Lüftungskonzepte für Gebäude - Dezentrale Stromversorgung für die Raumlufttechnik

Mit dezentral bereitgestellter elektrischer Energie kann ein großer Schritt in Richtung Eigenverbrauchsanteil und Autarkie gegangen werden. Zuerst aber gilt es ein Anforderungsprofil zu erstellen. Auch in der Raumlufttechnik ist zwischen Wohn- und Nichtwohngebäuden zu unterscheiden. Beide Gebäudetypen gilt es im Anforderungsprofil zu unterscheiden. Als Nichtwohngebäude gelten besonders Büro- und Verwaltungsgebäude sowie Schulen und Kindertagesstätten. Wohngebäude hingegen reichen vom Einfamilienhaus bis zum Mehrgeschosswohnungsbau. Dementsprechend ist die Raumlufttechnik in ihrer Luftwechselleistung und den Komforteinstellungen unterschiedlich ausgestattet.

Strom als notwendige Hilfsenergie
Eine klassische Fensterlüftung ist heute aus vielerlei Gründen kaum noch möglich. Das liegt zum einen an der Anwesenheit der Nutzer, zum anderen aber auch an den Anforderungsprofilen wie beispielsweise der Arbeitsstättenrichtlinie, die an Arbeitsplätzen einen Luftwechsel von 40 m³/h pro Person verlangt.
Ein weiterer Aspekt ist natürlich der Schallschutz, insbesondere Lärmbelastungen aus der unmittelbaren Umgebung, z.B. bei Schulen oder Verwaltungsgebäuden, die sich stets in einer städtischen Infrastruktur befinden. Zu den Lärmbelas­tungen kommen noch Umweltbelastungen in der Form von Luft-Schadstoffen vor.
Dies ist ein weiterer Punkt, der für die Raumlufttechnik spricht. Durch spezifische Filterstrecken kann die angesaugte Außenluft entsprechend ihren Belastungen und den Anforderungen der Nutzer nachhaltig gefiltert, d.h. gereinigt werden. Die Filtergüte reicht dabei von Standardisierten Grobfiltern für den Geräte- und Anlagenschutz über Feinstoffilter bis hin zu medizinischen Filtern wie Pollenschutzfilter, Aktivkohlefilter sowie HEPA-Filtereinsätzen für die Zuluft in den Gebäuden. Verschiedene Allergiker wissen diesen Vorteil der Raumlufttechnik besonders zu schätzen.

Schimmelbildungen vermeiden
Für sämtliche Gebäudetypologien ist bei entsprechender Luftdichtigkeit ein Lüftungskonzept erforderlich. Dieses verfolgt in erster Linie einen baulichen Feuchteschutz, um Schimmelbildungen zu vermeiden und somit die Baukonstruktion und den Menschen vor mikrobiellen Belas­tungen zu schützen. Des Weiteren spielt aber im Umfeld des wohngesunden Bauens und Modernisierens auch die physiologischen Anforderungen des Menschen eine bedeutende Rolle.
Ein Lüftungskonzept verfolgt stets die Zielsetzung, dass der Luftwechsel vollautomatisch ohne Zutun des Nutzers (nutzerunabhängig) zu jeder Zeit gewährleistet wird.
Über den baulichen Feuchteschutz hinaus ist eben nicht nur der Feuchtegehalt der Luft ein maßgebendes Kriterium, sondern ebenso auch die Kohlenstoffdioxyd-Konzentration (CO2) in der Raumluft als allgemeiner Parameter für die Raumluftqualität schlechthin. Des Weiteren sind auch VOC-gesteuerte Lüftungssysteme mit entsprechender Sensorik auf dem Markt. Dementsprechend werden Lüftungskonzepte in einer bedarfsgeführten Funktion ausgelegt.
In der baubiologischen Haustechnik gelten durchaus strengere Schwellenwerte, da sie sich auf das Wohlergehen der Nutzer konzentriert. Das betrifft vor allem die CO2-Konzentration, die sich stets an der Hintergrundbelastung orientiert und im Wohnraum 800 ppm nicht überschreiten sollte. Dementsprechend werden die Raumluftqualitätssensoren programmiert.
Unabhängig von derlei Lüftungskonzepten ist immer auch die Zwangslüftung von fensterlosen Feuchträumen wie Toiletten, Duschbäder, Hauswirtschaftsräume etc. Derartige Raumkonstellationen ergeben sich sehr oft im Mehrgeschosswohnungsbau, aber auch in Büro- und Verwaltungsgebäuden. In diesen Fällen greift die baurechtlich eingeführte DIN 18017  Teil 3 „Lüftung von fensterlosen Feuchträumen“, die einen Mindest-Luftwechsel von 40 m³/h im jeweiligen Raum fordert. Auf Basis dieser Bestimmungen kann schon ein baulicher Feuchteschutz für eine gesamte Wohneinheit bis maximal 90 m² Nutzfläche und normaler Nutzung erreicht werden.
Für diese Anwendungsfälle bietet der Markt bereits umfangreiche Kompakt-Abluft-Ventilatoren zum Wand- oder Deckeneinbau, die eine Luftwechselleistung von über 80 m³ erreichen und somit schon mehr als die Grundlage für ein Lüftungskonzept nach DIN 1946 Teil 6 bilden. Die Außenluft wird im einfachsten Fall über dezentrale Außenluftdurchlässe (ALD) nachgeführt. Diese Ventilatoren werden allesamt mit einer Netzspannung von 230 V/50 Herz betrieben und benötigen eine Leistungsaufnahme von 8 – 20 Watt.
Sollte die Zwangslüftung eines fensterlosen Feuchtraums nicht ausreichen oder den Anforderungen der Nutzer nicht entsprechen, ist ein umfassendes Lüftungskonzept sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude zu erstellen. In der Regel kommen dabei Zentralgeräte zum Einsatz, die sich nicht nur um die Abfuhr von Abluft kümmern, sondern gleichfalls um die kontrollierte Nachführung von Außenluft. Neben der Zu- und Abluftkanalführung ist dementsprechend auch eine gebäudeinterne Kanalführung für Außenluft und Fortluft notwendig. Dementsprechend besitzt ein zentrales Lüftungsgerät zwei Ventilatoren: einen Abluftventilator und einen Zuluftventilator.

Lüftung von Wohngebäuden
Die zentrale Norm für die Lüftung von Wohngebäuden ist die DIN 1946-6, die die Auslegung und Planung, Installation, Inbetriebnahme und Instandhaltung regelt. Das Beiblatt 2 zeigt die systematische Struktur zur Erstellung eines Lüftungskonzepts. Hier gilt es, zwischen den Luftbereichen zu unterscheiden, wie in der auf Seite 54 abgebildeten Tabelle dargestellt ist.
Somit erfolgt in den Abluftbereichen eine Abluftkanalführung, die sämtliche Ablufträume und die darin installierten Abluftventile erfasst, und in den Zuluftbereichen eine Zuluftkanalführung, die sämtliche Zuluftventile versorgt. Die Ventile ermöglichen eine genaue Einstellung des Volumenstroms in m³/h. Die Summe der Abluftvolumenströme muss dabei immer der Summe der Zuluftvolumenströme entsprechen.
Die Normauslegung, welche in der Regel auch den hygienischen Luftwechsel abbildet, beträgt mindestens 30 m³/h und Person.

Lüftung von Nicht-Wohngebäuden
Lüftungsanlagen für Nichtwohngebäude unterscheiden sich wesentlich in ihrer Größe, da sie viel größere Luft-Volumenströme transportieren müssen. Während in Wohngebäuden aber nahezu ein 24-stündiger Lüftungsbedarf aufgrund der Anwesenheit der Bewohner besteht, ist es in Nichtwohngebäuden in der Regel nur tagsüber in den Zeiten der Fall,  in denen sich Menschen im Gebäude befinden.
Die Normauslegung für Nichtwohngebäude beträgt – auch im Einklang mit der Arbeitsstätten-Richtlinie – mindestens 40m³/h und Person.

Elektrische Leistungen in der Raumlufttechnik
Viele Ventilatoren sind in ihrer Bauart Gleichstromventilatoren, die mit einem Transformator ausgestattet sind. Hocheffiziente, drehzahlgeführte Ventilatoren bestimmen dabei den Trend der Wohnungslüftungsanlagen bis hin zu größeren Anlagen.
Die wichtigsten elektrischen Verbraucher in der Raumlufttechnik sind zweifelsfrei die Ventilatoren, die quasi konstant benötigt  werden. Die Leistungsaufnahmen für die Ventilatoren beginnen dabei bei Einzelraum-Abluftventilatoren bei etwa 20 Watt und reichen bei kompakten Wohnungslüftungsanlagen bis zu 2 x 250 Watt. Die Steuereinheiten bestehen aus einfachen Reglern mit Zeitschaltautomatik (Tag- und Wochenschaltung) und einer 3-Stufen-Steuerung für den Ventilator. Die drei geläufigen Stufen sind: Grundlüftung, Reduzierte Lüftung und Normlüftung. Die Auslegung der Lüftungsanlage erfolgt für die Normlüftung als maximale Lüftungsleistung. Bei niedrigerem Bedarf wird die Ventilatorleistung entsprechend den Stufen reduziert.
Was die Lüftungssteuerung ebenso ansteuert, ist eine optional installierte Widerstandsheizung zur Vorerwärmung der Außenluft (Frostschutz). Die elektrische Widerstandsheizung ist dabei entweder im Gerät installiert oder extern als größere Leistungseinheiten angebracht, die dann auch gern deutlich mehr als 500 Watt elektrische Leistung aufnehmen. In größeren Anlagen kommen auch noch Stellmotoren zum Einsatz, z.B. für Drosselklappen oder zur Umschaltung in der Luftführung. Die Leistungsaufnahmen von Stellmotoren betragen nur wenige Watt und sind auch nur temporär notwendig. Das heißt, dass sie  geringste Betriebsstunden im Betriebszyklus aufweisen.

Fazit
Die moderne Lüftungstechnik mit ihren effizienten Ventilatoren bietet einen idealen Ansatz für Off-Grid-Systeme, die durch selbsterzeugte elektrische Energie autark  betrieben werden können. Als Anhaltspunkt ist für eine vollständige Wohnungslüftungsanlage in einem Einfamilienhaus eine elektrische Leistungsaufnahme von 250 Watt  zu veranschlagen.
Die Frage stellt sich vielmehr, inwieweit ein Wechselrichter überhaupt notwendig sein muss, oder ob nicht die Ventilatoren (die allzu oft ohnehin Gleichstromventilatoren sind) direkt über einen Laderegler in Kombination mit einem schmucken Akkumulator zu betreiben sind. Lastschwankungen können mit einer system­integrierten Lüftungstechnik durchaus ausgeglichen werden, da für den baulichen Feuchteschutz lediglich die kleinste Lüftungsstufe benötigt wird.

Autor: Frank Hartmann