Luftaustausch und energetische Vorzüge

Notwendigkeit mechanischer Be- und Entlüftung

Aufgrund gesetzlicher Vorgaben sowie wirtschaftlicher Prämissen sind Gebäude energetisch hoch effizient auszulegen. Dies betrifft den Neubau ebenso wie Sanierungsvorhaben. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, müssen die Wärmeverluste von Gebäuden deutlich minimiert und der Restwärmebedarf mittels höchstmöglicher Wirkungsgrade in Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe gedeckt werden. Außerdem sollen unter Berücksichtigung der projektbezogenen Randbedingungen erneuerbare Energien eingebunden werden. Allerdings dürfen die Aspekte Behaglichkeit und ausreichender Luftaustausch nicht unter diesen Vorgaben leiden.

Betrachtet man die Wärmeverluste von Gebäuden, geht es im Wesentlichen um Transmissions- und Lüftungswärmeverlust. Naturgemäß wird erstgenannter durch einen entsprechenden Dämmstandard der wärmeübertragenden Bauteile verringert. Gleichzeitig wird der Lüftungswärmeverlust durch bessere Dämmstandards zum immer dominanteren Anteil der Wärmeverluste moderner Gebäude. Dieser lässt sich nur durch den Einsatz mechanischer Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung nachhaltig verringern. Zudem verbessern sich die Randbedingungen und Deckungsraten beim Einsatz erneuerbarer Energien.

Niederschlag finden die aufgezeigten Tendenzen u.a. in den Ansprüchen der Europäischen Richtlinie zur Gesamtenergieeffi­zienz von Gebäuden. Hier wird ein „Niedrigstenergiegebäude“ als zukünftiger Standard definiert. Dieser Standard steht vor der Umsetzung in Deutschland. Man spricht vom „klimaneutralen Gebäude“. Damit sind die energetischen Ansprüche klar vorgegeben.

Gebäude sind ausschließlich nur dann funktional und behaglich, wenn ein ausreichender Luftwechsel realisiert wird. Aktuelle Erhebungen zu zunehmenden Bauschäden, insbesondere durch mangelnden Abtransport von Luftverunreinigungen und Feuchten, verbunden mit Schimmelbildung, bestätigen die getroffenen Aussagen. Ein grundlegender, regelmäßiger Luftwechsel ist demnach sicherzustellen. Praktische Erfordernisse dazu regelt z. B. die DIN 1946, Teil 6, wonach ein Lüftungskonzept zum Nachweis eines ausreichenden Luftaustausches vorgeschrieben ist.

Moderne Gebäude sind auf Basis der mannigfaltigen Herausforderungen im Neubau sowie im Sanierungsfall kaum ohne Sys­teme zur kontrollierten Be- und Entlüftung mit Wärmerückge­win­nung denkbar.

Verschiedene Anlagenvarianten

Vielfältige Konstellationen stehen am Markt zur Verfügung. Reine Zuluftsysteme, die frische Außenluft ventilatorgestützt zuführen und die Abluft durch definierte Öffnungen bzw. den Baukörper abströmen lassen, haben eine untergeordnete Bedeutung.

Abluftsysteme führen gezielt die Abluft aus den geruchsbelasteten Räumen ventilatorgestützt ab. Die Zuluft wird den Zulufträumen durch Öffnungen von außen zugeführt und strömt den Ablufträumen durch Überströmen im Gebäude zu. Dabei erwärmt sie sich durch die Raumwärme. Diese Anlagen erfüllen die Ansprüche in Hinblick auf den zu kontrollierenden Luftwechsel. Energetische Vorteile sind jedoch nur dadurch gegeben, dass die Luftvolumenströme definierter sind und nicht so hoch im Vergleich zu natürlicher Lüf­tung angesetzt werden. Eine Wärmerückgewinnung findet hier nicht statt (Bild 1).

Demgegenüber sind Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung so konzipiert, dass Außenluft zentral von außen angesaugt wird. Diese strömt zunächst durch Filter und anschließend über einen Wärmetauscher – in der Regel ein effizienter Kreuzstromwärmetauscher – und wird durch die abströmende Abluft erwärmt. Die so gewonnene vorgewärmte Frischluft strömt als Zuluft den Aufenthaltsräumen zu. Durch Überströmen im Gebäude gelangt sie in die Ablufträume. Dort erfolgt das Absaugen – bevor die Luft das Gebäude als Fortluft verlässt, wird der Wärmeaustausch realisiert. Das bedeutet, dass das Gebäude ausreichend gelüftet wird und die Wärme mit einer hohen Effizienz im Gebäude verbleibt.

Varianten der Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung werden als dezentrale Geräte angeboten, die jeweils nur einen Raum versorgen, so dass für jeden Raum ein solches Aggregat mit den nötigen Verbindungen nach außen notwendig ist. Gebräuchlich sind weiterhin zentrale Systeme, wie in Bild 2 dargestellt. Diese versorgen mehrere Räume beispielsweise eines Einfamilien­hau­ses oder einer Wohnung. Auch gebäudezentrale Systeme wer­den angeboten, wobei mehrere Wohnungen angeschlossen sind. Hierbei sind jedoch besondere Ansprüche in Bezug auf den Brand- und Schallschutz zu beachten.

Weiterhin gibt es die Möglichkeit, die Außenluft indirekt über das Erdreich vorzuwärmen. Aus hygienischer Sicht eignen sich dafür flüssigkeitsgeführte Erdreichkollektoren. Damit wird eine Vor­wärmung während des Winters erreicht und ggf. eine gewisse Küh­lung der Luft in den Sommermonaten ermöglicht. Durch den erhöhten Hilfsenergiebedarf werden häufig die energetischen Ein­sparpotentiale kompensiert.

Energetische Vorzüge der Wärmerückgewinnung

Das Hauptpotential zur Energieeinsparung ist darin begründet, dass die für einen ausreichenden Luftwechsel nötige Luft nicht wie bei natürlicher Belüftung oder reinen Zu- oder Abluftanlagen durch die Raumwärme, sondern durch die abströmende Abluft erwärmt wird. Die so erzielten Zulufttemperaturen liegen nur wenige Kelvin unterhalb der Ablufttemperatur. Die Temperaturdifferenz, die ausschlaggebend für den Lüftungswärmeverlust ist, wird so erheblich kleiner. Dies wirkt sich positive auf den Endenergiebedarf von Gebäuden aus. Daraus lassen sich entsprechende Folgen auf den Primärenergiebedarf ableiten, wobei sich bei der Verwendung rein regenerativer Energieträger für die Beheizung u.U. gegenläufige Resultate ergeben. Dies spricht in keiner Weise gegen Lüftungssysteme, sondern gründet in der primärenergetischen Bewertung dieser Energieträger im Vergleich zum Strom als Hilfsenergie (Tabellen 1 bis 3 und Bild 3).

Neben diesen deutlichen Einsparpotentialen ist ein weiterer positiver Effekt bedeutsam, der in der Praxis nicht immer berücksichtigt wird: Mit dem Einsatz von Anlagen mit Wärmerückgewinnung sinkt nicht nur der Energiebedarf, sondern auch die Heizlast. Das heißt, die konventionellen Anlagenkom­ponenten können kleiner dimensioniert werden. Das spart Investitions­kos­ten und verbessert die energetische Situation, da geringere Verluste auftreten.

Wirtschaftliche
Betrachtungen

Verminderte Heizkosten sind die Folge des geringeren Energiebedarfes durch Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung. Demgegenüber stehen jedoch die erforderlichen Investitionskosten. Setzt man beide Parameter in Relation, werden sich rein rechnerische Amortisationszeiträume von mehreren Jahren ergeben. Da jedoch Sanierungs- oder Neubaumaßnahmen praktisch nur noch mit Lüftungsanlagen zu realisieren sind, muss man alle notwendigen Maßnahmen im Zusammenhang sehen. So ergeben sich nur noch geringe Unterschiede in den Amortisationszeiträumen. Wenn das Beseitigen von Bau- oder Schimmelschäden mit berücksichtigt wird, ergibt sich nochmals eine andere Sichtweise.

Je besser die energetische Qualität nach einer Sanierung wird, desto wahrscheinlicher ist die Förderfähigkeit der Maßnahmen. Nimmt man Förderungen in Anspruch, verringern sich die Amortisationszeiträume erneut (Bilder 4 und 5).

In allen Berechnungen ist der Hilfsenergiebedarf mit eingeflossen. Der höhere Strombedarf zum Antrieb der Lüftungsanlage relativiert sich uneingeschränkt mit dem wesentlich höheren Einsparpotential an Heizenergie durch die Wärmerückgewinnung.

Wohnungslüftungssystem von Brötje

Beim Brötje-Lüftungsgerät zur kontrollierten Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung handelt es sich um eine Konzeption der neuesten Generation. Die Gerätegröße von 150 bis 450 m³/h Luftvolumenstrom steht bereits zur Verfügung, die Variante von 50 bis 150 m³/h folgt in Bälde (Bild 6). Die Luftverteilung erfolgt mittels Rundkanälen. Wahlweise kommen bei erforderlichen geringeren Bauhöhen Ovalrohre zum Einsatz. Die Leitungen für Außen- und Fortluft sind isoliert. Wand- und Dachdurchlässe sind auf die entsprechenden Dimensionen passfertig abgestimmt. Optimierte Ventile für Zu- und Abluft für Wand- oder Deckenmontage bewirken eine zugfreie Zuströmung der Luft. Im Verteilsystem integrierte Telefonieschalldämpfer sorgen in Kombination mit dem im Gerät befindlichen Schalldämpfer für einen leisen Betrieb. Die serienmäßigen Pollenfilter reinigen die Zuluft überproportional gut. Dies führt zu einer deutlich verminderten Belastung des Gebäudes mit Allergenen. Dabei ist die elektrische Leistungsaufnahme vergleichsweise gering, was den Gesamteffizienzgrad steigert (Tabelle 4).

Die Montage gestaltet sich sehr einfach, u.a. durch die steckerfertigen Anschlüsse sowie die unkomplizierte Handhabung der Stufen- und Bypass-Schalter, die mit Niederspannung versorgt werden. Die Geräte lassen sich flexibel installieren, so zum Beispiel bodenstehend, wandhängend oder verkleidet in einer Küchenzeile. Für Wartungszwecke sind die wesentlichen Komponenten wie Filter und Wärmetauscher unkompliziert von vorn zugänglich. Unterschiedliche Regelungsvarianten, kombiniert mit einer sehr benutzerfreundlichen „Touch“-Bedieneinheit, stehen zur Verfügung.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Anlagen zur kontrollierten Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung den Ansprüchen in modernen Wohngebäuden im Neubau oder Sanierungsfall am besten gerecht werden. Diese Technologie zur nachhaltigen Einsparung von Energie, zur Sicherstellung eines optimalen Luftwechsels, für bestmögliche Behaglichkeit und zum Schutz der Bausubstanz erfreut sich zurecht überproportionaler Marktzuwächse und wird aktuell und zukünftig verstärkt zum Einsatz kommen.