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Arten der Gebäudelüftung

Gesundheit und Behaglichkeit für die Bewohner sind die wichtigsten Ziele jeder Planung. Insbesondere eine ausgezeichnete Luftqualität ist dafür unverzichtbar. Gute Luftqualität ist nur erreichbar, wenn regelmäßig „verbrauchte“ Luft gegen frische Außenluft ausgetauscht wird. Mit zweimal täglich Fensteröffnen ist das nicht getan. (vgl. Fenster-Stoßlüftung) Eine auf den Frischluftbedarf eingestellte Komfortlüftung ist deshalb in jedem Passivhaus unverzichtbar. Ein regelmäßiger, gesicherter und ausreichender Luftaustausch in der kalten Jahreszeit ist nur mit einer gezielten Komfortlüftung möglich – das gilt auch für ganz gewöhnliche Neubauten.

Fugenlüftung

In keinem Fall zufriedenstellend ist eine Fugenlüftung durch Undichtheiten (vgl. auch das Thema Luftdichtheit):

  • Wind und Temperaturantrieb schwanken nämlich in Mitteleuropa viel zu stark. In einem Haus, das undicht genug für einen gerade noch ausreichenden Luftwechsel bei schwachem Antrieb ist, zieht es dann bei starkem Wind unerträglich (folgendes Bild).
  • Alle Neubauten in Deutschland sind seit 1984 bereits so dicht gebaut, dass der Fugenluftwechsel für eine ausreichende Innenluftqualität bei weitem nicht ausreicht. Das gilt auch für modernisierte Altbauten mit neuen Fenstern.
  • Ganz abgesehen davon, dass die austretende feuchte Warmluft beim Fugenluftwechsel zu Tauwasserschäden führen kann.


Wind und Wetter schwanken - dementsprechend der Luftaus-
tausch bei „freier“ Lüftung. Soll dieser auch an windarmen
Tagen ausreichen, ist der Wärmeverlust bei stärkerem Wind
unerträglich hoch. Fugenlüftung wird daher heute von den
Bewohnern nicht mehr akzeptiert.


Fenster-Stoßlüftung

Ohne Komfortlüftung kann in Neubauwohnungen ein ausreichender Luftaustausch nur durch eine regelmäßige Stoßlüftung versucht werden: Um einen etwa 0,33-fachen Luftwechsel zu erreichen, müsste man mindestens alle drei Stunden die Fenster für 5 bis 10 Minuten ganz öffnen – auch in der Nacht! In Wahrheit wird in der Praxis viel weniger gelüftet.

Dementsprechend schlecht ist die Luftqualität und die Gefahr hoher Luftfeuchtigkeit steigt. Weil wir keine direkte Wahrnehmung der Luftgüte im Raum haben und die durch offene Fenster tatsächlich zugeführten Frischluftmengen nicht abschätzen können, ist es selbst für einen Fachmann nur schwer möglich, durch Fensterlüftung einen „gerade richtigen“ Luftaustausch zu erreichen.

  • Wird zu wenig gelüftet, ist die Luftqualität schlecht und es besteht erhöhte Tauwassergefahr,
  • wird zuviel gelüftet, wird die Luft zu trocken und es entsteht ein überhöhter Energieverbrauch.

⇒ Die Luftfeuchtigkeit in der Wohnung auf einen hygienisch akzeptablen Wert reduzieren, das ist ein entscheidendes Ziel der Wohnungslüftung: Denn eine zu hohe Luftfeuchtigkeit (>60%) ist häufige Ursache von Bauschäden. Zu trocken darf die Luft aber auch nicht werden. Dazu finden Sie mehr Informationen auf unserer Seite zu Lüftung und Luftfeuchtigkeit (Seite Luftmengen).

Doch die richtige Luftfeuchtigkeit ist nicht der einzige Grund, weshalb ein ausreichender Luftaustausch notwendig ist. Innenraumluftbelastungen, wie z.B. durch das radioaktive Edelgas Radon, müssen durch frische Außenluft auf ein gesundheitlich unbedenkliches Maß verdünnt werden.1)

Wieso reicht zweimal täglich Fensteröffnen nicht aus?

Ganz einfach - bitte mitrechnen:

  • Wenn das Fenster zur Stoßlüftung lang genug ganz geöffnet wird, dann wird die verbrauchte Innenluft gegen frische Außenluft ausgetauscht.
  • Wenn der Austausch vollständig erfolgt ist, hat es keinen Sinn, die Fenster noch länger offen zu halten (Frischluft gegen Frischluft austauschen?).
  • Eine Stoßlüftungsprozedur sorgt so für genau einen Luftwechsel.
  • Erfolgen zwei Stoßlüftungen am Tag, so sind dies zwei Luftwechsel auf 24 h oder ein durchschnittlicher Luftwechsel von 2 / 24 h-1 < 0,1 h-1.

Dass 0,1 Luftwechsel in der Stunde für Gesundheit und Behaglichkeit nicht ausreichen, daran besteht kein Zweifel (vgl. folgende Grafik).

Warum ist ausreichende Frischluftzufuhr so wichtig?

Die Grafik oben zeigt einen wichtigen Grund: Die Feuchtebelastung
in einem Schlafzimmer. Es handelt sich um einen Altbau ohne
nachträgliche Wärmedämmung.


Im Raum wird (vor allem in der Nacht) ständig Feuchtigkeit in die Luft freigesetzt.

  • Wird die Luft nicht ausgetauscht, dann steigt die relative Luftfeuchtigkeit an - diese Phasen ansteigender Luftfeuchte sind gut im Diagramm erkennbar.
  • Auch gut zu sehen ist, dass die Feuchtigkeit bei jeder Stoßlüftung schnell auf viel geringere Werte absinkt (Spitzen nach unten). Diese Bewohner lüften sogar mehr als zweimal am Tag - dennoch steigt die Feuchtigkeit im Trend immer mehr an und sie liegt lange Zeit deutlich über 60%.
  • Die grüne Kurve zeigt die Raumluftfeuchtigkeit in der Nähe der Innenoberfläche der Außenwand. Dort werden regelmäßig mehr als 80% erreicht. Das sind Bedingungen, unter denen Schimmelpilze gut wachsen können (blau hinterlegter Bereich).

Fazit: Der insgesamt bei dieser Messung erreichte Luftaustausch reicht nicht aus, es muss deutlich mehr gelüftet werden, um die in die Luft abgegebene Feuchtigkeit aus dem Raum abzuführen.

Bemerkung 1: Die in der Grafik oben dargestellte Situation ist kein Einzelfall, sondern eher die Regel. Damit wird auch verständlich, warum so viele Feuchteschäden in deutschen Wohnungen zu finden sind. Hinter einem Schrank oder einem Bild an der Außenwand ist es noch kälter, die relative Feuchtigkeit wird dort noch höher - das gleiche gilt in Bereichen mit Wärmebrücken. Dieses Problem wird keinesfalls durch Wärmeschutz „erzeugt“. Ganz im Gegenteil: Gut wärmegedämmte Außenwände haben wärmere und daher trockenere Innenoberflächen und sind weniger anfällig für Schimmel (siehe auch Wärmeschutz im modernisierten Altbau).

Bemerkung 2: Die Auswirkung eines unzureichenden Luftwechsels wurde in dieser Grafik am Beispiel der Wasserdampfkonzentration (Feuchtigkeit) dargestellt. Wasserdampf ist nicht die einzige und noch nicht einmal die wichtigste Innenraumluftverunreinigung. Vielmehr sind in der Raumluft auch Radon, flüchtige organische Substanzen, Feinstaub und viele andere Problemstoffe enthalten. Auch deren Konzentrationen sind bei unzureichender Frischluftzufuhr unnötig hoch. Ein ausreichender Luftaustausch ist daher nicht allein eine Frage der Behaglichkeit, sondern eine Voraussetzung für gesunde Wohnbedingungen.

Wie oft muss man denn dann Stoßlüften?

Nun, eine allgemeingültige Antwort darauf lässt sich nur schwer geben: Dazu sind die individuellen Bedingungen, Größe der Fenster, Lage der Wohnung usw. zu unterschiedlich. Die beste Lösung ist eine Lüftungsanlage, die eine immer ausreichende Frischluftversorgung sicher stellt.

Da aber die meisten Bewohner heute noch nicht über eine solche Komfortlüftung verfügen, haben wir auch die Mindestlüftung durch Fensteröffnen untersucht. Das erfolgte in einer systematischen wissenschaftlichen Analyse, die im Protokollband zu Arbeitskreis 23 publiziert wurde. Diese Analyse zeigte, dass für einen einigermaßen ausreichenden Luftwechsel in einem Haus ohne Lüftungsanlage mindestens 4 mal täglich eine Stoßlüftung durchgeführt werden muss - und dies in möglichst großen zeitlichen Abständen, nach Möglichkeit im 6-stündigen Intervall [Feist 2003] . Das ist unsere Empfehlung für alle die Nutzer in Wohnungen, die noch nicht über eine Lüftungsanlage verfügen.

Für Bewohner im Passivhaus gilt das nicht: Die müssen sich keine Gedanken über rechtzeitiges Fesnteröffnen machen; natürlich dürfen auch sie die Fenster öffnen, wenn sie das gerne wollen - aber sie müssen nicht regelmäßig daran denken.

Die Minimallösung: Abluftanlage

Frischluft in „gerade richtiger“ Menge regelmäßig dem Wohnraum zuzuführen, das genau ist die Aufgabe der Komfortlüftung. Die einfachste Lösung besteht in einer Abluftanlage, die verbrauchte und feuchte Luft aus Küche, WC und Bad abzieht. Dabei strömt (im Winter kalte) Frischluft durch Außenluftdurchlässe in die Wohnräume nach.

Diese einfachen Systeme sind inzwischen in Frankreich bei jedem Neubau als Mindestlösung vorgeschrieben; in Schweden besteht seit über 50 Jahren Erfahrung mit den Abluftanlagen und seit 1980 eine gesetzliche Pflicht zur Wohnungslüftung. In Deutschland handelt es sich um eine brauchbare Lösung für Neubauten nach der EnEV und für modernisierte (und damit luftdichter gewordene) Altbauten, ist aber leider noch immer nicht verbindlich vorgeschrieben.

Für das Passivhaus kommt dieses simple System aber nicht in Betracht: Weil nach wie vor kalte Luft in die Räume kommt, ist der Lüftungswärmeverlust zu hoch (Thermographiebild). Zum einen wird deshalb eine entsprechend hohe Heizleistung mit Wärmeabgabe in der Nähe der Außenluftdurchlässe gebraucht, zum anderen ist der Jahreswärmebedarf dann mindestens doppelt so hoch wie in einem Passivhaus. Weniger Lüften kommt aber auf keinen Fall in Betracht, denn Energiesparen darf nicht zu Abstrichen bei der Hygiene führen.

Wärmebildaufnahme eines Außenluftdurchlasses (ALD) einer
Abluftanlage. Die Mindestinvestition, die bei jedem Neubau und
bei jeder Modernisierung von Altbauten für die Lufthygiene un-
verzichtbar ist. Eine akzeptable Lösung für ein Niedrigenergie-
haus, wenn der Heizkörper unter dem Durchlass steht. Für ein
Passivhaus ist die einfallende Kaltluft nicht akzeptabel - und
der hohe Wärmeverlust auch nicht. (Foto und Infrarotbild: ebök)


Geregelte Be- und Entlüftung

Systematische Untersuchungen in Wohnungen haben gezeigt, dass eine gute Luftverteilung in alle Räume mit Frischluftbedarf und eine gesicherte Entlüftung von Feuchträumen am besten durch eine geregelte Be- und Entlüftung möglich ist.

  • Dabei wird die frische Zuluft gezielt den Wohn-, Arbeits-, Kinder- und Schlafzimmern zugeführt. In diesen Räumen gibt es jeweils mindestens einen Zuluftauslass.
  • Wie bei den Abluftanlagen werden Küchen, Bäder, WC´s und andere belastete Räume gezielt entlüftet: Dort gibt es jeweils Abluftauslässe.
  • In der Wohnung stellt sich eine gerichtete Durchströmung ein: Die Frischluft kommt zunächst in die Hauptaufenthaltsräume (Grafik). Sie strömt dann durch Überströmzonen (normalerweise den Flur) in die Feuchträume. Dort herrscht ein relativ großer Luftwechsel, so dass z.B. Handtücher schnell trocknen.


Wirklich gut funktioniert Lüftung nur, wenn belastete Luft stän-
dig aus der Küche, dem Bad, dem WC und anderen belasteten
Räumen abgezogen wird. Frische, unverbrauchte Außenluft
wird im Gegenzug in das Wohnzimmer, die Kinderzimmer,
die Arbeits- und die Schlafräumen zugeführt. (Grafik: PHI)


Durch dieses Grundprinzip der gerichteten Durchströmung wird die Frischluft optimal genutzt: Sie führt zunächst zu hoher Luftqualität in den Aufenthaltsräumen, nimmt die Luftbelastungen aus den Überströmzonen auf (z.B. Gerüche aus abgelegter Kleidung) und dient zuletzt der Entfeuchtung in den Feuchträumen.

Zu- und Abluftführung erlauben es bei solchen Anlagen, Wärme aus der abgeführten verbrauchten Luft zurückzugewinnen. In Wohnungen beträgt der Lüftungswärmeverlust bei ausreichender Lüftung zwischen 20 und 30 kWh/(m²a). Dies wäre ein im Vergleich zu allen anderen Wärmeströmen im Passivhaus sehr hoher Wert.

Die Komfortlösung: Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung

Richtig funktioniert Lüftung nur, wenn belastete Luft ständig aus der Küche, dem Bad, dem WC und anderen belasteten Räumen abgezogen wird. Frische, unverbrauchte Außenluft wird im Gegenzug in das Wohnzimmer, die Kinderzimmer, die Arbeits- und die Schlafräumen zugeführt. Die folgende Grafik zeigt das Prinzip.

Das Prinzip einer komfortablen Wohnungslüftung:
Verbrauchte Luft (braun) wird ständig aus den am meisten
belasteten Räumen abgezogen. Frische Luft (hellblau) wird
in die Aufenthaltsräume zugeführt. Gute Luft ist eine wichtige
Voraussetzung für gesundes und behagliches Wohnen.


Verwendet wird gerade soviel frische Luft, wie es die Behaglichkeit im Raum und die Gesundheit der Bewohner verlangen. In die Aufenthaltsräume kommt nur unbehandelte Außenluft – keine Umluft. Dadurch wird ein hohes Maß an Lufthygiene eingehalten.

Soweit, wie bisher beschrieben, würde die Lüftung auch mit einer einfachen Abluftanlage und Außenluftdurchlässen funktionieren. Die Außenluftdurchlässe lassen frische (kalte) Außenluft jeweils in der gerade benötigten Menge in die Räume. Für ein Passivhaus wäre dann aber der Lüftungswärmeverlust, der durch die ungenutzt abgelüftete Fortluft entsteht, viel zu hoch. Die Energiebilanz wäre dann nur noch mit hohen Heizleistungen auszugleichen.

Passivhäuser funktionieren in Mitteleuropa nur mit einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung. Mit dieser wird Wärme aus der Abluft zurückgewonnen und in einem Wärmeübertrager in die Zuluft zurückgeführt – ohne dass sich die Luftströme vermischen. Modernste Lüftungstechnik erlaubt heute Wärmebereitstellungsgrade von 75 bis über 90%. Dies gelingt mit Gegenstrom-Wärmeübertragern und energieeffizienten Speziallüftern (mit sog. EC-Motoren mit besonders hohem Wirkungsgrad), so dass die zurückgewonnene Wärme das 8- bis 15-fache des Stromverbrauchs beträgt.

So einfach funktioniert ein Gegenstrom-Wärmeübertrager:
Die verbrauchte Abluft (rot) strömt durch einen Kanal und gibt
Wärme an die obere und untere Platte ab. Sie tritt abgekühlt als
Fortluft (orange) aus. Auf der anderen Seite der Platten strömt in
eigenen Kanälen unbelastete Frischluft. Sie nimmt die Wärme
auf und steht erwärmt (aber immer noch unbelastet) als Zuluft
(helltürkis) zur Verfügung. Wegen des Gegenstromprinzipes
können fast 100% des Temperaturunterschiedes überbrückt wer-
den. Mit einer Wärmerückgewinnung ist Energiesparen nicht
nur kostensparend und umweltfreundlich, sondern auch ge-
sund: Ohne ständiges Fensteröffnen gibt es immer frische Luft
im Haus. Das gilt für alle Gebäude, nicht nur für das Passivhaus.


Diese hocheffiziente Wärmerückgewinnung wurde speziell für den Einsatz in Passivhäusern entwickelt. Die Geräte sorgen für eine saubere Trennung zwischen Abluft und Frischluft, verbrauchen nur wenig Strom und arbeiten sehr leise.

Mit einer so hohen Wärmerückgewinnung werden die verbleibenden Lüftungswärmeverluste vernachlässigbar klein: Sie liegen dann nur noch zwischen 2 und 7 kWh/(m²a), eine gute Voraussetzung für ein funktionierendes Passivhaus.

Sozusagen nebenbei wird durch die Wärmerückgewinnung die Temperatur der Zuluft auf einen Wert nahe der Raumlufttemperatur angehoben. Dadurch ist die dem Raum zugeführte Luft nicht mehr „kalt“. Dies erlaubt es, zusammen mit der sehr guten Wärmedämmung der Gebäudehülle und der Fenster, mit wesentlich weniger Heizleistung auszukommen und so auch den Installationsaufwand zu verringern.

Nur im Passivhaus bietet sich nun ein besonderer Vorteil: Die Möglichkeit zur Heizung mit der Zuluft. Da frische Luft ohnehin in Wohn-, Arbeits-, Kinder- und Schlafzimmer zugeführt wird, kann diese Luft auch zugleich zur Wärmezufuhr verwendet werden. Da es sich nur um Frischluft (keine Umluft!) handelt, die Frischluftmenge begrenzt ist (sonst wird die Innenluft zu trocken) und die Temperatur der Luft nur begrenzt erhöht werden darf, funktioniert die Zuluftheizung nur bei Häusern mit einem sehr kleinen Wärmebedarf – eben bei Passivhäusern. Dadurch werden sehr elegante und platzsparende Lösungen für die Haustechnik möglich, z.B. das Lüftungskompaktgerät.

Wärmebildaufnahme eines geöffneten Gegenstrom-Wärmerück-
gewinnungs-Gerätes. Der eigentliche Wärmeübertrager ist als
Sechseck erkennbar. Er holt mehr als 75% der fühlbaren Wärme
aus der Fortluft zurück. (Aufnahme: PHI).


Die für Passivhäuser entwickelten hocheffizienten Lüftungsgeräte haben sich auch beim Einsatz in der Modernisierung bestehender Gebäude bewährt. Sie tragen dort zur Verbesserung der Luftqualität bei, sorgen dafür, dass es keinen Schimmel an den Schwachstellen von Außenbauteilen gibt und helfen Energie einzusparen.

Eine zusätzliche Möglichkeit für die Verbesserung der Effizienz von Lüftungsanlagen bieten Erdreichwärmetauscher: Das Erdreich ist im Winter durchschnittlich wärmer, im Sommer kälter als die Umgebungsluft. Frischluft lässt sich daher mit dem Erdreich vorwärmen bzw. vorkühlen. Dies kann direkt über Luftkanäle (Luft-Erdreichwärmetauscher) oder indirekt über ein hydraulisches System (soledurchströmter Erdreichwärmetauscher) erfolgen.

Fazit

Passivhäuser haben immer eine integrierte Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung, und oft ist diese die zentrale Komponente für die gesamte Haustechnik. Nur hochwertige Lüftungstechnik eignet sich für das Passivhaus. Das Passivhaus Institut hat diese in den Anforderungen an Lüftungs- zentralgeräte zusammengestellt: Neben einem hohem Wärmebereitstellungsgrad muss ein niedriger Stromverbrauch, ein hygienisch einwandfreier Betrieb und eine sehr leise Arbeitsweise gewährleistet sein.

Hier finden Sie eine genauere Beschreibung zur Zertifizierung von Wohnungslüftungsgeräten als passivhausgeeignete Komponente.

Siehe auch

Übersicht zu den Passipedia-Artikeln zum Thema „Lüftung“

Nachfolgende Abschnitte

Literatur

[Feist 2003] Feist, Wolfgang: Empfehlungen zur Lüftungsstrategie, in Protokollband 23 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser, Passivhaus Institut, 2003 (Link zur Publikationsliste des PHI)

1) Hier könnte eine lange Diskussion über das „richtige“ Konzept zur Begrenzung von Innenraum-Luftbelastungen einsetzen. Es ist richtig, und das Passivhaus Institut teilt diese Position, dass Luftbelastungen zunächst an den Quellen so weit wie möglich begrenzt werden müssen (Max von Pettenkofer hat das so ausgedrückt: „Einen Misthaufen kann man nicht hinauslüften.“).

„Nullemission“ ist aber auch in Wohnräumen nicht möglich! Immer gibt es gewisse Abgaben von flüchtigen Stoffen - aus Wasch- und Spülmitteln, der Kleidung, aus Nahrungsmitteln, den Baustoffen und aus dem Keller (z.B. Radon). Selbst wenn nur die von den Menschen ausgeatmete Luft verbleibt: Auch durch sie entsteht eine Innenraumluftbelastung, die ohne ausreichende Lüftung schnell unerträglich würde. Genau dies war es, das Max von Pettenkofer schon im 19. Jahrhundert festgestellt hat. Dies gilt heute unverändert - es ist sogar noch wichtiger geworden, weil wir in der modernen Zeit in unseren Aufenthaltsräumen mit mehr Substanzen umgehen als früher.
Und noch zwei Dinge haben sich geändert:
  1. Die Gebäude sind luftdichter geworden; Zugerscheinungen werden auch nicht mehr akzeptiert.
  2. Die Öfen sind (weitgehend) aus den Wohnungen verschwunden. Öfen funktionieren, lüftungstechnisch gesehen, als Abluftanlagen.

Daraus ergibt sich, dass ein sinnvolles Lüftungskonzept heute dringend erforderlich ist, auch dann, wenn alle Anstrengungen unternommen werden, die Emission von Innenraum-Luftbelastungen so gering wie möglich zu halten.
planung/haustechnik/lueftung/grundlagen/arten_der_gebaeudelueftung.txt · Zuletzt geändert: 2015/05/09 22:57 von wolfgangfeist@googlemail.com