Planungs- und Ausführungshinweise für Wohnungslüftungssysteme

Dipl.-Ing. (FH) Michael Allgaier* Teil 1

Dieser Beitrag besteht aus drei Teilen und soll dem Planer und Handwerker als Leitfaden zur Projektierung und Ausführung von Lüftungsanlagen dienen. Sowohl systematische Vorgehensweise als auch die vielen praxisorientierten Anmerkungen erleichtern Planung und Installation und schaffen Übersicht über maßgebliche Normen und technische Regeln. Der vorliegende 1. Teil behandelt die grundsätzliche Vorgehensweise und die Dimensionierung von Wohnungslüftungssystemen.

Seit Verbesserungen in der Bautechnik auch ungewollte Auswirkungen mit zuvor weniger bekannten Problemen wie Schimmelpilzbefall und einer erheblich schlechteren Innenraumluftqualität gezeigt haben, werden Systeme zur Wohnungslüftung zunehmend attraktiver. Mit dem In-Kraft-Treten der DIN 4108 Teil 7 [1] und den damit verbundenen Anforderungen an die Luftdichtigkeit von Bauteilen und Gebäuden wird dieser Trend noch unterstrichen und eine ausreichende Lüftung ist von der hygienischen Seite für ein gesundes Raumklima absolut unverzichtbar geworden.

Auch mit der zukünftigen Energieeinsparverordnung werden Wohnungslüftungssysteme, insbesondere solche, die mit einer Wärmerückgewinnung (WRG) ausgestattet sind, eine völlig neue Bedeutung erhalten.

Der Lüftungswärmebedarf als eine der bestimmenden Größen des Heizwärmebedarfs wird durch die WRG auf einen Bruchteil des ursprünglichen Wertes verkleinert. Für die Anlagentechnik, die zusammen mit der Bautechnik die Grundlage der energetischen Gebäudebilanzierung und damit der Energieeinsparverordnung bildet, werden durch die Lüftung mit WRG energetische Kennwerte, sogenannte Aufwandszahlen, zur Beschreibung der Anlageneffizienz erreicht, die ohne Lüftungssystem nicht mehr zu realisieren sind.

Die derzeit effizienteste Heizungstechnik, die Brennwerttechnik, wird durch die Kombination mit einem solchen Lüftungssystem bis ca. 10.000,- DM Einsparpotential an bautechnischen Maßnahmen zulassen und dies wohlgemerkt bei gleichem Energieverbrauch. Damit tragen sich die Zusatzkosten für die Lüftungsanlage nicht nur selbst, sondern es wird gleichzeitig ein wesentlich besserer Wohnkomfort durch die Eingrenzung der Raumluftfeuchte, eine kontinuierliche Luftfilterung und einem Ausschluss von Staub, Lärm und Zugluft bei gleichzeitigem Schutz der Bausubstanz erreicht [2]. Letztendlich erfährt das Gebäude dadurch von der Ausstattungsseite eine deutliche Wertsteigerung, ohne dabei in vielerlei Fällen Mehrkosten zu verursachen.

Bild 1: Anlagenschema eines zentralen Wohnungslüftungssystem mit Wärmerückgewinnung.

Zentrale Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung

Eine einfache Funktionsbeschreibung des Systems kann an Hand von Bild 1 gegeben werden:

Das Gebäude wird unterteilt in den Abluftbereich mit Küche, Bad, WC und Dusche und den Zuluftbereich mit Schlaf- und Wohnräumen. Flure und Dielen dienen zum Überströmen der Luft vom Zuluft- in den Abluftbereich.

Im Abluftbereich fallen Gerüche und Feuchtigkeit an. Deshalb wird hier ständig Luft aus dem Gebäude abgeführt. Mit der gleichen Menge an frischer Luft wird das Gebäude in den Zulufträumen wiederum versorgt.

Die abgesaugte Luft aus den Feuchträumen ist beheizt auf mindestens 20°C. Da die Abluft über Kanäle aus den betreffenden Räumen geholt wird, kann über einen Wärmeübertrager im Lüftungsgerät ein Großteil der Wärme zurückgewonnen werden. Damit wird die eingebrachte Außenluft nahezu auf Raumtemperatur vorerwärmt. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen wird die noch etwas zu kühle Zuluft mittels eines integrierten Nachheizregisters auf Raumtemperatur nachgeheizt. Dadurch ist die Behaglichkeit sichergestellt.

Analog zur derzeitigen Wärmeschutzverordnung werden zukünftig in der DIN 4701 Teil 10 [3], in der die Anlagentechnik für Heizung, Lüftung und Warmwassererzeugung gemäß Energieeinsparverordnung abgebildet ist, auch die Rahmenbedingungen für die Auslegung von Lüftungsanlagen formuliert sein. Aus Gründen der Energieeinsparung ist der Anlagennormluftwechsel hier auf einen 0,4-fachen Luftwechsel bezogen auf das gesamte beheizte Gebäudevolumen fixiert. Mit diesem Luftwechsel sind alle hygienischen Belange abgedeckt, da sich hieraus ein Luftwechsel von ca. 1-fach bezogen auf die reinen Zulufträume errechnen lässt.

Selbstverständlich kann auch auf einen höheren Luftwechsel als auf den Normluftwechsel ausgelegt werden, jedoch führt dies zu einer Verkleinerung der Wärmeeinsparung durch überhöhtes Lüften und dadurch zu einer energetischen Verschlechterung der Lüftungsanlage.

Die Wärmeschutzverordnung, die einen Auslegungsbereich von einem minimal 0,4-fachen Luftwechsel bis maximal 0,8-fachen Luftwechsel zulässt, wird zukünftig also zum unteren Grenzwert hin korrigiert werden. Dies ist die wohl wesentlichste Änderung, die sich aus der Energieeinsparverordnung für die Anlagenplanung ergibt.

Bild 2: Luftströmung und Raumluftwalze.

Auslegungsvolumenstrom und Geräteauswahl

Die Auswahl des Lüftungsgerätes erfolgt unter Zugrundelegung des erforderlichen Luftvolumenstroms. Dabei ist der erforderliche Auslegungsvolumenstrom einfach aus dem Produkt des beheizten Gebäudevolumens und dem Luftwechsel zu ermitteln. Dies geschieht am einfachsten mit Hilfe einer übersichtlichen Tabelle, wie sie in einigen Planungsunterlagen von Geräteherstellern vorzufinden ist [4].

Mit diesem schnell ermittelten Auslegungsvolumenstrom kann nun ein passendes Lüftungsgerät ausgewählt werden. Zu beachten ist dabei, dass der Auslegungsvolumenstrom durch den Einsatzbereich des gewünschten Lüftungsgerätes abgedeckt wird. Der Einsatzbereich oder auch Zulassungsbereich des Gerätes basiert auf Herstellerangaben, in dessen Grenzen das entsprechende Gerät von einem unabhängigen Institut geprüft und gemessen wurde. Ungeprüfte und nicht zugelassene Lüftungsgeräte dürfen gemäß Bauproduktenrichtlinie nicht eingesetzt und verwendet werden. In den Planungsunterlagen der Hersteller ist der Zulassungsbereich der Geräte üblicherweise aufgeführt.

Der ermittelte Auslegungsvolumenstrom, der für Zuluft und Abluft gleich ist, wird nun auf die einzelnen Räume verteilt. Der Zuluftbereich beinhaltet dabei gemäß Bild 1 Räume wie Schlafzimmer, Kinderzimmer und Wohnzimmer sowie Arbeitszimmer, Gästezimmer und dgl., also schlichtweg alle Räume, wo ein Frischluftbedarf vorhanden ist. Die Verteilung der Gesamtzuluftmenge erfolgt dabei üblicherweise über eine raumflächenmäßige Gewichtung, d.h. je größer die Raumgrundfläche, desto mehr Zuluft wird in diesen Raum anteilig eingebracht. Dies sollte jedoch nicht ganz schematisch umgesetzt werden, sondern abschließend sollte auch eine Plausibilitätsprüfung über die Zahl der möglichen Anwesenden durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass ein zu einem Schlafzimmer flächengleiches Wohnzimmer ruhig mit einer höheren Zuluftmenge beaufschlagt werden kann, da sich dort zeitweise sicherlich die gesamte Familie aufhalten wird.

Der Abluftbereich beinhaltet Räume wie Küche, Dusche, Bad und Hauswirtschaftsraum, kurzum alle Räume, wo Feuchtigkeit und Gerüche entstehen und abgeführt werden müssen. Für die im Verhältnis zur Zuluftseite meist wesentlich kleineren Ablufträume könnte das oben genannte flächenbezogene Verfahren ebenfalls angewandt werden, aber üblicherweise wird hier die Abluftmenge gleich mit Erfahrungswerten für den Luftwechsel berechnet. Die Luftwechselwerte liegen je nach Raumart zwischen 1 und 4 und können aus einschlägigen Planungsunterlagen entnommen werden. Aber auch hier wird von sturem Hantieren mit Zahlenwerten abgeraten, sondern es sollte auch ruhig vorhandener Spielraum genutzt werden. Bei Badezimmern und Duschen sollte beispielsweise stets überlegt werden, ob ein 3-facher Luftwechsel in speziellen Fällen nicht zu Zugerscheinungen führen könnte und lieber ein etwas niedrigerer Luftwechsel zugunsten der Absaugleistung in der Küche in Kauf genommen wird [5].

Zu beachten ist generell, dass der Abluftvolumenstrom immer dem Zuluftvolumenstrom angepasst wird und dass für fensterlose Ablufträume nach DIN 1946 Teil 6 [6] Mindestabsaugmengen von 20 bzw. 40 m³/h vorgeschrieben sind.

Ermittlung des Auslegungsvolumenstrom

1	Gesamte beheizte Fläche in m²
2	Raumhöhe in m
3	Beheiztes Gebäudevolumen (1 x 2) in m²
4	Luftwechsel in 1/h
5	Auslegungsluftmenge (3 x 4) in m³/h

Kostenermittlung

Besonders wichtig ist es zu wissen, dass nun nach diesen einfachen Planungsschritten die Materialkosten der Lüftungsanlage bereits relativ genau bestimmt werden können [7]. Aus einer Vielzahl von geplanten Projekten hat sich mit einem Toleranzbereich von ca. 10% das oben stehende Schema herauskristallisiert.

Eine Bestimmung der Montagekosten kann darauf aufbauend überschlägig nach folgender Formel durchgeführt werden:

Montagekosten = Bruttogesamtkosten für Material · 40%

Die Praxis hat aber gezeigt, dass bei den Montagekosten gegenüber den Materialkosten eine erhebliche Streuung auftreten kann, je nach dem, wie viel Erfahrung beim Installateur bezüglich der Ausführung bereits vorhanden ist.

Entwurf der Leitungsführung

Nach der Bestimmung der einzelnen Raumluftmengen und der Kosten sind Gedanken zur Luftführung im Gebäude unumgänglich. In der Praxis ist das Hauptaugenmerk auf die Zuluftführung zu legen, damit sowohl eine gute Luftverteilung als auch eine zufriedenstellende Behaglichkeit ohne Zugerscheinungen erreicht wird. Vorteilhaft ist es, die Zuluft im Außenwandbereich des Raumes einströmen zu lassen. So ist die Raumdurchspülung zur Innentür hin gesichert, weil sich die Luft in Richtung des Druckgefälles zu den Ablufträumen bewegt. Elegant ist dabei die Überlagerung mit der thermischen Strömung der Heizkörper. Die Vermischungsströmung aus Frisch- und Raumluft garantiert den Bewohnern eine zugfreie Frischluftversorgung gemäß Bild 2. Die Luftkanäle zu den Außenwänden können von oben zwischen den Dachsparren verlegt werden, wenn dadurch die Dachisolierung nicht zu stark geschwächt wird.

Position	Anzahl/Faktor	Bruttomaterialpreis
Lüftungsgerät mit Zubehör (s. Preisliste)	-	___________ DM
Kanalnetz aus Wickelfalzrohr und Formteile Summe Zu- und Abluftventile x 200 DM/Ventil	_________ x 200 DM	___________ DM
Luftauslässe, Abluftventile, Überströmgitter Summe Zu- und Abluftventile x 80 DM/Ventil	_________ x 80 DM	___________ DM
Dezentrale Aufstellung (z.B. abseitige Abstellkammer) Bisherige Zwischensumme x 10 %	_________ x 10 %	___________ DM
Aufwendiges Kanalnetz (viele Formteile, wenig Platz) Bisherige Zwischensumme x 10 %	_________ x 10 %	___________ DM
Dachdurchführungen und Sonderzubehör, z. B. E-Filter (s. Preisliste)	-	___________ DM
Bruttogesamtkosten für Material		___________ DM

Eine weitere elegante Möglichkeit der Lufteinbringung besteht darin, die Zuluft aus Bodenkanälen unter dem Heizkörper einströmen zu lassen. Auch hieraus ergibt sich eine optimale Luftströmung und Frischluftverteilung.

Für die Lufteinbringung vom Innenkern, z.B. aus abgehängten Fluren, spricht vor allem eine preiswerte Lösung bei Etagenwohnungen. Da diese Luftströmung aber der thermischen Heizkörperströmung entgegenwirkt, sollte die Zuluft möglichst auf Raumtemperatur nacherwärmt sein.

Die Abluftabsaugung bildet nur in ihrer unmittelbaren Nähe eine kugelförmige Luftströmung ohne Tiefenwirkung aus. Damit wirken sich Abluftöffnungen auf die Luftverteilung nicht aus. Die Abluftventile sollten aber dennoch über oder neben den Entstehungsorten von Gerüchen montiert werden, um eine möglichst schnelle Abführung zu gewährleisten. Auch das Küchenabluftventil sollte zur Aufnahme von Wärme und höherer Luftfeuchte in der Nähe des Herdes platziert werden. Aus hygienischen Gründen ist es aber nicht ratsam, eine Dunstabzugshaube in das Abluftsystem der Lüftung mit einzubinden. Die Gefahren von Fettmitriss und Ablagerungen in der Luftleitung sowie im Filter des Gerätes können nämlich nicht ausgeschlossen werden. Es ist darüber hinaus zu bedenken, dass die Absaugleistung über das Lüftungsgerät bei weitem nicht die Luftleistung handelsüblicher Abzugshauben mit einem Volumenstrom von 300 bis 600 m³/h erreicht. Sinnvoller ist es daher, Umlufthauben mit Fettfilterung zur kompletten Vermeidung von Wärmeverlusten oder Ablufthauben mit automatisch öffnenden Außenluftnachströmöffnungen zu verwenden. Bei beiden Lösungen bleibt die Absaugleistung des Küchenabluftventils unbeeinflusst.

Bild 3: Leitungsführungsentwurf bei Geräteplatzierung auf dem Dachboden.

Nach diesen grundlegenden Überlegungen zur raumweisen Be- und Entlüftung ist ein geeigneter Geräteaufstellort zu suchen bzw. mit dem Bauherrn abzustimmen, damit die grundsätzliche Leitungsführung im Gebäude festgelegt werden kann. Hier empfiehlt es sich für gewöhnlich eine Grobskizze der Leitungsführung und der Durchstoßpunkte durch Decken und Wände anzufertigen und anschließend mit den Beteiligten noch offene Details abzuklären (Bild 3). Von der Vorgehensweise ist es immer am einfachsten, mit der Leitungseinzeichnung im vom Aufstellungsraum weitest entferntesten Geschoss zu beginnen. Auf diese Weise können die längsten und kritischsten Leitungen durch den Baukörper an oder in durchgehenden Wänden oder Schächten platziert werden. Bei freier Auswahl des Gerätestandorts, z.B. wenn der gesamte Dachbodenbereich möglich ist, sollte die kostengünstigste Lösung gewählt werden. Dies bedeutet, dass die Geräteaufstellung in der Nähe der zahlreichsten Steigleitungen oder größten Rohrdimensionen erfolgen sollte um die teuersten Rohrteile in ihren Längen und damit auch in ihren Kosten zu minimieren. Dies sollte aber nicht dazu führen, dass man aus Kostengründen alle Verteilleitungen für Zuluft und alle Sammelleitungen für Abluft an jeweils einen zentralen Steigstrang anbindet, denn dies macht eine Telefonieschallübertragung zwischen einzelnen Räumen beinahe unausweichlich.

In die Grobskizze sollten die aus Tabellen oder Diagrammen ermittelten Rohrnennweiten bereits eingetragen werden. Basis hierfür ist eine konstante Strömungsgeschwindigkeit von 3 m/s. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten sollten aus geräuschlichen Gründen vermieden werden. Niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten bedingen große Rohrnennweiten und führen damit zum Teil zu Unterbringungsproblemen und auch zu einer Verteuerung der Anlage.
(Fortsetzung folgt)

Literatur

[1] DIN 4108-7: Wärmeschutz im Hochbau: Luftdichtigkeit von Bauteilen und Anschlüssen.
[2] Allgaier, M.: Lüftung mit Wärmerückgewinnung im Niedrigenergiehaus.
[3] DIN 4701-10: Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen.
[4] Fa. Junkers: Planungsunterlage Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung AERASTAR.
[5] VDI 2088: Lüftungsanlagen für Wohnungen.
[6] DIN 1946-6: RLT-Anlagen: Lüftung von Wohnungen.
[7] Fa. Junkers: Fachkurs und Schulungsseminar Wohnungslüftung.

* Produktmanager Lüftungstechnik, Robert Bosch GmbH

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