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Der Lüftungsaustausch in einem Gebäude

Eine intensive Lüftung der Räume ist erforderlich, um die verbrauchte Atemluft (höherer CO2-Gehalt) auszutauschen, die Luftfeuchtigkeit, Schadstoff- und Staubkonzentration und die Radioaktivität zu verringern. In Schweden wurde in stark wärmegedämmten Wohnungen eine Erhöhung von der Dosis 110 mrem bis auf 380 mrem festgestellt. (Jede radioaktive Strahlung - ob natürlich oder künstlich - ist lebensfeindlich. Prof. Fritz-Niggli) Empfehlenswert ist daher ein Luftwechsel von 2 bis 3. Neben diesem Fakt ist die Reduzierung der Luftfeuchtigkeit ein wichtiger Aspekt der Lüftung.

Daneben sind aber auch die im Gebäude vorkommenden chemischen Schadstoffe, die internationale Forschergemeinschaft hat sich zur Beurteilung von Innenraumbelastungen auf etwa 20 chemische Hauptschadstoffe 1) geeinigt, und die Feinstäube von kleiner 10 Mikrometer Größe zu beachten. Chemische Schadstoffe kommen etwa zehnmal so häufig vor, wie unter freiem Himmel. Die Fein- bis Ultrafeinstäube können unmittelbar mit Atemwegserkrankungen und Allergien zu tun haben und vermutlich auch das Herz-Kreislauf-System beeinflussen. Es aber auch festzustellen, dass besonders das Rauchen oder Abbrennen von Räucherstäbchen die mit Abstand größte Luftbelastungen darstellen. Gefolgt wird dies von Ausdünstungen aus der Küche und beim Heizen. Eine ganzjährige Luftzirkulation ist das beste Mittel Schadstoffe im Gebäude gering zu halten. [1]

Unser Körper gibt ständig Feuchtigkeit an die Raumluft ab. Ebenso entsteht Feuchtigkeit beim Kochen, Duschen und durch Zimmerpflanzen. Die relative Luftfeuchtigkeit steigt an, wenn diese feuchtere Luft nicht von Zeit zu Zeit ausgetauscht wird. Erfolgt dies nicht ausreichend, so kann es unter Umständen an kühleren Bauteilen zur Kondensatbildung, wie früher an den einfachen Fensterscheiben, kommen oder in diesem Bereich ist die angrenzende Luftfeuchtigkeit höher. Das liegt daran, dass kühlere Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann.

Luftbedarf
Menschen atmen Sauerstoff mit der Luft ein und scheiden Kohlensäure und Wasserdampf aus. Diese sind je nach Gewicht, Nahrung, Tätigkeit und Umwelt des Menschen in den Mengen verschieden. Man rechnet im Mittel je Person 0,02 m3/Stunde Kohlensäure und 40 g/Stunde Wasserdampferzeugung. Der Kohlensäuregehalt von 1-3 º/oo regt zum tieferen Atmen an, daher sollte der Anteil in der Wohnungsluft möglichst nicht über 1 º/oo liegen. Das bedingt bei einfachem Lüftungswechsel je Stunde einen Luftraum von 32 m3 für jeden Erwachsenen und 15 m3 für jedes Kind. (Die EnEV schreibt ein Lüftungswechsel von 0,6 beziehungsweise 0,7 h-1 vor.) Entsprechend der tatsächlichen Lüftungsrate ist das erforderliche Raumvolumen zu wählen.

Die Schimmelpilzbildung allein einer falschen Lüftung zuzuordnen ist grundsätzlich abzulehnen. Es sind hierfür meist mehrere Ursachen, zum Beispiel unzureichende Temperierung der Oberfläche oder auch unzweckmäßiger Materialeinsatz verantwortlich.
Schimmelpilz entsteht aber nicht nur an der kalten sondern auch an den warmen Wandoberflächen, also auch an einer wärmegedämmten Außenwand, wenn die entsprechenden Lebensbedingungen vorhanden sind. Diese Zusammenhänge werden im
Schimmelbuch erläutert. Es kann zum Beispiel auch eine Abschätzung mit einem Berechnungstool zur Schimmelpilzbildung vorgenommen werden.

Durch das Fraunhofer-Institut wurde die Luftwechselzahl untersucht. In einer Tabelle werden die Werte aufgeführt.

LüftungsartLuftwechselrate pro StundeDauer der Lüftung für einen Luftaustausch
geschl. Fenster und Türen0,0 bis 0,5mindestens 2 Std. (je dichter
die Fenster, so geht der Wert gegen unendlich)
Fenster gekippt0,5 bis 2,00,5 Std. bis 2 Std.
halb geöffnetes Fenster5 bis 106 bis 12 Min.
völlig offenes Fenster9 bis 154 bis 7 Min.
Querlüftung40 1,5 Min.

 

Sehr dichte Fenster sind ungünstig. Ebenso bringen gekippte Fenster nur einen geringen Luftaustausch. Besser sind ein offenes Fenster oder eine kurze Querlüftung. Die Argumente, täglich 3 bis 4 mal kräftig lüften, erfordern immer die Anwesenheit eines "Lüfters", ganz zu schweigen von der Gewohnheit und der Einstellung. Auch bei Abwesenheit erhöht sich die Luftfeuchtigkeit zum Beispiel durch die Zimmerpflanzen. Die Lüftung ist die wichtigste Maßnahme, um die Luftfeuchtigkeit in den Räumen zu senken.

In Schweden wurde daher eine zusätzliche Zwangsbe- und Entlüftung eingeführt. Es gibt einfache Systeme, die nur aus dem Schlafzimmer, der Küche und dem Badezimmer die Luft absaugen und durch regelbare Lüfterdosen in den Wänden der Wohnräume Luft nach strömen lassen. Neuerdings werden in Deutschland hochgedämmte dichte Fenster mit undichten Lippendichtungen eingebaut. Nach der energetischen Sanierung eingebaute und ständig laufende Abluftventilatoren in der Wohnung (Bad oder WC) sollen eine Zwangslüftung bewirken. Ein Abschalten ist natürlich untersagt.

Es werden auch die Argumente der "atmenden Wände" genannt. Hier wird sicherlich die sorptionsoffene Wandbeschichtung und das Diffusionsgefälle nach außen gemeint. Ersteres reguliert den Feuchtehaushalt in der Wohnung, zum Beispiel beim Kochen wird der Wasserdampf kurzzeitig von der Wandfläche aufgenommen und das Kondenswasser schlägt sich nicht beziehungsweise nur wenig auf Wandfliesen nieder. Zweiteres wird durch die äußere Wandbeschichtung, zum Beispiel bei einer Kunstharzbeschichtung oder das Wärmedämmverbundsystem, weitestgehend unterbunden. Im Extremfall kann sich in dieser Grenzschicht Feuchtigkeit ansammeln. Insgesamt wird durch die Diffusion verhältnismäßig wenig Feuchtigkeit nach außen abgegeben.

Aber, und das wird bei der Lüftungsargumentation vergessen, nur über die ungehinderte Diffusion kann die Wandkonstruktion trocken bleiben. Ist die Wand feucht, so erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit je Baustoff extrem und die Folge sind höhere Heizenergieverbräuche. In einem extremen Fall in Zwickau (2001) veränderte sich der u-Wert einer Innenwand aus Beton zu einem ungeheizten Treppenhaus von ca. 1,9 W/m²K auf über 4 W/m²K. In der folgenden Tabelle wird die aus dem Raum abgeführte Feuchtigkeit durch Diffusion und Lüften in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur gegenübergestellt.

Temperatur der Außenluft [ºC] Diffusion durch die Außenwand [g/h] (Abhängig von der Größe und dem Wandaufbau/Materialien)durch einfachen Luftwechsel (Abhängig vom Raumvolumen, der Innentemperatur und Feuchtigkeit und der Feuchtigkeit der Außenluft.
- 20 5,5 436
-10 4,8 378
0 3,2 242
+10 0,415
 

Allerdings steht die notwendige Lüftung im Widerspruch zur alten WSchVO 95 und der neuen EnEV.

In Busse wird auf eine Mindestanforderung an Luftaustausch in Wohnungen von 0,8 h-1 gefordert, wonach keine Schimmelpilzbildung erfolgt. Dieselbe Lüftungsrate beziehungsweise etwas mehr wurde von mir bereits 1994 in einem Vortrag gefordert.

Herr Prof. Dr. Hausladen vertrat 1997 die Meinung, dass bei ständiger Einhaltung von Luftwechselzahlen von 0,2 bis 0,3 h-1 keine Schimmelbildung erfolgt. Das Dichtmachen der Gebäude ist der richtige Weg, um die Witterungseinflüsse auszuschalten. Für die geringere Lüftung wurde verschiedene Argumente dargelegt, wie dass die Grenzwerte der Geruchsabgabe (Maßeinheit olf) kaum erreicht werden und für cirka 50 % der Menschen eine Luftmenge von 5 m³/h ausreicht. Die VDI sieht 30 m³/h vor. Frau Prof. Dr. Eicker betrachtete einen Luftwechsel von 0,3 bis 0,4 h-1 plus einer angenommenen unkontrollierten Lüftung, das sind 0,5 h-1, als ausreichend. (Im Artikel zur Luftfeuchtigkeit wird die Lüftungsraten gegenübergestellt und es wird deutlich, dass diese nicht ausreichen.) Hier wird mit den hohen Lüftungswärmeverlusten argumentiert, die mit der Dichtheitsprüfung Blower Door-Verfahren zu überprüfen ist. Nach der EnEV liegt bei einer Fensterlüftung die Lüftungswechselrate zwischen 0,6 h-1 mit Nachweis durch das Blower Door-Verfahren und ohne Nachweis bei 0,7 h-1 Bei Abluftanlagen liegen die Werte zwischen 0,45 und 0,6 h-1. Durch die EnEV richten sich die notwendigen Lüftungswechselraten nicht nach den hygienischen Erfordernissen, sondern nach anlagentechnischen Möglichkeiten.

(Anmerkung: Eine unkontrollierte Lüftung durch Ständerbauwände verursachen Tauwasserschäden infolge von Dampfkonvektion an der Holzkonstruktion sowie beträchtliche Wärmeverluste und sollte in diesem Fall auch vermieden werden.) Herr Prof. Dr. Hauser legte 1999 dar, dass bei einer Erhöhung der Luftwechselrate um 0,1 h-1 der Energieverbrauch sich jeweils um 7 kWh/m2a erhöht (gilt nur ohne Wärmerückgewinnung). Bei den vorgesehen hygienisch notwendigen Lüftungsraten von 0,8 h-1 entspricht dies 56 kWh/m²a. Geringere Lüftungsraten von 0,45 h-1 ergeben dagegen nur 31,5 KW/m2a, dann fällt das Verhältnis zu den Transmissionswärmeverlusten nicht ganz so krass aus. Ein Ultraniedrigenergiehaus soll nur 30 kWh/m²a benötigen und ein Null-Heizenergiehaus kommt mit 16 kWh/m²a aus. Hier vergisst man aber einiges, dass man jedoch bei der Dokumentation eines Projektes zu Niedrigenergiehäusern (BINE V. 1.5.98) in einer Grafik sehr deutlich sieht. (Leider widersprechen sich die Balkendiagramme mit den Absolutwerten, sodass gemittelt werden musste.) Bei den 9 Häusern liegt im Schnitt der Wärmeverlust durch Lüftung bei 60 % und das entspricht 70 kWh/m2a. Im Ergebnis wird von einem Luftwechsel von 0,8 bis 1,3 h-1 gesprochen. Damit wird der bereits genannte Wert bestätigt. Die Transmissionswärmeverluste liegen bei 46 kW/m²a und einem u-Wert = 0,36-0,4 W/m²K. Unabhängig davon, dass effiziente energetische Lösungen gesucht werden müssen, stört das Problem "Lüftung", weil damit alle schön gerechneten Ergebnisse nicht aufgehen. Warum soll man dann 20 oder mehr cm Dämmwolle an die Fassade kleben, wenn bei dieser Dämmungsstärke ca. das 4-Fache des Wärmeverlustes allein durch das Lüften entsteht. Daher soll die Lüftungsrate so klein wie nur möglich sein. Dann stimmen die Verhältnisse wieder. Natürlich kann man durch eine Wärmerückgewinnung, wie sie in der Industrie schon sehr lange bekannt ist, durch Gleich-, Gegen- oder Kreuzstromverfahren, erzielen. Mit dieser Technik kann ein Teil des Lüftungswärmeverlustes reduziert werden. Die Effektivität ist abhängig von der Funktionsweise und der Gebäudegröße sowie deren Nutzung. Hier sei nur bemerkt, dass diese Anlagen einer ständigen Wartung unterliegen, sonst können sie schnell zu Brutstätte von Mikroorganismen werden.

Es geht eigentlich um etwas ganz anderes. Mit wissenschaftlich nicht immer begründbaren Argumenten, die meist auf Simulation beruhen, zum Beispiel Klimakatastrophe, Treibhaus-Effekt, Erderwärmung samt Abschmelzung der Polkappen (hierzu einige Beiträge), baldigen Rohstoffmangel und so weiter wird das wirtschaftlich unsinnige Superdämmgeschäft begründet. (Wobei ernst zu nehmende Umweltprobleme anstehen und hier nicht wegdiskutiert werden sollen. Aber man versucht immer wieder der Bevölkerung durch Bedrohungen Angst einzuflößen, um wirtschaftliche Interessen durchzusetzen.)
Das Verhältnis von Transmissionswärmeverlust zur Dämmung ist keine Gerade sondern eine Hyperbel und findet ihre (energetische) Wirtschaftlichkeit im Bereich bei einem u-Wert bei 0,5 bis 0,4 W/m2K. Das wird mit ausreichend dicken speicherfähigen Massivwänden oder einer Dämmung2) von wenigen Zentimeter (5,5 bis 12 cm Optimum bei 8 cm) erreicht. Mit 5,5 cm Dämmung wird die gleiche wirtschaftliche Wirkung erzielt, wie mit einer 12 cm dicken Dämmung.

In der nachfolgenden Grafik wird deutlich, je kleiner der u-Wert wird, umso größer ist der erforderliche (Dämm)Aufwand. Bei dem u-Wert handelt es sich um eine Exponentialfunktion y = x-a. Diese Funktion dient zum Beispiel zur mathematischen Erfassung von Sättigungsprozessen. Das wirtschaftliche und technische Optimum befindet sich bei dieser Kurve um den u-Wert von 0,5 W/m2K. Bei der hygienisch notwendigen Lüftung treten Wärmeverluste auf. Dies lässt sich in eine Funktion y = n (ein waagerechter Strich) darstellen. In dieser Grafik wird dies als hell grauer Bereich gekennzeichnet. Die Größe setzt sich aus dem Energieinhalt der Luft (vergleiche Mollier h,x-Diagramm) und der tatsächlichen Lüftungsrate (Summe aus kontrollierter und unkontrollierter Lüftung)zusammen. Das Einfügen ist zwar physikalisch nicht einwandfrei, da es sich um verschiedene Größen handelt. Es kann aber so grafisch das Problem der Sättigung dargestellt werden. Ob nun der äquivalente Energieverlust durch die Lüftung einem u-Wert 0,2 oder 0,17 W/m2K entspricht soll dahingestellt sein. Trotz einer Superdämmung kann in der Praxis damit der u-Wert nicht unter 0,2 W/m2K liegen. Liegt der theoretische u-Wert bei 0,25 W/m2K, so beträgt der praktische u-Wert ca. 0,4 W/m2K (aus 0,17...0,2 + 0,25).

Verhältnis des u-Wertes von der Dämmstoffstärke

Warum soll daher unnötig viel Dämmung an eine Hauswand angebracht werden? Eine Superdämmung bringt keine nennenswerte Energieeinsparung. In dem oben genannten wirtschaftlichen Bereich liegen die Transmissionswärmeverluste etwa mit den Lüftungswärmeverlusten gleich. Werden 20 oder 40 cm Dämmung an die Außenwand angebracht, so würden die Lüftungswärmeverluste ca. 80 % der benötigten Heizenergie betragen. Das Mehrkosten-Nutzen-Verhältnis ist dann ohnehin nicht gegeben. Zum Beispiel wurde in der Sendung des mdr.de in der Sendung von Herrn Escher am 8.3.2007 (20.15 Uhr) ein Passivhaus vorgestellt. Der Umbau des Altbaus (30 cm Außendämmung Wärmerückgewinnung usw.) kostet 75.000 Euro. Es wurde Energie statt bisher 5000 Euro/Jahr auf 1000 Euro/Jahr eingespart. Ein Kredit von 75.000 Euro verursacht Zinsen. Unabhängig von Bankkonditionen liegt hier ein Investitionszeitraum von 20 oder mehr Jahre vor. In dieser Zeit fallen zusätzliche Wartungsarbeiten an sowie ein teilweiser Ersatz der Maßnahmen wird erforderlich. Eine solche Investition ist betriebswirtschaftlich unsinnig. Auch die ökologischen Gesichtspunkte sind hier nicht gerechtfertigt. Jeder Euro stellt einen Wert einer erbrachten Leistung dar, die einen bestimmten Anteil an Energie beinhaltet. Auch Subventionen (oder Fördemittel genannt) sind das Ergebnis einer erbrachten Leistung, die bereits verbrauchte Energie beinhalten. (Es soll Energie mit bereits verbrauchter Energie eingespart werden.) Um diese Thema an dieser Stelle abzukürzen, da es an anderen Stellen ausführlich behandelt wird, es gibt viele preiswerte energiesparende Maßnahmen mit hohem Nutzeffekt.

Der Lüftungswärmeverlust resultiert einmal aus der Temperaturdifferenz und aus der Tatsache, dass jede feuchte Luft eine bestimmte Energiemenge beinhaltet, die bei gleicher Temperatur und Zunahme der relativen Luftfeuchte ansteigt.
So hat zum Beispiel eine Luft mit 10ºC und relativen LF 50 % 20 kJ/kg, bei 70 % sind das 24 kJ/kg. Eine Luft mit 20ºC und einer relativen LF 50 % 39,5 kJ/kg und bei 70 % sind das 47,5 kJ/kg. Die absolute Luftfeuchte bei 20ºC ist nicht ganz doppelt so groß, wie bei 10ºC. Der Energieinhalt der Luft ist annähernd doppelt so groß. Damit besteht ein annäherndes Verhältnis. Da in einer Wohnung die Zimmertemperaturen um die 20ºC liegen und viele andere Einflussfaktoren wirken, ist es zweitrangig, ob bei 19ºC oder 21ºC gelüftet wird. Aus dem Mollier-h,x-Diagramm kann auch keine eindeutige Bevorzugung einer bestimmten relativen Luftfeucht entnommen werden (50 % oder 70 %), wo aus der energetischen Sicht am günstigsten gelüftet werden sollte. Fakt ist jedoch, dass mit jedem Lüftungsaustausch Energie, die Bestandteil der feuchten Luft ist, hinausgelüftet wird. Hinzu kommt die Absenkung der Zimmertemperatur beim Lüften, wenn die Außenlufttemperatur niedriger ist.
Beispiel Lüftungswärmebedarf bei einem Einfamilienhaus

Mit der EnEV unternimmt man den Versuch den Menschen, in einen Thermosbehälter zu stecken. Die einzige undichte Stelle bei einer Thermoskanne, wo Wärme entweicht, ist die Öffnung. Also muss diese ordentlich mit doppelter Lippendichtung "zugekorkt" werden. Um maximal Energie einzusparen, darf auf keinem Fall gelüftet werden, sonst funktioniert das Rechenmodell nach der u-Wert-Methode nicht.

Eine Berechnungsformel, wie viel weniger Gesundheit entspricht eine Energieeinsparung von so und so viel kW Heizenergie, lässt sich sicherlich nicht aufstellen. Auch wenn man eine Statistik erheben würde, welche Bürger durch eine Allergie oder ähnliche Erkrankung in Folge durch Schimmelpilz-, Schadstoff- oder Staubelastung bei geringerer Lüftungszahl betroffen sind, lässt sich die Gesundheit mit keiner wirtschaftlichen Größenordnung messen oder auch bewerten. Sicherlich gibt es einige Bürokraten, die auch das schaffen, nachdem ihre Kollegen bereits festlegten, welche DIN-Normen, Vorschriften umd anderes zur den "anerkannte Regeln der Technik" gehören (siehe §15 der EnEV). Damit wird Erfahrungswissen administrativ außer Kraft gesetzt.

Nun soll hier nicht für einen Gesetzesverstoß geworben werden, auch wenn nach den Härtefallparagraf die Möglichkeit der Ausnahmeregelung besteht, aber jeder soll für sich selbst nachdenken, ob lieber eine kleine Spende in das marode Staatssäckel in Form eines Bußgeldes zweckmäßiger ist oder ob man seine eigene Gesundheit per Vorschrift auf das Spiel setzt.

- Checkliste - Maßnahmen, um das häufige Lüften zu vermeiden

1)Das Umweltforschungszentrum (www.ufz.de) hat die Zahl längst auf insgesamt 120 Substanzen erweitert.
2) Eine Dämmung ist das letzte Mittel, wenn möglich sollte darauf verzichtet werden. Ein wärmedämmendes und -speicherndes Massivmauerwerk ist die bessere Konstruktion. (
Berechnungstool zur Wärmedämmung eines Massivmauerwerkes)

 

Quelle: http://www.ib-rauch.de


[1]Krüger, A.; Interview mit Prof. Herbarth UFZ in hallo Leipzig vom 30.7.05, Der Witz um die Feinstaub-Kriege auf der Straße