Ermittlung der Lüftungsheizlast nach DIN EN 12831 - so geht's
Menschen tauschen in Ruhe etwa 7,5l Luft pro Minute aus. Dabei wird die Luft mit Kohlendioxid (CO2) angereichert und Feuchtigkeit ausgeschieden. In Wohnräumen kommt die Feuchtigkeit durch Schwitzen, Kochen, Körperhygiene, Wäsche etc. hinzu. Diesen Wassereintrag bezeichnet man insgesamt als Feuchtelast.
Diese Durchfeuchtungseffekte würden einem absolut dichten Raum oder einem luftdichten Haus ohne Austausch mit der Umgebung ordentlich zusetzen. Den üblicherweise undichten Häusern hat das jahrhundertelang nichts ausgemacht. Erst die Gebäude der neuesten Generation werfen Probleme mit diesen Phänomenen auf. Denn hier kann eine dauerhaft zu hohe Raumluftfeuchte im schlimmsten Fall zu einer Durchfeuchtung der Bausubstanz in Verbindung mit einer gesundheitsgefährdenden Schimmelpilzbildung führen.
Lesen Sie hierzu unseren Beitrag zur Kurzstudie "Risikofaktoren für Schimmelpilzbefall".
Also wird einerseits der Verbrauch an Sauerstoff und die Zunahme an Kohlendioxid in der Luft einen Luftwechsel notwendig erscheinen lassen. Andererseits ist die Zunahme der Feuchte ein triftiger Grund für das Lüften von Wohnraum.
Rechnerische Berücksichtigung
Diese beschriebenen Umstände hat die Heizlastberechnung der DIN EN 12831 bereits berücksichtigt. In dieser Norm geht man davon aus, dass man pro Stunde zumindest das halbe Raumvolumen austauschen sollte. Diese Herangehensweise ohne Berücksichtigung der Personenzahl ist für einfache Wohnräume sinnvoll .
Beispiel:
Ein Raum mit 20m2 Grundfläche und einer lichten Raumhöhe von 2,5m soll lüftungsseitig nach DIN EN 12831 eingeschätzt werden. Welcher Luftvolumenstrom wird mindestens angesetzt?
Es wird also mindestens ein Luftvolumenstrom von 25m³/h angesetzt. Dieses Volumen von 25m³ sollte jeweils in dem Raum durch die Heizfläche auch aufgeheizt werden können. Die Aufheizung der Luft innerhalb einer Stunde soll im sogenannten Auslegungsfall, also beispielsweise bei –10 °C, funktionieren. Die angestrebte Erwärmung erfolgt rechnerisch auf die Raumtemperatur des betrachteten Raumes. Das bedeutet in der Regel auf 20°C.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, ergibt sich folgende Formel der DIN EN 12831:
Diese Formel sieht nur aufgrund der Formelzeichen und der Anzahl an Zeichen kompliziert aus. Man kann hier jedoch reduzieren:
Ausgesprochen bedeutet das Ergebnis für diesen Raum mit 50m³ Rauminhalt und einen Mindestluftwechsel von 25m³/h, dass eine Heizleistung 255W notwendig sein wird, um bei –10°C die Luft auf 20°C aufzuheizen.
Bei einem modernen Gebäude ergibt sich dieser Wert für den Mindestluftwechsel ebenso wie bei einem Altbau. Fakt ist aber, dass moderne Gebäude mittlerweile immer dichter gebaut werden und alte Gebäude teilweise sehr undicht waren und zum Teil noch sind. Es gibt also auch einen rechnerischen Ansatz, um die tatsächlichen dichten oder undichten Verhältnisse als Ausgangslage annehmen zu können. Dabei geht es um die sogenannte Infiltration, d.h. die Bewertung der eindringenden Luft in ein Gebäude durch Undichtigkeiten. Auf diese Bewertung wird hier nicht im Detail eingegangen. Um das Ganze zu verstehen, reicht aus, dass folgende Zusammenhänge eine Rolle spielen:
- Lage des Gebäudes
- Dichtheit des Gebäudes
- Höhenlage des Raumes
Aus den aufgezeigten Einflüssen ergibt sich ebenso ein Volumenstrom, aus dem eine Lüftungsheizlast resultiert. Diese Lüftungsheizlast aus Infiltration wird nicht etwa aufaddiert auf die Heizlast aus dem Mindestluftwechsel, sondern alternativ dazu verwendet.
Zwei Beispiele verdeutlichen diese Zusammenhänge:
– Der Mindestluftwechsel ist größer als der Luftwechsel aus Infiltration. Die Folge ist, dass der Heizkörper nur die Heizlast für den Mindestluftwechsel abdecken muss. Wenn niemand lüftet, weil sich vielleicht niemand im Raum aufhält, kann der Luftwechsel durch Undichtigkeiten kompensiert werden.
– Der Mindestluftwechsel ist kleiner als der Luftwechsel aus Infiltration. Die Folge ist, dass nur der Luftwechsel für Infiltration angesetzt wird. Die Luft wird ausgetauscht, selbst wenn niemand lüftet.
Erkenntnisse aus den dargestellten Zusammenhängen: Es wird entweder der Mindestluftwechsel angesetzt oder der Luftwechsel aus Infiltration. Moderne Gebäude sind notwendigerweise so dicht gebaut, dass mittlerweile meistens nur noch der Mindestluftwechsel zum Tragen kommt. Die Infiltration bildet regelmäßig den kleineren der beiden miteinander zu vergleichenden Werte. Deshalb kommen insbesondere in modernen Eigenheim-Neubauten mit sehr dichter Gebäudehülle vor allem zentrale Wohnungslüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung zum Einsatz. Je nach integriertem Wärmetauscher-System lassen sich über 80 % der Wärme aus der Abluft zurückgewinnen.
Was ist bei Zwangslüftung?
Es ist absehbar, dass bei sehr dichten Gebäudehüllen ohne entsprechendes Lüften nichts mehr geht. Realistisch ist auch, dass Häuslebauer, die uns als Anlagenmechaniker beauftragen, eine funktionsfähige und sparsame Heizung zu bauen, nicht immer den ganzen Tag zu Hause sind und folglich auch nicht die Fenster entsprechend lange offenstehen lassen werden. Die Folge ist zumindest in deutschen Schlafzimmern, Bädern und Küchen, also Räumen mit hohem Feuchteanfall, der Kampf mit schlechter und feuchter Luft.
Würde man jetzt einfach einen Ventilator in die Außenwand einsetzen und arbeiten lassen, wäre das absurd. Denn warum sollte man denn dann wohl vorher die Fenster und andere Bauteile mit großem Aufwand abgedichtet haben, wenn man dann an anderer Stelle wieder alles zunichtemacht. Dann hätte man von Anfang an die Gummidichtung aus den Fenstern herausknibbeln oder gar uralte, undichte Fenster einbauen können. Dann wäre der stromfressende Ventilatorbetrieb überflüssig.
Also kommt für moderne Häuser eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung zum Einsatz. Je nach System können durch entsprechende Wärmetauscher um die 80 Prozent der Wärme aus der Abluft zurückgewonnen werden. Im Auslegungsfall wäre also im eben genannten und berechneten Raum eine Rückgewinnung in einer Größenordnung von 0,8 x 255 W = 204 W möglich. Der Heizkörper in diesem Raum müsste folglich nur noch 51 Watt für die Lüftungsheizlast erbringen und natürlich weiterhin die vollen Transmissionsverluste.
Bei wärmeren Außentemperaturen wäre der Einspareffekt entsprechend geringer. Es ist also eine Frage des Anspruchs, den man an sein Haus und das Wohnklima darin stellt, ob sich eine Raumlufttechnische Anlage mit Wärmerückgewinnung lohnt.
Fazit und Zusammenfassung
Die Berechnung der Lüftungsheizlast ist sehr einfach, wenn man den Volumenstrom kennt. Meistens handelt es sich in modernen, dichten Gebäuden um den Mindestluftwechsel, also eine Wechselrate von 0,5 pro Stunde. Will man diese Luft nicht komplett durch den Wärmeerzeuger und letztlich die Heizfläche in dem jeweiligen Raum erwärmen, geht das nur mittels Wärmerückgewinnung innerhalb einer raumlufttechnischen Anlage. Deren Einbau kann auch aus hygienischen Gründen sinnvoll sein, z. B. mit Blick auf die interne Feuchtelast. Mehr zum Themenbereich "Planung, Auslegung und Effizienz von Wohnungslüftungsanlagen" erfahren Sie in folgenden Beiträgen:
Wohnraumlüftung: Wie praxistauglich ist die DIN 1946-6.
Lüftungsanlagen vernichten Heizwärme und 7 weitere Irrtümer.
Dieser zweiteilige Film von Helios erklärt die Lüftung mit Wärmerückgewinnung.
Dieser Beitrag ist zuerst erschienen in SBZ Monteur 12/2016 und wurde bearbeitet und aktualisiert von haustec.de.
