Lüftungsanlagen in Wohngebäuden Notwendigkeit oder Luxus

Transkript

1 Lüftungsanlagen in Wohngebäuden Notwendigkeit oder Luxus Staudacher Ziegel Fachseminar 2016 Dipl.-Ing. Michael Gierga Winnenden Halle (Saale) Feldkirchen-Westerham Bottrop-Kirchhellen Bretten

2 DIN :2013 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz Musterbauordnung MBO/MTB Normung / Regelwerke Energieeinsparverordnung EnEV 2014/2016 DIN :2011 Luftdichtheit von Gebäuden DIN :2009 Lüftung von Wohnungen Beiblatt 1:2012 Beispielberechnungen für ausgewählte Systeme Beiblatt 2:2013 Lüftungskonzept Fachbericht DIN :2010 Vermeidung von Schimmelwachstum in Wohngebäuden

3 Problem Schimmelpilz -Sachverständige 3. Buch Mose Kapitel 14 Aussatz an Häusern 36 Da soll der Priester heißen, daß sie das Haus ausräumen, ehe denn der Priester hineingeht, das Mal zu besehen, auf daß nicht unrein werde alles, was im Hause ist; darnach soll der Priester hineingehen, das Haus zu besehen. 37 Wenn er nun das Mal besieht und findet, daß an der Wand des Hauses grünliche oder rötliche Grüblein sind und ihr Ansehen tiefer denn sonst die Wand ist, 38 so soll er aus dem Hause zur Tür herausgehen und das Haus sieben Tage verschließen. 39 Und wenn er am siebenten Tage wiederkommt und sieht, daß das Mal weitergefressen hat an des Hauses Wand, 40 so soll er die Steine heißen ausbrechen, darin das Mal ist, und hinaus vor die Stadt an einen unreinen Ort werfen. 41 Und das Haus soll man inwendig ringsherum schaben und die abgeschabte Tünche hinaus vor die Stadt an einen unreinen Ort schütten 42 und andere Steine nehmen und an jener Statt tun und andern Lehm nehmen und das Haus bewerfen.

4 Veranlassung Hygiene

5 Maschinelle Lüftung Veranlassung Energieeinsparung

6 Wohnungslüftungsanlagen im Neubau Neubauwohnungen insgesamt

7 DIN Abschnitt Luftdichtheit und Mindestluftwechsel Die Lüftung von Wohnungen ist bauordnungsrechtlich geregelt über DIN :2013, Abschnitt 4.2.3: Durch undichte Anschlussfugen von Fenstern und Außentüren sowie durch sonstige Undichtheiten, z. B. Konstruktions-Fugen, insbesondere von Außenbauteilen und Rollladenkästen, treten infolge des Luftaustauschs Wärmeverluste auf. Die Außenbauteile müssen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik luftdicht ausgeführt werden. Sie tragen in keinem Fall zum erforderlichen Luftaustausch des Gebäudes bei. Eine dauerhafte Abdichtung von Undichtheiten erfolgt nach DIN

8 DIN Abschnitt Luftdichtheit und Mindestluftwechsel Die Lüftung von Wohnungen ist derzeit noch bauordnungsrechtlich geregelt über DIN :2013, Abschnitt 4.2.3: Auf ausreichenden Luftwechsel ist aus Gründen der Hygiene, der Begrenzung der Raumluftfeuchte sowie ggfs. zur Zuführung von Verbrennungsluft nach bauaufsichtlichen Vorschriften (z.b. Feueranlagenverordnung der Bundesländer) zu achten. Dies ist in der Regel der Fall, wenn während der Heizperiode ein auf das Luftvolumen innerhalb der Systemgrenze bezogener Luftwechsel von 0,5 h -1 bei der Planung sichergestellt wird. Dieser Abschnitt ist in DIN :2013 nicht mehr enthalten, lediglich Verweis auf DIN Fachbericht Schimmel!

9 DIN EN ISO 13789:2008 Anhang C (informativ) Anforderung betrifft ausschließlich den Mindestluftwechsel während der Nutzungs- = Anwesenheitszeit

10 Energetische Lüftungsrate/Luftwechsel gemäß DIN V :2011 Saisonaler Luftwechsel eines Fenster gelüfteten Gebäudes mit geplanter Luftdichtheitsprüfung in der EnEV Berechnung: Rechenwert n 50 = 2,0 h -1 Jan. Febr. März April Mai Juni Juil Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. 0,582 0,586 0,597 0,615 0,634 0,645 0,654 0,652 0,635 0,616 0,594 0,582 1/h Jahresdurchschnitt = 0,616 HP-Durchschnitt = 0,596 Okt.-Apr.

11 Energetische Lüftungsrate/Luftwechsel gemäß DIN V :2011 Saisonaler Luftwechsel eines maschinell gelüfteten Gebäudes mit geplanter Luftdichtheitsprüfung in der EnEV Berechnung: Rechenwert n 50 = 1,0 h -1 Jan. Febr. März April Mai Juni Juil Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. 0,533 0,537 0,548 0,566 0,585 0,596 0,605 0,603 0,586 0,567 0,545 0,533 1/h Jahresdurchschnitt = 0,567 HP-Durchschnitt = 0,547 Okt.-Apr.

12 Musterbauordnung zur Lüftung Nach 43 Abs. 1 und 48 Abs. 1 Satz 2 MBO sind in Wohnungen fensterlose Küchen, Kochnischen, Bäder und Toiletten nur zulässig, wenn eine wirksame Lüftung dieser Räume gewährleistet ist. Jeder fensterlose Raum muss unmittelbar durch eine mechanische Lüftungsanlage entlüftet werden können und eine Zuluftversorgung haben. Die der Zuluftversorgung und Entlüftung dienenden Anlagen und Einrichtungen müssen eine Grundlüftung der fensterlosen Räume, in Küchen zusätzlich eine Stoßlüftung ermöglichen. Die Lüftungsanlage muss so ausgeführt werden, dass bei Grundlüftung in der Wohnung keine Zugbelästigungen entstehen und keine Gerüche in andere Räume übertragen werden. Alle fensterlosen Räume der Wohnung müssen gleichzeitig gelüftet werden können.

13 Energieeinsparverordnung 2014/ Dichtheit, Mindestluftwechsel (1) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist (2) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist.

14 DIN : Lüftung von Wohnungen Die Norm erlaubt nur unter günstigen Randbedingungen den Verzicht auf eine maschinelle Lüftung. Dies wurde im Einspruchsverfahren bei Veröffentlichung der Norm erst aufgenommen. Lüftungstechnische Maßnahmen nach DIN sind dann erforderlich, wenn der notwendige Luftvolumenstrom zum Feuchteschutz den Volumenstrom aus Infiltration überschreitet. Die Norm ist bauordnungsrechtlich nicht durch die MTB in Bezug genommen. Es erfolgt allerdings ein informativer Verweis in DIN :2013.

15 Rechtsauffassung des VFW Der Bundesverband für Wohnungslüftung hat ein Rechtsgutachten in Auftrag gegeben, dass zu dem Schluss kommt, die Fensterlüftung sei eine unsichere Maßnahme, die notwendigen Luftwechsel zu sichern

16 Moderne Hilfsmittel Der Bundesverband für Wohnungslüftung hat ein App entwickeln lassen, mit dem die Notwendigkeit lüftungstechnischer Maßnahmen (Zwangslüftung) nach DIN Abschnitt 4.2 geprüft werden kann (3,99 ). Ein umfangreiches Excel-Tool steht für 399 ebenfalls zur Verfügung.

17 Rechtliche Würdigung der Sachverständigen Deutsches Ingenieurblatt 3/2013 Umfrage unter 960 Sachverständigen für Mängel und Schäden an Gebäuden Ende 2012-Anfang Geantwortet haben 302 SV. 17 % fordern eine nutzerunabhängige Lüftung und sehen diese als a.a.r.d.t. nach Swensson

18 DIN Abschnitt Planung des Luftwechsels? ja! Alle Wohnungen sind zur Querlüftung geeignet.

19 DIN Abschnitt Planung des Luftwechsels? ja! 43/ 48 MBO Nicht alle Wohnungen sind zur Querlüftung geeignet.

20 Luftdichtheit planerisches Konzept Darstellung in der Ausführungsplanung

21 Luftaustausch durch ein gekipptes Fenster Eine Wohnung mit 100 m² Wohnfläche benötigt im normalen Wohnbetrieb etwa 125 m³ Frischluft pro Stunde nach IWU, Darmstadt

22 Lüftungsverhalten in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur nach Erhorn, Reiß, EnEV aktuell II/2010

23 Tägliche Feuchtelasten in Wohnungen [kg/d] nach Hartmann, Richter, gi 2001

24 DIN :2010 Vermeidung von Schimmelwachstum in Wohngebäuden Bevorzugte Regel trotz starker Bezugnahme auf DIN aber in Zusammenhang mit der täglichen Feuchtelast.

25 DIN Außenluftvolumenströme FL = Nutzerunabhängige permanente Lüftung zum Feuchteschutz (Bautenschutz) RL = Nutzerunabhängige reduzierte (Mindest)Lüftung zur Beseitigung von Feuchte- und Schadstofflasten NL = Nutzerabhängige Nennlüftung (Normalbetrieb) IL = Nutzerabhängige erhöhte Lüftung zum Abbau von Lastspitzen (Partylüftung)

26 Reichen die Gebäudeundichtheiten zur Feuchtelüftung aus (DIN / )? Wohnung mit 110 m² Wohnfläche erfordert 40 m³/h 110 m² * 2,55 m = 280 m³ 40 m³/h / 280 m³ = 0,14 h -1 Bei erfolgreicher Luftdichtheitsprüfung beträgt: n Inf. = n 50 * e wind = 2 * 0,07 = 0,14 h -1 Fazit: Im Normalfall reicht bei dichtheitsgeprüften Gebäuden mit n 50 > 2 h -1 der Infiltrationsluftwechsel zur Feuchtelüftung! Achtung: Bei geschützter Lage mit weniger als einer dem Wind ausgesetzter Fassade wird e wind < 0,07! Fenster gelüftete Gebäude sollten nur so dicht wie nötig sein!

27 Berechnung der Infiltrationsvolumenströme nach DIN Mehrfamilienhaus Nutzungseinheit 1-geschossig, windschwache Lage, Luftdichtheit n 50 = 3 (Grenzwert für luftdicht geprüfte Gebäude): q v,inf,wirk = 0,5 * 110 m²* 2,5 m * 3 h -1 * (2 Pa / 50 Pa) 2/3 = 48 m³/h Mehrfamilienhaus Nutzungseinheit 1-geschossig, windschwache Lage, Luftdichtheit n 50 = 1 (Standardwert für luftdicht geprüfte Gebäude): q v,inf,wirk = 0,5 * 110 m²* 2,5 m * 1 h -1 * (2 Pa / 50 Pa) 2/3 = 16 m³/h Einfamilienhaus Nutzungseinheit mehrgeschossig, windschwache Lage, Luftdichtheit n 50 = 3 (Grenzwert für luftdicht geprüfte Gebäude): q v,inf,wirk = 0,5 * 110 m²* 2,5 m * 3 h -1 * (5 Pa / 50 Pa) 2/3 = 89 m³/h Einfamilienhaus Nutzungseinheit mehrgeschossig, windschwache Lage, Luftdichtheit n 50 = 1,5 (Standardwert für luftdicht geprüfte Gebäude): q v,inf,wirk = 0,5 * 110 m²* 2,5 m * 1,5 h -1 * (5 Pa / 50 Pa) 2/3 = 44 m³/h - -

28 Lüftungskonzept nach DIN freie Lüftung zum Feuchteschutz DIN Anhang A

29 Bauarten von Wärmeübertragern nach Strauß, Bremen 2008

30 Konstruktionsprinzipien zentraler Anlagen nach Strauß, Bremen 2008

31 Regelung mechanischer Lüftungsanlagen Eine bedarfsgeführte Regelung erlaubt die Reduktion des Standard - Anlagenluftwechsels: DIN V : - für den mittleren Anlagenluftwechsel, bedarfsgeführt einen Wert von n mech = 0,35 h -1 und - für den nutzungsbedingten Mindestaußenluftwechsel, bedarfsgeführt einen Wert von n nutz = 0,45 h -1 fest. DIN V : Verringerung dieses Standardwertes (0,4) bis auf minimal 0,35 h -1. Voraussetzung: Regelung des Luftvolumenstroms anhand mindestens einer geeigneten, unabhängig vom Benutzer wirkenden Führungsgröße (z. B. Feuchte oder CO 2 ) EnEV Auslegungsfragen 12. Staffel

32 Frostschutz von Wärmeübertragern Der Wärmeübertrager kann bei Frost auf der Fortluftseite einfrieren. Daher Frischluftvorwärmung auf etwa 0 C erforderlich. nach Strauß, Bremen 2008

33 Energetische Bewertung von Wohnungslüftungsanlagen nach DIN V /DIN V Mechanische Abluftanlage ist im Referenzgebäude zugrunde gelegt. Primärenergetisch neutral gegenüber freier Lüftung. Abluftanlage mit ALD/LD: Einsparung: 3 kwh/(m² a) * 169 m² = 500 kwh/a 500 kwh/a * 0,07 /kwh = 35 /a Stromkosten: 1,7 kwh/(m² a) * 169 m² = 288 kwh/a 288 kwh/a * 0,28 /kwh = 80 /a Errichtungskosten Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Einsparung: 20 kwh/(m² a) * 169 m² = 3400 kwh/a 3400 kwh/a * 0,07 /kwh = 240 /a Strombedarf: 2,5 kwh/(m² a) * 169 m² = 422 kwh/a 422 kwh/a * 0,28 /kwh = 118 /a Errichtungskosten (EFH)

34 Energetische Mehr-/Minderbedarf von Lüftungsanlagen mit WÜT 95% gegenüber Fensterlüftung Heiztechnik Endenergiebedarf [kwh/m²a] elektr. Strom Brennstoff Primärenergiebedarf [kwh/m²a] Erdgas Brennwert + 2, Holzpellet-Ofen + 2, ,5 Wärmepumpe Sole-Wasser - 2, Fernwärme aus KWK regenerativ + 2, Erdgas Brennwert + PV Eigenstromnutzung ermittelt nach DIN / DIN V 18599

35 Mittlere Fensteröffnungszeit [h/h] Lüftungsverhalten in Wohngebäuden Zwangslüftung erforderlich! 39 WE ohne Lüftungsanlage Lüftung mit Wärmerückgewinnung unwirksam? 28 WE mit Lüftungsanlage nach Erhorn, Reiß, EnEV aktuell II/2010

36 Mittlere Fensteröffnungszeit [h/h] Lüftungsverhalten in Wohngebäuden in den Jahreszeiten ohne Lüftungsanlage mit Lüftungsanlage nach Erhorn, Reiß, EnEV aktuell II/2010

37 Mittlere Fensteröffnungszeit [h/h] Lüftungsverhalten in Wohngebäuden (MFH RHH DHH) ohne Lüftungsanlage mit Lüftungsanlage nach Erhorn, Reiß, EnEV aktuell II/2010

38 Fensterlüfter - Ausführungen web-recherche

39 Mechanische Lüftungsanlagen und Schimmelpilzwachstum (Studie) nach Leimer, Toepfer - HAWK Hildesheim 2005

40 Verschmutzung von Lüftungseinrichtungen web-recherche

41 Reinigung von Lüftungskanälen web-recherche

42 Ohne den Nutzer kein Erfolg! Fensterlüftung Mechanische Lüftung

43 Schlussfolgerungen für die Planung/Beratung Zur Feuchtelüftung bei hohem Wärmeschutz können Infiltrationsvolumenströme ausreichen Prüfung! Die Bedarfslüftung kann über Fenster(stoß)lüftung oder maschinelle Lüftung erfolgen. Eine mechanische Lüftungsanlage nach Bedarf, Luftdichtheit und Belegungsdichte einer Wohnung dimensionieren. Bei Anforderungen an den Schallschutz gegen Außenlärm ist eine mechanische Wohnungslüftung obligatorisch aber der Schallschutz innerhalb einer Wohnung sinkt. Bei Wohngebäuden mit sehr niedrigem Endenergiebedarf sind Lüftungsanlagen mit WRG erforderlich.

44 Fazit Ein hoher Wärmeschutz und wärmebrückenarme Bauteilanschlüsse sind die Voraussetzung für Schimmelpilzfreiheit. Die Aufstellung eines Lüftungskonzeptes wird lediglich durch DIN nicht aber durch DIN 4108 Normen gefordert. Die freie Lüftung über Fenster oder ALD (Außenluftdurchlässe) ist bei nutzungsgerechter Durchführung für den hygienischen Luftwechsel geeignet. Eine mechanische Wohnungslüftung mit nutzungsgerechten Betrieb kann einen erhöhten Wohnkomfort bewirken. Mechanische Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung führt nicht per se zu einem reduzierten Primärenergiebedarf oder zu geringen Betriebskosten.