Dichtheitsprüfungen an Luftleitungen

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1 Dichtheitsprüfungen an Luftleitungen Steigende Anforderungen an die Energieeffizienz sind in RLT Anlagen bzgl. der Luftförderung nur durch Wirkungsgradverbesserungen und bedarfsorientierte Anpassung der Volumenströme zu erfüllen. Dazu sind eine umfassende Planung, die Verwendung energieeffizienter Komponenten, deren fachgerechte Montage und Inbetriebnahme sowie regelmäßige Wartung zwingend notwendig. Nur entsprechend funktionierende Anlagen führen zu optimierten Life Cycle costs (Lebenszykluskosten), die neben Richtlinien und Verordnungsanforderungen an die Energieeffizienz immer mehr zum Beurteilungs und Entscheidungskriterium werden. Reduzierte Geräte und Luftleitungsleckagen sind dabei zwei der energetischen Einflussfaktoren, die nicht nur aufgrund der Ökodesign Richtlinie [1] und dem am veröffentlichten Beschluss der Europäischen Kommission über die CE Kennzeichnung für Luftleitungen aktuell diskutiert werden.[2] Zudem fördert die KfW seit im Programm Energieeffizient Sanieren die Erstinstallation/ Erneuerung von Lüftungsanlagen in Nicht Wohngebäuden und fordert bei Erneuerung der Luftleitungen ein Protokoll der Messung des Leckluftstroms nach DIN EN 12599: Abschnitt D 8. [3] Grundsätzlich wird auch mit der Überarbeitung der DIN EN [4], die in Kürze zweigeteilt als EN und als Technical Report TR erscheinen wird, die Dichtheit der Luftleitungen noch deutlich mehr Bedeutung bekommen. So wird nunmehr im normativen Teil mindestens die Einhaltung der Dichtheitsklasse B an der montierten Anlage gefordert werden. Auch wenn Dichtheitstests an Luftleitungen (bislang) in Deutschland noch in keiner Norm, Richtlinie oder Verordnung verpflichtend vorgeschrieben sind, haben diese sich bauseits bei vielen Projekten als probat erwiesen. Wo ein Dichtheitstests nach DIN EN [5] bauseits nicht durchgeführt wird, sind Luftmengenabweichungen in einzelnen Räumen oft der Grund für aufwändige Untersuchungen und Nachbesserungen. In vielen Fällen werden dabei undichte Luftleitungssysteme festgestellt, wobei gerne erst einmal der Hersteller verdächtigt und auf die Baustelle zitiert wird. Dem Verursacher von Leckagen entstehen dadurch nicht selten immense Kosten.[6] Entsprechende Leckage Messungen zur Qualitätssicherung, sowohl bauseits wie herstellerseitig, werden als Nachweis unabdingbar werden. Wie groß sind Leckagen? An einem einfachen Beispiel kann dies verdeutlicht werden. Wird bei einem laufenden Dichtheitstest einfach eine Blechtreibschraube aus einer Luftleitung entnommen, ist sofort zu erkennen, wieviel Luft selbst dieser scheinbar geringfügigen Undichtigkeit entweicht. In Abbildung1 sieht man, wie nach Herausdrehen einer Blechtreibschraube die Leckage auf ein Vielfaches ansteigt, der Druck dabei erst einmal abfällt und wieder nachgeregelt wird.

2 Abb. 1: Effekt einer Blechtreibschraube bei 250 Pa, Onlinemessung mit dem Wöhler DP 700 Es verwundert also keinesfalls, wenn heutzutage nicht selten immer noch 15% (und manchmal sogar noch mehr) des vom Ventilator geförderten Volumenstromes aufgrund von Leckagen nicht in den Räumen ankommen. Wer Baustellenkenntnis hat weiß, welche Anzahl von Schraubenlöchern oder Luftschlupflöchern [7] in mindestens gleicher Größenordnung oft zu finden sind egal, ob am gelieferten Bauteil oder montagebedingt entstanden. Herstellerseitige Dichtheitsprüfungen Zur Zeit ist noch völlig ungeklärt, wann und wie der bereits erwähnte Beschluss der Europäischen Kommission über die CE Kennzeichnung für Luftleitungen nach Bauproduktenverordnung [2] umgesetzt werden soll, insbesondere was den Umfang der Produkte und die zu erklärenden Merkmale betrifft. Die Grundlage ist jedoch damit vorhanden, Luftleitungen mit einer CE Kennzeichnung auf den Markt zu bringen; die Frage ist nur, wie schnell und von wem (zuerst). Derzeit sind dazu noch keine mandatierten Normen in Auftrag gegeben worden, die eine CE Kennzeichnung ermöglichen würden. Absehbar ist, dass die Dichtheit als wesentliches Merkmal festgelegt wird und nach System 3 der VERORDNUNG (EU) Nr. 305/2011 [8] bei der Typprüfung durch ein notifiziertes Prüflabor geprüft wird. Damit wird die Dichtheit ein wesentlicher Punkt in der vom Hersteller zur Verfügung zu stellenden Leistungserklärung sein, welcher durch die nach System 3 durchzuführende werkseigene Produktionskontrolle zu belegen ist. Eine regelmäßige Qualitätskontrolle mit entsprechenden Nachweisen ist allerdings heute meist nur bei DIN ISO 9001 [9] zertifizierten Firmen üblich. Dabei liegen die Vorteile einer heute schon durchgeführten herstellereigenen Serienüberwachung auf der Hand: Kann der Luftleitungshersteller im Falle von Baustellenproblemen die Qualitätserfüllung durch dokumentierte Stichprobenmessungen nachweisen, können eventuelle Ansprüche wesentlich einfacher (ohne

3 Baustellenbesuch!) zurückgewiesen werden. Gerade bezüglich der Dichtheitsprüfung wird in der Regel der Aufwand gescheut, ein Luftleitungssystem, wie nach den Produktnormen gefordert, aufzubauen und zu prüfen zumal die Bauteile danach meist nicht mehr verkäuflich sind. Erst recht unterbleibt eine Dichtheitsprüfung, wenn keine geeignete Messeinrichtung zur Verfügung steht und womöglich firmenfremde Dienstleister für die Messung eingeschaltet werden müssten. Dabei ist eine Serienüberwachung des einmal überprüften und eventuell sogar zertifizierten Qualitätsstandards relativ einfach möglich, denn bei der Serienüberwachung geht es lediglich darum, Abweichungen vom Fertigungs bzw. Qualitätsstandard festzustellen. Eine Prüfung an Serienteilen bzw. an für einen Kundenauftrag gefertigten Teilen sollte zeitnah erfolgen können, einfach in den Fertigungsablauf zu integrieren sein und die weitere bestimmungsgemäße Nutzung des Teiles ermöglichen (beschädigungs /zerstörungsfreie Prüfung). > siehe Kasten Abb. 2: Dichtheitstest in einer Serienfertigung an einer eckigen Luftleitung mit dem Wöhler DP 700 Insbesondere in der Fertigung von eckigen Luftleitungen, die immerhin ca. 2/3 Marktanteil haben, mit den vielen individuellen Maßen ist eine flexible Prüfmöglichkeit zwingend notwendig. Gerade auch hier ist die Aufstellung einer einfachen Prüfmöglichkeit nahe an der Fertigung möglich, z.b. nach der Endfertigung und vor der Versandbereitstellung. Dadurch wird nicht nur der zeitliche Aufwand für die Prüfung erheblich minimiert, sondern auch der normale Fertigungsablauf kaum verändert, was die Akzeptanz bei den Werkern erhöht. Grundsätzlich ist die Prüfung rechteckiger wie runder Bauteile mittels Unterdruckprüfung möglich. Konkret können die Stichproben Überprüfungen durchgeführt werden, wie in der folgenden Tabelle beschrieben. Dabei können die Prüfungen je nach Produkt, Fertigungsgegebenheiten oder Liefervereinbarung eingeschränkt oder ausgeweitet werden.

4 Dichtheitsklasse DIN EN A nach Zu empfehlende Serienüberwachung an einzelnen Komponenten In der Regel keine werksseitige Abdichtung (außer an den Ecken bei eckigen Luftleitungen) einfache Sichtkontrolle Anmerkung: Jeder Luftleitungshersteller sollte im eigenen Interesse seiner Hinweispflicht nachkommen und den Besteller darauf hinweisen, dass diese Dichtheitsklasse nicht mehr normgerecht ist! B (Mindestanforderung) C D Sichtkontrolle des Werkers + einmal in der Woche mind. 2 Bauteile prüfen Sichtkontrolle des Werkers + täglich je ein Kanal /Rohr + ein Formstück prüfen. Je nach Projekt/Auftragsgröße Teile aus jedem Auftrag prüfen. Sichtkontrolle des Werkers + Endkontrolle + bei jedem Auftrag mind. je ein Kanal /Rohr + ein Formstück prüfen Dichtheitsprüfung an ausgeführten Anlagen Nach DIN EN [4] sollten Dichtheitsprüfungen in jedem Stadium der Ausführung durchgeführt werden, in dem die gesamte Dichtheit geprüft werden kann und erforderliche Reparaturen leicht vorgenommen werden können. Die Vorgehensweise dazu wird in der DIN EN Prüf und Messverfahren für die Übergabe raumlufttechnischer Anlage [5] näher beschrieben. Aber Vorsicht: Zwar heißt es im Titel der Norm Übergabe der RLT Anlage, jedoch empfiehlt die Norm als zweckmäßig, die Messung des Leckluftstromes während der Montage der Anlage an ausreichend großen Teilstrecken des Systems durchzuführen. Zum Nachteil aller Beteiligten werden häufig jedoch in der Praxis jegliche Messungen auf den Tag der Abnahme geschoben, doch zu diesem Zeitpunkt kann dann mangels Zugänglichkeit oft nicht mehr korrigierend eingegriffen werden. Als ausreichend große Teilstrecke des Luftleitungssystems werden mind. 10 m² Luftleitungsoberfläche angesehen. Sofern keine Prüfung des gesamten Luftleitungssystems vorgeschrieben ist, sollten mindestens 10% der Luftleitungsoberfläche einer exemplarischen Prüfung unterzogen werden. Wird die zulässige Leckluftrate dabei überschritten, ist die Prüfung eines weiteren Teils der gesamten Luftleitungsoberfläche gleichen Prozentanteils durchzuführen. Wird die zulässige Luftleckrate erneut überschritten, sollte das gesamte Luftleitungssystem geprüft werden. Zur Durchführung sind alle Öffnungen des Systems zu verschließen und es wird ein Gebläse/Ventilator über eine Volumenstrommesseinrichtung (kalibriertes Drosselgerät) angeschlossen.

5 Abb. 3: Dichtheitstest an einem montierten Luftleitungssystem mit dem Wöhler DP 700 Als Prüfdruck werden 200 Pa, 400 Pa oder 1000 Pa als Überdruck bei Zuluftleitungen oder als Unterdruck bei Abluftleitungen in der DIN EN vorgeschlagen. Der Prüfdruck sollte so gewählt werden, dass er in der Mitte des mittleren Betriebsdruckes liegt. Der gewählte Prüfdruck ist mit ± 5% über 5 min aufrecht zu erhalten. Anschließend sind die Messwerte festzuhalten. Zur Ermittlung der Leckluftrate ist die Luftleitungsoberfläche gemäß DIN EN [10] zu ermitteln (Aufmaß). Man prüft üblicherweise in Nicht Wohngebäuden ca. 100 bis 300 m², damit man exzessive Leckagen auch noch orten und beheben kann. Die Division des gemessenen Leckluftvolumens durch die Luftleitungsoberfläche ergibt die Leckluftrate: qv f A j l s 2 m Zur Beurteilung werden die Grenzwerte für die Dichtheitsklassen nach DIN EN [4] herangezogen, die sich in den diversen Produktnormen wiederfinden: Luftdichtheitsklasse Grenzwert der Leckluftrate (f max ) l x s 1 x m 2 0,65 A 0,027 x p t 0,65 B 0,009 x p t 0,65 C 0,003 x p t 0,65 D 0,001 x p t Das in Abbildung 3 gezeigte Gerät führt einen normgerechten Prüfablauf wahlweise automatisch oder mit manueller Einstellung durch und klassifiziert das Ergebnis bereits in der numerischen oder graphischen Anzeige, so dass Ablese oder Umrechnungsfehler praktisch nicht möglich sind. 1

6 Abb. 4: Graphische Darstellung des Prüfergebnisses, Wöhler DP 700 Zur praktischen Durchführung Dem Verschließen der Öffnungen des Luftleitungssystems kommt eine große Bedeutung zu. Improvisierte Folienabdeckungen mit Klebebändern und dergleichen können enorme Messfehler mit sich bringen, die das Ergebnis unbrauchbar machen. Sinnvoller ist der Einsatz systemkonformer Bauteile (Enddeckel). Bei runden Luftleitungen sind auch aufblasbare Absperrballons verwendbar, während bei eckigen Luftleitungen tatsächlich oft nur Enddeckel zum Verschließen angebracht werden können. Manchmal kommen auch dickwandige Folien (oder Bleche) zum Einsatz, die bei Montage bereits zwischen zwei Kanalbauteilen eingeklemmt werden und später ausgeschnitten (oder leicht herausgezogen) werden können. Werden diese Maßnahmen bei der Ausführungsplanung bereits vorgesehen, fallen außer dem Zeitaufwand kaum Mehrkosten an. Der Anschluss der Messeinrichtung selbst kann ebenfalls über einen vorbereiteten Enddeckel und ggfs. entsprechende Reduzieranschlussstücke oder zusätzlich angebaute Stutzen erfolgen. Das in Abb. 3 gezeigte Gerät kann man vielfach direkt an Bauteile mit NW 100 anschließen (wie z.b. Tellerventilstutzen). Zu beachten ist generell, dass zwischen dem Luftanschluss und der Druckmessstelle ein ausreichender Abstand vorliegen muss, um eine Beeinflussung der Druckmessung zu vermeiden. Dichtheitstest an KWL Anlagen nach DIN EN oder DIN EN 14134? Derzeit ist in der Fachpresse bei RLT Anlagen mit großen Volumenströmen immer wieder die Dichtheit von Luftleitungen unter Hinweis auf Montagefehler ein diskutiertes Thema ein Problem, das durchaus aber auch im KWL Bereich besteht. Auch bei Wohnungslüftungsanlagen sollte die montagebegleitende Dichtheitsmessung an Luftleitungen nicht außer Acht gelassen werden. In Frankreich z.b. ist diese bereits verpflichtend. Die DIN EN [5] erhebt zwar den Anspruch, auch für Wohnungslüftung anwendbar zu sein, entsprechende bauseitige Prüfungen dafür sind aber nicht spezifisch beschrieben diesbezüglich wäre DIN EN [5] nachzubessern. Nach DIN EN [11], auf die in DIN [13] zwar verwiesen wird, die aber diesbezüglich in Deutschland derzeit kaum zum Einsatz kommt, soll der Leckluftstrom an mindestens drei Punkten bei Druckdifferenzen von etwa 20 Pa, 60 Pa und 200 Pa gemessen werden. Der Dichtheitstest an Wohnungslüftungsanlagen läuft ansonsten sehr ähnlich ab wie nach DIN EN [5]. Bezüglich der zu prüfenden Mindestoberfläche gibt es bei der Wohnungslüftung noch keine normative Festlegung, wobei eine Mindestfläche von 3 m² und die Einbeziehung von Verteilerkästen etc. als zielführend anzusehen ist.

7 Die Messung mit 3 Drücken ist nach heutigen Gesichtspunkt nicht mehr unbedingt nötig; diese Norm von 2004 steht derzeit auch zur europäischen Überarbeitung an. Anforderungen an die Messtechnik Um im Wohnungslüftungsbereich, aber vor allem auch an einzelnen Komponenten in der Fertigung prüfen zu können, ist eine entsprechende Genauigkeit der Messgeräte erforderlich. Hier ist die DIN EN [13] heranzuziehen, die folgende Anforderungen an die Messgenauigkeit des Leckagestromes stellt: bis 1,8 x 10 5 m³/s: ± 0, m³/s, mehr als 1,8 x 10 5 m³/s : ± 5% bzw. in l/s: bis 0,018 l/s: ± 0,0009 l/s, mehr als 0,018 l/s: ± 5% Das abgebildete Messgerät ist sowohl für die Messung einzelner Komponenten mit vorgenannter Messgenauigkeit einsetzbar, als auch für bauseitige Messungen bis zu einem Leckagevolumen von max. 200 m³/h, was je nach Prüfdruck und Dichtheitsklasse mehreren 100 m² Luftleitungsoberfläche entspricht. Fazit Die normativen Grundlagen und die Messtechnik sind sowohl für die montagbegleitenden Dichtheitstests als auch die werksseitige Produktionsüberwachung weitestgehend vorhanden oder können abgeleitet werden. Auch wenn die werkseigene Produktionskontrolle derzeit noch eine freiwillige Maßnahme des Herstellers darstellt und die bauseitige Dichtheitsprüfung separat ausgeschrieben werden muss, zeichnet sich ab, dass die regelmäßige Dichtheitsprüfung zum Muss wird. Herstellerseitig spätestens durch die erwartete CE Kennzeichnung für Luftleitungen, aber auch jetzt schon durch projektspezifische, werksvertragliche Forderungen (Ausschreibungen). Bauseits aufgrund von Nachweisverpflichtungen z.b. wegen der bereits erwähnten KfW Anforderungen [3] oder abgeforderter Unternehmererklärungen nach 26a, EnEV 2014.[14] Herstellerseitige Leistungserklärungen sind zwar die Voraussetzung, aber selbst die beste Luftleitung ab Herstellerwerk unterliegt den unterschiedlichsten Einflüssen bei Transport und Montage. Zusehends wird daher der Dichtheitstest auf Baustellen zur Notwendigkeit bei Projekten jeglicher Art auch ohne (derzeit noch) explizite Forderung in den Richtlinien und Verordnungen. Anders kann eine nachhaltige Nutzung im Sinne der VERORDNUNG (EU) Nr. 305/2011 [8] nicht sichergestellt werden. Aber nicht zuletzt ist bereits jetzt spätestens bei Mängelfeststellung bzw. im Streitfall mindestens die Dichtheitsklasse B an einer ausgeführten Anlage nachzuweisen auch wenn es darüber keine explizite Vereinbarung gab. Häufig sind die Folgen gravierend! Wie groß das Interesse bzw. der Bedarf an einer Aufarbeitung der Thematik aktuell ist, zeigt sich nicht zuletzt an der Gründung einer neuen FGK Arbeitsgruppe Luftleitungen, die sich aus unterschiedlichsten Interessentengruppen zusammensetzt. Hier ist die Dichtheit ein zentrales Thema.[15]

8 Autor: Dipl. Ing.(FH) Jürgen Luft Bereichsleiter Lüftung I Gebäude Wöhler Technik GmbH Literatur: [1] RICHTLINIE 2009/125/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 21. Oktober 2009 zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte [2] L 282/34 Amtsblatt der Europäischen Union , DELEGIERTER BESCHLUSS (EU) 2015/1936 DER KOMMISSION vom 8. Juli 2015 über die anwendbaren Systeme zur Bewertung und Überprüfung der Leistungsbeständigkeit von Belüftungskanälen und rohren zur Belüftung im Einklang mit der Verordnung (EU) Nr. 305/2011 des Europäischen Parlaments und des Rates [3] KfW Anlage zu den Merkblättern Energieeffizient Bauen und Sanieren Nichtwohngebäude (Programmnummer 276/277/278, 217/218, 219/220) [4] DIN EN 13779:2007 Lüftung von Nichtwohngebäuden Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungs und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme [5] DIN EN 12599:2012 Prüf und Messverfahren für die Übergabe raumlufttechnischer Anlagen [6] Mangelfrei geplant und ausgeführt, Anforderungen an die Dichtigkeit von Luftleitungsnetzen, IKZ FACHPLANER, Juni 2014, STROBEL VERLAG [7] Luftschlupflöcher, Montage von Luftleitungen in der Praxis, cci Zeitung 11/2015 [8] VERORDNUNG (EU) Nr. 305/2011 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 9. März 2011 zur Festlegung harmonisierter Bedingungen für die Vermarktung von Bauprodukten und zur Aufhebung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates [9] DIN ISO 9001:2008 Qualitätsmanagementsysteme Anforderungen [10] DIN EN 14239: Lüftung von Gebäuden Luftleitungen Messung von Luftleitungsoberflächen [11] DIN EN 14134: Lüftung von Gebäuden Leistungsprüfung und Einbaukontrollen von Lüftungsanlagen von Wohnungen [12] DIN : Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung [13] DIN EN 15727:2010 Lüftung von Gebäuden Luftleitungen und Luftleitungsbauteile, Klassifizierung entsprechend der Luftdichtheit und Prüfung [14) EnEV 2014: Zweite Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung, vom 18. November 2013 [15] FGK gründet neue Arbeitsgruppe Luftleitungen, cci Branchenticker, 2. Dezember 2015