Brauchen S I E eine Lüftungsanlage für Ihre Wohnung?

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1 Prof. Dr.-Ing. Mario Adam Fachhochschule Düsseldorf Lehrgebiet Regenerative Energiesysteme Brauchen S I E eine Lüftungsanlage für Ihre Wohnung? Wohnungslüftung - Aufgaben und Umsetzung Entscheidungsgrundlagen - Raumlufthygiene Entscheidungsgrundlagen - Energieverbrauch Wohnungslüftung Geruchsstoffe Ausgasungen Mikroorganismen Radon etc. Feuchte % Kohlendioxid 0,1... 0,15 Vol % notwendiger Luftwechsel 30 m 3 / (Person. Stunde) 0,3... 0,8 Luftwechsel / Stunde (je nach Wohnungsbelegung) Winddruck und Thermik als Antrieb Fugenlüftung: durch Bauteile und kleine Öffnungen wie Anschlussfugen, Haustürspalt,... Schachtlüftung: durch größere Öffnungen in vertikalen Schächten Fensterlüftung: durch geöffnete Fenster und Türen, unter Zutun der Bewohner Ventilator als Antrieb Lüftungsanlage: teils Erwärmung der Frischluft, teils Kanäle zur Luftführung Klimaanlage: Erwärmung/Kühlung und Be-/Entfeuchtung der Frischluft, meist Kanäle zur Luftführung 1

2 Wohnungslüftung durch Winddruck und Thermik Winddruck am Gebäude Durchströmung des Gebäudes in Windrichtung und nach oben Thermik im Gebäude = Aufsteigende warme Luft im Gebäudeinneren wegen Temperaturunterschied Innen - Außen Durchströmung von unten nach oben Fugenlüftung, Schachtlüftung Einflussfaktoren, Luftwechsel Winddruck und Thermik am Gebäude Undichtigkeit der Gebäudehülle, Stellung der Innentüren Normaler Neubau: ca. 0,2 Luftwechsel/h im Heizperiodenmittel Probleme Zufälligkeit des Luftwechsels zeitlich sehr unterschiedlich - unhygienisch klein bei wenig Wind, hohen Außentemperaturen - unkomfortabel groß (zugig, trockene Luft) bei viel Wind, niedrigen Außentemperaturen in den Räumen sehr unterschiedlich (unterschiedliche Fugengröße, innenliegende Räume,...) häufig ungünstige Durchströmungsrichtung (Bad Wohnzimmer, Flur Wohnung,...) hohe Gefahr von Bauschäden (Durchfeuchtung) an Luftaustrittsstellen!!! Sonderfall Schachtlüftung Fugenlüftung mit konstant großer Fuge in vertikalem Schacht, vor allem für innenliegende Räume 2

3 Fensterlüftung Einflussfaktoren, Luftwechsel Wind, Thermik: siehe Fugenlüftung mit zeitweise vergrößerter Gebäude-Undichtigkeit typische Luftwechsel (nach verschiedenen Autoren), schwankend mit Winddruck + Thermik: - Fenster, Türen zu: 0,1... 0,3 /h - Fenster gekippt: 0, /h - Fenster ganz offen: 9, /h - Durchzug: > 40 /h Anmerkung: Das dauerhaft gekippte Toilettenfenster erhöht den Luftwechsel im gesamten Gebäude, nicht nur im Bad! Anmerkung: Feuchte wird an Innenoberflächen (Tapete, Möbel, Teppich,...) gepuffert, 1 Stoßlüftung - auch eine längere - führt nicht alle Feuchte ab! Probleme sehr unterschiedlicher Luftwechsel, Größe schwer einschätzbar ausreichend sensibles Sinnesorgan für Raumlufthygiene bzw. Luftwechselrate fehlt hoher Aufwand und fehlende Praktikabilität geregelter Stoßlüftung wie 5 bis 10 min alle 2 Stunden, insbesondere bei Abwesenheit oder nachts Beispielhafter Frischluftwechsel durch Fugen- und Fensterlüftung Luftwechselrate [1/h] 2,0 1,6 1,2 0,8 Mittelwert 0,4 0 dichtes Gebäude + Fensterlüftung durch Nutzer raumlufthygienisch sinnvoller Bereich Sept. Nov. Jan. März Mai Heizperiode wenn es kühl zieht bleiben die Fenster zu bzw. werden schneller wieder geschlossen bei Sonnenschein wird häufiger gelüftet selbst bei sinnvollen mittleren Luftwechselraten weichen Monats-, Tages-, Stundenwerte erheblich von den Erfordernissen ab undichtes Gebäude: größere Zugprobleme, ansonsten analoge Situation nur bei höherer mittlerer Luftwechselrate Quelle: FhG-IBP, Stuttgart (Heidenheim Projekt, Haus B) 3

4 Kohlendioxid-Konzentration beispielhafter Verlauf im Schlafzimmer eines Wohnhauses Pettenkofergrenze = zusammenfassender Leitwert für gute Innenluftqualität nachts zweimalige Stoßlüftung erforderlich! Quelle: Feist, Das Niedrigenergiehaus Lüftung und Energieverbrauch Rechnung Wärmeverlust Lüftung / Transmission [-] 2,0 1,5 1,0 0,5 EnEV 2001 WSchVO 95 Altbau EnEV 2001, WSchVO 1995 mit 0,6... 0,8 LW/h gute Raumlufthygiene Q Lüftung Q Transmission Altbau mit 0,6... 0,8 LW/h gute Raumlufthygiene 0 0 0,5 1,0 1,5 Q Lüftung 0,2. Q Transmission raumlufthygienisch sinnvoller Bereich Luftwechsel [1/h] 4

5 Lüftung und Energieverbrauch Realität + Q Lüftung 1,2 LW 0,6 LW Q Transmission Q L = 1/5 Q T + 16 % + 50 % Q L = Q T Altbau EnEV 2001 Wärmedämmstandard EnEV 2001, WSchVOV 1995 geringerer Luftwechsel unzureichende Raumlufthygiene größerer Luftwechsel unnötig hoher Gesamt-Energiebedarf, prozentual stark ansteigend, Wärmedämmaufwand konterkariert d.h. Miefbude oder Papiertiger Altbau, schlechte Wärmedämmung Raumlufthygiene: siehe oben Gesamt-Energiebedarf: steigt ebenfalls an, prozentual weitaus geringer Energiesparmaßnahmen an Heizung und Gebäude sind wirtschaftlicher als der Einbau einer Lüftungsanlage Fazit SIE brauchen eine Lüftungsanlage für Ihre Wohnung! Aber welche? Alternativ ist IHR Niedrigenergiehaus eine M I E F B U D E oder ein P A P I E R T I G E R 5

6 Anlagen zur Wohnungslüftung Pro definiert einstellbarer Luftwechsel gute Raumlufthygiene & begrenzter Lüftungswärmeverlust (mit Fugen-/ Fensterlüftung nicht möglich) Wärmerückgewinnung aus der Abluft möglich Schallschutz Contra unzureichend luftdichte Gebäude in der Baupraxis und unveränderte Lüftungsgewohnheiten der Nutzer zu hohe Luftwechsel und Falschluftströme zusätzliche Investition fehlende Wirtschaftlichkeit (aber: nur auf dem Papier) Strombedarf der Ventilatoren Maßnahme Blower Door Messung n 50Pa < 1,0 /h Aufklärung der Bewohner Konzeption und Bau guter Anlagen ca für Abluftanlage im EFH Strombedarf 0, ,25 W / (m 3 /h) bei Abluftanlage d.h W im EFH Dezentrale Be-/ Entlüftungsanlage, teils mit Wärmerückgewinnung im Niedrigenergiehaus: Zentrale Abluftanlage mit dezentralen Zulufteinlässen (bedarfsgerecht gesteuert) im Passivhaus: Zentrale Be-/ Entlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung Abluftanlage mit dezentralen Zulufteinlässen Zuluft Schlafen Bad Abluft Küche Platzierung der Zulufteinlässe: über Kopfhöhe und über / neben Heizkörpern Flur Bauarten von Zulufteinlässen: für Wände, Fensterrahmen, Rolladenkästen Zuluft Wohnen Kind Zuluft Regelung der Lüfterleistung: z.b. in 4 Stufen Aus - Abwesenheit - Normal - Stark Vorteile: einfach, zweckmäßig, kostengünstig 6

7 Abluftanlage mit dezentralen Zulufteinlässen Anordnung Abluftanlage mit dezentralen Zulufteinlässen Komponenten Zulufteinlass Abluftabsaugung Ventilatorbox 7

8 Weitere Typen von Wohnungslüftungsanlagen Wohnungslüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, zentral, für eine Wohnung Wärmerückgewinnung: warme Abluft aus den Räumen gibt ihre Wärme an die angesaugte kalte Außenluft (= Zuluftstrom) ab, heizt diese also vor mit Wärmeaustauschern bis 90 % Wirkungsgrad, d.h. warme Abluft von 20 C heizt kalte Außenluft von 0 C auf 18 C auf und kühlt sich selbst auf +2 C ab vorteilhaft: Vorwärmung der Außenluft durch Ansaugung über ein Rohr im Erdreich mit Wärmepumpen: Abkühlung der Abluft auf Temperaturen unterhalb der Außenlufttemperatur möglich; Einkopplung der Energie in den Zuluftstrom oder Warmwasserspeicher oder Heizsystem Kanalnetz für Abluft (aus Küche, Bad, WC) und Zuluft (in Wohn-, Schlaf-, Kinderzimmer), Kanalführung z.b. über abgehängter Flurdecke, auf dem Dachboden, in Decken Wohnungslüftungsanlagen, dezentral, für jeden Raum einzeln im Neubau in der Regel nicht zu empfehlen, da in der Summe deutlich höhere Kosten und deutlich höherer Energieverbrauch zum Antrieb der Ventilatoren ohne oder mit Wärmerückgewinnung möglich Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung Anordnung 8

9 Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung Komponenten Kreuzstrom-Wärmeaustauscher Luftdichte Gebäudehülle - Warum? sichert die Funktionstüchtigkeit der Lüftungsanlage (keine Falschluftströme) vermeidet Bauschäden verbessert den Schallschutz senkt den Heizenergieverbrauch (genauer: die Lüftungswärmeverluste) sorgt für zugluftfreie Behaglichkeit verhindert zu trockene Innenluft 9

10 Luftdichtigkeit von Niedrigenergiehäusern Häufigkeitsverteilung der n 50 -Werte bei 143 NEH s ( ) Anzahl der Objekte Grenze bei Lüftungsanlagen Grenze bei Fensterlüftung Mittelwert : 2,2 [1/h] < 3,0 [1/h] : 74% < 1,0 [1/h] : 29% ca. 25% der Objekte sind sogar für eine energiebewusste Fensterlüftung zu undicht ca. 30% der Objekte erreichen den Zielwert für Häuser mit mechanischer Belüftung N50-Werte [1/h] Luftdichtigkeitsprüfung mit Blower-Door-Methode Blower-Door: Tür mit Ventilator zur Herstellung von ± 50 Pascal Druckunterschied (ca. Windstärke 5) Messung des Luftvolumenstromes in Kubikmeter bzw. Luftwechsel pro Stunde und Suche nach Leckstellen mit Luftgeschwindigkeitsmessgerät (Anemometer) oder per Thermografie Giebelanschluss Quelle: nach Schiegler, Gaitowski 10

11 Zeitpunkt für Blower-Door-Messung Der geeignete Zustand ist der, an dem alle luftdichten Ebenen hergestellt, aber noch offen zugänglich sind. Dies bedeutet im Optimalfall: dass bei Massivbauten die luftdichten Wände fertig geputzt, Badezimmerwände fertig gefliest sind dass die Luftdichtungsebenen im Leichtbaubereich fertiggestellt, aber noch nicht bekleidet sind dass die Haustür, die Kellertür, die Bodenluke eingebaut sind dass alle Durchdringungen von Installationen durch die Luftdichtungsebenen hergestellt und gedichtet sind (Elektro, Heizung, Sanitär, Lüftungsanlage, Schornstein) Noch offene Stellen: während der Messung abdichten! Quelle: nach Schiegler, Gaitowski Typische Stellen für Luftundichtigkeiten Quelle: nach Schiegler, Gaitowski 1 Tür zwischen beheiztem Kellerflur und Kellerraum 2 Anschluss der Kellerdecke an die Außenwand 3 Durchführung der Sanitärleitung durch die Decke über kaltem Keller 4 Durchführung der Kellerdecke durch die Innenwand 5 Anschlüsse der Außentür 6 Fenster - und Fensterbankanschlüsse 7 Übergang der Außenwand zur Luftdichtungsebene 8 Durchführung der Sanitärleitung 9 Anschlüsse der Luftdichtungsebene an die Drempelabmauerung 10 Anschluss des Dachflächenfensters 11 Anschluss der Bodenluke 12 Anschluss der Luftdichtungsebene an die Giebelmauer 13 Schornsteindurchführung 11

12 Luftdichtigkeit im Dachbereich Abdichtungstechnik am Beispiel der Firma pro clima Quelle: nach Schiegler, Gaitowski Luftdichtigkeit - Einzelbeispiele Fensterlaibung Dachflächenfenster gegen Sparren Dachdurchdringung Stoßfugen Innenwandbekleidung Schichten mit einer Luftdurchlässigkeit bei 50 Pascal: < 1 m 3 /m 2 h: Ziegel, Beton, Zement- und Kalkputz, Holz, Gipskartonplatte, Hartschaum, Bitumenpappen, Unterspannbahn, PE-Folie, Baupappen, deutlich vergrößert durch Tackern, nicht abgeklebte Fugen, etc. Quelle: nach Schiegler, Gaitowski 12