Forschung und Praxis: Komfortlüftung effizient und ­kostengünstig planen

Nutzerbefragungen bei zahlreichen Projekten haben den hohen Komfort und die Zufriedenheit mit Komfortlüftungsanlagen bestätigt.¹

Die Vorzüge der Komfortlüftung gegenüber reinen Abluftanlagen lassen sich mit einer frühzeitigen Zusammenarbeit zwischen Architekt und Fachplaner besonders kostengünstig nutzen. Die nachfolgenden Abschnitte sollen daher bei der Gestaltung, der Auswahl und Dimensionierung bereits in frühen Planungsphasen helfen.

Die Entscheidung für ein zentrales oder dezentrales Lüftungssystem kann nur gemeinsam mit den Bauherrn bzw. Nutzern getroffen werden. Neben den Kosten und dem Energiebedarf sind dabei zahlreiche weitere Kriterien abzuwägen. Vor allem die Architektur spielt eine Schlüsselrolle. In der Literatur finden sich häufig widersprüchliche Definitionen für die unterschiedlichen Anlagentypen. In diesem Beitrag wird unter einer zentralen Anlage ein Lüftungssystem verstanden, das mit einem Wärmeübertrager mehrere Wohneinheiten versorgt. Mit dezentralen Anlagen sind Anlagen gemeint, die jeweils über einen Wärmeübertrager pro Wohnung verfügen. In beiden Fällen ist eine gerichtete Durchströmung von den Zuluft- zu den Ablufträumen realisierbar (Abb. 2). Werden dagegen einzelne Wärmeübertrager für jeden Raum eingesetzt (raumweise Anlagen), ist praktisch die doppelte Zuluftmenge erforderlich, weil jeder Raum mit Zu- und Abluft versorgt wird. Neben diesen drei grundlegenden Anlagenvarianten lassen sich auch Mischformen realisieren. Beispielsweise können kleine Geräte je einen Abluftraum und ein bis zwei Zulufträume versorgen. So lassen sich ggf. Kanäle einsparen, allerdings erhöhen sich die Inves­titionskosten für die Einzelgeräte und die Wartung.

Zentrale Anlagen sind aufgrund ihrer einfacheren zentralen Wartung oft im Mietwohnungsbau anzutreffen. Allerdings haben die gestiegenen Brandschutzanforderungen in Deutschland die Kosten für Investition und Wartung nach oben getrieben. Wenn in Sanierungsobjekten ungenutzte Kaminzüge vorhanden sind, lassen sich diese häufig als Schächte für Zu- und Abluftkanäle nutzen. In diesen Fällen sind in den Wohneinheiten nur geringe Eingriffe für das Kanalnetz erforderlich. Abb. 1 stellt weitere Vor- und Nachteile gegenüber. Schlüsselaspekte zentraler Anlagen sind die Geräteaufstellung und der damit verbundene Platzbedarf. Ein eigener Technikraum für die Lüftung ist oft nicht finanzierbar, zumal er auch schalltechnisch gut von den Wohnräumen entkoppelt werden müsste. Alternativ bieten sich daher unbeheizte Keller- oder Dachräume an. Sie verfügen oftmals über einen direkten Außenluftzugang, sodass keine langen Leitungswege für Außen- und Fortluft erforderlich sind. Noch kostengünstiger ist die Außenaufstellung mit witterungsgeschützten Gerätegehäusen, z. B. auf einem Flachdach (Abb. 3) Für die Wartung ist lediglich ein sicherer Zugang zum Dach erforderlich. Seitliche Klappen an den Geräten ermöglichen einen freien Zugang zu allen zu wartenden Bauteilen, insbesondere den Außenluftfiltern. Aus gestalterischen Gesichtspunkten sollten möglichst ­flache Geräte gewählt werden, die von der Straße aus nicht einsehbar sind. Lüftungsaufbauten lassen sich auch mit Solarpaneelen kombinieren oder anderweitig in die Dachlandschaft integrieren, insbesondere dann, wenn sie von höheren Nachbargebäuden einsehbar sind. Nicht nur aus gestalterischen Gründen, sondern auch, um Wärmeverluste zu minimieren, sind frei verlegte Lüftungskanäle auf dem Dach in jedem Fall zu vermeiden. Idealerweise schließen die vertikalen ­Lüftungsschächte unmittelbar unter dem Gerät an. Bei der Montage wird das Gerät direkt auf diese Kanäle aufgesetzt.

Dezentrale Systeme werden häufig im Eigentumsbereich eingesetzt, weil die Eigentümer Filterwechsel und einfache Wartungsarbeiten selbst erledigen können. Allerdings muss das Wärmerückgewinnungsgerät jeweils innerhalb der Wohnung untergebracht werden; ferner sind Wanddurchbrüche für die Außen- und Fortluftführung erforderlich. Anstatt mit Gittern lassen sich diese ansprechender als Schattenfugen und Schlitzeinlässe gestalten.

Wird in jedem Raum ein Gerät mit Wärmerückgewinnung installiert, können Zu- und Abluftkanäle vollständig entfallen. Allerdings wird dann jeder Raum mit Zu- und Abluft versorgt. Damit ist keine Mehrfachnutzung der Luft (Kaskadenlüftung) möglich, letztlich muss praktisch die doppelte Luftmenge gefördert werden. Darüber hinaus sind Außenwanddurchbrüche in jedem Raum notwendig, Probleme mit Luftschallschutz und Geräteschall sind nicht ausgeschlossen. Gegenüber reinen Abluftanlagen stellen solche Geräte durch ihre Wärmerückgewinnung und damit vorerwärmte Zuluft zwar bereits eine Verbesserung dar. Hinsichtlich Komfort und Energieeffizienz fallen sie jedoch deutlich hinter zentrale oder dezentrale Anlagen zurück.

In den letzten Jahren sind zahlreiche neue, hocheffiziente Geräte auf den Markt gekommen, sodass inzwischen für fast alle Anwendungen in Neubau und Sanierung passende Produkte verfügbar sind. Auf www.passiv.de findet sich eine breite Palette an qualitätsgeprüften zertifizierten Geräten. Dabei erleichtert die Sortierung nach dem Volumenstrombereich die Auswahl für das jeweilige Bauvorhaben. Nachfolgend werden die Qualitätskriterien erläutert, auf die dabei zu achten ist.

Die wesentlichen Energiekenndaten für Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind der Wärmebereitstellungsgrad und die elektrische Leistungsaufnahme. Bei der Ermittlung des Wärmebereitstellungsgrads ist es wichtig, dass das ganze Gerät (und nicht nur der Wärmeübertrager) messtechnisch untersucht wird. Entscheidend ist der auf der Fortluftseite gemessene Wert und nicht der höhere Wert auf der Zuluftseite, den viele Hersteller in ihren Prospekten angeben. Die Formel zu seiner Berechnung ist in Abb. 11 dargestellt. Damit sich die Investition in die Wärmerückgewinnung lohnt, sollte der Wärmebereitstellungsgrad über 75 % oder noch besser über 80 % betragen. Die spezifische elektrische Leistungsaufnahme des Geräts sollte nicht über 0,45 W/(m³/h) liegen. Sonst kann es sein, dass die Energieeinsparung der Wärmerückgewinnung durch den Stromverbrauch der Anlage zunichtegemacht wird. Mit hocheffizienten Ventilatormotoren lässt sich der Grenzwert heute schon deutlich unterschreiten. Darüber hinaus sollte auf folgende weitere Qualitätskriterien geachtet werden: 

• Luftdichtheit: interne und externe Leckage maximal 3 % des mittleren Volumenstroms für den jeweiligen Einsatzbereich. Diese Anforderung wird von allen Passivhauslüftungsanlagen erfüllt.
• Filter: Außenluftfilter der Qualität F7 oder besser. Solche Filter sind − sofern sie nicht standardmäßig im Gerät verbaut sind − als Ausstattungsoption oder Zubehör beim Hersteller erhältlich.
• Schall: Schalldruckpegel im Aufstellraum max. 35 dB(A), Schalldruckpegel im Wohnraum max. 25 dB(A). Sofern das Gerät selbst die Anforderungen nicht erfüllt, müssen entsprechende Zusatzmaßnahmen (Schalldämpfer, Einhausung) ergriffen werden.
• Frostschutz für Wärmeübertrager und (soweit vorhanden) hydraulisches Nachheizregister: Sicherstellung der regulären Gerätefunktion bis zu einer Außenlufttemperatur von −15 °C durch eine geräteinterne oder bauseitige Frostschutzeinrichtung

Mitarbeiter der Universität Innsbruck (Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen) haben in den letzten Jahren gemeinsam mit internationalen Forschungseinrichtungen und Entwicklern eine Reihe von Forschungsprojekten zur Lüftung abgeschlossen (Abb. 15). Die folgenden Abschnitte fassen die wesentlichen Ergebnisse zusammen. Darüber hinaus hat das Passivhaus Institut einen umfangreichen Protokollband zu kostengünstigen Lüftungslösungen herausgegeben.²

In Innenräumen werden ständig Schad- und Geruchsstoffe freigesetzt. Zu unterscheiden sind dabei belegungsunabhängige Quellen (Baumaterialien, Einrichtungsgegenstände etc.) und solche, die direkt an den Menschen und seine Aktivitäten gekoppelt sind. Bei Letzteren ist die Schadstoffbelastung in der Regel zu dem von der menschlichen Atmung freigesetzten CO2 proportional. Die Lüftung muss nun diese Schad- und Geruchsstoffe sowie die anfallende Feuchtigkeit aus den Räumen abführen. In mäßig oder schlecht gedämmten Gebäuden kann es im Winter bei erhöhter Luftfeuchtigkeit zu Schimmelschäden kommen. Jedoch sollte aus gesundheitlichen Gründen die relative Feuchtigkeit nicht dauerhaft unter 30 % fallen.5 Damit ergibt sich je nach klimatischen Bedingungen das sogenannte Zuluftmengendilemma. In einer umfangreichen Studie wurde eine ­Bewertungsmetrik auf Basis gesundheitlicher Kriterien entwickelt, um Empfehlungen für die Zuluftvolumenströme in Wohnbauten abzuleiten (Abb. 14).6 Es zeigt sich, dass Schadstoffemissionen aus Bauprodukten nicht die bestimmenden Faktoren für die erforderliche Luftwechselrate sind. Messstudien bestätigen, dass die VOC-Konzentrationen in Innenräumen in der Regel unter den gesundheitlich kritischen Werten liegen.7 Offenbar zeigt hier die europäische Bauproduktenverordnung (305/2011) Wirkung. Maßgeblich für den Lüftungsbetrieb sind somit die vom Menschen verursachten Schad- und Geruchsstoffe, die über die CO2-Konzentration quantifizierbar sind. Sie müssen in ausreichender Menge abgeführt werden, ohne die Raumluftfeuchte zu stark zu senken. Für die Luftzufuhr in das Schlafzimmer liegt der beste Kompromiss zwischen CO2-Konzentration und Raumluftfeuchte bei 20 m³/h pro Person für ein österreichisches Referenzklima. Falls der Grundriss die erweiterte Kaskadenlüftung zulässt, ist kein weiterer Zuluftvolumenstrom für das Wohnzimmer erforderlich. Mit dieser Einstellung können zwar im Schlafzimmer CO2-Konzentrationen über dem sogenannten Pettenkofer-Limit von 1000 ppm auftreten. Dies ist jedoch gesundheitlich akzep­tabel: Eine EU-Studie8 kommt zu dem Schluss, dass bei CO2-Konzentrationen bis 1500 ppm gesundheitliche Beeinträchtigungen ausgeschlossen sind − emissionsarme Bauweise, Anstriche, Reinigungsmittel und Einrichtungsgegenstände vorausgesetzt. Dass eine CO2-Konzentration über 1000 ppm im Schlafzimmer in der Regel nicht als Komfortproblem wahrgenommen wird, bestätigen auch Nutzerbefragungen in Gebäuden.7 Bei Lüftungs­geräten mit Feuchterückgewinnung tritt das Zuluftdilemma ohnehin nicht auf: Hier sind auch höhere Luftwechselraten ohne Gefahr ­einer zu trockenen Raumluft möglich. Je nach Feuchterückgewinnungsgrad kann jedoch z. B. bei ­Altbauten (mit starken Wärmebrücken) eine übermäßig hohe Luftwechselrate erforderlich werden, um Schimmelfreiheit zu gewährleisten.