Lüftung ohne Fenster?

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1 Thüringer Fenstertage 2008 Lüftung ohne Fenster? Auswirkungen der DIN 1946 Teil 6 auf Fenster und Fassaden Prof. Dr. Harald Krause Inhalte Luftwechsel Luftqualität und Luftfeuchte E-DIN 1946 Teil 6 Lüftungsstufen Lüftungssysteme nach der DIN Realisierung der Lüftungsstufen i.f.t. Richtlinie Fensterlüfter Energieeffizienz und Wohnraumlüftung Lüftung ohne Fenster? / 2

2 Luftfeuchte und Luftwechsel Feuchtebilanz m& zu m& int m& ab Lüftung ohne Fenster? / 3 Luftwechsel und Feuchte Beispielrechnung Volumenstrom in m³/h Notwendiger Volumenstrom als Funktion der Feuchtelast, um eine bestimmte Raumluftfeuchte einzuhalten Lüftung ohne Fenster? / 7 40% rel. Feuchte 50% rel. Feuchte 60% rel. Feuchte Feuchteanfall in g/h außen: -5 C, 80% rf innen: 20 C

3 Kriterien Raumluftfeuchte Welche Kriterien für die Raumluftfeuchte gibt es? 1. Gewährleistung eines behagliches Raumklimas 2. Vermeidung von Schimmelwachstum Lüftung ohne Fenster? / 9 Behagliche Raumluftfeuchten Kriterium 1 nach Leusden; Freymark: Darstellungen der Raumbehaglichkeit für den einfachen praktischen Gebrauch, Gesundheitsingenieur 72 (1951) Heft 16 Lüftung ohne Fenster? / 10

4 Vermeidung von Schimmelpilz Kriterium 2 In Deutschland: DIN 4108: 80 % rf bei 20 C Raumtemperatur Krus, Fraunhofer IBP Lüftung ohne Fenster? / 11 Vermeidung von Schimmelpilz Kriterium 2 80% relative Feuchte an den Bauteiloberflächen soll nicht überschritten werden! Welche maximale Raumluftfeuchte ist dazu einzuhalten? Dies hängt von den inneren Oberflächentemperaturen und damit vom Wärmeschutzniveau ab! Θ Si = Θ U R i Si ( Θ Θ ) i e Θ Si,e,i : innere Oberflächentemperatur, Außen-, Innentemp. U: U-Wert der Konstruktion R si : innerer Wärmeübergangswiderstand Lüftung ohne Fenster? / 12

5 Oberflächentemperaturen Außenwand (Altbau Vollziegel) Oberflächentemp. Innen in C % 75% 70% 65% 60% 55% 50% 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Wärmedämmung 0,035 W/(mK) in m maximale Raumluftfeuchte außen: -5 C innen: 20 C Lüftung ohne Fenster? / 13 Oberflächentemperaturen Außenwandkante (Altbau Vollziegel) Oberflächentemp. Innen in C % 70% 60% 50% 40% 30% 0 0,1 0,2 0,3 Wärmedämmung 0,035 W/(mK) in m maximale Raumluftfeuchte außen: -5 C innen: 20 C Lüftung ohne Fenster? / 14

6 Vermeidung von Schimmelpilz Kriterium 2 Für alle Bauteilübergänge/Anschlüsse definiert die DIN den Temperaturfaktor: f RSi Θsi Θe = Θ Θ i e 0,7 Die entspricht einer Oberflächentemperatur von 12,6 C, bei welcher sich 80% rf bei 20 C und 50% Raumluftfeuchte einstellen würden. Lüftung ohne Fenster? / 15 Typische Oberflächentemperaturen Altbau: Istzustand Hinter Außen- Laibung Vergla- Rand- Außenw.- AW- Schrank wand sung verbund Fußp. Kante 5,0 15, ,2 8 10,1 8,7 Quelle: Passivhausinstitut Randbedingungen: -5 C; 20 C Relevante Oberflächen-Temperaturen an vielen Stellen unter 12,6 C Schimmelgefahr!! Lüftung ohne Fenster? / 16

7 Typische Oberflächentemperaturen Bauteile PH-gedämmt ( 200 mm), neues PH-Fenster Hinter Außen- Laibung Vergla- Rand- Außenw.- AW- Schrank wand sung verbund Fußp. Kante 19, , ,7 17,8 16,5 Quelle: Passivhausinstitut Randbedingungen: -5 C; 20 C Relevante Oberflächen-Temperaturen > 16 C Auch kein Problem bei Schrank in der Kante Lüftung ohne Fenster? / 17 Fazit Schimmelgefahr kann reduziert werden: durch Erhöhung des Außenluftvolumenstroms oder durch ein besseres Dämmniveau! Häufiger Fehler in der Sanierung: Außenluftwechsel durch freie Lüftung wird reduziert ( dichte Fenster ) Raumluftfeuchte steigt Wärmedämmung wird nicht konsequent angewendet Tauwasser- Schimmel an Stellen mit niedriger Oberflächentemperaturen Lüftung ohne Fenster? / 18

8 Lüftung ohne Fenster? / 19 Luftqualität Luftwechsel und CO 2 -Konzentration Volumenstrom pro Person 100 [m³/h] CO -Emission pro Stunde und Person 2 Schlafen (12 l/h) Mittel (18 l/h) Arbeit (23 l/h) 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 [Vol%] max. CO 2 -Konzentration Lüftung ohne Fenster? / 20

9 Lüftung ohne Fenster? / 23 Entwurf Einspruchsverhandlung hat stattgefunden mehrere Änderungen sind zu erwarten! Lüftung ohne Fenster? / 24

10 Lüftung ohne Fenster? / 25 Lüftung ohne Fenster? / 26

11 Lüftungsstufen nach E DIN Lüftung zum Feuchteschutz: nutzerunabhängige Lüftung (Minimalbetrieb), die in Abhängigkeit des Wärmeschutzniveaus unter üblichen Feuchtelasten und Raumtemperaturen Schimmelpilz- und Feuchteschäden vermeiden soll. entscheidend dafür, ob eine Lüftungstechnische Maßnahme nötig ist oder nicht Mindestlüftung: nutzerunabhängige Lüftung, die unter üblichen Feuchte- und Schadstofflasten Mindestanforderungen an die Raumluftqualität erfüllt. Lüftung ohne Fenster? / 27 Lüftungsstufen nach E DIN Grundlüftung: Notwendige Lüftung zur Gewährleistung des Bautenschutzes sowie der hygienischen und gesundheitlichen Erfordernisse bei planmäßiger Nutzung einer Nutzungseinheit (Normalbetrieb). dient u.a. zur Auslegung für den Normalbetrieb von Lüftungssystemen bei Anwesenheit z.t. durch Fensterlüftung möglich Intensivlüftung: Zeitweilig notwendige erhöhte Lüftung zum Abbau von Lastspitzen (Lastbetrieb). Lüftung ohne Fenster? / 28

12 Rolle des Fensters nach Bei allen Lüftungskonzepten sind die Lüftung zum Feuchteschutz und die Mindestlüftung nutzerunabhängig, d.h. bei geschlossenen Fenstern, sicherzustellen. Das öffenbare Fenster dient demnach zur Grundlüftung und zur Intensivlüftung auch in Verbindung mit ventilatorgestützten Lüftungssystemen. Mit Zusatzelementen wird das Fenster auch für die Feuchteschutz- und Mindestlüftung einsetzbar! Anmerkung: Außerhalb der Heizperiode wird das Fenster das Hauptlüftungselement bleiben, u.a. auch zur Nachtlüftung und Abkühlung. Lüftung ohne Fenster? / 29 Lüftungskonzept Gebäudedaten Gebäudetyp, Wärmeschutz, Dichtheit, Lage etc. Keine LTM erforderlich ja Reicht Infiltration für Feuchteschutzlüftung? nein LTM erforderlich Festlegung lüftungsstechn. Maßnahmen Besondere Anforderungen (Hygiene, Energie, Schallschutz) Lüftung ohne Fenster? / 30

13 Infiltrationsluftwechsel - Feuchteschutzlüftung Etagenwohnung, windschwach, Querlüftung Außenluftvolumenstrom in m³/h Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz hoch Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz niedrig Infiltration n50 = 4,5 1/h Infiltration n50 = 1,5 1/h Infiltration n50 = 1,0 1/h Lüftung ohne Fenster? / Wohnfläche in m² Änderungen in der endgültigen Norm möglich. Infiltrationsluftwechsel - Feuchteschutzlüftung Außenluftvolumenstrom in m³/h Lüftung ohne Fenster? / 33 Etagenwohnung, windstark, Querlüftung Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz hoch Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz niedrig Infiltration n50 = 4,5 1/h Infiltration n50 = 1,5 1/h Infiltration n50 = 1,0 1/h Wohnfläche in m² Änderungen in der endgültigen Norm möglich.

14 Infiltrationsluftwechsel - Feuchteschutzlüftung EFH, windschwach, Querlüftung Außenluftvolumenstrom in m³/h Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz hoch Feuchteschutzlüftung, Wärmeschutz niedrig Infiltration n50 = 4,5 1/h Infiltration n50 = 1,5 1/h Infiltration n50 = 1,0 1/h Wohnfläche in m² Änderungen in der endgültigen Norm möglich. Lüftung ohne Fenster? / 34 Lüftungskonzept Freie Lüftung Besondere Anforderungen (Hygiene, Energie, Schallschutz) nein ja Ventilatorgestützte Lüftung Best. Gesamt-Außenluftvolumenstrom für alle Lüftungsstufen außer Intensivlüftung Best. Luftvolumenstrom durch LTM Bemessung Lüftungskomponenten für alle Lüftungsstufen Kennzeichnung Lüftungssystem Lüftung ohne Fenster? / 35

15 Lüftungssysteme nach E DIN Systeme der Wohnungslüftung Freie Lüftung Ventilatorgestützte Lüftung Fensterlüftung Querlüftung über ALD Wind maßgebliche Antriebskraft Schacht- / Auftriebslüftung über ALD Therm. Auftrieb maßgebliche Antriebskraft Abluftsysteme Zu- / Abluftsysteme Auftriebslüftung in mehrgeschossigen Wohnungen Schachtlüftung mit Einzelschächten Einzelventilator Lüftungsanlagen ohne WR EFH - MFH Zentralventilator Lüftungsanlagen mit/ohne WR EFH - MFH Lüftungsgeräte mit/ohne WR EFH - Raum WE Lüftung ohne Fenster? / 36 Freie Lüftung mit am Fenster integrierten Außenluftdurchlässen ALD Wie kann ein Lüftungskonzept aussehen, bei dem das Fenster die wesentliche Rolle spielt? Antrieb durch Wind oder thermischen Auftrieb bei mehreren Geschossen Auslegung auf Druckdifferenz 2 oder 4 Pa Überströmöffnungen nötig ALD s müssen auch für Abluft geeignet sein Querlüftung mit Außenluftdurchlässen ALD Lüftung ohne Fenster? / 37

16 Freie Lüftung mit am Fenster integrierten Außenluftdurchlässen ALD Wie kann ein Lüftungskonzept aussehen, bei dem das Fenster die wesentliche Rolle spielt? ALD Wohnen Schlafen ÜLD ÜLD Küche Bad ALD Kinder WC Arbeit HWR Querlüftung mit Außenluftdurchlässen ALD Lüftung ohne Fenster? / 38 i.f.t. Richtlinie Lüftung ohne Fenster? / 39

17 Fensterlüfter gem. i.f.t. Richtlinie Lüftung ohne Fenster? / 40 Beispiel Wohnung mit freier Lüftung Etagenwohnung: 70 m², n 50 = 3 h -1, Wärmeschutz hoch Lüftungskonzept nötig, da Infiltrationslüftung < Feuchteschutzlüftung Gesamtluftwechsel: ALDs sollen für Grundlüftung mindestens für Mindestlüftung dimensioniert werden (5.2.2) Ermittlung des nötigen Mindestluftwechsels: hier ca. 80 m³/h, d.h. n 0,45 h -1 Über ALDs zu leisten: abzgl. wirksame Infiltration, verbleiben ca. 75 m³/h Lüftung ohne Fenster? / 41

18 Beispiel Wohnung mit freier Lüftung Aufteilung der Volumenströme auf die einzelnen Räume Wohnen Küche WC Flur Schlafen Kind Bad Gesamt q V,LTM,R in m³/h Lüftung ohne Fenster? / 42 Lüftungstechnik - Wohnraumlüftung Abluftanlage mit Nachströmöffnungen Charakterisierung: Zentral angeordneter Abluftventilatoren Frischluft über Außenluftdurchlässe ALD Kanalnetz für Abluft Überströmöffnungen Komponenten: 1. Lüftungsgerät 2. Abluftventil 3. Überströmöffnungen 4. Kanalnetz 5. Fortluftauslaß 6. Frischlufteinlaß Lüftung ohne Fenster? / 45

19 Abluftventilator Schalldämpfer Ventilator Stromaufnahme ca. 10 bis 15 W Optionale Steuerung über Raumluftfeuchte Lüftung ohne Fenster? / 47 ALD für Wandeinbau Volumenstrombegrenzung auf 30 m³/h möglich Innenteil Modulrohr Außengitter Material: ABS-Kunststoff Farbe: weiß, ähnlich RAL 9010 mit Schalldämpfer Quelle: Innenteil Schalldämmrohr Außengitter Lüftung ohne Fenster? / 48

20 ALD für Fenstereinbau Schalldämmendes Spaltventil 456 mm 30 mm 100 mm AUF ZU Hebel zum stufenlosen Verstellen. Kunststofffenster Holzfenster Quelle: Lüftung ohne Fenster? / 49 ALD für Fenstereinbau Quelle: Fenstereinbau mit thermostatischer Regelung Lüftung ohne Fenster? / 50

21 ALD für Fenstereinbau Quelle: Fenstereinbau mit Feuchte-Regelung Lüftung ohne Fenster? / 51 Lüftungssysteme nach E DIN Systeme der Wohnungslüftung Freie Lüftung Ventilatorgestützte Lüftung Fensterlüftung Querlüftung über ALD Wind maßgebliche Antriebskraft Schacht- / Auftriebslüftung über ALD Therm. Auftrieb maßgebliche Antriebskraft Abluftsysteme Zu- / Abluftsysteme Auftriebslüftung in mehrgeschossigen Wohnungen Schachtlüftung mit Einzelschächten Einzelventilator Lüftungsanlagen ohne WR EFH - MFH Zentralventilator Lüftungsanlagen mit/ohne WR EFH - MFH Lüftungsgeräte mit/ohne WR EFH - Raum WE Lüftung ohne Fenster? / 58

22 Lüftungstechnik Wohnraumlüftung Dezentrale Systeme Unterschiedliche Systeme mit rekuperativer und regenerativer Wärmerückgewinnung Vorteile keine Leitungssysteme nötig ideal für einzelne Räume, Bereiche raumweise regelbar Nachteile: schlechtere Energieeffizienz ggf. Geräusche Stromanschluss an jedem Element in jedem Raum muss nötiger Luftwechsel über Außenluft aufgebracht werden Lüftung ohne Fenster? / 59 Ventilatorgestützte Lösung Zu- Abluftsystem mit WR Lüftung ohne Fenster? / 60

23 Lüftungsgerät Effektiver Wärmebereitstellungs-grad nach PHI 85% Gleichstrommotoren Sommerbypass Zuluftvorheizung Volumenstrombalance Stromeffizienz 0,35 W/(m³/h) Aerex Haustechnik Lüftung ohne Fenster? / 61 Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung Bestandteile : Lüftung ohne Fenster? / 62 Grobfilter (1), Feinfilter (2) DC-Ventilatoren (3) Frostschutzheizung (4) Bypassklappe (5) Kreuz-Gegenstromwärmetauscher (6) Kondensatablauf (7)

24 Stromaufnahme typ. EFH Lüftung ohne Fenster? / 64 Ventilatorgestützte Lösung Zu- Abluftsystem mit WR Lüftung ohne Fenster? / 65

25 Energieeffizienz durch Wärmerückgewinnung Gebäudedichtheit besser als n 50 = 1,0 h -1 Effektive Wärmebereitstellungsgrade moderner Lüftungsgeräte mit Kreuz-Gegenstromwärmetauscher liegen bei 80% bis 92% Leistungsaufnahme bei 150 m³/h ca. 50W Energetische Bewertung: im Rahmen der EnEV bzw T 10 über die Anlagenaufwandszahl bei Passivhäusern: mit dem Passivhaus Projektierungspaket Lüftung ohne Fenster? / 67 Energiebilanz eines Passivhauses 60 0,9 Heizwärme in kwh/(m 2 Jahr) ,8 14,9 9,8 19,6 33,8 Einsparung durch EWT Einsparung durch WRG Lüftung Transmission Nutzbare solare Gewinne Nutzbare interne Gewinne Heizung 0 Gewinne Verluste Lüftung ohne Fenster? / 69

26 Zusammenfassung Die neue E DIN gibt Entscheidungsgrundlagen ob eine lüftungstechnische Maßnahme nötig ist, welche lüftungstechnische Maßnahme sinnvoll ist, wie eine lüftungstechnische Maßnahme umzusetzen ist. Lüftung zum Feuchteschutz muss unabhängig vom Nutzer gewährleistet sein! Reicht dazu der Infiltrationsluftwechsel nicht aus, ist eine lüftungstechnische Maßnahme nötig. Öffenbare Fenster können als Ergänzung zur Grund- und Intensivlüftung dienen. Bei freier Lüftung sind meist Außenluftdurchlässe zu projektieren. Dazu liefert die i.f.t. Richtlinie Fensterlüfter Teil 1 Leistungseigenschaften die nötigen Prüfkriterien. Verbesserte Energieeffizienz setzt den Einsatz von Wärmerückgewinnung voraus. Lüftung ohne Fenster? / 75 i.f.t. Richtlinie Teil 2 Erarbeitung von Einsatzempfehlungen für Fensterlüfter Projekt finanziert durch Industriepartner und gefördert durch die Bundesstiftung Umwelt Laufzeit: August 2007 Dezember 2008 Zielsetzung: Diese Einsatzempfehlungen helfen dem Planer bzw. Bauherren bei der Auswahl des geeigneten und notwendigen Produktes in Bezug auf die spezifischen Anforderungen, ohne einen komplexen Planungsvorgang, dem gesamtheitlichen Vergleich von Produkten bzw. Produktlösungen. Lüftung ohne Fenster? / 76

27 Max von Pettenkofer Lüftung ohne Fenster? / 77 Max von Pettenkofer Lüftung ohne Fenster? / 78