Lüftung in Schulen. Konzept, Geräte, Praxiserfahrung KLIMA-FORUM. Dipl.-Ing (FH) Manfred Müller Technischer Leiter Rosenberg Ventilatoren GmbH

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1 Lüftung in Schulen Konzept, Geräte, Praxiserfahrung Dipl.-Ing (FH) Manfred Müller Technischer Leiter Rosenberg Ventilatoren GmbH Fachverband Gebäude-Klima e. V.

2 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen Entwicklungsziele Deutliche Verbesserung der Luftqualität ohne Erzeugung von Zugluft zur Steigerung des Lernvermögens und des Wohlbefindens der Schüler Einfache Installation zur Nachrüstung in bestehenden Gebäuden ohne aufwändige raumseitige Lüftungsrohre sowie Schall- und Brandschutzschutzmaßnahmen Geringe Geräuschemission für einen störungsfreien Unterricht bei voller Leistung. Einfache Bedienung bei hoher Verfügbarkeit Hohe Energieeffizienz durch hocheffiziente WRG und Antriebs-/Ventilatorentechnik Einfache Wartung, geringe Verschmutzung, gute Reinigbarkeit Einhaltung aktueller Sicherheits- und Hygienestandards 2

3 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen Zu Grunde gelegte Normen/Richtlinien für die Entwicklung Umweltbundesamt Leitfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden DIN EN 15251:2007 Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik VDI 3804 Raumlufttechnik für Bürogebäude VDI 6040 Raumlufttechnik Schulen Anforderungen VDI 6022 Hygiene-Anforderungen an RLT-Anlagen und -Geräte - Im Hinblick auf Anforderungen zur guten Reinigbarkeit - RLT 01 Allgemeine Anforderungen an raumlufttechnische Geräte Die Energieeffizienzbetrachtung wurde in Anlehnung an das in der RLT-Richtlinie 01 festgelegte Bewertungsverfahren durchgeführt und hält die für eine A+ Kennzeichnung erforderlichen Grenzwerte ein. AMEV -RLT-Anlagenbau 2011 (für die Neuentwicklung 2012) 3

4 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen VDI 6040-Blatt 1: Raumlufttechnik in Schulen - Anforderungen // Juni 2011 Anwendungsbereich: Raumkonditionen in Unterrichts- und Aufenthaltsräumen in allgemein- und berufsbildenden Schulen (regelmäßiger Unterricht bzw. Beaufsichtigung) Darunter fallen insbesondere: Operative Raumtemperatur Raumluftfeuchte Stoffliche Zusammensetzung der Raumluft Die Anforderungen gelten für: Maschinell und frei belüftete Räume Die VDI 6040 verweist dabei auf die DIN EN 15251:

5 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen VDI 6040-Blatt 1: Raumlufttechnik in Schulen // Juni 2011 Hauptanforderung an die lufthygienischen Konditionen Grenzwerte für die stoffliche Luftqualität = CO 2 - Konzentration Schadstofffreisetzung erfolgt durch Nutzer (Schüler) - nicht durch Bau- und Einrichtungsmaterialien verursacht - Schadstoffarmes Gebäude nach EN 15251: Anhang C Ziel: < ppm CO 2 -Konzentration Werte > ppm und < ppm hygienisch bedenklich Werte > ppm hygienisch nicht akzeptabel - Dabei wird eine Außenluftkonzentration von 400 ppm CO 2 unterstellt - Auslegung der Räume: Innenraumklima-Kategorie II nach DIN EN ein normales Maß an Erwartungen an neue und sanierte Gebäude (Unzufriedene Schüler max. 20%). 5

6 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen Umweltbundesamt Leitfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden Leitwert für Kohlendioxid 6

7 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen DIN EN 15251: Innenraumklimakategorien I, II, III, IV 7

8 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen Luftvolumenstrom nach DIN EN (Werte gelten für Mischlüftung) Personenzahl Gebäudeemission (sehr schadstoffarm, schadstoffarm, nicht schadstoffarm) *(3) 8

9 I. Randbedingungen für die Lüftung in Schulen DIN EN 15251: Kriterien des Innenlärmpegels für einige Räume und Gebäude Anmerkung: Schalldruckpegel in 1m Abstand zum Gerät 9

10 II. Rosenberg Konzept Mischlüftung im Vergleich zur Quelllüftung (Verdrängungslüftung) Turbulente Mischlüftung: - Luftfremde Stoffe werden von turbulenten Luftstrahlen verdünnt und im Raum gleichmäßig verteilt. - Die Luftqualität im Raum entspricht der Abluftqualität. Austrittsgeschwindigkeit: Zuluftstrahlen: 2 m/s bis 5 m/s Maximale Eindringtiefe: das 2- bis 4-fache der Raumhöhe Turbulenzarme Verdrängungsströmung (Quelllüftung): - Frischluft verteilt sich am Boden - An Wärmequellen aufsteigend - durchströmt den Raum von unten nach oben (Schadstoffe steigen mit nach oben - Luftgeschwindigkeiten sehr gering - im Aufenthaltsbereich nicht messbar, - keine Zugerscheinung Lüftungseffektivität 1 (VDI 3804; DIN EN 13779) Lüftungseffektivität 2 (VDI 3804; DIN EN 13779) Fazit: Luftqualität im Aufenthaltsbereich bei Quelllüftung um Faktor 2 besser als bei Turbulenter Mischlüftung (DIN EN 13779; VDI 3804). 10

11 II. Rosenberg Konzept Mischlüftung im Vergleich zur Quelllüftung (Verdrängungslüftung) Turbulente Mischlüftung: - Luftfremde Stoffe werden von turbulenten Luftstrahlen verdünnt und im Raum gleichmäßig verteilt. - Die Luftqualität im Raum entspricht der Abluftqualität. Austrittsgeschwindigkeit: Zuluftstrahlen: 2 m/s bis 5 m/s Maximale Eindringtiefe: das 2- bis 4-fache der Raumhöhe Turbulenzarme Verdrängungsströmung (Quelllüftung): - Frischluft verteilt sich am Boden - An Wärmequellen aufsteigend - durchströmt den Raum von unten nach oben (Schadstoffe steigen mit nach oben - Luftgeschwindigkeiten sehr gering - im Aufenthaltsbereich nicht messbar, - keine Zugerscheinung Lüftungseffektivität 1 (VDI 3804; DIN EN 13779) Lüftungseffektivität 2 (VDI 3804; DIN EN 13779) Fazit: Luftqualität im Aufenthaltsbereich bei Quelllüftung um Faktor 2 besser als bei Turbulenter Mischlüftung (DIN EN 13779; VDI 3804). 11

12 II. Rosenberg Konzept Prinzip des Rosenberg Quellluftsystems Entnahme der verbrauchten Luft oben an der Raumdecke Aufsteigen der frischen Luft an den Wärmequellen (Schüler) CO 2 -Sensor für die bedarfsgerechte Regelung der Luftmenge Zugfreie Ausbildung eines Quellluftsees 12

13 III. Rosenberg Gerät Abluftfilter Kompaktfilter M5 (ehemals F5) SupraBox Deluxe 750H Zu- und Abluftventilator als rückwärtsgekrümmtes freilaufendes Radialrad mit hocheffizienten Rosenberg-EC- Motoren 2x 120 W (SFP Klasse I) Wärmerückgewinnung Gegenstromwärmetauscher Ohne Kondensat: η = 82-85% Mit Kondensat: η = 91% Integrierter Bypass (ab Mai 2013) Bis dahin externer Bypass Integrierte Regelung mit externem Bedienteil, CO 2 -geregelt oder manuell 3- stufig, Filterüberwachung (Alarm) Vereisungsschutz, Volumenstromregelung, Modbus Gehäuse und Türen rahmenlos, mit 60mm Isolierstärke Abluftmodul mit integriertem Schalldämpfer 750 m³/h, Lp, 1 m = 35 db(a) Außenluftfilter Kompaktfilter F7 Außenluft- und Fortluftanschlüsse DN 315 mit Dichtlippe, v = 2,7 m/s p ext. = 50 Pa, ausreichend für externe Druckverluste ca.: Rohr 0,3 Pa / m 90 -Bogen 1,5 Pa / St. Schalldämpfer 0,4 Pa / m Außenwandgitter Pa Kondensatablauf ¾ Zuluftaustritt zum Raum hin zugfrei über Quellauslass (Düsen verstellbar) unten, nach VDI fach bessere Lüftungseffektivität gegenüber beispielsweise Mischlüftung von oben 750 m³/h, v = 0,2 m/s, L p, 1 m = 35 db(a) Zum Raum hin für Zu- und Abluft keine Verrohrung und Schallschutz erforderlich! 13

14 III. Rosenberg Gerät SupraBox Deluxe 750H Überprüfung der Leistungs- und Schalldaten im zertifizierten Labor Luftleistungsmessung Abluftstrang Schallmessung nach DIN Teil 1 und Teil 38 nach DIN bzw. ISO

15 III. Rosenberg Gerät SupraBox Deluxe 750H Überprüfung der Leistungs- und Schalldaten im zertifizierten Labor 15

16 IV. Praxiserfahrungen Bachelorthesis: Rosenberg // RWH Künzelsau Raum mit SupraBox Deluxe 750H [A = 75 m²; h = 3m; V = 225 m³] Raum ohne SupraBox Deluxe 750 H [A = 73 m²; h = 3m; V = 219 m³] CO2_R2_Kopf F2 F1 TF4 F2 F1 TF4 AUL FOL Schulbox TF1_Decke CO2_R1_Decke TF3 TF2_Decke CO 2 _R2_Decke TF5 TF3_Decke TF5 TF2 Temperatur Feuchte Wärmemengenzähler Bewegungsmelder Fenster-/Türkontakte Heizkörper CO2-Sensor 16 TF1

17 IV. Praxiserfahrungen Bachelorthesis: Raum 1 mit Schulbox: Raum 2 mit Fensterlüftung Montag CO 2 -Konzentration Tagesverlauf 15 Schüler 17 Schüler Dauerhafte Einhaltung von ppm CO 2 - Konzentration Raum mit SupraBox Deluxe 750H Raum mit Fensterlüftung Außenlufttemperatur 17

18 Temperatur IV. Praxiserfahrungen Bachelorthesis: 9.00 Uhr ( T = 2,5 K) Ablufttemperatur 21,0 C Zulufttemperatur 18,5 C Temperaturen WRG ( Abluft- /Zulufttemperatur) Ablufttemperatur Fortlufttemperatur (im Gerät gemessen nach WRG) Zulufttemperatur 10 5 Außentemperatur (im Gerät gemessen vor WRG) :00 Uhr 07:00 Uhr 08:00 Uhr 09:00 Uhr 10:00 Uhr 11:00 Uhr 12:00 Uhr 13:00 Uhr 14:00 Uhr 15:00 Uhr 16:00 Uhr 17:00 Uhr 18:00 Uhr Zeit Außentemperatur Aussentemp 8605 AUL2 T ZUL T ABL1 T FOL T 18

19 IV. Praxiserfahrungen Bachelorthesis: Fazit Zusammenfassung der Mess- und Umfrageergebnisse aus der Untersuchung über die Winterperiode 2011 / 2012: Grenzwerte von ppm werden dauerhaft eingehalten Empfinden hoher Luftqualität bei den Schülern ( Frischluft-Empfinden ) Keinerlei Störungen durch Geräuschemissionen (auch bei Klausuren) Keine Zugerscheinungen durch das Quellluftsystem hohe thermische Behaglichkeit, da im Gegensatz zur Fensterlüftung keine Temperaturschwankungen bei kalten Außentemperaturen Kein Bedürfnis nach zusätzlicher Fensterlüftung Weniger Kopfschmerzen und Müdigkeit bei den Schülern Gerät läuft nie bei Volllast, max. bei 43% der max. Sollwertvorgabe Quellluftsystem Bessere Lüftungseffektivität gegenüber Mischluftsystemen 19

20 V. Neuentwicklung Rosenberg SupraBox Deluxe 500V AMEV RLT-Anlagenbau Anhang 2 Bestimmung der Außenluftvolumenströme zur Abschwächung von biologischen Ausdünstungen und Gebäudeemissionen (DIN EN 15251) (gilt auch für Klassenräume) Unterscheidung zwischen Mischlüftung und Quelllüftung bei Bestimmung der Außenluftvolumenströme Für Raumkategorie II (DIN EN 15251) und 2m²/ Person gilt: bei Mischlüftung 30 m³/h pro Person bei Quelllüftung 21 m³/h pro Person Die SupraBox Deluxe kann mit kleinerer Luftleistung dieselbe Personenzahl versorgen mit gleicher Luftleistung größere Personenzahl versorgen als Systeme mit Mischlüftung 20

21 V. Neuentwicklung Rosenberg SupraBox Deluxe 500V Auf Basis der Praxiserfahrungen und AMEV RLT Anlagenbau Entnahme der CO 2 -belasteten Luft oben an der Raumdecke integriertes Abluftmodul Zugfreie Einbringung der frischen Zuluft integrierter Quellauslass mit verstellbaren Düsen Integrierte Abluft- und Zuluftschalldämpfer Rosenberg SupraBox Deluxe 500V Hohe Energieeffizienz Gleiches System wie SupraBox Deluxe 750H Gegenstrom-Plattenwärmetauscher > 90% Wirkungsgrad EC-Ventilatoren 21

22 V. Neuentwicklung Rosenberg SupraBox Deluxe 500V Geräteaufbau Technische Daten Nennluftvolumenstrom: Pa Maße [mm] ca. 997 x 522 x 2078 [BxTxH] Gegenstromtauscher Wärmerückgewinnungsgrad Ausgezeichnet mit dem Fronttür in verschiedenen Farben auswählbar > 90% (mit Kondensat) Integrierter Bypass Integrierte Filter (ohne Leiter und Werkzeug wechselbar) Außenluftfilter F7 Abluftfilter M5 (früher F5) Radialventilatoren (SFP 2) mit EC Außenläufermotoren Quellauslass mit verdrehbaren Düsen 22

23 V. Neuentwicklung Rosenberg SupraBox Deluxe 500V Einfacher Filterwechsel ohne Leiter 23

24 Vielen Dank Fachverband Gebäude-Klima e. V.