Ratgeber Luftwechsel

Der regelmäßige Luftaustausch in geschlossenen Räumen ist notwendig, um Feuchtigkeit und Schadstoffe auszuleiten und Atemluft in guter Qualität zu sichern. Doch nicht nur der Lüftungsvorgang an sich, sondern vor allem dessen Effizienz und Hygiene sind ausschlaggebend für ein gesundes Wohnklima. Was es beim kontrollierten Luftwechsel zu beachten gibt und welche kuriosen Legenden um "atmende Wände" ranken, erfahren Sie in diesem Ratgeber. Art der Konstruktion und Ummantelung von Motor, Flügeln und Laufrad entscheidet über den aufgebauten Luftdruck und den Weg, den das Fluidum nach passieren des Gerätes einschlägt. Die Energiekosten des Gerätes sollen dabei für den benötigen Wirkungsbereich so gering wie möglich, der erzielte Druck so stabil und hoch wie nötig sein. Auch ob das Gerät bei niedrigem oder eher hohem Volumenstrom der Umgebungsluft eingesetzt werden kann, hängt vom Bautyp ab. Aktuell werden zwei Hauptbauarten von Ventilatoren hergestellt: axialströmende und radialströmende. Worin der genaue Unterschied liegt und für welche Anwendungsgebiete Sie den einen oder anderen mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen einsetzten können, erläutern wir Ihnen in diesem Ratgeber.
Lesezeit: 11 min

Inhalt:

Notwendiger Luftaustausch

Bis zur Ölpreiskrise im Jahr 1973 hat der Gesetzgeber keine Wärmeschutzmaßnahmen bei Gebäuden vorgegeben. In diesen historisch "windigen" Zeiten, fand in Altbauten mit undichten Fugen und Spalten zwischen Fenster und Außenwand, ein reger und unkontrollierter Luftwechsel statt. Mit Verknappung und Verteuerung der Heizrohstoffe wurden allmählich energiesparende Verordnungen durchgesetzt, ein wichtiger Schritt war das erste Einspargesetz der Bundesregierung von 1976. Die Energiesparverordnung (ENEV) ab 2002, reduzierte den Primärverbrauch der Haushalte nochmals deutlich durch die Vorgabe, dass alle wärmeübertragende Umfassungsflächen (Gebäudehülle, Außenwände, Dach, Fenster etc.) abgedichtet werden. Die Verordnung wurde stetig an neue Klimaerkenntnisse angepasst und sieht für zukünftige Entwicklungen Niedrigstenergiegebäude vor. Im Zuge der Einsparungen mit einhergehenden gesenkten Lüftungsraten, wurde Schadstoffbelastung im Innenraum ab den 80er Jahren zum Problem. Abgedichtete Gebäudehüllen verlangen daher einen kontrollierten Luftwechsel und hohes Maß an Hygiene.

Luftwechsel ist ein Begriff aus der Bauphysik und (dennoch) leicht zu erklären: Beim Lüften wird ein bestimmtes Luftvolumen ausgewechselt (Altluft gegen Frischluft). Das Verhältnis diese Luftmasse zur Fläche (m3) des belüfteten Raumes wird in der Luftwechselrate (Abkürzung LWR, Maßeinheit n) angegeben. Die Luftwechselrate 1/h bedeutet, dass der Zuluftstrom einer Stunde vom Volumen her genau der belüfteten Fläche entspricht, die Raumluft wird einmal komplett ausgetauscht.

➥ Empfehlungen zu gängigen Luftwechselraten (Küche, Bad, Fitnessraum, …)

In Deutschland besagt die DIN 4108-2, dass Wohnräume mit der durchschnittlichen LWR von 0,5/h zu belüften sind. Doch die Empfehlung basiert auf einem Normwert, der unter Idealbedingungen ermittelt wurde. In der Realität vermischt sich die Zuluft von außen mit der bestehenden Raumluft, Schadstoffe bleiben dann z.T. erhalten. Für ein erfolgreiches Lüftungskonzept wird die tatsächliche Effizienz wird im realistischen Maße mit eingerechnet.

Lüftungseffizienz

Je nach Art der Zuluftströmung kann die Wirksamkeit des Luftwechsels gesteigert werden. Beeinflussend wirken dabei die örtliche Anbringung der Luftdurchlässe (oben, unten, seitlich, Boden), der Grad an Verwirbelung (Turbulenz) und die Ausblasrichtung.

Unkontrollierter Luftzug:

Kurzschlusslüftung
Die Kurzschlusslüftung wird mit Lüftungseffizienz von 0 (schlecht) bewertet, eine Verwirbelung der Luftmassen findet nicht statt. Dieses Strömungsverhalten ist bei genau gegenüberliegenden Fenstern der Fall, Zuluft rauscht ungenutzt zur gegenüberliegenden Abluftöffnung und tauscht sich nicht mit der bestehenden muffigen Raumluft aus. Da keine Vermengung stattfindet, führt die Kurzschlusslüftung eher zum Auskühlen des Gebäudes statt zum erwünschten Luftwechsel.

Kontrollierte Luftführung:

Verdünnungslüftung / turbulente Mischlüftungsverfahren
Die Verdünnungslüftung mit Austausch-Effizienz von 0,5 ist für Wohn-, Besprechungs- und Arbeitsräume ohne besondere Geruchsbelastung geeignet, um die Schadstoffkonzentration aufzubrechen. Hierbei wird einströmende Luft per Ventilator, Lüftungsanlage oder geschickt platzierten Lüftungsschächte im Raum bewegt. Die Luftgeschwindigkeit ist dabei im Verhältnis zu anderen Methoden hoch, was ein Mitreißen (Induktion) der alten Raumluft bewirkt.

Turbulenzarme Verdrängungslüftung
Für industrielle Anforderungen, z.B. durch freigesetzte Dämpfe, ist die Verdrängungslüftung mit hoher Wirkung (1) geeignet. Durch ganzseitige, parallel verlaufende Ströme wird Raumluft und gelöste Schadstoffe regelrecht aus dem Raum hinausgepresst. Eine Verwirbelung (Turbulenz) findet durch die geringe Einblasgeschwindigkeit nicht statt. Schadstoffe vermischen sich nicht mit der einströmenden Frischluft, sondern werden vollständig hinausbefördert.

Quelllüftung
Bei dieser wirkungsvollen Unterart der Verdrängungslüftung strömt Frischluft über Zufuhröffnungen im Boden ein, wird erwärmt und steigt nach oben, wodurch die ältere Luftschicht durch Abluftschächte hinausgepresst wird. Diese Lüftungsart funktioniert in Gebäuden mit inneren Kühllast, d.h. der Eigenwärme der Personen, Geräten und Leuchtmittel und wird beispielsweise in Kinos und Theater angewandt.
Filter Einsatz
Um einströmende Frischluft von Schmutz, Laub, Insekten etc. zu befreien, werden Zuluftöffnungen an der Hauswand durch witterungsbeständige Lamellen geschützt. Sie verhindern nicht nur das Eindringen von kaltem Windzug, sondern auch von Regen und Schnee in die Lüftungsanlage. Die Durchlässe sind je nach Einsatzort in unterschiedlicher Ausgestaltung geformt, für den Privathaushalt gehören runde Lüftungsventile für in Rohre sowie quadratische Gitter für Schachtöffnungen zu den bekannten Formen. Die Reinigung der einströmenden Luft ist ein erster Schritt zur Lufthygiene im Innenraum. Zum Schutz vor feinen Partikeln und allergieauslösenden Stoffen wie Feinstäube und Blütenpollen ist oftmals ein Filtervorsatz montierbar. Bei der Verwendung von Umluftleitungen werden zusätzlich Fettfilter benötigt, die auch Geruchsstoffe binden. Die eingesetzten Filter müssen regelmäßig kontrolliert und bei Bedarf gewechselt werden.

Die thermische Behaglichkeit ist erreicht, wenn sich Innenraumtemperaturen der Luft, Oberflächen und Boden, die Luftgeschwindigkeit (Zugluft) und die relative Luftfeuchtigkeit im harmonischen Bereich bewegen. Weil das individuelle Empfinden der Bewohner recht unterschiedlich ausfallen kann, bemüht sich die ISO-Norm 7730 um Vergleichswerte, beispielsweise sollte die Temperaturdifferenz von Fußboden zur Höhe des Kopfes weniger als 3° Celsius betragen. Neben Wasserdampfgehalt und Raumtemperatur trägt die CO2 Konzentration in der Raumluft als entscheidender Faktor zum Wohlgefühl bei.

Raumlufthygiene und Kohlenmonoxidbelastung

Kohlendioxid (CO2) entsteht als Abbauprodukt in den Körperzellen, ein erwachsener Mensch produziert rund 700 Gramm des geruchlosen Gases pro Tag. Dieser Stoffwechselprozess ist in der freien Natur ungiftig, Kohlendioxid kommt bereits natürlich in der Atemluft vor (0,04%). Bei geschlossenem Fenster (ohne lüftungstechnische Unterstützung) steigt die Konzentration allerdings innerhalb von ca. anderthalb Stunden zu einem als störend empfundenen Wert an. Daher lautet die Empfehlung (bei natürlicher Stoßlüftung), dass mindestens drei bis vier Mal täglich gelüftet wird. Doch dies ist aufgrund von Zeitmangel und Abwesenheit für die meisten Haushalte gar nicht durchführbar. Dazu kommt noch der Unwillen zur Lüftung, grade im Winter - dabei reicht bei kalten Außentemperaturen eine verkürzte Dauer von ca. fünf Minuten pro Durchgang aus. Um einen ausreichenden Luftaustausch zu erzielen, sollen die Fenster weit geöffnet und nicht bloß gekippt werden.

Stoßlüftung hat vielseitigen Nutzen


➥ Bei der mechanischen, d.h. kontrollierten Wohraumlüftung ist die Klassifizierung der Raumluftqualität nach DIN EN 13779 verbindlich zur Installation raumlufttechnischer Anlagen.

Kohlenstoffanteil im Raum ist abhängig von
  • vorausgehende Belastung der Frischluft
  • Fläche in Kubikmetern
  • Anzahl der Personen / Tiere
  • Aktive oder passive Tätigkeit
  • Raumnutzdauer
  • Verbrennungsvorgänge z.B. Raucher
  • Luftwechselrate
Der Kohlenmonoxid-Ausstoß ist der erste Indikator zur Beurteilung der Raumlufthygiene, da er mit anderen organischen Ausdünstungen wie dem Geruch korreliert. Der Münchner Hygieneforscher Max Josef Pettenkofer (1818-1901) prägte 1858 die bis heute anerkannte "Pettenkofer-Zahl" als Grenzwert von einwandfreier zu "verbrauchter" Innenraumluft. Ab einer CO2-Konzentration von 0,1% (1000 ppm) zur Gesamtluft ist ein kritischer, d.h. unhygienischer Gehalt erreicht. Bei seinen Berechnungen ging Pettenkofer von einem CO2 Außenluftwert von 500 ppm aus, was durchaus realistisch ist. Pettenkofer experimentiere mit erforderlichen Luftwechselraten zur Reinhaltung der Raumluft und gab Empfehlungen z.B. für Schulgebäude, wobei die LWR auch von der Anzahl der Personen abhängig ist.

Auch heute noch bezeichnet das Umweltbundesamt einen Wert ab 1.000 ppm als auffällig und empfiehlt die Lüftung (Bundesgesundheitsblatt 2008). Werte über 2000 ppm sind bereits hygienisch inakzeptabel. Obwohl der Mensch keine direkten Sinnzellen zum Wahrnehmen des CO2 Gehalts besitzt, reagiert er vor diesem Wert bereits deutlich mit Müdigkeit, Konzentrationsschwäche und Kopfschmerz. Die Luft wirkt verbraucht, dick und schwer. Nehmen Sie diese Anzeichen ernst und lüften Sie gut durch.

Übersicht Luftqualität

CO2 Anteil Innenluft Beurteilung
< 800 ppm sehr gut
800-1000 ppm gut
1000-1200 ppm befriedigend
1200-1500 ppm ausreichend
1500-1800 ppm knapp ausreichend
1800-2400 ppm Hygienisch mangelhaft
> 2400 ppm vermindert
CO2 Anteil Außenluft Beurteilung
380-420 ppm Für natürliche Luftzusammensetzung extrem rein
420-440 ppm ppm sehr gut
440-480 ppm gut
480-520 ppm befriedigend
520-620 ppm ausreichend
620-700 ppm mangelhaft
> 700 ppm ungenügend, belastet


Die Legende der atmenden Wand
Eine Entdeckung Pettenkofers, die luftdurchlässige, ja "atmende" Hauswand hat sich als Irrtum entpuppt. Der gemessene Luftaustausch beruht wahrscheinlich auf mangelnder Isolierung des Testgebäudes. Zwar wurden alle Fugen gewissenhaft abgeklebt, doch die Kaminöffnung nicht bedacht.

Heute ist erwiesen, dass hohlraumhaltige Baustoffe wie Ziegel und Beton bei unterschiedlichem Luftdruck zu jeder Seite luftdurchlässig sind, doch selbst bei starkem Wind ist der natürlich vorkommende Druck zu gering, um einen Luftaustausch zu bewirken.

Gesundheitliche Auswirkungen

Luftqualität mangelhaft
Wird CO2 in erhöhten Dosen eingeatmet, erweitert es die Bronchien, steigert die Atemfrequenz und Adrenalinausschüttung. Dies führt zu Schleimhautreizungen und Atemwegserkrankungen. Wenn wir bedenken, dass sich ein erwachsener Mensch über 3/4 des Tages in geschlossenen Räumen aufhält, ist es verständlich, dass der Qualität der Innenraumluft so eine hohe Bedeutung zukommt.

In vollbesetzten Klassenzimmern und Kindertagesstätten (ohne RLT-Anlagen) steigt der Kohlendioxidgehalt rasch über 3000 ppm an, da die Lüftungspflicht meist nicht hinreichend bewusst ist oder nicht umgesetzt wird. Dies ist ein Problem für die Leistungsfähigkeit der Schüler. Neben der mentalen Belastung werden durch Kohlenstoffdioxid auch körperliche Erkrankungen begünstigt: Forschergruppen konnten nachweisen, dass sich Grippeviren in geschlossenen Räumen umso mehr ausbreiten, desto höher der CO2 Anstieg ist. Unter 30 Schülern steckte ein erkrankter vier weitere an, wenn der CO2 Gehalt 1000 ppm beträgt. Bei einer Konzentration über 3000 ppm (0,3%) wurde bereits die Hälfte aller Schüler mit dem Virus infiziert (Rudnick, Milton 2003). Zum Vergleich: Bewusstlosigkeit und gar Tod treten erst bei 10-20 % CO2 im Luftanteil ein.

Auch in gemeinschaftlich genutzten Büroräumen und der eigenen Wohnung ist die Luftzusammensetzung oftmals nicht ideal, weder für konzentrierte Arbeit noch für erholsamen Schlaf. In privaten PKW ohne Klimaanlage wurden von einer Testergruppe des Umweltbundesamtes bedenklich hohe Konzentrationen bis über 10.000 ppm gemessen. Solche Spitzenwerte kommen in kleinen Innenräumen schnell zustande, der Fahrer muss die Lüftung individuell anpassen. Hilfreich zur Erinnerung sind z.B. rote Warnpunkte, die auf die Armatur geklebt werden und der Erinnerung dienen. Diesen Trick können Sie auch für Fenstergriffe anwenden. In Wohnräumen kann eine sensorgesteuerte Belüftungsanlage oder Außenluftdurchlässe hilfreich sein, diese tägliche Aufgabe abzunehmen.

Schneller Check: Hygienisch belastete Raumluft?
  • Müdigkeit, Benommenheit
  • Produktivitätsminderung, verlangsamtes Denken
  • Aufmerksamkeitsdefizit
  • verschlechterte visuelle Wahrnehmung
  • Atemwegsreizung und Infektionen
  • Asthmatische Erkrankungen, Husten
  • Hals- und Kopfschmerzen
  • Schwellungen, Reizungen von Augen und Schleimhäuten
  • Hautausschlag, Allergische Reaktionen
  • Verstimmungen
  • Gefühl der Atemnot, Schwindelanfall
  • Schlafstörung
Pettenkofer sah den Menschen mit seinem Atemvorgang als Hauptverursacher für die Verunreinigung der Raumluft. Dass auch natürliche Baumaterialien wie Nadelbaumholz ätherische Duftstoffe mit enthaltenen biologischen Lösungsmitteln ausdünsten, war damals noch nicht bekannt. Zur hygienischen Verunreinigung der Atemluft kommt damit noch die toxische Belastung hinzu. Sobald Sie wiederholt Symptome beim Betreten eines bestimmten Gebäudes / Zimmers bemerken, die trotz regelmäßiger Lüftung immer wiederkehren, kann ein Lufttest sinnvoll sein. Die Schadstoffanalyse ist aufgrund der vielfältigen möglichen Verursacher allerdings komplex und sollte von einer spezialisierten Fachkraft durchgeführt werden. Wenn Sie zu dem verursachenden Stoff bereits eine ganz konkrete Vermutung haben, bieten einfache Selbsttest-Kits eine Alternative.
Lesen Sie mehr zu diesem Thema in unserem Blog "Schadstoffe im Wohnraum"

Quellen:
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/pdfs/kohlendioxid_2008.pdf
http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Gebaeudetechnik-Luftverteilung-und-Luftauslaesse_2490923.html
http://www.donnerwetter.de/deutschland/co2-bonn.htm

Bildequellen:
Luftgitter © yunava1 - fotolia.com
Atemnot © aletia2011 - fotolia.com
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