Umweltentlastung und Energieeinsparung

Wasser führender Heizeinsatz "Lava W". Leda

Dies alles ist die Folge der enormen Schadstoff-Emissionen der Industriestaaten und der bevölkerungsreichen Länder wie China und Indien. Die Ursache der stark angestiegenen Umweltbelastungen liegt in dem weltweiten übermäßigen Verbrauch von fossilen Energieträgern. Für die Schadstoffemissionen sind überwiegend drei Sektoren wie Industrie, Verkehr und der Wohnungsbereich verantwortlich.

1. Energieeinsparung

In diesem Artikel soll nur der Wohnungsbereich näher betrachtet und analysiert werden. Denn auch im Wohnbereich werden beträchtliche Schadstoffmengen durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen emittiert, sodass auch hier jeder Bewohner und Hausbesitzer zur Umweltentlastung durch Energieeinsparung und eventuellem Brennstoffwechsel wie z. B. Scheitholz oder Holz-Pellets dringend beitragen sollte!

Leider wird die Notwendigkeit der Energieeinsparung im Wohnbereich nur selten richtig eingeschätzt. Erst in Verbindung mit den laufend stark ansteigenden Betriebskosten bzw. Heizkosten erscheint Energieeinsparung eine höhere Aufmerksamkeit zu gewinnen. Durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen wie Heizöl und Erdgas werden erhebliche Schadstoffmengen und CO2 in die Umwelt eingetragen. Eine Umweltentlastung und zugleich eine Klimaverbesserung kann in Einfamilienhäuser schon durch den Brennstoffwechsel auf eine CO2-neutrale Holzfeuerung erreicht werden!

Wenn auch in den letzten 30 Jahren im Wohnungsaltbestand in Deutschland schon einiges an Energieeinsparmaßnahmen durchgeführt wurde, so reicht das noch keinesfalls. Die entsprechend den Wärmeschutzverordnungen vermehrt nachträglich eingebauten fugendichten Fenster mit den Isolierglasscheiben haben neben einer mäßigen Energieeinsparung in vielen Wohnungsaltbauten wegen unzureichender Lüftung schwerwiegende Feuchtigkeitsschäden bis hin zur toxischen Schimmelpilzbildung an Innenwänden geführt. Infolge der fugendichten Fenster wurde eine natürliche Lüftung unterbunden, sodass der notwendige Luftaustausch nur durch das richtige und mehrmals tägliche Fensteröffnen möglich ist und war. Der täglich mehrmalige Luftaustausch ist erforderlich, um die in einer Wohnung anfallende Luftfeuchtigkeit sowie auch die verschiedenen Schadstoffe nach draußen abzuführen, wobei erhebliche Wärmemengen im Winter einfach ins Freie verschwendet werden. Auch Fenster-Kippstellung, die zumeist im Raum selbst kaum bemerkt wird, verschleudert viel teuer erzeugte Wärme. Wie viel Wärme durch die Fensterlüftung generell verloren geht, wird im Abschnitt 3. Lüftungstechnik näher erläutert. ###newpage###

Zusätzliche Wärmedämmungen an Außenwänden, Dach und Kellerdecken helfen zwar auch Energie einzusparen. Durch die jedoch weiterhin praktizierte Fensterlüftung entstehen viel höhere Energieverluste als nachträgliche Wärmedämm-Maßnahmen an Altbauten je erreichen können, da  nach wie vor die sehr hohen Lüftungs-Wärmeverluste erhalten bleiben!

Ein enormes Energieeinspar-Potential könnte in allen Wohngebäuden durch mechanische Lüftungen erreicht werden. Anhand von Berechnungsbeispielen soll die Energieeinspar-Möglichkeit in Abschnitt 4 dargestellt werden.

Selbst bei Wohnungsneubauten entsprechend der Energieeinspar-Verordnung als Niedrigenergiehaus errichtet, wird die Fensterlüftung überwiegend noch praktiziert. Nur in sogenannten Passivhäusern übernimmt die notwendige Lufterneuerung eine mechanische Lüftung sogar mit Wärmerückgewinnung und gilt bereits als Standardausstattung. In diesen Passivhäusern entfällt das energieverschwenderische Fensteröffnen in der Heizperiode. In der Vermeidung der üblichen Fensterlüftung für Wohnhausneubauten wie auch für den Altwohnungsbestand kann durch Einbau von mechanischen Wohnungslüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung enorm viel Energie eingespart werden, was zugleich auch der Umwelt zugute kommt. Durch Substitution von fossilen Brennstoffen mit nachwachsenden Brennstoffen wie Holz wird vordergründig keine Energie eingespart, aber neben der Umweltentlastung können auch Heizkosten spürbar reduziert werden. Holz als CO2-neutraler Brennstoff erzeugt bei der Verbrennung in guten Heizgeräten weniger Schadstoffe in den Abgasen und vermindert die Umweltschäden, sieht man von minimalen Schadstoffanteilen wie CO, Staub, Flugasche und Ruß ab. Gute Heizgeräte mit speziellen Holzfeuerungen helfen auch Heizkosten zu senken, da die Brennstoffkosten für Holz - Scheitholz oder auch Pellets - erheblich unter den Vergleichspreisen von fossilen Brennstoffen liegen. ###newpage###

2. Innovative Heizgeräte

Durch den verbesserten Wärmeschutz der Wohnungsneubauten, auch teilweise im Alt-Wohnungsbestand, haben sich die Wärmebedarfswerte für Heizung erheblich reduziert, sodass die meisten Heizgeräte eine zu große Heizleistung aufweisen. Bei automatisch regulierenden Heizgeräten für die Brennstoffe Heizöl und Erdgas spielt diese höhere Heizleistung eine untergeordnete Rolle, da durch die gute Regelbarkeit der Verbrennung nur die effektiv benötigte Wärme erzeugt werden kann. Während feste Brennstoffe nur begrenzt regelfähig und durch dem Abbrand entsprechend ihre Heizleistung abgeben. So muss eine Holzfeuerung mit Scheitholz relativ schnell abbrennen, wodurch in kurzer Zeit viel Wärme erzeugt und deshalb vor allem im Aufstellraum eine zu starke Überheizung verursacht wird. Völlig neu entwickelte Heizgeräte wie Kaminöfen u. a. mit Scheitholz- und Pelletfeuerungen können durch Drosselung bzw. Reduzierung der Holzauflage - Brennstoffzufuhr - die Heizleistung besser dem erforderlichen Wärmebedarf anpassen.

Nicht anpassungsfähige Heiz­geräte führen oft zu Über­heizungen und letztlich zur ­Energieverschwendung! In vielen Einfamilienhäuser wurden und werden weiterhin Kachel-öfen als Übergangsheizmöglichkeit eingebaut. Bei geringem Wärmebedarf des Aufstellraumes entsteht so nicht selten eine Überheizung. Das muss aber nicht sein, da zumeist viel kostbare Wärme vergeudet wird. Hier kann ein Kachelofeneinsatz oder auch ein neuartiger Kaminofen - als preisgünstigere Lösung - mit Wassertaschen einen großen Teil der erzeugten Wärme als Heizwasser an einen Pufferspeicher einbringen und von hier zur Warmwasserbereitung oder auch zur Beheizung in den Übergangszeiten einer Heizperiode dienen. Häuser, die über eine Wohnungslüftungsanlage verfügen, können durch zusätzliche Lufterwärmung ­eine solche Anlage auch als Übergangsheizung betreiben, sodass der eigentliche Zentral-Heizungskessel lange Zeit - bis mehr als  70 % - im Winter ­außer Betrieb bleiben kann.

Wasserführender Kaminofen "Onda". Leda

Hier ist gut zu erkennen, dass in massiv gebauten Häusern erst ab einer mittleren Tagestemperatur von +15 °C Außentemperatur geheizt werden muss. Die Temperaturdifferenz von +20 °C Raumtemperatur bis zu +15 °C Außentemperatur wird in der Regel durch Fremdwärme innerhalb des Hauses oder der Wohnung - durch den Betrieb von Elektrogeräten, Bewohnern, Beleuchtung und Sonneneinstrahlung - abgedeckt! Die Hauptheizlast war im Jahr 2007 in Düsseldorf, wie dem ­Diagramm zu entnehmen ist, von +15 °C bis +6 °C mittlere Tagesaußentemperatur angefallen. Dieser Hauptheizlast-Bereich entspricht den relativ langen Übergangszeiten eines Winters und macht bereits etwa 80 % der Jahresheizlast in Düsseldorf aus. Nur ein geringerer Bereich unter der mittleren Tagesaußentemperatur von +6 °C muss entsprechend stärker geheizt werden.

Ein weiteres Diagramm über den kältesten Tag in Düsseldorf im Jahr 2007 mit dem Tages-Temperaturverlauf über 24 Stunden zeigt deutlich, dass die niedrigste Außentemperatur regelmäßig in den Nachtstunden auftritt, in diesem Zeitabschnitt werden die meisten Heizungsanlagen mit Raumtemperatur-Reduzierung als Nachtabsenkung betrieben. Normal massiv gebaute Häuser können die kältere Außentemperatur in den Nachtstunden infolge der Wärmespeicherung kompensieren, sodass die jeweilige mittlere Tages-Außentemperatur zur Bewertung der Heizlast völlig ausreicht! ###newpage###

3. Vorteile von Lüftungsanlagen

In den neuesten Lüftungsregeln für Wohnungen wird ein 0,5-0,6-facher Luftwechsel zum Luftaustausch und zur Lufterneuerung für allgemein ausreichend angesetzt. Messungen von mehreren Hochschul-Fachinstituten haben bereits vor einiger Zeit bei der praktizierten Fensterlüftung in größeren Wohnanlagen Luftwechselwerte von dem 10- bis 20-Fachen der wirklich notwendigen Werte, je nach Zeitdauer der geöffneten Fenster unter normalen Außenbedingungen, nachgewiesen. Für die nachfolgende Beispielsrechnung des Lüftungswärmebedarfs soll zu einer Fensterlüftung nur ein Luftwechsel von 2,0 des Rauminhaltes angenommen werden, obwohl in Wirklichkeit viel höhere Werte, die in der Praxis effektiv vorhanden sind, angesetzt werden könnten.

Der Berechnung liegt ­eine Etagenwohnung mit 80 m² Wohn­fläche bei 2,50  m lichte Raumhöhe und 200  m³ Rauminhalt zugrunde.

Der von Wohnungsbewohnern verursachte Lüftungswärmeverlust durch Fensterlüftung beträgt unter den vorgenannten Annahmen:

200  m³ x 2,0 x 0,34 Watt (Wärmekapazität in Watt und je Kelvin) x 32 Kelvin (Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Norm-Außentemperatur)

= 4.352 Watt.

Wenn nach den Vorschriften nur ein Luftwechsel von 0,6-fachem Rauminhalt benötigt wird, stellt sich dieser Lüftungswärmebedarf auf:

200  m³ x 0,6 x 0,34  W x 32 K = 1.305 Watt.

Somit ergibt sich bereits bei einer ausreichenden mechanischen Lüftung dieser Wohnung eine Differenz von 3.047  Watt, was einer Energieeinsparung der Fensterlüftung, von rund 70 % entspricht!

Systemdarstellung ­Kaminofen "Aqua" mit ­Komplettstation und Puffer­speicher. Leda

###newpage###Diese ausreichende Luftwechselzahl kann jedoch nur in kontrollierter Form mit einer mechanischen Lüftungsanlage erreicht werden. Wenn schon eine mechanische Lüftungsanlage notwendig wird, so sollte diese auch mit einer guten Wärmerückgewinnung ausgestattet sein.

Mit einer guten Wärmerückgewinnung werden bis zu 90 % der in der Fortluft enthaltenen Wärme zurückgewonnen.

Somit verbleibt nach Wärmerückgewinnung nur noch ein Lüftungswärmebedarf von:

1.305  Watt minus 90 % = 130  Watt!

Die Energieeinsparung  gegenüber der Fensterlüftung erreicht durch eine mechanische Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung rund 97 % und reduziert so die Wärmeverluste der Fensterlüftung fast komplett!

Anhand dieser Rechnungen erscheint es wohl sehr deutlich, dass der beste Wärmeschutz eines Wohngebäudes alleine nicht reicht, wenn die enormen Energieverluste durch die unkontrollierbare immer noch praktizierte Fensterlüftung nicht verhindert werden können!

Ein optimale Energieeinsparung im Niedrigenergiehaus sowie bei Modernisierungsvorhaben von Altwohnungsbauten ist somit nur mit einer mechanischen Lüftung einschließlich Wärmerückgewinnung möglich. Denn die beste Wärmedämmung verhindert nicht die sehr hohen Lüftungswärmeverluste infolge einer Fensterlüftung. Als Beweis dient hier das Passivhaus!

Nach diesen Ausführungen und den Beispielsrechnungen sollte jedem Fachmann, besonders den Architekten und Hausbesitzern das Energieein­spar-Potenzial und die damit verbundene Heizkostenreduzierung einer mechanischen Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung bewusst werden und künftig auch in der Praxis berücksichtigt werden.

Ein Kachelofen wie auch ein guter Kaminofen mit integrierter Heizwasser-Erzeugung und betriebskostengünstiger Holzfeuerung erzielt neben der Warmwasserbereitung auch in Verbindung mit einer Wohnungslüftungsanlage enorme Energie- und Heizkosteneinsparung und kann ohne weiteres die Wärmever­sorgung eines Einfamilienhauses übernehmen! Mit einem solchen Heizgerät wird der Aufstellraum des Kachelofens oder eines Kaminofens direkt erwärmt und zugleich konstant mit frischer Außenluft von der Wohnungslüftungsanlage versorgt. Alle anderen Schlaf- und Kinderzimmer erhalten auch ständig frische Außenluft, wobei diese Luft unmittelbar vor dem ­Zulufteintritt in den Raum über ein kleines mit Heizwasser versorgtes Heizregister auf die bedarfsgerechte Zulufttemperatur erwärmt werden kann. Durch diese Vor­orterwärmung einzelner abseits gelegener Räume besteht die Möglichkeit, mit einer elektronischen Raumregler die Wärmebersorgung individuell zu regulieren. Die verbrauchte und belastete Luft aus den Nass­räumen - Küche, Bad und Toilette - wird von der Wohnungslüftungsanlage abgesaugt. Die Beheizung des Badezimmers kann mit einem Handtuch­halter-Heizkörper erfolgen. Auch ­Kachelofen-Luftheitzungsbauer sollten die von Herstellern angebotenen Kachelofeneinsätze und Kaminkassetten mit Heizwasser-Erwärmung zur Anbindung und Wärmeversorgung von Lüftungsgeräten wie z. B. ­Wohnungslüftungsanlagen nutzen, wie vor erwähnt.

Kaminofen "Unica" mit kostengünstiger Holz­feuerung.
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4. Fazit und ­Zusammenfassung

Die Bundesregierung erfasst mit ihren Fördermaßnahmen zur energetischen Gebäudesanierung und dem Schutz der Umwelt seit einiger Zeit nicht nur die Verbesserung des Gebäudewärmeschutzes, sondern auch der Einbau von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung wird ebenfalls finanziell gefördert! Das ist doch schon ein Anreiz.

Darum sollte dringend überdacht werden, dass wesentlich höhere Lüftungswärmeverluste der - heutzutage immer noch - praktizierten Fensterlüftung im Winter gänzlich unterbleiben können!

Mit der Einbeziehung von mechanischen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung in die staatlichen Fördermaßnahmen ist also eine wesentlich höhere Energie- und Heizkosten-Einsparung zu erzielen. Ein weiterer Vorteil: Zugleich wird die Umwelt infolge der CO2-Minderung und bei Holzfeuerungen mit der CO2-neutralen Verbrennung noch entsprechend entlastet.

Der nachträgliche Einbau einer Lüftungsanlage ist erheb-lich preisgünstiger als der äußere Wärmeschutz von Wohngebäuden und bewirkt auch noch entsprechend höhere Energieeinsparungen!

Gegenüber den teueren Wärmedämm-Ausführungen an Wohngebäuden ist der Einbau einer Wohnungslüftungsanlage wesentlich preisgünstiger, aber energetisch umso effektiver.

Alle Fachleute wie Architekten, Energieberater aber auch die Hausbesitzer selbst können zur Verbesserung der Wohnqualität, Heizkostenreduzierung und Umweltentlastung beitragen.

Alle Heizungsfachleute, auch die Kachelofen- und Luftheizungsbauer, sind also aufgerufen, die Einbauten von innovativen mechanischen Lüftungsanlagen und Kombinationen verstärkt anzubieten und auszuführen.

Die Heizungs- und Kachelofen-Luftheitzungsbauer sind hierzu jedoch ganz besonders qualifiziert, da die Lüftungstechnik ganz allgemein in ihren Berufsbildern enthalten ist und in jeder Gesellen- und  Meisterausbildung und denPrüfungen zu den wichtigen technischen Grundkenntnissen gehören.

Heinrich F. Birkelbach