IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 9/2001, Seite 52 ff.

KLIMATECHNIK

Gesundes Klima durch kontrollierte Wohnungslüftung

Dipl.-Ing. (FH) Martin Kohle*

In der Vergangenheit wurde der Qualität der Innenraumluft und der Begrenzung von Schadstoffquellen relativ wenig Beachtung beigemessen. Für die Erhaltung von Gesundheit, Vitalität und Wohlbefinden ist es aber unerlässlich, dass der Mensch stets von guter Luft umgeben ist. Bedingt durch die heutige "luftdichte" Bauweise der Häuser wird die kontrollierte Wohnungslüftung immer mehr an Bedeutung gewinnen.

Mit der zukünftigen Energieeinsparverordnung (EnEV) wird für den Wärmeschutz der heutige Niedrigenergiehaus-Standard als Forderung erwartet. Das bedeutet eine Erhöhung des baulichen Wärmeschutzes um rund 30% gegenüber der Wärmeschutzverordnung (WSVO) von 1995, vor allen Dingen wird aber auch eine höhere Anforderung an die Gebäudedichtheit gestellt [1].

Der natürliche Luftaustausch durch Fugen wird bei weitem nicht mehr ausreichen, um ein gesundes Wohnklima zu schaffen. Heutige Fensterelemente mit Mehrfachverglasungen und doppelten Lippendichtungen lassen im geschlossenen Zustand oftmals nur noch einen 0,2-fachen Luftwechsel zu. Der hygienisch und bauphysikalisch notwendige Luftaustausch ist aber zwingend erforderlich und soll bezogen auf das Raumvolumen 0,5 bis 0,8 mal pro Stunde erfolgen, d.h. nach maximal 2 Stunden sollte die Raumluft durch frische Außenluft erneuert werden.

Die in der Wohnung durch Baden, Duschen, Kochen, Atemluft und körperlichen Betätigungen in Form von Wasserdampf frei werdende Feuchtigkeit beträgt in einem 4-Personen-Haushalt ca. 10 bis 15 Liter Wasser pro Tag. Diese Feuchtigkeitsmenge muss durch eine ausreichende Lüftung abgeführt werden, sonst kondensiert der Wasserdampf an kalten Außenwänden, hinter Schränken und in Raumecken. Durchfeuchtete Wände, gesundheitsschädlicher Schimmelpilz und eine starke Vermehrung der Hausstaubmilbe sind die Folge.

Hinzu kommt ein weiteres Problem, das nicht unbeachtet bleiben darf. Die aus Möbeln, Kunststoffen, Teppichen, Spanplatten, Farben, Tabakrauch, Putz- und Reinigungsmitteln frei werdenden Schadstoffe werden ebenfalls unzureichend abgeführt. Dies kann in einigen Fällen so hohe Schadstoffkonzentrationen verursachen, dass gesundheitliche Schäden und Allergien nicht auszuschließen sind [2].

CO₂-Konzentration

Auch wenn prinzipiell alle in Innenräumen auftretenden Luftbelastungen die Lufthygiene bestimmen, ist die CO₂-Emission einer der wichtigsten Aspekte in Bezug auf die Beurteilung der Luftqualität. Die so genannte "verbrauchte, schlechte Luft" wird nicht direkt durch einen Mangel an Sauerstoff hervorgerufen, sondern in erster Linie durch eine erhöhte CO₂-Konzentration. Zu hohe Kohlendioxid-Konzentrationen führen zu Müdigkeit, Konzentrationsproblemen, Unwohlsein und Kopfschmerzen [3]. In aller Regel sollte eine CO₂-Konzentration von 0,1 Volumen-% in Innenräumen nicht überschritten werden. Der CO₂-Gehalt in einem geschlossenen Raum von 20 m² in dem sich zwei Personen aufhalten, verschlechtert sich schon nach ca. einer halben Stunde erheblich und verlässt den Behaglichkeitsbereich.

Fensterlüftung

Die Be- und Entlüftung der Gebäude über Fenster verhindert zwar das drohende Dilemma der Unterversorgung mit Außenluft, stellt aber keine zufrieden stellende Lösung dar. Eine Fensterlüftung ist im Wesentlichen eine Zufallslüftung. Je nach Wetterlage, Windstärke und Windrichtung entsteht das Problem, dass entweder zu wenig gelüftet wird oder viel zu hohe Luftwechselzahlen von 3 bis 4-fach pro Stunde entstehen, die wesentlich zu hohe Wärmeverluste in der Heizperiode zur Folge haben.

Die durch die zukünftigen Energieeinsparverordnung angestrebten Energieeinsparungen durch die verbesserte Wärmedämmung werden somit durch eine unkontrollierbare Fensterlüftung praktisch zunichte gemacht. Die Lösung des Problems kann aus hygienischen, bauphysikalischen und energetischen Gründen nur eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung sein.

Bild 1: Wohnungslüftungsgerät, Wandmontage.

Kontrollierte Wohnungslüftung

Kernstück der Anlagen zur kontrollierten Wohnungslüftung ist das zentrale Wohnungslüftungsgerät nach Bild 1. Im Innern des Gerätes (Bild 2) sind Filter zur Luftreinigung auf der Außenluft- und Abluftseite, Ventilatoren für die Zufuhr von Außenluft bzw. Abfuhr verbrauchter Luft, eine Regelelektronik für die automatische Lüftersteuerung und ein Wärmetauscher zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus der Abluft untergebracht.

Bei den Ventilatoren bieten insbesondere die so genannten Konstantvolumenstrom-Ventilatoren erhebliche Vorteile im Betriebsverhalten, da sie sich den veränderlichen Betriebszuständen in der Gesamtanlage automatisch anpassen können. Damit werden stets konstante Luftvolumenströme auf der Zuluft- und Abluftseite erreicht. Sie arbeiten mit sehr kleinen elektrischen Leistungen auf niedrigem Geräuschniveau.

Bild 2: Wohnungslüftungsgerät im Schnitt.

Ein hoher Wärmerückgewinnungsgrad von ca. 90% kann durch einen Hochleistungs-Wärmetauscher in Gegenstrombauart aus Kunststoff erreicht werden. Dies stellt einen wesentlichen Beitrag zur Energieeinsparung dar. Durch den hohen Rückgewinnungsgrad entfällt auch der Einsatz von Nachheizregistern. Er gewährleistet durch die Bauart die absolute Trennung der Zuluft- und Abluftvolumenströme, sodass es nicht zu einer Luftdurchmischung oder Geruchsübertragung kommt.

Bild 3: Funktionsprinzip der kontrollierten Wohnungslüftung.

Funktionsprinzip

Eine kontrollierte Wohnungslüftung funktioniert entsprechend Bild 3 nach folgendem Prinzip: Das Haus oder die Wohnung wird über ein Kanalsystem mit einer fest dosierten Außenluftmenge versorgt. Diese kann den jeweils unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden [4]. Die zu lüftenden Wohnbereiche werden in Zuluft-, Abluft- und Überströmbereiche unterteilt. Zuluftbereiche sind in der Regel Wohnzimmer, Schlafräume, Esszimmer und Kinderzimmer. Abluftbereiche sind Räume, aus denen feuchte, verbrauchte und geruchsbelastete Luft abgesaugt werden muss. Dies sind Badezimmer, WC-Räume, Küche und Hauswirtschaftsräume.

Als Überströmbereiche dienen Flure und Dielen, um das notwendige Nachströmen der Zuluft in die Abluftbereiche, z.B. über verkürzte Türblätter oder Überströmgitter gemäß Bild 4, zu gewährleisten. Somit wird ein Raumverbund zwischen Zuluft- und Abluftbereichen geschaffen, der einen ausreichenden Luftaustausch ermöglicht.

Bild 4: Nachströmöffnungen

Das System besteht aus zwei voneinander getrennten Luftführungssystemen: Eines führt dem Wohnraum Außenluft zu, das Zweite führt verbrauchte Luft wieder ab [4]. Die eingestellte Außenluftmenge wird vom Ventilator angesaugt und zunächst durch einen Filter gereinigt, um dann den angeschlossenen Zulufträumen zugeführt zu werden. Ein zweiter Ventilator saugt die Luft über einen weiteren Filter aus den Ablufträumen an. Im Wärmetauscher erfolgt die Übertragung von Wärmeenergie aus der wärmeren Abluft auf die Zuluft.

Bild 5: Bypass-Kassette im Schnitt.

Bypass-Kassette für Sommerbetrieb

Im Sommer ist es oft erwünscht, kühle Luft ins Gebäude einzubringen. Das kann über eine sogenannte "Bypass-Kassette" (Bild 5) erfolgen, die an das Wohnungslüftungsgerät angebaut werden kann. Die angesaugte Außenluft wird dann bei kühlen Außentemperaturen, z.B. nachts und morgens, nicht über den Wärmetauscher, sondern durch den Bypasskanal mit Klappe am Wärmetauscher vorbei geleitet. Dadurch erfolgt keine Wärmeübertragung der Abluft auf die Zuluft. Über die in der Bypass-Kassette eingebaute Regelung wird die Bypass-Klappe bei voreingestellten Temperaturwerten der Außenluft und der Abluft (Raumluft) automatisch geöffnet oder geschlossen.

Planung

Bei der Planung von Wohnungslüftungsanlagen müssen vor Installationsbeginn folgende Punkte festgelegt bzw. ermittelt werden:

Aufstellungsort des Gerätes,
Lage von Außenluftansaug und Fortluftausblas,
Rohrführung innerhalb des Gebäudes,
Festlegung der Zuluft-, Abluft- und Überströmbereiche,
Ermittlung der Zuluft- und Abluftvolumenströme,
Lage von Zuluft- und Abluftventilen.

Bild 6: Geräteaufstellung im Dachboden.

Das Wohnungslüftungsgerät sollte in einem trockenen, frostfreien Raum aufgestellt werden, z.B. im wärmegedämmten Dachboden (Bild 6), Abstellraum, Hauswirtschaftsraum oder Keller. Es ist in der Regel eine stehende oder wandhängende Montage möglich. Es muss für Wartungsarbeiten leicht zugänglich sein. Ein elektrischer Anschluss und eine Möglichkeit zur Kondensatableitung müssen vorhanden sein. Für die Abführung des Kondenswassers ist beim Gerät ein Kondensatstutzen vorhanden. Der Anschluss an die Abwasserleitung muss frostfrei mit Gefälle, z.B. über einen Trichter und Siphon, erfolgen. Der Außen- und Fortluftanschluss kann über Dach (Bild 6) oder durch die Außenwand erfolgen. Es sollte in jedem Fall darauf geachtet werden, dass der Außenluftansaug dort erfolgt, wo mit möglichst geringer Luftverunreinigung zu rechnen ist. Der Abstand zwischen Außenluftansaug und Fortluftführung sollte möglichst weit auseinander liegen (mindestens 3 m) oder auf gegenüberliegenden Dachseiten erfolgen. Die Abführung der Fortluft sollte auf der windabgewandten Seite erfolgen [4]. Der Anschluss der Rohrleitungen an das Gerät sollte mit elastischen Verbindungen, z.B. Flexrohren erfolgen, um Körperschall zu vermeiden.

Tabelle 1: Planmäßige Abluftvolumenströme für fensterlose Räume nach DIN 1946 - 6

Raum	Außenluftvolumenstrom in m³/h
Raum	bei Betriebsdauer >12 h/d	bei beliebiger Betriebsdauer
Küche (Grundlüftung)	40	60
Küche (Intensivlüftung)	200	200
Kochnische	40	60
Bad (auch mit WC)	40	60
WC-Raum	20	30

Ermittlung der Luftmengen

Für die Ermittlung des erforderlichen Außenluft- und Abluftvolumenstroms gibt es verschiedene Ansätze. Die DIN 1946 - Teil 6 [6] legt die einzuplanenden Abluftvolumenströme fest. Diese gelten für fensterlose Räume und sind aus Tabelle 1 ersichtlich. Sie können als Auslegungsgrundlage dienen. Für ein Hauswirtschafts- bzw. Abstellraum können 30 m³/h angenommen werden.

Für die Festlegung der Zuluftvolumenströme gibt die DIN 1946 - 6 [5] personenbezogene Außenluftvolumenströme für verschiedene Wohnungsgrößen an. Diese sind der Tabelle 2 zu entnehmen.

Tabelle 2: Planmäßige Außenluftvolumenströme für einzelne Wohnungsgruppen ohne Berücksichtigung fensterloser Räume

Wohnungs- gruppe	Wohnungs- größe*	Geplante Belegung	Planmäßige Außenluftvolumenströme
	m²	Personen	bei freier Lüftung m³/h	bei masch. Lüftung m³/h
I	<50	bis 2	60	60
II	>50 / <80	bis 4	90	120
III	>80	bis 6	120	180

* Wohnfläche innerhalb der Gebäudehülle

Der erforderliche Außenluftvolumenstrom bzw. der Zuluftvolumenstrom kann ebenso nach dem Luftwechsel berechnet werden. In der WSVO 95 muss bei der Ermittlung des anrechenbaren Luftvolumens in den zu berücksichtigenden Räumen eines Gebäudes ein zeitlicher Mittelwert des Außenluftwechsels von mindestens 0,5 h^-1 und höchstens 1,0 h^-1 eingehalten werden können.

Der Außenluftvolumenstrom ermittelt sich wie folgt:

Hierin bedeuten:

= Außenluftvolumenstrom (m³/h)

A = Gesamtfläche Zuluftbereiche (m²)

H = Lichte Raumhöhe (m)

L_W = Luftwechselzahl (h^-1)

Um das Verbleiben der feuchten, durch Gerüche und Ausdünstungen belasteten Luft in den Räumen zu verhindern, wählt man bei der Auslegung der Anlage die Abluftrate höher als die Zuluftrate. Laut DIN 1946 - 6 [5] darf der Fortluftvolumenstrom den maschinell geförderten Außenluftvolumenstrom um bis zu 10% überschreiten. Durch den sich einstellenden Unterdruck wird ein Überströmen der Abluft in die Zuluftbereiche verhindert.

Rohrleitungen und Dämmung

Als Rohrmaterial für die Außen-, Fort-, Zu- und Abluftleitungen wird im Allgemeinen glattwandiges, verzinktes Wickelfalzrohr mit Form- und Verbindungsstücken verwendet. Die Befestigung sollte so erfolgen, dass keine Schwingungen übertragen werden. Die Dimensionierung des Rohrnetzes richtet sich nach den ermittelten Zuluft- und Abluftvolumenströmen. Um den Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit im gesamten Rohrsystem gering zu halten und somit auch ein Strömungsrauschen zu vermeiden, sollte bei der Rohrführung folgendes beachtet werden [5]:

einfacher, systematischer Aufbau der Zu- und Abluftstränge,
möglichst kurze Rohrstränge,
wenig Bögen und Verzweigungen,
luftdichte Ausführung der Rohrverbindungen.

Reinigungsöffnungen für die Zu- und Abluftleitungen müssen vorgesehen werden. Die maximale Luftgeschwindigkeit im Rohrnetz sollte einen Wert von ca. 3 m/s nicht überschreiten. Unter Berücksichtigung dieser Geschwindigkeit gibt die Tabelle 3 einen Überblick über maximale Luftmengen bei verschiedenen Rohrdurchmessern.

Tabelle 3: Rohrdurchmesser und Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Luftvolumenstrom

Luftvolumenstrom bis . . . m³/h	55	80	140	225
Rohrdurchmesser . . . mm	80	100	125	150
Strömungsgeschwindigkeit . . . m/s	3,1	2,9	3,2	3,4

Um die Wärmeverluste im Rohrsystem so gering wie möglich zu halten, müssen die Zuluft- und Abluftrohre in unbeheizten Bereichen gedämmt werden. Nur so kann ein hoher Wärmeanteil aus der Abluft zurückgewonnen werden. Erfahrungsgemäß reicht eine Dämmstoffstärke von 50 - 100 mm aus. Die Außen- und Fortluftleitungen erreichen Temperaturen, die erheblich unter der Raumlufttemperatur liegen können. Diese müssen unbedingt gegen Wärmeverluste und Kondenswasserbildung gedämmt werden. Somit wird für diese Rohrleitungen eine Dämmung mit zusätzlicher dampfdichter Ummantelung erforderlich. Die Dämmstärke beträgt 30 - 50 mm.

Zum Erreichen eines geräuscharmen Betriebs, empfiehlt sich der Einbau von Schalldämpfern in die Zuluft- und Abluftleitung direkt am Gerät. Je nach Erfordernis kann der Einbau weiterer Schalldämpfer, z.B. zur Verhinderung von Telefonieschall zwischen zwei Räumen, erfolgen.

Zu- und Abluftventile

Die Zu- und Abluftventile werden entweder im oberen Wand- oder im Deckenbereich angeordnet. Die Anzahl der Ventile pro Raum wird durch die ermittelte Luftmenge und die Herstellerangaben bestimmt. Durch die Zuluftventile soll eine möglichst gute Verteilung der Frischluft im Raum erreicht werden. Dies wird z.B. durch eine gegenüberliegende Anordnung von Zu- und Abluftventil erreicht. Dabei soll der Zuluftstrahl nicht auf Personen gerichtet sein. Luftkurzschlüsse zum Überströmbereich sollen vermieden werden. Die Einstellung der Luftmengen für die einzelnen Räume geschieht über die verstellbaren Öffnungen an den Ventilen. Zusätzlich empfiehlt sich der Einbau von Volumenstromreglern in einiger Entfernung vor den Ventilen.

Bild 7: 3-Stufenschalter mit Schaltuhr.

Inbetriebnahme

Die Wohnungslüftungsgeräte werden mehrstufig, z.B. über einen Stufenschalter mit eingebauter Schaltuhr (Bild 7), betrieben. Mit den ermittelten Auslegungsvolumenströmen und unter Berücksichtigung der Druckverluste in der Anlage wird das Gerät in der passenden Stufe eingestellt.

Fazit

Im künftigen Gebäudeneubau mit Niedrigenergiehaus-Standard im Sinne der künftigen EnEV wird eine geregelte, kontrollierte Wohnungslüftung aufgrund der bestehenden Gebäudedichtheit zum Standard gehören müssen. Die Vorteile wie Energieeinsparung, baulicher Substanzschutz, Hygiene, Pollenschutz, Lärmschutz und Komforterhöhung müssen in Zukunft dem Bauherrn in Beratungsgesprächen deutlich gemacht werden. Erhöhte Aufwendungen in den baulichen Wärmeschutz müssen durch eine kontrollierte Lüftung geschützt und unterstützt werden.

*) Dipl.-Ing. (FH) Martin Kohle, Produktmanagement bei Kampmann GmbH, Lingen (Ems)

L i t e r a t u r :
[1] Mürmann, H.; Wohnungslüftung: Kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung
[2] HEA; Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung
[3] RWE Energie; Band 16 Wohnungslüftung: Auszug aus dem RWE Energie Bau-Handbuch
[4] Fa. Kampmann GmbH; Technischer Katalog 1.80; Vital-Wohnungslüftung
[5] DIN 1946 - 6; Lüftung von Wohnungen: Anforderungen, Ausführung, Planung

B i l d e r : Kampmann GmbH, Lingen (Ems)

[Zurück] [Übersicht] [www.ikz.de]