Frischluft: Technik und Praxistipps für Klassenzimmer und Büros

Die Corona-Pandemie bringt die Frage nach der richtigen Lüftung ganz aktuell auf den Tisch. Das ist gut, denn frische Luft fördert allgemein die Gesundheit und Leistungsfähigkeit.

Welche technischen und physiologischen Zusammenhänge es jenseits der einfachen Empfehlung alle 20 Minuten zu lüften gibt, zeigen Untersuchungen des Instituts für Fenstertechnik (ift Rosenheim). Denn mit ein wenig Überlegung lassen sich auch genauere Vorgaben für eine einfache Fensterlüftung beispielsweise in Klassenzimmern entwickeln.

Hierbei werden Einflüsse wie Raumgröße, öffenbare Fensterfläche, Öffnungsart, Raumbelegung oder Außentemperatur berücksichtigt. Eine Einbeziehung der Nutzer bei der Ermittlung der Parameter erhöht die spätere Akzeptanz der Lüftungsmaßnahmen.

Neben der Lüftung ist aber auch die Planung notwendiger Wartungs- und Sanierungsmaßnahmen für eine nachhaltige Fensterlüftung in Schul- und öffentlichen Bauten wichtig. Die ift-Richtlinie FE-16/2 „Einsatzempfehlungen für Fenster in Schulbauten“ gibt für Planung und Betrieb eine Vielzahl praktischer Tipps.

Politik und Verwaltung haben während der Corona-Pandemie die Bedeutung der Fensterlüftung für die Risikominimierung einer Infektion neu „entdeckt“. Das Institut für Fenstertechnik untersucht mit wissenschaftlichen Methoden schon seit über 50 Jahren die technischen Aspekte der Fenster-, Fassaden-, Glas- und Türentechnik. Lüftung, Tageslicht, die passive Nutzung der Solarenergie sowie Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit sind seit Beginn Schwerpunkte der Forschung und Prüfungen im ift Rosenheim.

Es ist festzustellen, dass in den letzten 20 bis 30 Jahren die Fenster häufiger nach architektonischen bzw. Kostenaspekten und nicht aus technisch funktionalen Aspekten gestaltet wurden. Deshalb wird die Fensterlüftung häufig durch ungeeignete Fensterteilungen und Fensteranordnungen im Raum erschwert. In vielen Klassenzimmern und Büroräumen gibt es oft nur noch wenige öffenbare Fensterflächen und Raumaufteilungen, die eine Querlüftung erschweren.

Fensterbänder mit nur einem Dreh-Kipp-Flügel im Bereich des Lehrerpults und einigen Kippoberlichtern im Klassenraum sind durchaus üblich, aber nicht ausreichend für eine gute Raumluftqualität.

Kostenfreie ift-Richtlinie

Deshalb hat das ift Rosenheim die ift-Richtlinie FE-16/2 „Einsatzempfehlungen für Fenster in Schulbauten“ erarbeitet, die kostenfrei als Download verfügbar ist. 

In der kostenlosen Richtlinie werden Planungsgrundsätze für die Gestaltung, Verbesserung des Raumklimas, Funktionen und Öffnungsarten sowie Kriterien für die Ausschreibung beschrieben. Hierzu zählen auch Aspekte wie die mechanische Belastung, Nutzungssicherheit, Barrierefreiheit, Schallschutz, Tageslichtversorgung, Blendschutz und praktische Hinweise für Wartung und Pflege.

Lüftung

Eine ausreichende Frischluftversorgung ist für den Erhalt von Gesundheit, Wohlbefinden und geistiger Leistungsfähigkeit notwendig. Für eine gute Raumluftqualität wird eine mittlere CO₂-Konzentration von 1.000 ppm (ppm = Partikelanzahl pro Million) empfohlen. Die Begrenzung des CO₂-Gehalts in Innenräumen ist daher eine zentrale Anforderung an Schul- und Büroräume.

Ohne Lüftung steigt die CO₂-Konzentration während einer Schulstunde bereits auf nicht mehr akzeptable 2.000 ppm. Da die allermeisten Schulen in Deutschland keine Lüftungsanlagen haben und sich diese zeitlich und finanziell nicht so einfach nachrüsten lassen, ist das Lüften über die Fenster die einfachste und oft auch die einzige Möglichkeit, ausreichend saubere und virenarme Luft zu bekommen.

Eine Fokussierung auf die bloße Filterung von Viren ist zu kurz gedacht, denn eine hohe schädliche CO₂-Konzentration wird hiermit nicht behoben.

Aus diesem Grund hat auch das Umweltbundesamt eine allgemeine Empfehlung ausgesprochen, die sich aber weiter differenzieren lässt. Simulationsberechnungen des ift Rosenheim für ein typisches Klassenzimmer haben gezeigt, dass eine Fensterlüftung bei ausreichend großer öffenbarer Fensterfläche und eine reduzierten Klassenstärke ausreichen.

Ideal ist die Kombination einer Dauerlüftung mit gekippten Fenstern und einer Stoßlüftung in den Pausen. Bei einer reinen Kippstellung der Fenster ist der Luftaustausch zu gering. Günstig sind auch Fenster, die sich im unteren und oberen Bereich öffnen lassen, weil so der „Kamineffekt“ genutzt wird, bei dem warme Luft nach oben steigt.

Die notwendige Lüftung von Gebäuden sollte aber am besten bedarfsgerecht erfolgen, damit die Heizenergie zur Wiedererwärmung der Luft gering bleibt und Energiekosten und CO₂-Emissionen reduziert werden. Deshalb sind CO₂-Messgeräte oder „CO₂-Ampeln“ eine gute Lösung, denn die CO₂-Konzentration ist auch ein guter Indikator für die Belastung der Luft mit Aerosolen, Feinstäuben und anderen Verschmutzungen – und damit auch für das Coronavirus, wie wissenschaftliche Untersuchungen mit Grippeviren zeigen.

Aber auch ohne CO₂-Ampel kann der notwendige Luftaustauch differenzierter und bedarfsgerechter ermittelt werden, also ob die Fenster nach 15, 20 oder erst nach 45 Minuten geöffnet werden müssen. Hierfür können die wichtigen Einflussgrößen (Raumvolumen, Luftwechsel, öffenbare Fensterfläche, Öffnungsart, Raumbelegung sowie der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft) berücksichtigt werden.

Dennoch lassen sich bei einer Stoßlüftung Behaglichkeitsstörungen in den Übergangsmonaten und im Winter nicht vermeiden. Zudem kann bei offenen Fenstern der Außenlärm das Sprachverstehen stören. Hinzu kommt, dass in den Sommermonaten der Luftaustausch erschwert wird, weil der notwendige Temperaturunterschied fehlt und warme Luft von außen den Raum zusätzlich aufheizt, sodass sich die Menschen bei schwülwarmen Bedingungen unwohl fühlen.

Deshalb muss die Planung der Fenster- und Glasflächen bei neuen und bei der Sanierung bestehender Gebäude ganzheitlich erfolgen. Gute Lern- und Arbeitsbedingungen können durch eine automatische und nutzerunabhängige Steuerung der Fenster-, Blend- und Sonnenschutzsysteme in Verbindung mit dezentralen hybriden Lüftungseinrichtungen erreicht werden. Damit wird ein Aufheizen der Räume am Nachmittag verhindert und eine Nachtkühlung ermöglicht, so dass teure und energieintensive Klimaanlagen vermieden werden können.

Das ift Rosenheim erarbeitet gerade eine Richtlinie mit Erklärungen, Diagrammen und Berechnungshilfen sowie ein Weiterbildungskonzept, um Planer, Architekten und Fensterexperten bei der Lüftungsplanung zu unterstützen.