Warum Kontrollierte Wohnraum Lüftung (KWL) 

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Aus hygienischen Gründen (Geruchsbelästigung, Luftzusammensetzung) und zur Vermeidung von Bauschäden (Feuchte) ist in einen Haus ein Mindesluftwechsel von 0,3 bis 0,4 1/h sicher zu stellen bzw. eine Mindest-Luftmenge pro Person von 30 m³ /h einzuhalten. In bestehenden älteren Wohnungen entsteht durch die Undichtigkeiten der Gebäudehülle und besonders der Fenster ein natürlicher Luftaustausch durch Fugenlüftung, die einen Luftwechsel zwischen 0,3 ... 0,5 1/h (Gesamtvolumen des Hauses/Stunde) aufweist und für die Einhaltung der Lufthygiene ausreicht. 

Diese Fugenlüftung ist jedoch nicht kontrollierbar und verursacht bei ungünstigen Windverhältnissen Zugerscheinungen in der Wohnung und einen hohen Wärmeverlust. Deshalb wurde in der Wärmeschutzverordnung ’95 die Luftdichtigkeit der Gebäudehülle gefordert, und die Fugendurchlässigkeit von Fenstern und Türen dürfen einen Mindestwert nicht überschreiten. Diese Bestimmung führte jedoch dazu, dass der hygienisch notwendige Luftwechsel nicht mehr "automatisch" aufgrund natürlicher Lüftung gewährleistet ist. 

Um die hygienischen Anforderungen an die Raumluftqualität dennoch einzuhalten, muss der Raum manuell oder mechanisch "kontrolliert" belüftet werden. Vom Standard eines Niedrigenergiegebäudes an wird für das energetische Konzept eine kontrollierte Wohnungslüftung mit einer Wärmerückgewinnung aus der Abluft notwendig. Das nachfolgende Bild zeigt  das Schema einer mechanischen Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung, wie sie für Niedrigstenergie- und Passivhäuser erforderlich ist. 

Insbesondere für solche Lüftungssysteme ist zur Vermeidung von unkontrollierten Lüftungs-Wärmeverlusten eine dichte Gebäudehülle erforderlich. Sämtliche Bauteilanschlüsse (Fenster/Mauerwerk, Dachfenster, Durchdringungen der Dachhaut usw.) müssen sorgfältig geplant und ausgeführt werden. In der DIN 4108 Teil 7 wird ein Drucktestluftwechsel für manuell-natürliche und mechanische Lüftungssysteme festgeschrieben (sog. n50 - Zahl). Bei einem Unter- oder Überdruck von Dp=50 Pa darf der Luftwechsel bei Wohngebäuden mit natürlicher Lüftung den Wert von 3,0 1/h, bzw. bei mechanischen Lüftungsanlagen den Wert 1,0 1/h nicht überschreiten. Für die Überprüfung der Luftdichtigkeit einer Wohnung oder eines Gebäudes wird ein Ventilator luftdicht in die Öffnung einer Eingangs- oder Balkontür eingebaut (Blower-Door Test). Für ein Passivhaus wird diese Anforderung noch verschärft, und die n50- Zahl darf 0,6 1/h nicht überschreiten.

Schema einer Lüftungsanlage: Quelle: 1 

Die Lüftungsanlage ist ein zentrales Element der Haustechnik im Passivhaus

Die nachfolgende Tabelle zeigt die wichtigsten Bestandteile der Haustechnik eines Passivhauses bei ganzheitlicher Betrachtung von Heizung, Warmwasser und Strom.

 

Heizenergie 
  • Lüftungsanlage mit > 80% Wärmerückgewinnungsgrad

  • Erdreichwärmetauscher

  • Einfaches schadstoffarmes Heizsystem (Nahwärme, Wärmepumpe, Holzpellet, Gaskessel, etc.)

Warmwasser / Sanitär
  • Solaranlage zur Warmwasserbereitung

  • Warmwasseranschluss für Spül- und Waschmaschine

  • Keine Zirkulationsleitung

Elektrische Energie
  • Energiesparende Beleuchtung

  • Energiesparende Haushaltsgeräte

  • Optimierter Allgemeinstromverbrauch

  • Kochen mit Gas 

Quelle 2

Lüftungssystem mit Erdreichwärmetauscher 

Der Passivhausstandard erfordert in jedem Fall eine hochwertige Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Dabei sollten folgende Kennwerte bei der Planung berücksichtigt werden.

Frischluftwechsel  nach DIN 1946-6
trockene Rückwärmezahl  > 80%
elektrische Leistung Lüftungsanlage  ca. 40 W bei 120 m³/h
Luftdichtigkeit Gebäudehülle  nL50 <= 1,0 h-1
Erdreichwärmetauscher  als Frostschutz

Quelle: 2

 

Der in der Regel eingebaute Erdreichwärmetauscher ist insbesondere bei Kleinanlagen aus Gründen des Frostschutzes vorzusehen. Die marktgängigen Lüftungsgeräte haben hier oftmals sehr beschränkte Regelalgorithmen. Einige Geräte schalten bereits ab + 4°C Außenlufttemperatur die Zuluft ab. Die Folge ist dann, dass gerade bei kalten Außentemperaturen keine Luft mehr ins Gebäude befördert wird. Bei Verwendung eines Erdreichwärmetauschers wird die Außenluft in der Regel über + 4°C erwärmt, so dass das Gerät nur noch selten in Frostschutzbetrieb geht. Noch empfehlenswerter ist allerdings ein Gerät zu verwenden, welches bereits herstellerseitig auf niedrigere Außentemperaturen hin konzipiert ist.  Unumstritten ist die Komfortverbesserung durch eine Lüftungsanlage. Dabei wird die Komfortverbesserung nicht immer nur an der guten Luft bemerkt. Auch die sehr angenehmen Nebeneffekte wie zugfreies Bad ohne beschlagene Spiegel, keine Schimmelpilze und kein Kondensat an den Fensterscheiben werden immer wieder lobend erwähnt.

Paul Lüftungsanlage

Quelle: 2

 

Funktionsweise einer Lüftungsanlage:

Die Zuluft wird durch einem Erdreichwärmetauscher bei Außentemperaturen unter 5 Grad vorgewärmt. In dem Rückgewinnungswärmetauscher wird die Zuluft von der Abwärme der Abluft erwärmt und auf gewünschte Temperatur von einem Nachheizregister gebracht. Dieser Effekt kann mit einer Wärmepumpe erhöht werden. Durch ungedämmte Zuluftrohre wird die Wärme geschickt in der ganzen Wohnung verteilt. Eine raumweise Wärmeregelung funktioniert dann allerdings nicht. Die Zuluft wird den Wohnräumen zugeführt (Schlafzimmer, Wohnzimmer) und im Bad/Küchen-Bereich abgeführt. Flur und Treppenhaus dienen als Übergangszone. Der eigentliche Wärmerückgewinnung geschied im sog. Wärmetauscher. Dieser ist ein passives Bauteil.

Das „Herzstück" des Wärmerückgewinners ist der Wärmetauscher. Seine Bauart ist maßgebend für die Effizienz der Wärmerückgewinnung. Folgende Wärmetauscher-Typen werden vorwiegend angeboten: 

WT-Typ  Temperaturwirkungsgrad
a) Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher 50 – 70 %
b) Kreuz-Gegenstrom-Plattenwärmetauscher (auch als Spiral-WT) 70 – 80 %
c) Gegenstrom-Kanalwärmetauscher (System PAUL) 85 – 99 %

Quelle: 4

Wärmetauscher-Typen in Wärmerückgewinnungsgeräten Quelle 4

Die sogenannte Jahresarbeitszahl, das Verhältnis der in einem Jahr rückgewonnenen nutzbaren Wärme zum elektrischen Stromeinsatz, sollte mindestens 10 betragen. Bei der Planung der Luftleitungen muss auf möglichst geringen Druckverlust geachtet werden (glattwandige Rohre, kurze Leitungslängen durch kompakte Anordnung der Ablufträume, wenig Strömungsumlenkung). Wichtige Voraussetzung für Niedrigenergiehäuser sowohl mit Abluftanlagen als auch mit WRG-Anlagen ist, daß die Häuser selbst eine sehr gut luftdichtende Hülle haben. Nur so können unnötige Lüftungswärmeverluste vermieden und eine kontrollierte gerichtete Raumluftströmung erreicht werden.

Wärmetauscher und Wärmespeicher

 

Lotter LB


Das Ganze funktioniert wie folgt: Verbrauchte Luft wird aus Küche, Bad und WC abgesaugt. In einem Wärmetauscher werden realistisch gerechnet 80 Prozent der Wärme an die kalte, frisch zuströmende Luft abgegeben. Diese strömt dann in die Wohn-, Ess-, Kinder- und Schlafzimmer. Die Abluft kann nach dem Durchströmen des Wärmetauschers noch etwas Wärme an eine Kleinstwärmepumpe abgeben, die die Energie in einem Warmwasserspeicher einbringt. Der wird regulär durch Strom beheizt, kann natürlich auch durch eine Solaranlage ergänzt werden. Ein Teil der gespeicherten Wärme wird bei Bedarf abgezweigt und erwärmt im Winter die Zuluft. Hier ist das sonst übliche Prinzip auf den Kopf gestellt. Statt die Heizung auch die Warmwassererzeugung übernehmen zu lassen, erledigt hier der Wärmespeicher nebenbei die Heizung mit. Als praktischer Nebeneffekt sinken die Heizkosten auf lediglich 100 bis 200 €uro im Jahr. Rechnet man den Energieverbrauch zur besseren Vergleichbarkeit auf den Heizölverbrauch um, bedeutet das, dass ein Passivhaus lediglich auf einen Verbrauch von 1,2 bis 1,5 Liter pro Quadratmeter im Jahr kommt. Bei Altbauten ist ein Verbrauch von 20 Litern und mehr dagegen keine Seltenheit.

Kompaktgerät AEREX der Fa. Maico, rechts geöffnet. Im Format von Kühl- oder Gefrierschränken: Warmwasserspeicher im hohen Teil, daneben Lüftungsgerät mit unten eingebauter Wärmepumpe und einem oben im Gerät sichtbaren Modul zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft.

Die Firma Maico finden Sie im Internet auch mit besonderen Seiten zu den AEREX-Geräten

 

Komplettes Anlagenschema 

Quelle: Fa. Maico

Quelle: 5

Zu einem Passivhaus gehört, wie schon an zahlreichen anderen Stellen erwähnt, eine sorgfältige Planung der Komponenten und die Überwachung der Bauausführung die die errechneten Verbrauchswerte für die Praxis sicher stellen. Kontrollierte Wohnungslüftung mindestens über eine einfache Abluftanlage war seit 1995 sehr empfehlenswert oder naheliegend und muss heute als notwendig erachtet werden. Das Niedrigenergiehaus beschreibt daher bereits heute die Mindestqualität des Umgangs mit Heizenergie und ist keine Besonderheit. Schlechtere Qualitäten führen dazu, dass dem Bauherrn keine Baukosten erspart aber zu hohe Verbrauchskosten für unabsehbare Zeit zugemutet werden. Sehr anschauliche Einblicke in den Heizenergiehaushalt Ihres geplanten oder bereits bestehenden Hauses vermittelt ein rechnendes Lernprogramm, das an der Universität Siegen kostenlos bezogen werden kann: CASAnova.

Würde man das heute als Standard bezeichnete Niedrigenergiehaus mit noch dickeren Dämmungen versehen, dann könnte man noch mehr Heizenergie einsparen. Aber jeder Zentimeter mehr an Dämmung bringt weniger Einsparung als der vorige Zentimeter. Der letzte Zentimeter bringt noch ein paar Prozent, das aber nicht von 1.000 DM, sondern nur noch von 150 DM im Jahr. Das Haus würde immer teurer und würde dabei immer weniger an zusätzlicher Einsparung beim Verbrauch bringen. So macht es keinen Sinn.

Aber der Trick beim Passivhaus ist ganz einfach. Ist der Heizenergiebedarf nur gering genug, dann benötigt man keine konventionelle Heizungsanlage mehr. Es reicht dann aus, vorgewärmte statt kalter Luft für die Grundlüftung zu benutzen.  Der Gasanschluss und eine normale Heizungsanlage mit Fußbodenheizung würde  etwa 16.000 €uro kosten. Es stellen sich die zwei einfachen Fragen, ob für dieses Geld die zusätzliche Dämmung und die verbesserte Lüftungsanlage eingebaut werden können und wo denn die Restenergie für die warme Luft herkommen soll.

Für verbesserte Fensterrahmen und Dreischeibengläser müssen 3.000 €, für andere Dämmarbeiten, die damit verbundene Hausvergrößerung und im Detail aufwändigere Konstruktion – zum Beispiel bei der weiter verbesserten Luftdichtigkeit – rund 7.000 € veranschlagt werden. Etwa 6.000 € Mehrkosten verursacht die Lüftungsanlage gegenüber einer einfachen Abluftanlage. Die hat dann auch ein Rohrsystem für die Zuluftverteilung mit Schalldämpfern, einen Wärmetauscher, der die Wärme aus der verbrauchten Luft auf die Frischluft überträgt, ein im Erdreich verlegtes Rohr, über das auch im tiefen Winter Luft mit Plusgraden angesaugt oder im Sommer gekühlt werden kann, eine elektronische Regelung usw. – eben alles, was dazu gehört. Dabei war der Grundgedanke eines Passivhauses einmal, dass auch eine einfache Technik dieses Haus am Leben erhalten sollte.

Bei einer reinen Wärmerückgewinnungsanlage (ohne Wärmepumpe) geht es um höchste Effizienz, Regulierbarkeit, Sparsamkeit, Wartungskosten und Preis. Infragekommende Geräte haben Rückwärmezahlen über 90% und enthalten einen Gegenstromwärmetauscher. 

 

Quellen:

1) Integrale zukunftsorientierte Energiekonzepte für Niedrigenergie-Gebäude und -Wohnsiedlungen Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Steinbeis-Transferzentrum Stuttgart

2) Vom Passivhaus zum Nullemissionshaus, Textbeitrag zum 1. Freiburger Praxis-Symposium am 7. April 2000,  M. Ufheil, solares bauen GmbH, Langemarkstraße 112, 79100 Freiburg

3) Passivhaus-PDF, genauer geht es nicht mehr

4) Paul Lüftungsanlagen

5) Niedrigenergiehaus und Passivhaus Technik und Kosten Muth + v.d.Lage Architekten Hannover Fred von der Lage im Februar 2001 ( Artikel für http://www.leineblick.de/ )     

 

 

 

 

Weiterführende Links:

Kontrollierte Wohnraumbelüftung (energiesparhaus.at)

Richtig Lüften (energiesparhaus.at)

Planung von Lüftungsanlagen (energiesparhaus.at)

www.lueftungsnet.de - Herr Rinninsland's umfangreiche Lüftungshomepage

 

 

www.bauweise.net