Natürlich frische Luft

Autor: Alles4bau

Sustainable Energy Competence. Die promovierte Physikerin ist Leiterin des Zentrums für angewandte Forschung – Nachhaltige Energietechnik in Stuttgart und hat jüngst die Studie „kontrollierte natürliche Lüftung für energieeffiziente Gebäude“ veröffentlicht
Notwendige nutzerunabhängige Mindestluftwechsel mit automatischer Fensterlüftung laut Hochschule für Technik Stuttgart energieeffizient möglich München, Januar 2013. Kontrollierte natürliche Lüftung mit Fenstern kann problemlos eine gute Raumluftqualität sowie den hygienisch notwendigen Luftwechsel herstellen. Zu diesem Fazit kam Prof. Dr. habil. Ursula Eicker von der Hochschule für Technik Stuttgart bei einem Vortrag im Vorfeld der Messe BAU. Im Rahmen eines Pressegesprächs des Dachfensterherstellers VELUX am 13. Januar referierte sie über das Thema Raumluftqualität und Energieeffizienz in kontrolliert natürlich belüfteten Gebäuden.

Mit zunehmenden Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden hat sich seit 1995 das Konzept einer luftdichten Gebäudehülle durchgesetzt. Die Luftdichtigkeit vermeidet Wärmeverluste durch unkontrollierte Luftinfiltration und ermöglicht eine hohe Effizienz von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung aus der warmen Raumabluft. Erfolgt die Lüftung rein manuell über Fenster, wird in vielen Fällen kein ausreichender Luftaustausch gewährleistet, vor allem da bei Berufstätigen die empfohlene mehrfache tägliche Stoßlüftung nicht praktikabel ist. Konsequenz ist oft Schimmelbildung an Wärmebrücken oder schlecht belüfteten Stellen hinter Möbeln, und das selbst bei gut gedämmten Wohnungen. Als Resultat wurde 2009 die Norm 1946-6 veröffentlicht, die erstmals ein Lüftungskonzept für Wohnungen fordert. Die Vorgaben sind für alle am Bau Beteiligten verbindlich und betreffen Neubauten von Wohngebäuden, die Sanierungen von Ein- und Mehrfamilienhäusern, bei denen mehr als ein Drittel der vorhandenen Fenster ausgetauscht werden bzw. Einfamilienhäuser, bei denen mehr als ein Drittel der Dachfläche abgedichtet wird.

Als Konzept für die Wohnraumlüftung kommen Wohnungslüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, die meist im Neubau mit sehr hohen energetischen Standards (Passivhaus) eingesetzt werden, jedoch vornehmlich Abluftanlagen mit Zuluftöffnungen im Fensterbereich zum Tragen. „Diese verursachen einen Stromverbrauch für die Ventilatoren, ohne eine Wärmerückgewinnung zu ermöglichen. Die winddruckabhängig geregelten Zuluftöffnungen führen im Winter kalte Außenluft in den Wohnbereich, erlauben im Sommerfall aufgrund der möglichst geringen Öffnungsquerschnitte jedoch keine höheren Luftwechsel zur Wärmeabfuhr“, erläuterte Prof. Eicker. Die mechanische Lüftung bietet zwar die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung im Winter, erhöht jedoch den technischen Anlagenaufwand sowie die Stromkosten im Sommerfall.

Als energieeffiziente Alternative bietet sich die freie oder natürliche Lüftung an, die durch eine ansteuerbare motorische Steuerung mittlerweile auch nutzerunabhängig betrieben werden kann. Durch Sensoren ist sichergestellt, dass Fenster bei Regen oder zu hohen Windstärken sofort schließen. Im Gegensatz zu den üblichen Außenluftdurchlässen mit geringem Öffnungsquerschnitt sind motorische Fenster komplett öffenbar. Die einstellbare Größe der Fensteröffnung regelt dabei den Volumenstrom in Abhängigkeit von äußeren Wind- und Temperaturverhältnissen. Die Hochschule für Technik Stuttgart kam bei Ihren Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass die kontrollierte natürliche Belüftung hervorragende Möglichkeiten bietet, um eine ständig gute Raumluftqualität zu gewährleisten und Schadensfälle durch Schimmel sicher zu vermeiden. Gleichzeitig können Lüftungswärmeverluste durch geregeltes Öffnen der Fenster auf ein Minimum begrenzt werden und im Sommer eine deutliche Komfortverbesserung durch hohe Luftwechselraten erzielt werden. Bei einseitiger Fensterlüftung sind vor allem möglichst große Höhen der Öffnungen für Luftwechsel und Komfort wichtig. Mit Querlüftung werden sehr hohe Luftwechsel für die sommerliche Kühlung erreicht. Besonders interessant: Da die Luftwechsel ohne den Einsatz von Ventilatorstrom erreicht werden, ermöglicht die natürliche Lüftung eine sehr hohe Energieeffizienz. Energieeinsparungen sind vor allem zu erreichen, wenn im Sommer gekühlt werden muss. Die Einsparungen für die Kühlung  liegen je nach Gebäudetyp und Nutzung zwischen 20 und 40 kWh/m²a, etwa genauso viel wie für gut gedämmte Wohnungen an Heizenergie benötigt wird.

Die Effizienz von natürlichen Lüftungskonzepten ist dabei im hohen Maße abhängig von den dynamischen Umweltbedingungen wie Wind und Temperatur als auch vom Gebäudeaufbau, dem Fenstertyp und der Position der Öffnung. Damit wird die Luftmengenberechnung für alle Stunden im Jahr aufwändig und erfordert heute noch den Einsatz von komplexen Simulationstools. Aufgrund dieser Komplexität hat die kontrollierte natürliche Lüftung bislang keinen Eingang in die Normung gefunden. „Erste vereinfachte Planungstools sind jedoch verfügbar, die für einseitige Lüftung und Querlüftung eine Auslegung von Öffnungen für gängige Raumanordnungen und feste Randbedingungen ermöglicht“, erklärte Prof. Eicker. „Somit sollten die Planer in der Lage sein, die kontrollierte natürliche Lüftung als energieeffiziente Alternative bei ihren Lüftungskonzepten umzusetzen.“

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