluft.
Möglich ist eine geregelte Rückgewinnung der Luftfeuchtigkeit durch Rotationswärmeübertrager, die in zentralen Lüftungsanlagen verbaut werden können. Der Grad der Feuchterückgewinnung wird dabei über die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors bestimmt. Eine Überfeuchtung der Räume im Sommer wird dadurch ebenso vermieden wie die Austrocknung im Winter.

Feinstaubfiltration gewinnt an Bedeutung
Ein anderer Aspekt der Raumluftqualität ist die Filtration der Außenluft. Auch hier weisen zentrale und dezentrale Systeme wichtige Unterschiede auf.
Die Feinstaubbelastung durch den Straßenverkehr in Ballungsgebieten ist aktuell in aller Munde. Aber auch im ländlichen Bereich herrscht oft eine hohe Feinstaubkonzentration, und zwar durch die weit verbreitete Holzverfeuerung in Kamin­öfen. Die Feinstaubfiltration der Außenluft ist somit ein wichtiges IAQ-Kriterium.
Hochwirksame Filter, die nach der Norm ISO 16890 bewertet sind, stehen gleichermaßen für immer mehr zentrale und dezentrale Systeme zur Verfügung. Sie können sogar Partikel von < 1 μm (1 µm = 1/1000 mm) zurückhalten – wie zum Beispiel Bakterien, Viren und sons­tige gesundheitsschädliche Nano­partikel. Die Praxis zeigt allerdings, dass die beschränkten Baumaße von Einzelraumlüftern und die Leistungsfähigkeit deren Ventilatoren auch die Filtertechnik limitieren. Hocheffiziente Partikelfilter setzen sich hier schnell zu, bzw. unterbinden einen ausreichenden Luftwechsel. Sie müssen häufig gewechselt werden, sonst reduziert sich die Förderleistung des Ventilators drastisch. Daher werden für dezentrale Lüfter vorzugweise gröbere Filter angeboten.
In zentralen Wohnungslüftungsanlagen steht hingegen mehr Leistungsreserve der Ventilatoren und Bauraum zur Verfügung, sodass größere Filter mehr Schwebestoffe aufnehmen können. Es sind hier sogar ISO ePM1-Filter einsetzbar, die bis über 80 % einer Fraktion mit Partikelgrößen von 0,3 bis 1 μm abscheiden. Dazu zählen Viren, Bakterien, Nanopartikel und Feinstaubrückstände fossiler Verbrennungsprozesse.

Thermische Behaglichkeit
Außer den Kriterien für die Innenraumluftqualität (IAQ) sind bei der Systemwahl für eine Wohnungslüftung natürlich auch Komfortmerkmale zu berücksichtigen. Die Wärmerückgewinnung von Systemen der Wohnungslüftung ist so allein schon im Sinne der Energieeffizienz zwingend geboten. Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) lassen sich zum Beispiel ohne eine Übertragung der Wärme aus der Ablauft auf die Zuluft nicht mehr erfüllen. Hier weisen sowohl zentrale als auch dezentrale Lüftungen vergleichbare Wärmerückgewinnungsgrade auf.
Bei der thermischen Behaglichkeit hat jedoch eine zentrale Wohnungslüftung Vorteile. Während hier die Zuluft kontinuierlich erwärmt wird, arbeiten Einzelraumlüfter im Push/Pull-Betrieb. Das bedeutet, etwa alle 70 Sekunden wechselt der Ventilator zwischen dem Abluft- und Zuluft-Transport. Dabei speichert ein Keramikkern die Wärme aus der Abluft und überträgt sie wieder auf die Zuluft.

Investitions- und Betriebskosten
Bei den Investitionskosten hat sich die Annahme verbreitet, Lösungen mit dezentralen Einzelraumlüftern seien kos­tengünstiger als zentrale Wohnungslüftungsanlagen. Pauschalisierungen sind aber selten zutreffend. Auch bei der Wirtschaftlichkeitsanalyse ist daher eine genauere Betrachtung erforderlich: Wird die Wohnungslüftung im Zuge einer ener­getischen Sanierung nachträglich eingebaut, liegen die Kostenvorteile in der Regel aufseiten dezentraler Systeme. Lüftungsrohre im Bestand zu installieren, wie sie bei einer zentralen Wohnungslüftungsanlage erforderlich sind, ist nur bei hohen Räumen möglich, in die eine Zwischendecke eingezogen werden kann.
Bei den Investitionskosten im Neubau liegen beide Lösungen jedoch auf dem gleichen Niveau. Der Vorteil zentraler Anlagen ist, dass nur ein Gerät installiert werden muss, statt vieler einzelner. Der Aufwand für mehrere Durchführungen in Außenwänden und den elektrischen Anschluss für jeden Einzelraumlüfter ist mit der Verlegung eines Kanalnetzes mindestens vergleichbar. Wie die Erfahrung zeigt, sind vermeintliche Kostenunterschiede im Neubau häufig darauf zurückzuführen, dass nicht genug Einzelraumlüfter eingeplant werden. Weil Push/Pull-Lüfter im Wechselbetrieb laufen, ist zudem die angegebene Luftvolumen-Fördermenge des Ventilators für den Luftaustausch nur zur Hälfte zu rechnen. Somit ist pro Raum mindestens ein Lüfterpaar einzuplanen.
Auf der Betriebskostenseite sind die Vorteile der Systeme nicht so eindeutig zu bewerten. Die Energiekosten sind vergleichbar.
Gravierender sind die Kosten für den Filterwechsel. Wie häufig Filter getauscht werden müssen, hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. Bei dezentralen Systemen müssen mehrere Filter gewechselt werden, was in der Summe teurer ist als bei Filtern zentraler Anlagen.
Bei zentralen Wohnungslüftungsanlagen kommt die Reinigung des Kanalnetzes hinzu. Werden die Filter konsequent gewechselt, sind die Verunreinigungen in den Leitungen gering, also hygienisch unbedeutend. In der Regel ist es ausreichend, bedarfsgemäß nach einer optischen Kontrolle groben Schmutz raumseitig aus den Abluftkanälen abzusaugen. Der lagert sich üblicherweise bis 0,5 m hinter dem Ventil ab.

Fazit
Die Definition, was eine kontrollierte Wohnungslüftung ausmacht, wandelt sich. Stand im Jahr 2009, als die überarbeitete „Lüftungsnorm“ DIN 1946-6 veröffentlicht wurde, noch die Absicherung des Mindestluftwechsels im Vordergrund, wird heute eine hohe Raumluftqualität gefordert. Dazu zählen die Regelung der Luftfeuchtigkeit und des CO₂-Gehalts in der Raumluft sowie die Filtrierung und Erwärmung der zugeführten Außenluft bei hoher thermischer Behaglichkeit. Eine solche parametergesteuerte Wohnungslüftung lässt sich technisch wie wirtschaftlich am bes­ten mit zentralen Wohnungslüftungsanlagen realisieren. Ist im Bestand die Installation von Lüftungskanälen nicht machbar, decken Einzelraumlüfter zumindest die Basisfunktionen ab. Auf eine ventilatorgestützte Wohnungslüftung ganz zu verzichten, ist in energetisch gedämmten Gebäuden jedoch keine Option.

Autor: Klaus Lang, Product Area Director Residential Ventilation bei Systemair

Bilder: Systemair

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