Handlungsleitfaden Lüftung in Schulen Prof. Dr.-Ing. habil. Birgit Müller Referent 08.05.2017 1 von xx Seiten
Leitfaden Veröffentlich in September 2014, 2015 zurückgezogen
Leitfaden Handlungsanweisung für die SenStadtUm Planungshilfe für Baudienststellen Berlins Für Berufsgruppen: Planung Errichtung Renovierung oder Sanierung Bewirtschaftung und Nutzung von Schulgebäuden Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Einflüsse auf den Nutzen und die Behaglichkeit
Belastung der Luft in Innenräumen Personen Baustoffe, Möbel VOC Schimmelpilze Sporen, Allergene Rauch Partikel etc. 90% des Tages in Innenräumen! 40% Primärenergie für Gebäude! Quelle: LumaSense
Rechtliche Regelungen, normative Grundlagen Stand der Technik
Stand der Wissenschaft und Technik Stand der Wissenschaft: Unzureichendes Wissen über Nutzung und Nutzerintegration von maschineller Lüftung in Schulen, insbesondere in Zusammenhang mit Feuchterückgewinnung Energiebedarf Einfluss auf Komfortparameter Korrelationen von Luftqualität, Nutzerverhalten, thermischer Komfort und Raumluftfeuchte sind unzureichend bekannt
Stand der Wissenschaft und Technik Normen / Richtlinien für Schulen VDI 6040 [DIN EN 15251, DIN EN 13779, DIN V 18599] CO 2 Indikator für Luftqualität: Annahme schadstoffarmes Gebäudes 1000 ppm sollten nicht überschritten werden Grenzwerte für Raumluftfeuchten werden nicht vorgegeben (VDI 6040) Trockene Luft fördert den Austausch von Erkältungsviren Atemwegsinfektionen -> Fehltage Feuchteregulierung dient dem Schutz der Gebäudesubstanz (z.b. Denkmalgeschützte Schulen)
Empfohlene CO 2 Konzentration Ad-hoc-Arbeitsgruppe <1000 ppm CO 2 in Innenräumen (hygienisch unbedenklich) bei der Einhaltung von 1000 ppm weisen auch andere Schadstoffe gesundheitlich unbedenkliche Konzentrationen auf UBA Leitfaden- Leitwert Kohlendioxid Konzentration
Produktivität und Luftqualität Aussenluftwechsel: 3 L/s/Person (0,6 h -1 ) 10 L/s/Person (2,0 h -1 ) 30 L/s/Person (6,0 h -1 ) Quelle: Danish Technical Research Council
Quelle: Danish Technical Research Council Produktivität und Luftqualität 100 98 Produktivität [%] 96 94 92 90 0 1 2 3 4 5 6 7 Luftwechsel [L/s/olf] [L/(s*Pers)]
Zusammenhang zwischen Leistungsfähigkeit und Raumtemperatur Seppänen Summary of studies on the link between temperature and performance Leistungsabfall in % 16 14 12 10 8 6 4 2 Berglund.1990 Wyon.1996 Pepler.1968.com Johansson.1975.combined Niemela.2002 Niemela.2001 Federspiel.2002 Link.Pepler.1970 Meese.1984 Model of Seppänen 0 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Temperatur in C
Lüftungskonzepte
Freie Lüftung Quelle: BINE Themeninfo I/2015
Typischer CO 2 -Konzentrationsverlauf Messung in einer Berliner Schule (Freie Lüftung) 3000 2500 CO 2 -Konzentration [ppm] 2000 1500 1000 500 7:45 8:45 9:45 10:45 11:45 12:44 Uhrzeit gemessene CO gemessene Konzentration 2 -Konzentration Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Zentrale RLT-Anlage Quelle: BINE Themeninfo I/2015
CO 2 -Konzentrationsverlauf (zentrale RLT- Anlage) 1200 1100 1000 900 CO 2 -Konzentration [ppm] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Uhrzeit gemessene gemessene Konzentration CO 2 -Konzentration Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Dezentrale RLT-Anlage Quelle: BINE Themeninfo I/2015
Hybride Lüftung Quelle: BINE Themeninfo I/2015
Daten aus dem Feldversuch CO2-Konzentration in ppm 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Bestandsfassade Hybride Fassade Wintertag Raummitte Atemzone inakzeptabel akzeptabel 0 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Zeit in hh:mm D. Müller, P. Matthes, RWTH Aachen
CO 2 -Konzentrationen im Übergangszeitraum D. Müller, P. Matthes, RWTH Aachen
Zusammenfassung
Zusammenfassung Unzureichendes Wissen über Nutzung und Nutzerintegration von maschineller Lüftung in Schulen Luftqualität und Behaglichkeit haben einen messbaren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit Korrelationen von Luftqualität, Nutzerverhalten, thermischer Komfort und Raumluftfeuchte sind unzureichend bekannt Umweltbundesamt, Ad-hoc Arbeitsgruppe der Innenraumluftkommission CO 2 Konzentration < 1000 ppm Leitfaden zur Raumluftkonditionierung Senatsverwaltung Berlin in Zusammenarbeit Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Weiter Projekte sammeln gerade weitere Daten und Erkenntnisse
Weitre Projekte T. Lahrz: Landeslabor Berlin-Brandenburg Raumluftqualität nach energetischer Schulsanierung - Lüftungskonzept ist erforderlich! https://www.berlin.de/lageso/gesundheit/gesundheitsschutz/umweltbezogenergesundheitsschutz/innenraumlufthygiene/#lupe Thomas Hartmann: ITG Dresden Grundlagen- und Konzeptentwicklung für die Analyse von praxisgerechten Lüftungskonzepten bei mechanischer oder Fensterlüftung (Forschungsprogramm: Zukunft Bau http://www.bbsr.bund.de/bbsr/de/fp/zb/auftragsforschung/2nachhaltigesbauen Bauqualitaet/2016/lueftungskonzepte/01-start.html?nn=436654 Dirk Müller: RWTH Aachen E.ON Energy Research Center Institute for Energy Efficient Buildings and Indoor Climate Verschiedene Projekte zu unterschiedlichen Lüftungssystemen in Schulen
Referent 08.05.2017 25 von xx Seiten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Nutzenübergabe gelungen nicht gelungen Quelle: Prof. Bach: http://www.fghlk.de
Messergebnisse und Beispiele
Richtlinien Geruchsmessung DIN EN ISO 16000 30 und VDI 4203 Blatt 1 Eingesetzte Bewertungsmethoden: Hedonik Die Hedonik beschreibt, ob ein Geruchseindruck als angenehm oder als unangenehm empfunden wird. Empfundene Intensität Die Geruchsintensität beschreibt die Stärke der Geruchsempfindung, die durch einen Geruchsreiz ausgelöst wird.
Fragestellung für die Bewertung der Luftqualität mit Probandengruppen Bewertungsbogen Akzeptanz (PD) Ja oder nein Akzeptanzskala Hedonik 9 Punkte-Skala Intensität 7 Punkte-Skala Intensität mit Vergleichsmaßstab Mehrere Vergleichsintensitäten Reduzierung der Standardabweichung
Wertebereiche für die Geruchsbewertungen in Innenräumen aus der VDI 4302 Teil 1 Wertebereiche für die Empfundene Intensität Wertebereiche für die Hedonik Quelle: VDI 4302, Teil 1
Beispiel: Grundschule Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Grundschule in Berlin Treptow Adresse: Berlin-Treptow (Adlershof) Baujahr: 1971 Bautyp: SK Berlin (Stahlbetonskelettbauweise) Sanierung: 2011 Nutzung: Grundschule Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Typischer CO 2 -Konzentrationsverlauf Messung in einer Berliner Schule 3000 2500 CO 2 -Konzentration [ppm] 2000 1500 1000 500 7:45 8:45 9:45 10:45 11:45 12:44 Uhrzeit gemessene CO gemessene Konzentration 2 -Konzentration Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Beispiel: Grundschule Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Grundschule in Berlin Treptow Adresse: Berlin-Treptow (Adlershof) Baujahr: 1971 Bautyp: SK Berlin (Stahlbetonskelettbauweise) Sanierung: 2011 Nutzung: Grundschule Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Raumluft- und Außentemperatur Raumlufttemperatur [ C] 23 22,5 22 21,5 21 20,5 20 19,5 19 18,5 18 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 Außentemperatur [ C] 17,5-3,5 07:30:00 08:30:00 09:30:00 10:30:00 11:30:00 12:30:00 13:30:00 Uhrzeit Raumlufttemperatur Außentemperatur Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Raumlufttemperatur und relative Luftfeuchte 23,5 45 Raumlufttemperatur [ C] 22,5 21,5 20,5 19,5 18,5 40 35 30 25 20 15 10 5 relative Luftfeuchtigkeit [%] 17,5 0 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 Uhrzeit Raumlufttemperatur relative Luftfeuchte Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Energetischer Vergleich maschineller und freier Lüftung am Beispiel einer Modellschule mit 30 m³/(h Pers) Ermittlung des Energiebedarfs für Beheizung und Belüftung der Modellschule für folgende Lüftungskonzepte: Lüftung Variante A1 A2 B C D Manuelle Manuelle Zentrale dezentrale dezentrale Fensterlüftung Fensterlüftung; RLT RLT mit WW- RLT mit aus der Realität CO 2 < 1000 ppm Erhitzer elek. - Erhitzer Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Energetischer Vergleich Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Energetischer Vergleich Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Leitfaden Handlungsanweisung für die SenStadtUm Planungshilfe für Baudienststellen Berlins Für Berufsgruppen: Planung Errichtung Renovierung oder Sanierung Bewirtschaftung und Nutzung von Schulgebäuden Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Messergebnisse Rechtliche Regelungen und normative Grundlagen Simulation Wirtschaftliche Analyse
Messergebnisse 9 ausgewählte Schulen in Berlin: Sanierungsmaßnahmen Gebäudetyp Lüftungsart Stichprobenartige Messungen in Heizund Kühlperiode: Innenraumtemperatur Rel. Luftfeuchte Behaglichkeitsuntersuchungen Luftwechsel/Dichtigkeitsprüfung CO 2 Konzentration Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Beispiel 1: Philipp-Reis-Schule Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Philipp-Reis-Schule in Berlin Lichtenberg Adresse: Werneuchener Str. 14 13055 Berlin Baujahr: 1977 Bautyp: SK Berlin (Stahlbetonskelettbauweise) Sanierung: 2011-2012 Nutzung: SG bis 1.OG Philipp-Reis-Schule (Integrierte Sekundarschule) 2.OG bis 3. OG Brodowin-Schule (Grundschule) Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Auslegungskriterien der RLT-Anlage zentrale RLT-Anlage konstanter Volumenstrom ohne Regelung Nachtspülung 10 % des Volumenstroms Zuluft: 600 m³/h Abluft: 600 m³/h Belegung: 20 Personen/Klassenrum Volumenstrom: 30 m³/hp Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Raumluft- und Außentemperatur 23,5 14 Raumlufttemperatur [ C] 22,5 21,5 20,5 19,5 18,5 12 10 8 6 4 2 Außentemperatur [ C] 17,5 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Uhrzeit 0 Raumlufttemperatur Außentemperatur Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
Raumlufttemperatur und relative Feuchte 23,5 30 22,5 28 Raumlufttemperatur [ C] 21,5 20,5 19,5 18,5 26 24 22 20 relative Luftfeuchtigkeit [%] 17,5 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Uhrzeit 18 Raumlufttemperatur relative Luftfeuchtigkeit Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
CO 2 -Konzentrationsverlauf (zentrale Lüftungsanlage) 1200 1100 1000 900 CO 2 -Konzentration [ppm] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Uhrzeit gemessene gemessene Konzentration CO 2 -Konzentration Leitfaden zur Raumluftkonditionierung in Schulen M. Geier, W. Müller (SenStadtUm), B. Müller, et al.
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