Erhebung der Raumluftqualität energieeffizienter Häuser und deren Auswirkungen auf die Gesundheit der Bewohner Teil Schadstoffe, Lüftung & Luftionen Peter Tappler, Ute Munoz-Czerny, Claudia Schmöger, Bernhard Damberger Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie (IBO), IBO Innenraumanalytik OG
Projektziel Es soll gezeigt werden, ob sich die unterschiedlichen Bauformen bezüglich der Innenraum-Schadstoffbelastung unterscheiden. Endpunkte sind die gesundheitsbezogene Lebensqualität und die Wohnzufriedenheit.
Messungen Messungen wurden durchgeführt von: IBO Institut für Baubiologie und Bauökologie (Probenahme, Luftionen, Auswertung VOC, Schimmelpilze, Schall) IBO Innenraumanalytik (Analytik VOC) UBA Österreichisches Umweltbundesamt (Aldehyde/Ketone) BMA-Bochum (Hausstaubmilben-Allergene)
Wird dem Schlafraum ausreichend Luft zugeführt? Luftwechsel? Welche CO 2 -Konzentrationen (als Marker für saubere Raumluft) werden gemessen?
Österreichische Richtwerte für f r CO 2 Lebensministerium / Österr. Akademie der Wissenschaften Innenraum- Luftqualität EN 13779 usw Natürlich belüftete Räume (CO 2 -absolut) Mechanisch belüftete Räume (CO 2 -absolut) Hoch < 8 ppm Mittel 8-1 ppm Mäßig 1-14 ppm Niedrig 14-19 ppm (Sehr niedrig > 19 ppm) Zielwert < 1 ppm Zielwert < 8 ppm Gleitd. Std. MW < 1 ppm gleitd. Std. MW < 14 ppm Einzelwerte max. 14 ppm Einzelwerte max. 19 ppm Keine Einzelwerte > 19 ppm Keine Einzelwerte > 14 ppm BMLFUW/Österr. Akademie der Wissenschaften (211): Richtwerte für CO 2 als Lüftungsparameter
Bisherige Ergebnisse: CO 2 719 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" CO2-Gehalt der Raumluft des Schlafzimmers - max. Stundenmittelwert konventionelle Häuser 4 CO2-Gehalt [ppm] 35 3 25 2 15 1 5 niedrig sehr niedrig mässig mittel Luftqualität hoch ~ 8% der konventionellen Schlafzimmer hatten niedrige bzw. sehr niedrige Luftqualität 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Bisherige Ergebnisse: CO 2 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" CO 2 -Gehalt der Raumluft des Schlafzimmers - max. Stundenmittelwert Passiv- und Niedrigstenergieobjekte 4 CO2-Gehalt [ppm] 35 3 25 2 15 1 5 niedrig sehr niedrig mässig mittel Luftqualität hoch ~ 44% der mechanisch belüfteten Schlafzimmer hatten niedrige bzw. sehr niedrige Luftqualität Richtwert für CO 2 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61
Vergleich CO 2 Schlafzimmer 7 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" CO2-Gehalt der Raumluft des Schlafzimmers - max. Stundenmittelwert Vergleich Passiv- & Niedrigstenergieobjekte - konventionelle Objekte 6 Passiv Konventionell 5 CO2-Konzentration [ppm] 4 3 2 1 Richtwert für CO 2 für mechanisch belüftete Innenräume 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61
Zuluftvolumina im Schlafzimmer 6,4 Gesundheit und Raumluftqualität in neu errichteten, energieeffizienten Wohnhäusern Zuluftmenge Schlafzimmer (Lüftungsauslass) Passiv- und Niedrigstenergieobjekte - Folgemessung 6 5 Nach ÖNORM H 638 neu (dzt. Konzept) 4 Zuluft [m³/h] 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213141516171819221222324252627282933132333435363738394414243444546474849551525354555657
Zeitlicher Verlauf Zuluftvolumina 6 Gesundheit und Raumluftqualität in neu errichteten, energieeffizienten Wohnhäusern Zuluftvolumina Schlafzimmer (Lüftungsauslässe) Passiv- und Niedrigstenergieobjekte - Erstmessung / Folgemessung Erstmes sung Folgemessung 5 4 Zuluft [m³/h] 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5 51 52 53 54 55 56 57 58 59 6 61
Messmethodik Luftvolumina Gemessene Zuluftmenge an Zuluftventilen unterscheidet sich von aus Luftwechsel ermittelten Werten: übliche Messmethode (nicht druckkompensiert) ungeeignet 4 Ergebnisse Flowfinder in m³/h 35 3 25 2 15 1 y = 1,176x + 3,5228 R 2 =,923 5 5 1 15 2 25 3 Ergebnisse Testotherm in m³/h
Formaldehyd 11 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Formaldehydkonzentration Wohnzimmer Konventionelle Objekte 11 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Formaldehydkonzentration Wohnzimmer Passiv- und Niedrigstenergieobjekte 8 8 7 6 Konventionell 7 6 Mechanisch belüftet Formaldehyd [µg/m³] 5 4 3 Formaldehyd [µg/m³] 5 4 3 2 2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661 1 1 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Formaldehydkonzentration Schlafzimmer Konventionelle Objekte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213141516171819221222324252627282933132333435363738394414243444546474849551525354555657585966162 14 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Formaldehydkonzentration Schlafzimmer Passiv- und Niedrigstenergieobjekte 8 7 6 Median 4 µg/m³ 95-Perz 67 µg/m³ 8 7 6 Median 27 µg/m³ 95-Perz 53 µg/m³ Formaldehyd [µg/m³] 5 4 3 Formaldehyd [µg/m³] 5 4 3 2 2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1111213141516171819221222324252627282933132333435363738394414243444546474849551525354555657585966162
Vergleich Formaldehyd Folgetermin Formaldehyd Mechanisch und natürlich belüftete Wohnhäuser (WZ und SZ) - Folgetermin 12 Mechanisch belüftet Natürlich belüftet 1 8 Formaldehyd [µg/m³] 6 4 2 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 11 16 111 116 121
Vergleich Summe VOC Ersttermin 13.62 6.84 5.38 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Gesamt-VOC Wohnzimmer Konventionelle Objekte 6.17 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Gesamt-VOC Wohnzimmer Passiv- und Niedrigstenergieobjekte 4 4 35 35 3 25 Konventionell 3 25 Mechanisch belüftet VOC [µg/m³] 2 VOC [µg/m³] 2 15 15 1 1 5 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661 1.746 4.16 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Gesamt-VOC Schlafzimmer Konventionelle Objekte 5.17 Studie "Raumluftqualität und Bewohnergesundheit in neu errichteten Wohnhäusern" Gesamt-VOC Schlafzimmer Passiv- und Niedrigstenergieobjekte 4 4 35 35 3 25 Median ~56 µg/m³ 3 25 Median ~3 µg/m³ VOC [µg/m³] 2 VOC [µg/m³] 2 15 15 1 1 5 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11112131415161718192212223242526272829331323334353637383944142434445464748495515253545556575859661
Vergleich VOC Ersttermin 3. 13.62 6.2 3.6 3.3 Summe aller flüchtigen organischen Verbindungen (Gesamt-VOC) Mechanisch und natürlich belüftete Wohnhäuser (WZ und SZ) - Ersttermin 2.5 2. Mechanisch belüftet Natürlich belüftet Gesamt VOC [µg/m³] 1.5 1. 5 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 11 16 111 116 121
Vergleich VOC Folgetermin 3. 7 3. 6 Summe aller flüchtigen organischen Verbindungen (Gesamt-VOC) Mechanisch und natürlich belüftete Wohnhäuser (WZ und SZ) - Folgetermin 3. Gesamt VOC [µg/m³] 2.5 2. 1.5 1. Mechanisch belüftet Natürlich belüftet Mechanisch belüftet: Median 12 µg/m³ 95-Perz 47 µg/m³ Natürlich belüftet: Median 23 µg/m³ 95-Perz 2.5 µg/m³ 5 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 11 16 111 116 121
Schimmelpilzsporen Beurteilungsparameter: Differenz innen - außen Konventionelle Objekte Differenz Konzentration Außenluft-Wohnzimmer Passiv- und Niedrigstenergieobjekte Differenz Konzentration Außenluft-Wohnzimmer 4 4 2 2 Mögliche Quellen Mögliche Quellen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 2 2 2 2 2 2 2 2 3 31 3 3 3 3 3 3 3 3 4 41 4 4 4 4 4 4 4 4 5 51 5 5 5 5 5 5 5 5 6 61 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5 51 52 53 54 55 56 57 58 59 6 61 62 Sporenkonzentration -2 Sporenkonzentration -2-4 -4-6 -6-8 -8 Konventionell Mechanisch belüftet
Hausstaubmilbenallergene 12 Bewohnergesundheit und Raumluftqualität in neu errichteten, energieeffizienten Wohnhäusern Hausstaubmilbenallergene Mechanisch und natürlich belüftete Wohnhäuser - Ersttermin Hausstaubmilbenallergene [µg/g] 1 8 6 4 Milben Gruppe 1 Allergene Interpretation [µg pro g Staub] < 2 Gering - nicht ausreichend für die Auslösung allergischer Symptome 2-1 Signifikant - Risikofaktor für eine Sensibilisierung und bronchiale Hyperreaktivität > 1 Hoch - Risikofaktor für akute Asthmaattacken Mechanisch belüftet Natürlich belüftet Mittelwert Mechanisch belüftete Häuser 2,2 Natürlich belüftete Häuser 1,31 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 111213 1415 161718 192 212223 2425 262728 293 3132333435 363738394 4142434445 4647 48495 5152 535455 5657 58596 6162
Hausstaubmilbenallergene 12 Bewohnergesundheit und Raumluftqualität in neu errichteten, energieeffizienten Wohnhäusern Hausstaubmilbenallergene Mechanisch und natürlich belüftete Wohnhäuser - Folgetermin Milben Gruppe 1 Allergene Interpretation [µg pro g Staub] Hausstaubmilbenallergene [µg/g] 1 8 6 4 < 2 Gering - nicht ausreichend für die Auslösung allergischer Symptome 2-1 Signifikant - Risikofaktor für eine Sensibilisierung und bronchiale Hyperreaktivität > 1 Hoch - Risikofaktor für akute Asthmaattacken Mechanisch belüftet Natürlich belüftet Mittelwert Mechanisch belüftete Häuser 1,16 Natürlich belüftete Häuser 1,95 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11121314 15 16 17 18 1922122 23 24 25 26 27 28293 31 32 33 34 35363738 39 4 41 42 43 444546 47 48 49 5 51525354 55 56 57
Luftionen Lüftung Luftionen werden durch Lüftungskanäle und -geräte nahezu vollständig entladen Außenluft Rohrende nach 9m Metallrohr 1 1 9 9 NegAvg PosAvg NegAvg PosAvg 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 9:59:8 22.8.211 1:1:8 22.8.211 1:3:8 22.8.211 1:5:8 22.8.211 1:7:8 22.8.211 1:9:8 22.8.211 1:11:8 22.8.211 1:13:8 22.8.211 1:15:8 22.8.211 1:17:8 22.8.211,49521997,49668796,497997685,499386574,5775463,52164352,53553241,5494213,5633119,5771997 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 22.8.211 Date Date
Erkenntnisse zu Luftionen Insgesamt zeigte die experimentelle Untersuchung, dass eine höhere Konzentration an negativen Luftionen vitalisierende, aktivierende und leistungssteigernde Wirkungen besitzt. Hutter et al. (211): Luftionen in Innenräumen: Einfluss auf Wohlbefinden, Gesundheit und Leistungsfähigkeit. Zur Publikation eingereicht Mersch-Sundermann et al., Universitätsklinikum Freiburg (212): Positive Effekte auf das Immunsystem, unveröffentlicht FHI Fraunhoferinstitut für Bauphysik, Holzkirchen (21, 212): Reduktion von Pollen & Feinstaub durch Ionit
Ionisierung im Raum Zuluft Ionen: < 1/ml Messung Ionen Ionen Raummitte Median 2. Messserie: ~ 58/ml negativ ~ 5/ml positiv
Technisch/organisatorische Mängel M Das Luftvolumen kann trotz 3-Stufen-Regler nicht gesteuert werden (messbar, aber auch hörbar!) Spürbare Vibrationen in ganzer Wohnung, offenbar durch unzureichende Aufhängung bzw. falsche Situierung Keine bis unzureichende Einbindung der Nutzer Generell zu geringe Luftmengen im Schlafzimmer, nicht balanciert Generell zu hohe transportierte Luftvolumina: Trockenheit, unnötige Energie- und Wartungskosten
Zusammenfassung Schadstoffkonzentrationen und Hinweise auf Schimmelbildung in mechanisch belüfteten Objekten signifikant geringer Zuluftmenge im Schlafraum in beiden Haustypen in der Regel deutlich zu niedrig, da Planung der Volumina hausbezogen und nicht bedarfsgeregelt Konzentration Hausstaubmilben-Allergene in mechanisch belüfteten Objekten nach 3 Monaten höher, nach 15 Monaten signifikant geringer
Direkte Folgerungen aus Studie Klassische 3-Stufen Steuerung überfordert Nutzer und ist dadurch als überholt anzusehen Luftmengen sollten bei Inbetriebnahme mit druckkompensiertem Messgerät zimmerweise einreguliert werden, Messprotokoll Wesentlich mehr Sorgfalt und Qualität bei Auswahl der Komponenten und bei Inbetriebnahme: Normen (H 638) beachten!
Innenraumklimatologie Passivhaus 3. Passivhaus 1.: erste Versuche, Luftheizung, fixe Einstellungen für Lüftung, Innenraumklimatologie kein zentrales Thema Passivhaus 2.: eigenes Heizsystem, Erdwärmetauscher, verbesserte mechanische Lüftung, verbesserte Energieeffizienz durch gute Ventilatoren, stärkere Dämmung und Dichtigkeitsvorgaben, bessere Luftfilterung (F6)
Innenraumklimatologie Passivhaus 3. Komfortlüftungsanlage nach neuestem Stand, Innenraumklimatologie wichtiger als Energieeffizienz Solewärmetauscher oder Wärmepumpe statt Luft- Erdwärmetauscher, hochwertige Zuluftfilter (>F8) Kaskadensysteme, evtl. Luftraumvergrößerung: zentrale Luftzufuhr mit Sekundärventilatoren in Räume (Projekt) Bedarfsgerechte Regelung der Luftvolumina, CO 2 -oder VOC(Mischfühler)-Regelung, komplette Abschaltung ist zu erwägen
Innenraumklimatologie Passivhaus 3. Luftfeuchtemanagement: Feuchterückgewinnung, evtl. Nassräume als Zulufträume Punktuelle Zuluftbefeuchtung (Büros) kein Tabu mehr Anlage sollte praktisch nicht hörbar sein: hochwertige Komponenten und Schalldämpfer, Körperschall Anlage gut zu reinigen: Vorgaben ÖNORM H 621, ÖNORM EN 1578 Lüftungsanlage ersetzt kein Chemikalienmanagement