Katharina Kreuter, Klaus Paar, Richard Zweiler
Außenfassaden sind grundsätzlich ein zentraler Bestandteil der Wirkung eines Gebäudes. In denkmalgeschützten Gebäuden sind daher thermische Ertüchtigungen der Außenhülle in den seltensten Fällen genehmigungsfähig. Dem aus den Anforderungen des Klimaschutzes stammende Wunsch nach einer Reduktion des Heizwärmebedarfs kann somit oftmals nicht durch entsprechende Dämmmaßnahmen entsprochen werden. Die zweitgrößte Position in der Wärmebilanz eines Gebäudes ist meist der hygienisch bedingte Lüftungswärmeverlust. Im Rahmen des Projektes „denkmalaktiv I“ wurde auf Grundlage der durchgeführten Recherche (siehe Kapitel 6.3) und der Bestandsaufnahme der Referenzgebäude (siehe Kapitel 4.2) entschieden, dass im BAUSTEIN Lüftungswärmeverlust eine beispielhafte Planung einer Lüftungsanlage in einem denkmalgeschützten Gebäude durchlaufen werden sollte um in Bezug auf die Durchführbarkeit und Sinnhaftigkeit eines solchen Ansatzes Erfahrungen sammeln zu können.
Gewählter Bearbeitungsansatz 3.4.1
Als Musterobjekt für die im Rahmen von „denkmalaktiv I“ beispielhafte Planung und Bewertung einer möglichen Umsetzung einer Lüftungsanlage wurde das Referenzgebäude Volksschule St. Peter (Abb. (136)), ausgewählt. Entscheidend für diese Auswahl war, dass insbesondere in Klassenräumen von Schulgebäuden die Bereitstellung einer hochwertigen Raumluftqualität eine besondere Rolle spielt. Zudem erschien die Umsetzungswahrscheinlichkeit in diesem Referenzgebäude am größten.
Volksschule St. Peter Abb. (136)
Bedeutung der Raumluftqualität in Klassenräumen 3.4.2
Die Raumluftqualität ist einer der wichtigsten Faktoren in Bezug auf die Behaglichkeit in Innenräumen. Ein wichtiger Indikator für die Raumluftqualität ist die Zufriedenheit der Personen im Raum. Es ist darauf zu achten, dass die Raumluft als frisch empfunden werden sollte. Als einen weiteren Indikator zur Bewertung der Raumluftqualität wird mittlerweile vermehrt die CO2-Konzentration herangezogen. Die CO2-Konzentration der Außenluft beträgt zwischen 360 ppm (parts per million) und 500 ppm. Als Grenzwert für eine noch ausreichende Raum-luftqualität oftmals ein Wert von 1000 ppm angegeben. Da bei Personenbelegung im Raum durch den Menschen selbst ständig CO2 abgegeben wird, ergibt sich durch die Betrachtung der Personenbelegung ein geeigneter Parameter zur Bestimmung der Raumluftqualität bzw. eine Regelgröße zur Steuerung des Frischluftvolumenstroms.
Neben Personenanzahl, Raumvolumen und Belüftungsart ist die Nutzung des Raumes ein weiterer wichtiger Faktor. In Klassenräumen beispielsweise ist eine hohe Personenbelegung gegeben, bei Fensterlüftung sind die Lüftungsintervalle und die tatsächliche Durchführung der Fensterlüftung sowie deren Dauer stark von den Nutzern abhängig. In vielen Fällen wird die Fensterlüftung auf die Häufigkeit und Dauer der Pausen beschränkt. Dies führt zu deutlich erhöhter CO2-Konzentration im Raum. Die Folgen können Befindlichkeitsstörungen wie beispielsweise Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit, Konzentrationsstörungen und Kopf-schmerzen sein. Untersuchungen zu den gesundheitlichen Wirkungen von Kohlendioxid haben gezeigt, dass sich eine Verringerung der CO2-Konzentration verstärkend auf die sogenannten Sick-Building-Syndrom-assoziierten Beschwerden auswirken kann. Da es sich bei diesem Syndrom um komplexe Zusammenhänge mehrerer Faktoren handelt, müssen die Wechselbe-ziehungen der einzelnen Parameter stets im Kontext betrachtet werden (Nachtigall, 2007).
Zu beachten ist bei Klassenräumen allerdings nicht nur die CO2-Konzentration im Raum sondern auch die Raumluftfeuchte. Besonders in den Wintermonaten, in denen die absolute Außenluftfeuchte gering ist, kommt es in Innenräumen immer wieder zu Unterschreitungen der als behaglich empfundenen relativen Luftfeuchte. Anzustreben ist dabei ein Bereich von 30 bis 45% r.F. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass die relative Feuchte nicht unter 20%
abfällt. Ansonsten führt dies zu Reizungen der Schleimhäute und insbesondere bei Kontaktlins-enträgerInnen oft zu Beschwerden über trockene Augen (Greml, Kapferer, Leitzinger , &
Gössler, 2010). Aus diesen Gründen ist es besonders wichtig, gerade in Schulgebäuden großes Augenmerk auf die Raumluftqualität zu legen. Die gestellten Forderungen können jedoch mit Fensterlüftung kaum erreicht werden, wodurch geeignete Lüftungsanlagen in Be-tracht gezogen werden müssen.
Grundlagen zur Systementscheidung 3.4.3
Lüftungsanlagen dienen zur Sicherstellung einer geeigneten Raumluftqualität in Innenräumen.
Für den Einsatz in Klassenräumen in denkmalgeschützen Gebäuden sind jedoch nur einige Konzepte geeignet. Grundlegend unterscheidet man zentrale von dezentralen Systemen.
zentrale Systeme
Bei einer zentralen Lüftungsanlage wird das Gebäude von einem zentralen Lüftungsgerät mit Frischluft versorgt, wobei mittels eines Wärmetauschers ein Teil der Wärme der ausströmen-den Raumluft der einströmenausströmen-den Frischluft zugeführt werausströmen-den kann. Die Bezeichnung zentral wird deshalb verwendet, weil sich die Lüftungsanlage zentral in einem Raum des Gebäudes befindet (Haustechnikzentrale) und von dort aus den Rest des Gebäudes mit Luft versorgt.
Daraus ergibt sich dann ein Kanalnetz, welches die Zuluft aus der Zentrale direkt in die einzelnen Räume transportiert. Die Abluft kann über die Gänge abgesaugt und der zentralen Lüftungsanlage zugeführt werden (Schöberl, Bednar, Steininger, & Kuzmich , 2004). Die Vorteile einer zentralen Lüftungsanlage liegen darin, dass notwendige Wartungsarbeiten wie beispielsweise Filterwechsel, Wartung der Ventilatoren etc. zentral im Haustechnikraum durchgeführt werden können. Außerdem ist der Nutzer vom zentralen Lüftungsgerät räumlich getrennt, weshalb sich diesbezüglich in der Regel keine akustische Beeinträchtigung der Nutzung ergibt. Ein Nachteil eines zentralen Systems ist ein langes Zu- bzw. Abluftrohrsystem bedingt durch die zentrale Positionierung des Lüftungsgeräts.
dezentrale Systeme
Bei einer dezentralen Lüftungsanlage wird ein Lüftungsgerät pro Raum eingesetzt um den Luftwechsel zu gewährleisten. Meist werden dezentrale Lüftungsgeräte direkt in der Außen-wand montiert, daher kommt es zu Durchbrüchen in der Gebäudehülle. Bei dezentralen Geräten mit Wärmerückgewinnung ist der Wärmerückgewinnungsgrad meist geringer als bei Zentrallüftungsgeräten. Durch die direkte Montage im Raum, wird kein langes Kanalnetz benötigt, weshalb ein nachträglicher Einbau beispielsweise im Falle einer Sanierung leicht zu bewerkstelligen ist. Die raumweise Positionierung des Lüftungsgerätes hat jedoch den Nachteil, dass es keine räumliche Trennung zwischen Lüftungsgerät und Nutzräumen gegeben ist und auf eine etwaige akustische Beeinträchtigung der Nutzung bedacht genommen werden muss.
Luftheizung
Bei gut gedämmten Gebäuden welche durch die Abdichtung der Gebäudehülle sehr luftdicht sind und nur einen sehr geringen Luftaustausch über Undichtigkeiten der Gebäudehülle zulassen und dadurch einen sehr niedrigen Heizwärmebedarf aufweisen (beispielsweise Passivhäuser) ist es möglich, das gesamte Gebäude ausschließlich über die Zuluft zu be-heizen (Holzer, 2007). Der Vorteil dieses Systems liegt in der Einsparung eines zusätzlichen Heizsystems. Ohne Sanierung des gesamten Gebäudes auf Passivhausniveau ist es jedoch nicht möglich, mit den zugeführten Frischluftvolumenströmen die Heizlast abzudecken.
Umsetzungsbeispiele dezentraler Lüftungssysteme 3.4.4
Das Gebäude der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) wurde ab 1896 von Emil Rathenau auf einem Grundstück an der Spree für die AEG und das Kabelwerk Oberspree errichtet. Seit 2006 wird das denkmalgeschützte Gebäude allerdings durch die HTW Berlin genutzt. Die Sanierung der unter Denkmalschutz stehenden Industriebauten dauerte vier Jahre und beinhaltete auch die Integration dezentraler Lüftungskomponenten. Durch die Vorgaben des Berliner Senats bezüglich Luftqualität war eine Lüftungsanlage unumgänglich.
Da eine zentrale Lösung ausgeschlossen war, wurde ein Fensterlüfter der Firma SIEGENIA-AUBI weiterentwickelt um den hohen Anforderungen bedingt sowohl durch die geforderte Luftqualität als auch durch den Denkmalschutz gerecht zu werden. Durch den modularen Aufbau des eingesetzten AEROMAT VT eignet sich dieses Gerät zur Anpassung an die individuellen Anforderungen der Gebäude und zeichnet sich darüber hinaus durch hohe Energieeffizienz bei gleichzeitig hohen Luftleistungen aus. Der Ansaugbereich der Lüfter ist von außen nicht sichtbar und konnte daher problemlos in die denkmalgeschützte Fassade integriert werden (AZ/Architekturzeitung, o.A.).
Darstellung der Fensterlüfter und der Fassade der HWT (AZ/Architekturzeitung, o.A.).
Abb. (137)
Die Sanierung der Hauptschule in Schwanenstadt war ein Demonstrationsprojekt für die Passivhaussanierung – das Schulgebäude steht nicht unter Denkmalschutz wurde allerdings als Referenz ausgewählt, da es sich um eine erfolgreiche Umsetzung einer dezentralen Lüftungsanlage in einem Schulgebäude handelt. Die Be- und Entlüftung erfolgt über dezentrale Lüftungsgeräte mit variablen Luftmengen von 100 bis 500 m³/h. Jedes Lüftungsgerät verfügt über eine variable Luftmengensteuerung die durch einen Luftfeuchtefühler geregelt wird. Die Geräte sind mit einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung (80 – 90%) sowie stufenlos geregelten Gleichstromventilatoren ausgestattet. Die Zu- und Abluft wird direkt durch die Außenwand geführt und an der Fassade ausgeblasen beziehungsweise angesaugt. Durch die Anbringung der Lüftungsgeräte in den Klassenzimmern wurde auf kompakte Bauweise und einen niedrigen Schallleistungspegel (Gehäuseabstrahlung <38db(A), Schallleistung an den Luftaustrittsstutzen <45dB(A), Schallleistung am Luftauslass <30dB(A)) geachtet. Weitere entscheidende Kriterien waren ein hoher Wärmebereitstellungsgrad (>80%), effiziente Gleich-stromventilatoren (<0,4W/m³ geförderter Luft) sowie intelligente Luftmengenregelung (CO2- oder feuchtegeführt) LIT.
Diskurs mit dem Denkmalamt 3.4.5
Im Rahmen der „denkmalaktiv I“- Workshops wurden mehrere Gespräche des Projektteams mit Vertretern des Bundesdenkmalamtes zum Thema Lüftungsanlagen geführt. Ergänzt wurden diese Diskussionen durch mehrere Vorortbegehungen des Projektteams, teileweise durchge-führt unter Beteiligung des Denkmalamtes, des planenden Architekten sowie des zuständigen Liegenschaftsvertreters. Im Zuge dieser Treffen wurde die Schule mehrmals besichtigt und die Möglichkeiten einer Lüftungsanlage vor Ort diskutiert. Das Projektteam erarbeitete in Abstimmung mit dem Bundesdenkmalamt eine Integrationslösung einer Lüftungsanlage. Die Abstimmung mit dem Bundesdenkmalamt ergab eine klare Aussage bezüglich dezentraler Lüftungsanlagen. Der Einsatz dezentraler Lüftungsgeräte ist, auch bei optisch ansprechender Ausführung, ein massiver Eingriff in die historische Substanz. Da die Zuluft und die Fortluft raumweise mit dem Außenraum verbunden werden müssen, ergibt sich an der Außenseite der Fassade eine hohe Sichtbarkeit und Beeinflussung des historischen Fassadenbildes.
Zentrale Lüftungsanlagen sind projektabhängig möglich. Wenn sie erlaubt sind, sollten so wenige Räume als möglich mit den Lüftungsanlagen in Berührung kommen. So wurde in einem ersten Entwurf für die Schule die Lüftungsanlage in den Gang gelegt und dann in die jeweiligen Räume geführt. Hier gab es von den Vertretern des Bundesdenkmalamtes ein klares Statement, dass die großen Dimensionen der Lüftungsrohre sowie der Abzweiger in die Klassenräume die Wirkung des Ganges empfindllich stören würde.
Daraufhin wurde eine Leitungsführung über die Klassenräume entwickelt. In den Klassenräumen können die Rohre durchaus sichtbar dargestellt werden, da sie eine wesentlich geringere Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes der Räume bedeuten als im Gangsystem. Die Vertreter des BDA vertraten die Ansicht, dass wenn ein neues modernes Element wie eine Lüftungsanlage in ein historisches Gebäude implementiert wird, dann kann diese auch gezeigt werden, wenn der Denkmalcharakter der betroffenen Bereiche nicht beeinträchtigt wird. Je nach Gestaltungskonzept sind grundsätzlich alle Farbvarianten denkbar. Auf die Ausformulierung der nach Außen sichtbaren Lüftungselemente muss besondere Beachtung geschenkt werden. So sollten Ansaug- und Ausblaselemente über Dach mit historischen-geformten Dachgaupen überbaut werden und so nach Außen kaum ablesbar sein.
Lüftungskonzept 3.4.6
Durch den Einbau einer Lüftungsanlage kann die Raumluftqualität in den Klassenräumen deutlich verbessert werden. Die Wirksamkeit der Fensterlüftung ist wesentlich von den Nutzern abhängig, eine gleichbleibend hohe Raumluftqualität kann dadurch nur sehr schwer realisiert werden. Mit einer zentralen Lüftungsanlage mit hochwirksamen Wärmerückgewinnungs-systems sollen die Wärmeverluste durch Lüftung reduziert werden. Die Wärmeverluste des Gebäudes durch Transmission werden weiterhin vom bestehenden Heizungssystem gedeckt.
Lüftungszentrale
Zur Erreichung des geforderten Wärmerückgewinnungsgrades wurde ein Lüftungsgerät des Herstellers Menerga gewählt. Das System Resolair Regenerativ - Energieaustauscher gehört zu den Klimageräten mit den zurzeit höchsten bekannten Temperaturwirkungsgraden. Das Gerät, Resolair Regenerativ-Energieaustauscher, enthält zwei Wärmepakete mit hochsensibler Akkumulatorenmasse, durch die Außen- und Fortluft wechselweise gefördert wird. Die Akkumulatorenmasse hat die Eigenschaft, Wärme aus einem Wärmeluftstrom sehr schnell aufzunehmen und diese genauso schnell an einen kalten Luftstrom wieder abzugeben. Vor und hinter den Paketen ist je ein Klappensystem angeordnet. Das innere Klappensystem wird durch Elektromotoren betrieben. Das äußere Klappensystem arbeitet dynamisch. Die Ventilatoren im Zuluft- und Abluftteil fördern gleichzeitig warme Fortluft durch das eine und kalte Außenluft durch das andere Wärmepaket. In Intervallen von ca. einer Minute wird der Luftstrom durch das innere Klappensystem umgelenkt. Die Dynamikklappen auf der Außenluftseite bewirken eine Gleichrichtung der Luftströme. Durch die wechselnde Beaufschlagung der Wärmepakete wird die Wärme der Abluft fast vollständig auf die kalte Außenluft übertragen. Zusätzlich kann mit einer Feuchterückgewinnung von 45 – 65 % gerechnet werden. In Zyklus 1 lenkt das motorische Klappensystem die Abluft über den Akkumulator 1 und heizt diesen auf (Abb.
(138)). Gleichzeitig strömt kalte Außenluft durch den Akkumulator 2, in dem sie mit der im vorhergehenden Zyklus gespeicherten Wärme aufgeheizt wird. In Zyklus 2 wird die Außenluft durch die im Akkumulator 1 gespeicherte Wärme aufgeheizt. Die Abluft heizt nun den entwärmten Akkumulator 2 auf und bereitet den nächsten Zyklus vor (Menerga GmbH, 2011).
schematische Darstellung hocheffiziente regenerative Wärmerückgewinnung, Abb. (138)
links: Zyklus 1 und rechts: Zyklus 2 (Menerga GmbH, 2011) Luftvolumenströme
Die Ermittlung der Luftmengen für eine mechanische Be- und Entlüftung erfolgte nach der aus den vorliegenden Bestandsplänen erhobenen Raumkubatur und einem 2-fachen Luftwechsel gemäß OIB-Richtlinie 6 (OIB (c), 2007). Wie in Abb. (139) zu sehen ist, ergibt sich für die Summe der Räume ein Gesamtluftvolumenstrom von 5.120 m³/h.
Aufstellung der erforderlichen Luftmengen nach OIB-Richtlinie 6 (OIB (c), 2007) Abb. (139)
Umfangreiche Messungen durch Menerga haben Temperaturwirkungsgrade von über 90%
ergeben, daher kann in den meisten Fällen auf eine Nacherwärmung der Zuluft verzichtet (Menerga GmbH, 2011). Durch die unvermeidlichen Energieeinträge der Ventilatoren kann ab einem Temperaturwirkungsgrad von 93% eine verlustfreie Lüftungsbilanz nachgewiesen werden. Durch diesen Ansatz ergibt sich ein scheinbarer Temperaturwirkungsgrad von 100%, die Zulufttemperatur befindet sich ohne zusätzliche Wärmequelle auf demselben Temperatur-niveau wie die Raumtemperatur.
Betrachtungsansatz für verlustfreie Lüftungsbilanz Abb. (140)
Abb. (140) zeigt, wie die Zuluft auf dasselbe Temperaturniveau wie die Abluft gebracht werden kann. Bei einer minimalen Außentemperatur von -12 °C kann die Luft durch das Wärmerück-gewinnungssystem mit einem Temperaturwirkungsgrad von 93 % auf 18,7 °C erwärmt werden.
Der komplett im Luftstrom sitzende Zuluftventilator bewirkt durch Verluste eine Temperatur-erhöhung der Zuluft um 1,3 °C, wodurch sich eine Zulufttemperatur von 20 °C ergibt.
Raumbezeichnung Klasse Klasse Klasse Gruppen
[m²] 74,50 71,76 77,87 30,80 30,67 57,28 75,37 70,93 77,26 30,80 30,67 60,07 688
Raumhöhe
[m] 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 31,20
Raumhöhe
[m] 3,85 3,78 3,77 3,77 3,77 3,77 3,82 3,74 3,58 3,64 3,64 2,81 3,67
Volumen
[m³] 193,7 186,6 202,5 80,1 79,7 148,9 196,0 184,4 200,9 80,1 79,7 156,2 1788,75
Volumen
[m³] 287 271 294 116 116 216 288 265 277 112 112 169 2.522
Luftwechsel
[1/h] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Zuluft Lüftungsanlage
[m³/h] 580 550 590 240 240 440 580 540 560 230 230 340 5.120
Abluft Lüftungsanlage
[m³/h] 580 550 590 240 240 440 580 540 560 230 230 340 5.120
Raumaufstellung
VS St. Peter 1. Obergeschoss 2. Obergeschoss
BESTAND
Summe
°C hTemp °C kW Vent. m³/h Dt °C hTemp tAUL -12,0 tWTA 18,7 2,25 5.120 1,3 tZUL 20,0 tFOL -9,8 0,93 tWTE 20,9 1,57 5.120 0,9 tABL 20,0 1,00
Schematische Darstellung
In Abb. (141) ist die Lüftungsanlage mit Kanalführung und Klassenräumen schematisch dar-gestellt. Die Lüftungszentrale ist im Technikraum im Erdgeschoss untergebracht, über zentrale Steigstränge wird die Zu- und Abluft in die einzelnen Geschosse und von dort in den Klassenräumen verteilt.
schematische Darstellung des zentralen Lüftungskonzepts Abb. (141)
Leitungsführung in der Volksschule St. Peter in den Grundrissen und Schnitten Abb. (142)
In Abb. (143) sind die Laufmeter der jeweilig benötigten Bauteile des Lüftungskanalsystems inklusive der erforderlichen Dimensionen angeführt. Die Luftgeschwindigkeiten in im Kanalnetz liegen (in den Verteilsträngen zu den Klassen) zwischen 2,5 und 3,4 m/s.
Übersicht Kanallängen und –durchmesser Abb. (143)
Kostenschätzung
Auf Basis der Planung wurde auch eine grobe Kostenschätzung für Lüftungszentrale und Verrohrung durchgeführt. Dafür wurden Angebote eingeholt bzw. die Kosten der notwendigen Lüftungsbauteile aus Preislisten entnommen. Die Investitionskosten für diese Anlage können daher mit etwa € 75.000,- angenommen werden (Abb. (144)).
Aufschlüsselung Kosten zentrale Lüftungsanlage Abb. (144)
Energieeinsparungspotenzial durch Wärmerückgewinnung 3.4.7
Die Lüftungsanlage bewirkt eine deutliche Verbesserung der Raumluftqualität durch kontinu-ierlichen Frischlufteintrag. Zusätzlich werden die Lüftungswärmeverluste minimiert. Mit Hilfe einer Berechnung auf Basis von Wetterdaten soll das Einsparungspotential an Lüftungswärme-verlusten abgeschätzt werden.
Randbedingungen
Als Basis wird Fensterlüftung betrachtet. Die OIB-Richtlinie 6 definiert hierbei einen 1,2-fachen Luftwechsel. wobei die Energie zur Aufwärmung der Frischluft auf das Temperaturniveau des Raumes als Energieverlust betrachtet werden kann. Dem gegenüber steht ein zweifacher Luftwechsel der Lüftungsanlage ohne erforderliche Nacherwärmung der Zuluft. Hier muss jedoch der Energieaufwand für die Ventilatoren eingerechnet werden.
Auf Grundlage des Testreferenzjahres Graz aus dem Programm TRNSYS wurde dem stünd-lichen Temperaturverlauf ein Nutzungsprofil gegenübergestellt, in welchem die tatsächstünd-lichen Unterrichtszeiten hervorgehoben wurden. Dazu wurden auch sämtliche Sonn- und Feiertage sowie die Ferienzeiten ermittelt. Abb. (145) zeigt die Außenlufttemperatur für das Testreferenz-jahr, Standort Graz sowie die Zeiten der Nutzung. Wobei das Nutzungsprofil die Stillstands-zeiten an den Wochenenden, sowie Feiertagen und Ferien miteinbezieht.
Position Anzahl Einheit Position Anzahl Einheit
Düsen für DN 200 12 lfm Spiralfalzrohr 500 24 lfm
Düsen für DN 250 60 lfm Spiralfalzrohr 400 36 lfm
Drosselklappe 200 2 Stk Spiralfalzrohr 350 24 lfm
Drosselklappe 250 18 Stk Spiralfalzrohr 300 90 lfm
Kanal 100-750mm 22 m² Spiralfalzrohr 250 167 lfm
Kanalformstücke 100-750mm 15 m² Spiralfalzrohr 200 20 lfm
Postition Einheit Anzahl Stückpreis Preis exkl. Postition Einheit Anzahl Stückpreis Preis exkl.
Lüftungsgerät Stk 1 € € Kanal 100-750mm m² 22 € €
Jahrestemperaturverlauf der Außenluft des Testreferenzjahres Graz (TRNSYS) und Abb. (145)
Darstellung des Nutzungsprofils
Wärmeverlustberechnung
Auf Basis dieser Daten wurde eine energetische Gegenüberstellung von Fensterlüftung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung vorgenommen. Bei Vorliegen einer negativen Temperaturdifferenz zwischen Innenraum (20°C gemäß OIB-Richtlinie 6) und Umgebung tritt ohne vollständige Wärmerückgewinnung ein Energieverlust auf, welcher stündlich bilanziert wird (Abb. (146)). Die OIB-Richtlinie 6 definiert einen 1,2-fachen Luftwechsel bei Fenster-lüftung, dieser trägt aufgrund nicht möglicher Wärmerückgewinnung zur Gänze zum Energie-verlust bei. Bei einem 2-fachen Luftwechsel (mechanisch) ohne Wärmerückgewinnung wäre dieser Wert entsprechend höher. In der vorliegenden Berechnung wurde die Solarstrahlung nicht berücksichtigt.
Auszug stundenweise Wärmeverluste in Abhängigkeit des stündlichen Luftwechsels Abb. (146)
hour date time weekday amb. temp.
°C using/ class using/ day using/ time using/
Abb. (147) zeigt das Ergebnis dieser Simulation. Bei einer Nutzungsdauer von 1.825 h pro Jahr ist für die Erwärmung der Außenluft bei Außenlufttemperaturen von unter 20 °C, die mittels Fensterlüftung zugeführt wird, eine jährliche Energiemenge von etwa 17.000 kWhth anzu-setzen. Im Gegensatz dazu ist bei der Lüftungsanlage keine Nacherwärmung der Zuluft not-wendig, dafür muss jedoch eine Energiemenge von etwa 7.000 kWhel für die Ventilatoren eingerechnet werden.
Ergebnis der energetischen Abschätzung mit 1,2-fachen und 2-fachen Luftwechsel bei Abb. (147)
Fensterlüftung und 2-fachen Luftwechsel bei mechanischer Lüftung
Die Auflistungen zeigen die Unterschiede, die durch den variierten Luftwechsel auftreten. Die Gegenüberstellung soll einen Vergleich ermöglichen, bei dem die Luftwechselzahlen sowohl bei Fensterlüftung als auch bei einer mechanischen Lüftungsanlage gleich sind. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der meist auf die Pausen begrenzten Fensterlüftung ein geringerer Luftwechsel als bei einer Lüftungsanlage zu erwarten ist. Der Unterschied des Wärmeverlustes durch Fensterlüftung liegt bei 11.400 kWhth.
Für eine grobe Betriebskostenabschätzung wird als Strompreis 0,19 €/kWh und als Wärme-preis 0,08 €/kWh (Wirkungsgrad berücksichtigt) angenommen (E-Control, 2013). Dabei ergeben sich Kosten durch Wärmeverlust für den ersten Fall mit 1,2-fachen Luftwechsel (Fensterlüftung) von 1.360 €/a welche den Kosten für Ventilatoren von 1.330 €/a gegen -überstehen. Somit würden die Stromkosten zum Betrieb der Ventilatoren nur knapp unter den Kosten des dadurch eingesparten Wärmeverlustes liegen.
Im Falle der Gegenüberstellung eines zweifachen Luftwechsels bei Fensterlüftung und eines zweifachen Luftwechsels bei Einsatz einer mechanischen Lüftungsanlage ergeben sich eben-falls die Stromkosten von 1.330 €/a zum Betrieb der Ventilatoren, allerdings würden dabei insgesamt 2.272 €/a an Kosten, bedingt durch den reduzierten Wärmeverlust, eingespart werden.
Das Ergebnis der Abschätzung in Abb. (147) zeigt, dass durch eine Lüftungsanlage keine Kosteneinsparungen zu erwarten sind, sondern die Kosteneinsparungen durch Wärmerück-gewinnung in etwa durch die Kosten für Antriebsenergie der Ventilatoren aufgewogen werden.
Zusätzliche fallen Kosten für Wartungsarbeiten (z.B. Filtertausch) an. Die Raumluftqualität kann damit jedoch deutlich verbessert werden. Im folgenden Kapitel werden Abschätzungen zur Verbesserung der CO2 Situation in den Klassen dargelegt.
Luftwechsel: 1.2 2 1/h 2 2 1/h
Zulufttemperatur: variabel 20 °C variabel 20 °C
Nutzungsdauer: 1 825 1 825 h/a 1 825 1 825 h/a
Energie Erwärmung Zuluft: 17 000 0 kWhth/a 28 400 0 kWhth/a
Energie Antrieb Anlage: 0 7 000 kWhel/a 0 7 000 kWhel/a
1,2 - facher Luftwechsel 2 - facher Luftwechsel
Bezeichnung Fenster Lüftungs-
anlage Einheit Fenster Lüftungs-
anlage Einheit
CO2-Konzentrationen im Raum 3.4.8
Die CO2-Konzentration ist ein wesentlicher Einflussfaktor für die Behaglichkeit in Innenräumen.
Erhöhte Konzentrationen stellen zwar kein unmittelbares Gesundheitsrisiko dar, Befindlich-keitsstörungen wie beispielsweise Beeinträchtigung von Leistungsfähigkeit, Konzentration und Kopfschmerzen können jedoch auftreten. Außerdem zeigen diverse Studien einen deutlichen
Erhöhte Konzentrationen stellen zwar kein unmittelbares Gesundheitsrisiko dar, Befindlich-keitsstörungen wie beispielsweise Beeinträchtigung von Leistungsfähigkeit, Konzentration und Kopfschmerzen können jedoch auftreten. Außerdem zeigen diverse Studien einen deutlichen