Lüften und Komfort: Wie wirksam sind Lüftungssysteme?
Die günstige Bewertung eines bedarfsgeführten Lüftungssystems spielt in der energetischen GEG-Bilanzierung von Wohngebäuden und dort insbesondere im Geschosswohnungsbau eine große Rolle. Dort gelten für die Aereco-Lüftungsgeräte in EC-Technik eine ansetzbare Luftwechselrate von 0,35 h-1 zzgl. Infiltration sowie eine volumenstrombezogene Ventilatorleistung von 0,08 bis 0,12 W/(m3/h). Weiterhin bietet ein Lüftungssystem entscheidende Vorteile in der Sicherstellung des notwendigen Luftwechsels in der immer dichter werdenden Bauweise von neu errichteten oder energetisch sanierten Wohnungen.
Im Rahmen der nach GEG durchgeführten Luftdichtheitsmessungen (n50-Messungen) in neu gebauten Objekten hierzulande werden schon seit Jahren durchschnittliche Werte weit unter 1,0 h-1 erreicht. Hierbei spielt der natürliche Luftaustausch durch undichte Fugen oder Ähnliches schon lange keine signifikante Rolle für die notwendige Lüftung mehr.
Luftqualitätsmessung am konkreten Beispiel
Bedenkt man, dass eine n50-Messung von 1,0 h-1 (gemessen bei 50 Pa Druckdifferenz) unter realen Bedingungen einen Luftaustausch von ca. 0,3 h-1 bedeutet (Annahme: Fassadenunterdruck von 5 Pa), so ist es nachvollziehbar, dass die Lüftungsverantwortung immer häufiger an ein mechanisches Lüftungssystem übergeben wird. Doch wie wirken sich bedarfsgeführte Lüftungssysteme hinsichtlich Luftqualität und möglichst effizienter Abfuhr von verbrauchter Luft aus?
Zur Beantwortung dieser Frage wurden in einem Mehrfamilienhaus (Baujahr 2016 (KfW EH 55) Parameter zur Ermittlung der Luftqualität erfasst. Seit Fertigstellung dieses Mehrfamilienhauses und Übergabe an die Bewohner, ist ein bedarfsgeführtes Abluftsystem von Aereco in Betrieb. Eine Wohnung davon wurde im Rahmen eines Monitoringsprojekts untersucht. Konkret ermittelt das Projekt Funktion und Wirkungsweise des Abluftsystems auf den Wohnkomfort anhand gemessener Parameter (relative Raumluftfeuchte, Temperatur).
In den Ablufträumen (Bad, WC, Hauswirtschaftsraum HWR) wird die verbrauchte Luft mittels feuchtegeführter Abluftelemente abgesaugt. Das auf dem Flachdach des Mehrfamilienhauses platzierte Lüftungsgerät sorgt für den zur Entlüftung notwendigen Unterdruck in der Lüftungsleitung. Im Wohn- und Schlafbereich strömt frische Außenluft über feuchtegeführte Außenbauteil-Luftdurchlässe am Rollladenkasten in die Wohnung. Dieses Lüftungssystem passt die Abluftvolumenströme permanent an den gemessenen Bedarf an.
Die 118 m² große 4-Zimmer Wohnung mit Südausrichtung – dazu gehören außerdem ein Bad, ein Duschbad, ein Abstellraum sowie eine Küche - wird von vier Bewohnern (zwei Erwachsene und zwei Kinder) bewohnt. Sie befindet sich im 1. OG eines 7-stöckigen Mehrfamilienhauses.
Verbaute Be- und Entlüftungstechnik
Zur Einhaltung der erforderlichen Anforderungen an die Entlüftung fensterloser Räume (DIN 18017-3) und zur Sicherstellung eines höheren Wohnkomforts (keine Motorgeräusche im Abluftbereich, da sich das Lüftungsgerät außerhalb der Nutzungseinheit befindet), wurden in den Bädern und im Abstellraum feuchtegeführte Abluftelemente AH 80 von Aereco eingebaut. Diese messen mit einem mechanischen Feuchtesensor die relative Raumluftfeuchte und ändern automatisch und mechanisch den Öffnungsquerschnitt des Elements; der Nutzer muss also nicht aktiv werden. Das auf dem Flachdach des Gebäudes platzierte Lüftungsgerät DVSA 2 S-A 30 des Herstellers sorgt für den notwendigen konstantgeregelten Unterdruck in der Lüftungsleitung und somit für einen bedarfsgerechten Abluftvolumenstrom.
In den Wohn- und Schlafräumen wurden pro Zimmer je ein feuchtegeführter Außenluftdurchlass (ALD) ZUROH 100 von Aereco am Aufsatzrollladenkasten eingesetzt, im Wohnzimmer zwei solche Geräte. Diese sorgen für die Nachströmung der frischen Luft im Wohn- und Schlafbereich, indem sie am Element die relative Raumluftfeuchte messen und mechanisch die Klappenstellung permanent entsprechend anpassen. Durch den Unterdruck im Abluftbereich kann die frische Luft nachströmen.
Vor Übergabe der Wohnung wurde ein Luftdichtheitstest durchgeführt. Er ergab im Rahmen einer Gebäudemessung einen Wert von n50 = 0,65 1/h.
Temperatur- und Feuchtemessung nach einem Jahr
Ein Jahr nach dem Einzug der Bewohner wurden in der Wohnung Messinstrumente Saveris 2-H 1 von Testo aufgestellt und in Betrieb genommen. Sie messen in 15 min-Intervallen die physikalischen Größen Temperatur [°C] sowie absolute [g/m³] und relative Raumluftfeuchte [Prozent] in den folgenden Räumen:
- Abluftbereich: Bad, Duschbad und Abstellraum;
- Zuluftbereich: Schlafzimmer, Wohnzimmer und beide Kinderzimmer.
Zusätzlich wurde im Außenbereich (Balkon) ein Funk-Datenlogger von Testo, Typ Saveris 2-H 2, eingesetzt. Dieser misst die gleichen Parameter wie die Datenlogger im Ab- und Zuluftbereich.
Wie effizient werden Feuchtelasten im Bad abgeführt?
Im Bad entstehen in der Regel für kurze Zeit meist hohe Feuchtelasten, z. B. beim Duschen. Am folgenden Beispiel wird ersichtlich, wie die im Raum produzierte Feuchte nach kurzer Zeit abgeführt wird. So beträgt die relative Feuchte (Kurve im folgenden Diagramm in grau) nach einem Peak von ca. 78 Prozent (ggf. mit Zeitverzug gemessen) nach etwa 1 h nur noch 55 Prozent.
Klimakomfort im Wohn- und Schlafbereich
Durch die Nutzung und Belegung des Schlaf- und Wohnbereichs (Schlafen, Fernsehen, Mahlzeiten, Arbeiten), wird von den Bewohnern Feuchtigkeit ausgestoßen. Dies führt zu einer höheren Raumluftfeuchte, die einen höheren Luftwechsel erfordert. Kann ein feuchtegeführtes Lüftungssystem dafür Sorge tragen, dass die Raumluftfeuchte einen für die Gesundheit des Menschen und für den Schutz der Bausubstanz unkritischen Bereich nicht übersteigt bzw. unterschreitet? Und welche Raumluftfeuchtigkeit wird über längere Zeiträume bei normalem Betrieb der Lüftungsanlage gemessen?
Schlafzimmer im Winter
Im Schlafzimmer - hier halten sich in der Regel zwei Erwachsene auf - steigt während der Nacht in der betrachteten Messperiode Anfang Februar ab dem Zeitpunkt der Raumbelegung und -nutzung die relative Raumluftfeuchte von ca. 40 auf bis zu 50 Prozent. Die von den Menschen erzeugte feuchtere Luft wird während der Nacht zum Abluftbereich transportiert. Dort erfassen wiederum die mechanischen Feuchtesensoren der Abluftelemente einen Feuchtigkeitsanstieg, welcher dazu führt, dass die Anlage den Abluftvolumenstrom erhöht. Während dieser Zeit bleibt die Raumtemperatur um die 21,5 °C konstant (min.: 21,1 °C / max.: 21,8 °C). Während der untersuchten Messperiode betrugen die gemessenen Außentemperaturen 1 bis 6 °C. Messpunkt war der ungeschützte Bereich auf dem Balkon, der in Südwestrichtung angeordnet ist.
Schlafzimmer in der Übergangs-Jahreszeit
In der Übergangs-Jahreszeit im Frühjahr/Herbst ist in der Regel im Außenbereich die absolute Feuchte höher als in der kälteren Winterzeit, weil die Aufnahmekapazität von Feuchtigkeit in der Luft mit der Temperatur zunimmt. So betrug die erfasste relative Luftfeuchte im Außenbereich im Mai je nach Tageszeit zwischen 25 Prozent am späten Nachmittag mit einer erfassten Temperatur knapp über 30 °C und beinahe 80 Prozent am frühen Morgen mit einer erfassten Temperatur von ca. 16°C. Die absolute Luftfeuchtigkeit lag zwischen 7,4 und 12,5 g/m³.
Feuchtegeführte Außenluftdurchlässe (ALD) ermöglichen einen Luftaustausch basierend auf der Messung der relativen Raumluftfeuchte. Im Diagramm ist zu sehen, wie bei gleichbleibender Raumtemperatur (ca. 24 °C) die relative Raumluftfeuchte zwischen 40 und 50 Prozent variiert. Deutlich zu sehen ist nach dem Steigen der Raumluftfeuchte ein entsprechendes Absinken dieser Werte. Dies deutet auf eine höhere Frischluftzufuhr in Zeiten von Belegung und Nutzung des Raumes hin, nämlich morgens und abends.
Besonders wichtig an dieser Stelle ist die Notwendigkeit, dass der Außenluftdurchlass (ALD) nur die Innenraum- und nicht die Außenluftfeuchtigkeit misst. Denn würde der Außenluftdurchlass die Außenluftfeuchtigkeit messen, so würde dies ein übermäßiges oder ein zu schwaches Belüften des Raumes mit sich bringen.
Durch die permanente und am Bedarf orientierte Be- und Entlüftung der Räume wird weder zu viel noch zu wenig belüftet. Zuviel Lüftung würde zum Austrocknen der Räume führen und deren Innentemperatur zu stark absinken bzw. steigen lassen. Zuwenig Lüftung würde die relative Raumluftfeuchte während der kalten Jahreszeit auf 50 Prozent steigen lassen.
Ist der Nutzer einer Wohnung ohne mechanische Lüftung in der Lage, diesen Balance-Akt zwischen übermäßigem und zu geringem Lüften selbst herbeizuführen? Oder ist er mit dieser Situation nicht permanent überfordert, aufgrund von Zeitmangel und/oder mangelnden bauphysikalischen Kenntnissen?
Jederzeit hoher Klimakomfort ist möglich
Im Geschosswohnbau werden noch häufig klassische Einzelraumlüfter zur Einhaltung der Lüftungsanforderungen der DIN 18017-3 in Kombination mit ungeregelten Bauteilen zur Frischluftnachströmung eingesetzt. Dabei werden die Wohnkomfortaspekte häufig außer Acht gelassen, beispielsweise durch zu hohe Geräuschentwicklung im Abluftbereich und unzureichende oder nicht vorhandene feinfühlige Messsensorik auf der Ab- und Zuluftseite.
Dass dies vermieden werden kann beweisen intelligente, feuchtegeführte Abluftsysteme. Mittels der Messung der relativen Raumluftfeuchte und der zeit- und ortgenauen Abfuhr von verbrauchter Luft kann ein zufriedenstellender Wohnkomfort auch in einer thermisch gut abgedichteten Wohnung erreicht werden. Dabei wird nicht mehr, aber auch nicht weniger Luft ausgetauscht, als es bauphysikalisch und hygienisch notwendig ist. Nicht nur die Bewohner profitieren davon, sondern auch Bauträger und Hausverwalter: Schimmelbildung nach Übergabe der Wohnungen wird ebenso vermieden wie ein erhöhter Wartungsaufwand.
Bedarfsgeführte Abluftsysteme haben einen ähnlich hohen Heiz- und Strombedarf wie konstant laufende Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung. Dies hat das Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) Holzkirchen schon vor mehr als zehn Jahren nachgewiesen. Wenn ein signifikanter Anstieg der Energieeffizienz nicht nur aus primär- sondern auch aus endenergetischer Sicht angestrebt wird, sollte auch aus diesem Grund ein bedarfsgeführtes Zu- und Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung gewählt werden.
Dieser Artikel von Jean-Benoit Schüwer ist zuerst erschienen in KK 01/2022. Jean-Benoit Schüwer ist Marketingleiter der Aereco GmbH, Hofheim-Wallau.
