Konzepte in der Praxis

Ein Lüftungskonzept wird von einem Fachmann, also vom Architekten, Planer, Energieberater oder vom ausführenden Fachbetrieb erstellt. Dabei wird zunächst der notwendige Luftwechsel ermittelt. Anschließend erfolgt die Auswahl und Festlegung eines Lüftungssystems, bezogen auf die gesamte Wohnungs- bzw. Gebäudenutzfläche. Grundsätzlich gilt, dass die Thematik eines Lüftungskonzepts frühzeitig, gemeinsam mit dem Bauherrn, geklärt werden sollte. Nach DIN 1946-6 stehen lüftungstechnische Maßnahmen zur Verfügung, die sich im Hinblick auf Effizienz und Kosten unterscheiden.

Die Anforderungen nach DIN 1946-6

Die Norm DIN 1946-6 geht bei der Erstellung eines Lüftungskonzepts von vier verschiedenen Situationen aus (Tabelle 1).

Betrachtet der Planer die Lüftungsstufen, ist zu beachten, dass der Feuchteschutz nicht zwingend eine praxistaugliche Lösung darstellt. Ausreichend wäre diese Minimallösung dann, wenn nutzerverursachte Feuchtelasten wie Kochen, Duschen oder Wäsche waschen ausgeschlossen werden könnten. Rechtlich ist ein gebrauchstauglicher Zustand des Gebäudes notwendig. Damit wird die reduzierte Lüftung zur tatsächlichen Mindestanforderung.

Vergleich von Infiltration und Feuchteschutz

Der erste Schritt bei der Erstellung eines Lüftungskonzepts ist der Vergleich der für den Feuchteschutz notwendigen Luftmenge mit der Infiltration, sprich der Leckage-Rate der Gebäudehülle. Ist die notwendige Luftmenge zum Feuchteschutz höher als die zur Infiltration, ist eine lüftungstechnische Maßnahme zwingend erforderlich. In der Tabelle 2 sind die entsprechenden Luftmengen für Nutzungseinheiten auf Basis der Gebäudenutzfläche A_NE angegeben.

Vervollständigung des Lüftungskonzepts

Zur vollständigen Ausarbeitung des Lüftungskonzepts ist nicht nur das Volumen einer Nutzungseinheit entscheidend. Der Fachmann benötigt zusätzlich Angaben zur geplanten Personenanzahl, zur Luftdichtigkeit und zum Wärmeschutz sowie weitere Informationen zur Gebäudelage: Befindet sich das Haus in einer windstarken oder windschwachen Region? Ist es eingeschossig oder mehrgeschossig? Von welcher Windschutzklasse ist auszugehen?

Überblick der lüftungstechnischen Maßnahmen

Zuerst gilt es, zwischen einem System der freien Lüftung oder einem System der ventilatorgestützten Lüftung zu wählen: Bei Systemen der ventilatorgestützten Lüftung ist die Bemessung des Konzepts nach der Nennlüftung Pflicht. Bei Systemen der freien Lüftung wird die Bemessung nach der Nennlüftung durch die DIN 1946-6 lediglich empfohlen. Für Planer ist das eine widersprüchliche Formulierung, die in der Folge auch zu Planungskonflikten und Haftungsrisiken führen kann (Abbildung 3).

Sowohl bei den Systemen der freien Lüftung als auch bei denen der ventilatorgestützten Lüftung ist es laut der DIN 1946-6 ausreichend, Spitzenlasten ausschließlich über eine Fensterlüftung auszugleichen. Wohnraumlüftungsspezialisten konzipieren ihre Anlagen jedoch so, dass diese auch die Intensivlüftung leisten können.

Folgende Lüftungssysteme sind laut DIN 1946-6 vorgesehen:

• Querlüftung- und Schachtlüftung über Außenluftdurchlässe
• Abluftsysteme
• Dezentrale Zu- und Abluftsysteme mit oder ohne Wärmerückgewinnung
• Zentrale Zu- und Abluftsysteme mit oder ohne Wärmerückgewinnung

1. Quer- und Schachtlüftung (Systeme der freien Lüftung, Abbildung 4)

Systeme der freien Lüftung arbeiten auf Basis ausreichend dimensionierter Außenluftdurchlässe (ALD) und Überströmdurchlässe (ÜLD). In Wohn- und Schlafräumen wird Zuluft benötigt, Bad und Küche werden als Feucht- bzw. Ablufträume definiert. Bei der Querlüftung kommen als „Lüftungsmotor“ nur der Wind und größere Temperaturdifferenzen innen und außen zum Tragen. Bei der Schachtlüftung wird die Abluft durch thermischen Auftrieb, also nur bei entsprechendem Temperaturunterschied, mittels ausreichend dimensionierter Schächte über das Dach abgeführt. Voraussetzung ist, dass jeder Abluftraum einen Schachtanschluss besitzt. Für eine sichere Funktion ist bei den Systemen der freien Lüftung vor allem die richtige Windrichtung entscheidend. Das heißt, Systeme der freien Lüftung sind keinesfalls zuverlässig planbar und können in der Folge nur schwer als kontrollierte Lüftung bezeichnet werden. Darüber hinaus verfügen sie über keine Wärmerückgewinnung und durch die ALD und ÜLD entstehen Wärme- bzw. Schallbrücken in der Gebäudehülle. Zudem ist mit Zugerscheinungen durch Kaltlufteintritt sowie dem Eintrag von Staub und Schadstoffen zu rechnen.

2. Abluftsysteme (ventilatorgestützte Lüftungssysteme, Abbildung 5)

Abluftsysteme können einfacher geplant werden, da sie unabhängig von den klimatischen Rahmenbedingungen funktionieren. Einzelventilatoren in jedem Abluftraum oder auch Zentralventilatoren mit Sammelleitungen werden so groß dimensioniert, dass die erforderlichen Mindestluftmengen sichergestellt werden können. Außenluftdurchlässe (ALD) und Überströmdurchlässe (ÜLD) in allen Zulufträumen stellen eine Frischluftnachströmung sicher. Dadurch entstehen jedoch auch bei dieser lüftungstechnischen Maßnahme Wärme- und Schallbrücken und der Nutzer kann durch Kaltlufteintritt Zugerscheinungen wahrnehmen. Auch der Eintrag von Staub und Schadstoffen wird nicht verhindert.

Abluftsysteme arbeiten in der Regel ohne Wärmerückgewinnung (außer in Kombination mit einer Wärmepumpe).

3. Dezentrale Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung (Abbildung 6)

Für eine Umsetzung der normativen Anforderungen sollte jeder Zu- und Abluftraum mit einem sogenannten Einzelraumgerät ausgestattet sein. Dezentrale Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung stellen im Gegensatz zu den Abluftsystemen eine gefilterte und im Winter vorgewärmte Frischluftversorgung sicher. In fensterlosen Ablufträumen ist allerdings der Einsatz von Einzelraumgeräten nicht zulässig, für diese gilt dann die Umsetzung nach DIN 18017-3. Gerade in dieser Kombination ist die richtige Balance der wohnungsweisen Volumenströme als mindestens kritisch zu bewerten. Pluggit bietet mit iconVent Einzelraumgeräte an, die mittels Zusatzrelais auch die Dysbalance der 18017-Ventilatoren ausgleichen können. Nachteil bei dezentralen Zu- und Abluftsystemen sind die vielen Öffnungen in der aufwendig abgedichteten Außenwand. Auch hier entstehen Wärme- und Schallbrücken, außerdem kommt es zu optischen Beeinträchtigungen der Fassade.

4. Zentrale Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung (Abbildung 7)

Bei zentralen Zu- und Abluftsystemen wird mit nur einem Lüftungsgerät die gesamte Wohnung bzw. das gesamte Einfamilienhaus versorgt. Entsprechende Leitungsnetze führen zu allen Zu- und Ablufträumen einer Nutzungseinheit. Durch den Einsatz von Schalldämpfern und großzügig dimensionierten Ein- und Auslässen wird ein Luftaustausch ohne Geräuschbelästigung und Zugerscheinungen sichergestellt. Gerätefilter sorgen darüber hinaus für Frischluftqualität. Die Wärmerückgewinnung beträgt bis zu 90 %. Auch die Energieeffizienz von Zentralgeräten liegt auf hohem Niveau. So verursacht der Stromverbrauch einer Lüftungsanlage für ein Einfamilienhaus mit circa 150 m² bei Dauerbetrieb der Nennlüftung Kosten zwischen 50 und 60 Euro im Jahr. Gleichzeitig spart die Lüftungsanlage durch die Wärmerückgewinnung Kosten für die Heizenergie ein.

Erhöhte Anforderungen nach DIN 1946- 6

Zusätzlich werden in der DIN 1946-6 auch verschärfte Rahmenbedingungen definiert. Mit einer H-Kennzeichnung werden erhöhte Anforderungen an die Raumluftqualität gestellt. Diese ist dann zum Beispiel durch bessere Filterklassen (F7 statt G3) und zusätzliche Filter in allen Ablufteinlässen umzusetzen. Eine E-Kennzeichnung steht für eine höhere Energieeffizienz und begrenzt den Energieverbrauch der Anlage. Durch besonders effiziente Ventilator-Regelungstechnologien und druckverlustarme Leitungsnetze wird diese Anforderung umgesetzt. Auch die Anforderungen an die Geräuschsituation kann durch die sogenannte S-Kennzeichnung verschärft werden. Hier sind dann exakte Zielwerte zu vereinbaren, die zum Beispiel durch großzügigere Leitungsquerschnitte oder mehr Luftauslässe erreicht werden können. Je geringer der Druckverlust im Leitungsnetz, desto weniger Drehzahl ist am Ventilator erforderlich und umso leiser arbeitet ein Lüftungsgerät. Pluggit trägt mit den Systemkomponenten und den entsprechenden Kalkulationsvorschlägen in der Regel auch allen erhöhten Anforderungen aus der DIN 1946-6 Rechnung.

Beispielhafte Erstellung eines Lüftungskonzepts

Im Folgenden wird ein Lüftungskonzept für ein Zu- und Abluftsystem am Beispiel eines Einfamilienhauses abgebildet. Als Bemessungsgrenze gilt die Nennlüftung.

Im Rahmen einer Vorrecherche wird die erforderliche Luftmenge für den Feuchteschutz eines Gebäudes mit der zu erwartenden Infiltration bzw. Restundichtigkeit des Gebäudes verglichen, um herauszuarbeiten, ob eine lüftungstechnische Maßnahme erforderlich ist.

Zunächst werden die erforderlichen Gebäudedaten erhoben:

• Beheizte Wohnfläche:152 m²
• Belüftete Fläche:152 m²
• Raumhöhe:2,55 m
• Belüftetes Volumen:387,6 m³
• geplante Nutzeranzahl:4 Personen

Erforderliche Daten:

• Gebäudelage (wird anhand der örtlichen jahresdurchschnittlichen Windgeschwindigkeiten < bzw. >3,3 m/s ermittelt)
• WindschwachQ Windstark£
• Luftdichtheit: Kategorie A (n₅₀ = 1,0 /h)Q Kategorie B (n₅₀ = 1,5 /h)£ Kategorie C (n₅₀ = 2,0 /h)£
• Anzahl der Geschosse: eingeschossig£ mehrgeschossigQ
• Wärmeschutz (f_WS):hoch (mind. WSchV 1995)Q niedrig (Bestand vor 1995)£
• Windschutzklasse:offen£ normalQ geschützt£

Das Einfamilienhaus steht in einer windschwachen Region. Um den Feuchteschutz zu gewährleisten, wird ein Volumenstrom von 52 m³/h benötigt. Durch Infiltration kommen aber nur 41 m³/h zustande, in einer windstarken Region wären es ca. 45 m³/h. Selbst für den Feuchteschutz ist hier also nicht ausreichend Infiltration vorhanden. Das heißt, eine lüftungstechnische Maßnahme ist zwingend notwendig.

1. Schritt

Berechnung des (benötigten) Luftvolumenstroms zum Feuchteschutz (q_v,ges,NE,FL)

• q_v,ges,NE,FL = f_WS (–0,001 A_NE² + 1,15 A_NE + 20)
• Bedarf zum Feuchteschutz: q_v,ges,NE,FL = 52 m³/h

2. Schritt

Berechnung des (erwarteten) Luftvolumenstroms durch Infiltration (q_{v,Inf, wirk})

• q_{v,Inf, wirk} = f_{wirk, Komp} A_NE H_R n₅₀ (f_{wirk, Lage} p/50)ⁿ
• Erreichbarkeit durch Infiltration: q_{v,Inf, wirk} = 41 m³/h

3. Schritt

q_v,ges,NE,FL 52 m³/h > q_{v,Inf, wirk} 41 m³/h

q_v,ges,NE,FL > q_V,Inf,wirk erfordert lüftungstechnische Maßnahme!

Auswahl lüftungstechnischer Maßnahmen

Zur Auswahl der lüftungstechnischen Maßnahmen berechnet man nach DIN 1946-6 den Bedarf des Gesamt-Außenluftvolumenstroms.

Dieser Wert hängt unter anderem von variablen Faktoren, z. B. von der Nutzfläche, ab:

q_{v,ges, NE, NL} = –0,001 A_NE² + 1,15 A_NE + 20

(Nutzungsfläche A_NE in m²; Außenvolumenstrom q_v,ges in m³/h)

q_{v,ges, NE, NL} = –0,001 152² + 1,15 152 + 20

q_{v,ges, NE, NL} = 174 m³/h

Für die Nennlüftung wird ein Gesamt-Außenluftvolumenstrom (inkl. Infiltration) von 174 m³/h benötigt.

Berechnung der tatsächlich wirksamen Infiltration

Die tatsächlich wirksame Infiltration ist je nach Art der lüftungstechnischen Maßnahme unterschiedlich und muss somit separat berechnet werden. Ein reines Abluftsystem erzeugt einen vergleichsweise hohen Unterdruck, dadurch erfolgt mehr Infiltration als bei einem volumenstrombalancierten Zu- und Abluftsystem. Im Rechenbeispiel dürfen insgesamt 20 m³/h als Infiltration abgezogen werden.

DIN 1946 Teil 6: Berechnung der Nennlüftung

Zur Berechnung der Nennlüftung wird die tatsächlich wirksame Infiltration vom Gesamt-Außenluft-Volumenstrom abgezogen:

q_v,LtM,NL = q_v,ges,NL – q_v,Inf,wirk

q_v,LtM,NL = 174 m³/h – 20 m³/h = 154 m³/h

Der Mindestzuluftbedarf für die Nennlüftung durch das Lüftungssystem beträgt im Rechenbeispiel 154 m³/h.

Kontrollrechnung: Der Mindestbedarf richtet sich ebenfalls nach der Nutzeranzahl. Die Mindestanforderung liegt bei 30 m³/h pro Person bezogen auf die gesamte Nutzungseinheit. (Beispiel EFH 30 m³/h 4 Personen = 120 m³/h). Hier entscheidet immer der größere Wert.

Bestimmung der Zulufträume

Alle Räume, wo die Nutzer sich längere Zeit aufhalten, werden als Zulufträume definiert. Das sind z. B.: Wohnzimmer, Schlafzimmer, Esszimmer, Kinderzimmer. Die Aufteilung der Zuluftvolumenströme zeigt Tabelle 8.

Aufteilung für das Beispiel EFH (Tabelle 9):

Die Zuluftleistung für die Nennlüftung beträgt 154 m³/h. Da die Gesamtluftmengen für Zu- und Abluft ausgeglichen zu bilanzieren sind, beträgt die erforderliche Abluftleistung (zuzüglich der 20 m³/h Infiltration) für das Bauvorhaben im Rechenbeispiel: 155 m³/h

Bestimmung der Ablufträume

Als nächstes erfolgt die Berechnung des Abluftvolumenstromes auf Basis der Menge aller Ablufträume im Gebäude. Alle Räume, in denen die Luft durch Feuchtigkeit und Gerüche belastet wird, werden als Ablufträume definiert: Küche, WC, Hauswirtschaftsraum, Technikräume und Bad. Diese Räume sind nach Tabelle 10 mit festen Luftmengen belegt.

Aufteilung für das Beispiel EFH (Tabelle 11):

Da die für das Beispielgebäude erforderliche Abluftgesamtmenge geringer ist als der Zuluftbedarf, ist ein zusätzlicher Abluftanschluss (Flur DG) erforderlich.

Von den Gesamt-Abluftvolumenströmen wird anschließend wieder die bereits errechnete Infiltrationsleistung, bilanziert auf die einzelnen Anschlüsse, abgezogen (Tabelle 12):

Im Ergebnis müssen die Abluftgesamtmenge und die Zuluftgesamtmenge gegeneinander ausbalanciert sein (Tabelle 13).

Auf Basis dieser Luftmengendaten kann in der Praxis eine exakte Planung des Lüftungssystems erfolgen. Die Menge der Gesamtvolumenströme ist hierbei die Grundlage für die Größenauswahl des Lüftungsgerätes. Die raumbezogenen Luftmengen für Zu- und Abluft dienen zur Berechnung der jeweils erforderlichen Leitungsquerschnitte und der Auslassanzahl pro Raum.

Neufassung DIN

Die Norm DIN 1946-6 wird derzeit im Normenausschuss umfänglich überarbeitet. Es ist also mit Änderungen in der Berechnung, Planung und somit auch Umsetzung von Wohnraumlüftungsanlagen zu rechnen. Eine Neufassung der Lüftungsnorm erscheint voraussichtlich Anfang 2017.

Software für Lüftungskonzepte

Zur Erstellung von Lüftungskonzepten können verschiedene kostenfreie Software-Lösungen genutzt werden. Ein vom VfW Bundesverband für Wohnungslüftung e.V. bereitgestelltes Programm für die Vorrecherche steht unter www.wohnungslueftung-ev.de zum Download bereit.

Um die für einzelne Räume notwendigen Luftmengen zu ermitteln, eignet sich die Software des Fachverbands Gebäude Klima e. V., die unter www.fgk.de abgerufen werden kann. Wer über die Luftmengenberechnung hinaus eine technische Lösung planen möchte, sollte sich mit einer kostenpflichtigen Lösung auseinandersetzen.

Uwe Schumann ist Schulungsleiter der Pluggit-Academy. Der HLS-Installateur bringt zehn Jahre Erfahrung im Wohnbau und in der Fertighausbranche mit. Seit 1999 ist er spezialisiert auf die Entwicklung und Planung von Wohnraumlüftungssystemen. Außerdem ist er in diversen Verbänden aktiv. (0 89 41) 11 25-0 www.pluggit.com