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Luftwechselrate

Definition: der zugeführte Volumenstrom der Frischluft dividiert durch das Luftvolumen eines Raums

Englisch: air exchange rate

Kategorie: Haustechnik

Formelsymbol: n

Einheit: 1/h

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.12.2013; letzte Änderung: 14.03.2020

Die Luftwechselrate eines Raums oder Gebäudes ist der als Frischluft zugeführte Luftvolumenstrom (in Kubikmetern pro Stunde, m3/h) dividiert durch das Luftvolumen des Raums. Man erhält also eine Größe der Einheit 1/h = h−1. Beispielsweise bedeutet eine Luftwechselrate von 2 /h (“zwei pro Stunde”), dass im Rahmen der Belüftung pro Stunde das Doppelte des Luftvolumens im Raum zugeführt bzw. ausgetauscht wird.

Ein gewisser Luftwechsel kann auch unkontrolliert durch Undichtigkeiten erfolgen. Beispielsweise kann mit einem Blower-Door-Test (einem speziellen Messverfahren für die Dichtigkeit der Gebäudehülle) eine Luftwechselrate für 50 Pa Druckdifferenz zwischen innen und außen ermittelt werden. Dies bedeutet aber keineswegs, dass dieser Wert der Luftwechselrate (als n50 bezeichnet) dann auch in der Realität auftreten wird. Die tatsächliche Luftwechselrate durch Undichtigkeiten hängt stark von den Wetterbedingungen ab (z. B. von den Windverhältnissen). Messtechnisch ist sie schwer erfassbar. Immerhin kann die Größe des n50-Werts als ein Anhaltspunkt dafür dienen, wie dicht die Gebäudehülle ist.

Statt Luftwechselrate spricht man oft verkürzt auch einfach von dem Luftwechsel, obwohl dies streng genommen ein Wort für das Phänomen und die Luftwechselrate ein Maß für dessen Stärke ist. Ungenau ist auch der alternative Begriff Luftwechselzahl, da es sich nicht um einen reinen Zahlenwert (eine dimensionslose Größe) sondern tatsächlich um eine Rate handelt.

Wenn eine raumlufttechnische Anlage auch einen Teil der Raumluft als Umluft wieder zurückführt, wird dieser Beitrag bei der Luftwechselrate nicht mitgezählt; nur Frischluft ist relevant.

Was bestimmt die Luftwechselrate?

Der Betrieb einer Lüftungsanlage führt zu einer definierten Luftwechselrate, die z. B. über die Drehzahl von eingebauten Ventilatoren ggf. variiert werden kann.

Wenn dagegen Fensterlüftung durchgeführt wird, hängt die durchschnittliche Luftwechselrate an einem Tag davon ab, wie oft, wie lange und wie weit die Fenster geöffnet werden, ob das Wetter windig ist und wie groß die Temperaturunterschiede zwischen innen und außen sind. Bei geringen Temperaturunterschieden (z. B. im Sommer) entsteht nämlich nur ein schwacher Luftstrom; es muss also entsprechend länger gelüftet werden.

Undichtigkeiten des Gebäudes tragen meist nur geringfügig zur Luftwechselrate bei. Moderne Wohn- und Bürogebäude werden mit möglichst luftdichter Gebäudehülle ausgeführt, aber selbst “zugige” Altbauten erhalten allein durch Undichtigkeiten keine hygienisch ausreichende Luftwechselrate. Übrigens kann dieser Wert auch für verschiedene Räume des Gebäudes sehr unterschiedlich sein.

Wie groß muss die Luftwechselrate sein?

Für den Mindestluftwechsel, d. h. die mindestens nötige Luftwechselrate in Gebäuden gibt es DIN-Normen. Im Folgenden werden jedoch nicht Vorschriften diskutiert, sondern rein sachliche Notwendigkeiten.

Für Wohn- und Bürogebäude hängt die nötige Luftwechselrate davon ab, wie stark die Räume belegt sind. Selbst ohne Belegung sollte aber eine minimale Luftwechselrate von z. B. 0,3 /h bis 0,5 /h nicht unterschritten werden. Beispielsweise für ein Büro mit 20 m2 Fläche und 2,5 m Höhe, also 50 m3 Volumen, bedeutet das einen Mindest-Volumenstrom von 15 bis 25 m3/h (auch ohne Belegung). Zudem sollten rund 20 bis 30 m3/h Frischluft pro Person verfügbar sein, damit die CO2-Konzentration nicht zu stark ansteigt. Wenn das genannte Büro mit drei Personen belegt ist, ergibt dies also 60 bis 90 m3/h, was einer Luftwechselrate von 1,2 /h bis 1,8 /h entspricht. Man sieht, dass bei solchen Verhältnissen die Luftwechselrate entsprechend der Dichte der Personenbelegung gewählt werden muss, man also nicht einfach einen festen Richtwert verwenden kann. Für stark belegte Seminarräume und Konzerthallen kommt man auf recht hohe Werte, insbesondere wenn diese Räume nicht sehr hoch sind.

Bei Räumen mit besonderen Feuchtigkeits- oder Geruchsbelastungen sind natürlich höhere Luftwechselraten günstig. Bei Lüftungsanlagen für die kontrollierte Wohnungslüftung wird die Abluft in der Regel größtenteils den Küchen und Badezimmern entzogen. Dadurch ergeben sich gerade bei kleinen Badezimmern deutlich höhere Luftwechselraten als z. B. für Wohnzimmer, was natürlich vorteilhaft ist.

Die erreichte Luftqualität hängt nicht allein von der Luftwechselrate und diversen Belastungen zusammen, sondern auch davon, wie kontrolliert die Frischluft zugeführt wird. Wenn etwa Luft durch gekippte Fenster unkontrolliert ein- und austreten kann, ist eine deutlich höhere Luftwechselrate für eine gute Luftqualität notwendig, als wenn die Luft mit einer Lüftungsanlage gezielt zu- und abgeführt wird. Eine gezielte Zufuhr erlaubt im Idealfall die besonders effektive Verdrängungslüftung, während eine unkontrollierte Zufuhr eher zur ineffizienteren Verdünnungslüftung führt.

Ein zu schwacher Luftwechsel ist aus mehreren Gründen ungünstig für Wohlbefinden und Gesundheit der Bewohner:

  • Es können hohe CO2-Konzentrationen in der Raumluft entstehen, die (z. B. bei Werten weit über 1000 ppm) zu Müdigkeit und Konzentrationsschwäche führen können.
  • Gerüche können sich zu stark ansammeln; die Luft wird “muffig”.
  • Ebenfalls können hohe Konzentrationen an Schadstoffen entstehen, wenn solche z. B. aus Baustoffen und Möbeln ausgasen, oder wenn Radon-Gas über den Kellerboden eindringt.
  • Ein häufiges Problem ist eine zu hohe Luftfeuchtigkeit, was sehr leicht zu Schimmelbildung führt. Dies führt dann zu weiteren Schadstoffen (Produkte der Schimmelpilze), die sehr gesundheitsschädlich sein können, z. B. Allergien und Asthma auslösen.

Unnötig hohe Luftwechselraten sollten andererseits aber auch vermieden werden, da sie nur Nachteile mit sich bringen:

  • In der Heizperiode führen sie zu einem unnötigen Wärmeverlust. (Dieser kann freilich durch Wärmerückgewinnung in der Lüftungsanlage stark vermindert werden.)
  • Eine zu starke Entfeuchtung kann zu einer zu niedrigen Luftfeuchtigkeit führen.
  • Starke Luftströme können zu unangenehmen Zugerscheinungen führen, vor allem wenn die Frischluft kalt zugeführt wird.

In manchen Fällen ist die hygienisch notwendige Luftwechselrate höher als die, die in Bezug auf die Luftfeuchtigkeit optimal wäre. Dann wird oft ein Kompromiss zwischen beiden Aspekten eingegangen. Günstiger ist es, wenn die Entfeuchtungswirkung durch eine Feuchterückgewinnung der Lüftungsanlage reduziert werden kann. Bei der Fensterlüftung ist dies freilich nicht möglich.

Weitere Details enthält der Artikel über die Belüftung von Gebäuden.

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Siehe auch: Belüftung von Gebäuden, Lüftungsanlage, Fensterlüftung, Blower-Door-Test, Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxid
sowie andere Artikel in der Kategorie Haustechnik

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