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Definition: eine Anlage zur Belüftung von Räumen, also zur Zufuhr von Frischluft und der Abfuhr von verbrauchter Luft
Lüftungsanlagen sind Anlagen, die der kontrollierten Belüftung von Gebäuden dienen. Während solche Raumlufttechnik früher praktisch nur größere Gebäude verwendet wurde, werden heute wegen der möglichen Energieeinsparung durch Wärmerückgewinnung und auch wegen des Komfortgewinns zunehmend auch kleinere Wohnhäuser damit versehen – insbesondere bei Passivhäusern und anderen Niedrigenergiehäusern. In manchen Fällen werden auch nur einzelne Räume mit Luft versorgt.
Bei Kombination mit Vorrichtungen zur Befeuchtung oder Kühlung (siehe unten) spricht man auch von einer Teil-Klimaanlage, wenn es sich nicht um eine vollwertige Klimaanlage handelt.
Der Artikel über die Belüftung von Gebäuden erklärt die Notwendigkeit der Belüftung, verschiedene Methoden dafür und die benötigten Luftmengen.
Es gibt verschiedene Typen von Lüftungsanlagen:
Die jedes Zimmer durchfließenden Luftmengen sind bei kontrollierter Be- und Entlüftung weitaus besser kontrollierbar als z. B. bei reinen Abluftanlagen. Bei letzteren können sich die Luftströmungen in einer ganzen Wohnung völlig ändern, wenn nur in einem Zimmer ein Fenster gekippt wird: Es strömt dann die meiste Luft in das jeweilige Zimmer, während die anderen Zimmer u. U. sogar weniger Frischluft als bei geschlossenen Fenster erhalten, weil sich die Druckverhältnisse ändern. Entsprechend stärker schwankt dann die Luftqualität in den Räumen.
Bei Anlagen mit kombinierter Be- und Entlüftung erhalten meist manche Räume nur Zuluft, und in anderen Räumen wird nur abgesaugt; die Luft bewegt sich dann z. B. durch offene Türen oder auch unter Türspalten oder durch eigens dafür eingebaute Überströmöffnungen zwischen den Räumen. Typischerweise wird Frischluft in Wohn- und Büroräumen zugeführt und verbrauchte Luft in Küchen, Badezimmern und WCs (Feuchträumen) abgeführt. So muss nicht jeder Raum getrennt mit Zu- und Abluftleitungen versorgt werden, und durch die Kaskadennutzung der Luft wird insgesamt eine geringere Luftmenge benötigt. (Es sind ja meist auch nicht alle Räume gleichzeitig bewohnt.) Dies reduziert einerseits den Energieverbrauch der Ventilatoren und andererseits auch den Wärmeverlust und den Effekt der Austrocknung (Verringerung der relativen Luftfeuchtigkeit) im Winter.
Ein Lüftungsgerät enthält typischerweise einen oder mehrere Ventilatoren, einen Wärmetauscher und Elektronik zur Steuerung. Lüftungsanlagen enthalten oft ein zentrales Gerät, welches ein ganzes Haus oder zumindest eine Wohnung versorgt. Es gibt jedoch auch dezentrale Geräte für einzelne Räume. Mit dieser Lösung müssen weniger Leitungen verlegt werden. Dafür sind aber (bei Versorgung aller Räume mit entsprechend vielen Geräten) die Gerätekosten höher, ebenfalls vermutlich der Wartungsaufwand, und der Grad der Wärmerückgewinnung ist meist geringer. Dezentrale Lüftungsgeräte sind jedoch sinnvoll, wenn nur ein bestimmter Raum (etwa ein Konferenzraum) der kontrollierten Be- und Entlüftung bedarf.
Abbildung 1: Prinzipieller Aufbau eines Lüftungsgeräts für die kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung. Es enthält z. B. einen Gegenstrom- oder Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher, je einen Zuluft- und Abluftventilator, Filter und Schalldämpfer, außerdem eine elektronische Steuerung (nicht gezeigt). Der Wärmetauscher muss mit einen Kondensatablauf (nicht gezeigt) ausgestattet sein. Das Gerät kann z. B. in einem Kellerraum oder im Dachgeschoss untergebracht werden. Die Zuluft- und Abluftleitungen verzweigen sich und werden zu den einzelnen Räumen geführt.
Ein ausreichender Luftaustausch ist mit allen genannten Anlagentypen möglich. Andere Funktionen erfordern jedoch bestimmte Merkmale der Anlage:
Eine Sonderform sind Anlagen mit Luftkollektoren, also Sonnenkollektoren, die nicht von Wasser, sondern von Luft durchströmt werden und in der Lüftungsanlage zur Vorwärmung der Frischluft dienen. Im Sommerbetrieb werden diese Kollektoren in der Regel nicht genutzt. Im Prinzip könnten sie mit einem entsprechenden Luft-Wasser-Wärmetauscher dann auch zur Warmwasserbereitung dienen.
Abbildung 2: Das Lüftungsgerät einer Komfortlüftungsanlage in einem Einfamilienhaus. Es hat vier Anschlüsse für die Frischluft von außen, die vorgewärmte Frischluft für das Haus, die vom Haus kommende verbrauchte Luft und die Abluftöffnung. Die Lüftungsleitungen sind wärmegedämmt, um Wärmeverluste und die Bildung von Kondenswasser zu vermeiden. Das Gerät enthält hauptsächlich die Ventilatoren für die Zu- und Abluft und einen Wärmetauscher.
Eine typische Komfortlüftungsanlage besteht aus einem im Keller oder auf dem Dachboden aufgestellten Lüftungsgerät sowie einem System von Zuluft- und Abluftleitungen, die die einzelnen Räume des Hauses versorgen. Hinzu kommt ein Ansaugstutzen für die Frischluft z. B. auf dem Dach oder im Garten sowie eine Öffnung für das Abführen der verbrauchten Luft. Das Lüftungsgerät enthält
Dazu kann ein Luft-Erdregister (ein Luftbrunnen) oder eine solebasierte Erdwärmesonde zum Vorwärmen der Frischluft kommen.
Die Luftleitungen enthalten meistens diverse Schalldämpfer, um Schall von den Ventilatoren des Lüftungsgeräts wie auch die Schallübertragung zwischen den Räumen (Telefonie-Probleme) weitgehend zu unterdrücken.
Wenn die verbrauchte Luft aus den Räumen einfach nach außen geleitet wird, transportiert sie entsprechend Wärme nach außen, die dann verloren geht. Wärmerückgewinnung bedeutet, dass der Abluft vor dem Entweichen nach außen möglichst viel Wärme entzogen und anderweitig genutzt wird. Hierfür gibt es verschiedene Methoden:
In einem Beispielfall nehme man eine benötigte Luftmenge von 200 m3/h an. Wenn die Außentemperatur um 20 Grad tiefer liegt als die Raumtemperatur, würde dies ohne Wärmerückgewinnung einer verlorenen Heizleistung von 20 K · 200 m3/h · 1,2 kJ/(m3 K) = 4,8 MJ/h = 1,33 kW entsprechen. Somit kann eine Wärmerückgewinnung über 1 kW Heizleistung einsparen – bei tieferen Außentemperaturen noch mehr. Pro Tag spart man also an kalten Tagen leicht 30 bis 40 Kilowattstunden Heizwärme, entsprechend 3 bis 4 Litern Heizöl. Dies entspricht dem Dieselverbrauch eines Kleinwagens auf 100 km Fahrstrecke. Dies rechtfertigt ohne weiteres den Stromverbrauch der Lüftungsanlage von z. B. 1,5 kWh pro Tag.
Die Einsparung an Primärenergie durch eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung kann also erheblich zur Verbesserung der Gesamtenergiebilanz des Gebäudes beitragen. Insbesondere bei Passivhäusern ist diese Technik praktisch unverzichtbar. Auch in vielen anderen Niedrigenergiehäusern wird sie eingesetzt. In der Schweiz ist eine kontrollierte Wohnraumlüftung für Minergie-Häuser Pflicht – zwar nicht unbedingt mit Wärmerückgewinnung, aber diese wird in den meisten Fällen realisiert.
Eine gute Wirksamkeit der Wärmerückgewinnung setzt eine ausreichende Dichtigkeit der Gebäudehülle voraus, weil sonst erhebliche Luftmengen durch Undichtigkeiten entweichen. Häufige Schwachstellen insbesondere bei Altbauten sind undichte Fenster und Türen, Rollladenkästen, Dachkonstruktionen sowie Feuerungsanlagen und Kamine.
Bei Frosttemperaturen kann es vorkommen, dass im Wärmetauscher die Feuchtigkeit der Abluft zunächst kondensiert und dann einfriert. Unter Umständen kann so die gesamte Lüftungsanlage temporär ausfallen, da der vereiste Wärmetauscher zu wenig Luft durchlässt. Um das Einfrieren zu verhindern, gibt es verschiedene Methoden:
Anlagen mit Feuchterückgewinnung in einem Enthalpie-Wärmetauscher (siehe unten) neigen von Natur aus wesentlich weniger zum Einfrieren, so dass hier an nicht zu kalten Standorten häufig keine zusätzlichen Maßnahmen notwendig sind.
Das Lüften mit einer Lüftungsanlage kann im Winter zu einer zu niedrigen relativen Luftfeuchtigkeit in den Räumen führen. Dieser Effekt ist ähnlich wie bei der Fensterlüftung, jedoch besser dosier- und regulierbar. Er kann durch Kaskadennutzung der Luft (siehe oben) weiter reduziert werden, und natürlich sollte ggf. ein unnötig hoher Luftdurchsatz vermieden werden.
Wenn selbst beim wirklich benötigten Luftdurchsatz die Räume zu trocken werden, kann anstelle diverser anderer Maßnahmen (wie z. B. dem Einsatz von Luftbefeuchtern) die Lüftungsanlage mit einer Vorrichtung zur Rückgewinnung von Feuchtigkeit ausgerüstet werden. Hierfür werden zwei unterschiedliche Prinzipien eingesetzt, die beide ähnlich wirksam sind:
Diese Mechanismen der Feuchtigkeitsrückgewinnung sind besonders wirksam, wenn die Zuluft kalt ist – also gerade im Winter, wenn die Feuchterückgewinnung wichtig ist. Bei höherer Luftfeuchtigkeit verlieren sie automatisch an Wirksamkeit, so dass eine zu hohe Feuchte nicht wahrscheinlich ist. Die Feuchterückgewinnung lässt sich ggf. aber auch deaktivieren, z. B. durch Einsetzen eines einfachen Wärmetauschers ohne Feuchterückgewinnung zu bestimmen Jahreszeiten.
Im Vergleich zu einer aktiven Befeuchtung (mit Verdampfung von von außen zugeführtem Wasser) ist eine Feuchterückgewinnung sehr vorteilhaft, vor allem da kein zusätzlicher Energieaufwand und praktisch kein Wartungsaufwand anfällt (etwa für regelmäßige Entkalkung). Die hygienischen Probleme, die aktiv befeuchtende Anlage bei unzureichender Wartung schnell verursachen können, dürften bei Lüftungsanlagen mit Feuchterückgewinnung prinzipbedingt kaum auftreten.
Praktisch jede Lüftungsanlage enthält einen oder mehrere elektrisch angetriebene Ventilatoren. Der dadurch entstehende Bedarf an elektrischer Energie hängt stark von der Ausführung der Anlage ab. Er kann bei gut ausgeführten Anlagen recht niedrig sein, mit einer Leistungsaufnahme von ca. 50 W (einschließlich Steuerung) bei einer Luftmenge von 150 m3/h. Bei ganzjährigem Betrieb mit 50 W werden pro Jahr 438 Kilowattstunden verbraucht, was nicht vernachlässigbar ist, aber doch nur ein Bruchteil der Energie, die über die Wärmerückgewinnung bei der Heizung (oder evtl. beim Warmwasser) eingespart werden kann.
Ein hoher Energieaufwand kann bei einer Lüftungsanlage unter verschiedenen Umständen auftreten:
Ein gut geplante und ausgeführte Lüftungsanlage kann den Wohnkomfort erheblich steigern und wird deswegen auch häufig als Komfortlüftung bezeichnet:
Ein relevanter gesundheitlicher Vorteil kann zudem sein, dass die Konzentrationen jeglicher Luftschadstoffe, die z. B. von Baumaterialien oder Geräten im Haus abgegeben werden, durch die kontinuierliche Belüftung niedrig gehalten werden. Dies gilt beispielsweise für Formaldehyd in Teppichen oder Wandverkleidungen oder Teer in alten Bodenbelägen, ebenso für Radon. Ebenso wird zuverlässig vermieden, dass die Luftfeuchtigkeit zu hoch wird, was insbesondere im Winter zu gesundheitsschädlicher Schimmelbildung führen könnte.
Bei schlechter Ausführung von Lüftungsanlagen können jedoch auch erhebliche Beeinträchtigungen des Komforts auftreten:
Weil schon sehr viele Lüftungsanlagen gebaut und betrieben wurden, gibt es hierzu einen großen Erfahrungsschatz [2] sowie eine Auswahl sehr ausgereifter Geräte. Gut ausgebildete Lüftungsfachleute sollten Probleme wie die genannten durch eine geeignete Auslegung sicher vermeiden können. Hierfür werden das Gebäude oder die Pläne genau studiert, dann wird ein umfassendes Lüftungskonzept erstellt (unter Berücksichtigung der geplanten Nutzung). Beim Einbau wird die Befolgung des Konzepts kontrolliert.
Im Prinzip ist es möglich, Wohnräume über eine Lüftungsanlage zu kühlen, indem gekühlte Zuluft zugeführt wird. Hierzu werden unterschiedliche Verfahren der Kühlung eingesetzt:
Die Möglichkeiten der Kühlung von Räumen über zugeführte Kaltluft sind jedoch grundsätzlich begrenzt, da die Wärmekapazität der Luft sehr gering ist, so dass dem Haus selbst bei erheblicher Abkühlung der Luft keine sehr große Wärmemenge entzogen werden kann. (Aus dem gleichen Grund kann eine Warmluftheizung nur eine recht begrenzte Heizleistung erbringen.) Zudem kann es zu Feuchtigkeitsproblemen kommen, insbesondere wenn keine Entfeuchtung der Luft erfolgt. In der Regel dürfte es sinnvoller sein, die finanziellen Mittel auf einen guten Sonnenschutz zu konzentrieren.
Eine Lüftungsanlage verursacht wie andere aktive Teile der Haustechnik einen gewissen Wartungsaufwand. Beispielsweise alle 6 Wochen müssen Luftfilter gereinigt werden (was aber oft mit einem Staubsauger in wenigen Minuten erledigt ist), und ein Austausch der Luftfilter ist z. B. einmal jährlich nötig. Ein Kundendienst durch einen Fachmann kann alle zwei bis vier Jahre nötig sein, um das Lüftungsgerät sorgfältig zu reinigen. Die Reinigung der gesamten Luftleitungen ist aufwändiger, mag aber nur alle 10 bis 15 Jahre notwendig sein, insbesondere wenn an den Abluft-Öffnungen Filter angebracht sind, so dass alle Leitungen nur von gefilterter Luft durchflossen werden.
Nicht fachgerecht ausgeführte oder nicht ausreichend gewartete Lüftungsanlagen können im Prinzip hygienische Probleme verursachen, beispielsweise wenn sich im Zuluftfilter große Mengen von Schmutz abgesetzt haben. Jedoch ist zu beachten, dass selbst eine gewisse Bakterienbelastung in der Zuluft unter Umständen nicht nachteiliger wäre als die Bakterienbelastung in der Raumluft ohne Betrieb einer Lüftungsanlage. Eine starke Verkeimung eines Lüftungsgeräts kann normalerweise nicht auftreten, da anders als bei Geräten zur aktiven Luftbefeuchtung dafür die Feuchtigkeit fehlt. Zwar kann im Wärmetauscher Kondensation auftreten, aber praktisch nur auf der wenig problematischen Abluftseite.
Der Betrieb einer Lüftungsanlage kann etliche hygienische Probleme in einem Haus beseitigen oder mildern. Insbesondere wird die gesundheitlich sehr bedenkliche Gefahr der Schimmelbildung vermieden, und eine starke Ansammlung von diversen Schadstoffen in der Luft durch Ausgasung z. B. aus Teppichen oder Böden wird durch den ständigen Luftaustausch verhindert.
Einige generelle Empfehlungen im Zusammenhang mit Lüftungsanlagen können gegeben werden:
Für Neubauten ist es in der Regel sehr sinnvoll, eine kontrollierte Wohnungslüftung (Komfortlüftung) mit Wärmerückgewinnung von Anfang an einzubauen. Die moderaten Zusatzkosten sind durch die Energieeinsparung beim Heizen und den Komfortgewinn leicht zu rechtfertigen. Ohne Lüftungsanlage wäre gerade bei Neubauten mit guter Dichtigkeit ein recht häufiges Lüften notwendig.
Abbildung 3: Anbringung von Lüftungsleitungen bei einer Altbausanierung. Zunächst wurden die Leitungen einfach auf der alten Außenwand verlegt. Im nächsten Schritt (auf dem Bild nicht gezeigt) wurden in einer ersten Wärmedämmschicht aus 10 cm dicken Polystyrol-Platten Lücken für diese Leitungen gelassen. Schließlich wurde die gesamte Fassade mit einer weiteren, diesmal durchgehenden Dämmschicht von nochmals 10 cm Dicke überdeckt.
Bei der Sanierung von Altbauten ist es häufig möglich, eine Lüftungsanlage einzubauen. Jedoch kann der Aufwand für den nachträglichen Einbau deutlich höher sein, insbesondere weil die Verlegung der Lüftungsleitungen im Haus Probleme mit Kostenfolgen verursachen kann. In manchen Fällen können aber die Lüftungsleitungen unter einer Außen-Wärmedämmung angebracht werden (siehe Abbildung 2), wenn die Wärmedämmung ebenfalls im Zuge der Sanierung durchgeführt wird.
Außerdem sollte erst eine ausreichend hohe Luftdichtigkeit der Gebäudehülle gewährleistet sein, weil sonst die Wirksamkeit der Wärmerückgewinnung in Frage gestellt ist.
Andererseits kann eine Lüftungsanlage im Altbau sehr wünschenswert sein, um etwa eine Neigung zur Schimmelpilzbildung in Wänden zu beheben.
Die Wärmerückgewinnung für die Vorwärmung der Zuluft ist energetisch wesentlich günstiger als die Verwendung einer Wärmepumpe. Wenn jedoch bei einem Altbau nur eine reine Abluftanlage praktisch realisierbar ist, kann die Wärmepumpen-Lösung vernünftig sein.
Eine Anlage mit Feuchterückgewinnung ist empfehlenswert, besonders wenn die Wohnfläche pro Person hoch ist und damit eine geringe Feuchtelast im Haus auftritt.
Ein offenes Kamin kann zu Problemen führen. Es verhindert es eine gute Luftdichtigkeit der Gebäudehülle, so dass der volle Energiespareffekt der Lüftungsanlage nicht realisiert werden kann. Außerdem müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um unter allen Umständen zu verhindern, dass während des Betriebs des Kamins die Lüftungsanlage einen Unterdruck erzeugt und dadurch Abgase aus dem Kamin in den Wohnraum saugt. (Insbesondere durch das oft entstehende Kohlenmonoxid können Abgase von Holzfeuerungen sehr giftig sein.) Bei typischen Lösungen wird die Lüftungsanlage automatisch deaktiviert, wenn das Kamin betrieben wird.
Die Probleme durch ein offenes Kamin können am einfachsten gelöst werden, indem das Kamin einen Alkohol-Einsatz bekommt. Da dessen Abgase sehr sauber sind, kann das Kamin nach oben geschlossen werden. Im Vergleich zu einem Holzfeuer ist die mit Alkohol erzeugte Wärme zwar viel teurer, wird dafür aber auch viel effizienter genutzt: Sie gelangt zu 100 % in den Wohnraum.
Grundsätzlich sollten Lüftungsanlagen nur von gut ausgebildeten und erfahrenen Lüftungsfachleuten eingebaut werden, weil sonst die Gefahr groß ist, dass die Anlage nicht optimal funktioniert. Die Planung einer Anlage und die Überwachung des Einbaus durch einen guten Lüftungsfachmann reduziert das Risiko von Problemen sehr stark. Ebenso kann die Beurteilung einer alten Anlage durch einen Experten sehr hilfreiche Hinweise geben.
Der Wartungsaufwand für eine Komfortlüftung ist gering. Jedoch sollten die geforderten Filterwechsel regelmäßig durchgeführt werden.
Im Sommer kann im Prinzip auf Fensterlüftung umgestellt werden, so dass eine Lüftungsanlage abgestellt werden kann. Jedoch ist der Energieverbrauch einer guten Anlage nicht so hoch, dass der Betrieb auch im Sommer nicht gerechtfertigt werden könnte.
| [1] | H. Huber und R. Mosbacher, "Wohnungslüftung – das Standardwerk", Faktor Verlag, Zürich |
| [2] | A. Greml et al., Untersuchung "Technischer Status von Wohnraumlüftungsanlagen" (sehr detaillierte Untersuchung bestehender Anlagen mit wertvollen Tipps zur Vermeidung von Planungsfehlern) |
Siehe auch: Belüftung von Gebäuden, Kohlendioxid, Luftfeuchtigkeit, Luftbefeuchter, Passivhaus, Niedrigenergiehaus, Minergie