CO2-Gehalt in der Raumluft: Wie viel darf drin sein?
Normalerweise herrscht in der Luft ein Sauerstoffvolumengehalt von 21 %. Erst bei einem Sauerstoffvolumengehalt von weniger als 12 % treten Atembeschwerden auf, ab 7 % tritt die Bewusstlosigkeit ein. Da die zu klimatisierenden Räume nicht gasdicht sind, befindet sich der Sauerstoffvolumengehalt nicht unter 20 %. Demnach kann von einer Behaglichkeitsminderung durch Sauerstoffmangel nicht die Rede sein. Der Mensch verbraucht zum Atmen Sauerstoff. Dieser Sauerstoffbedarf ist abhängig vom jeweiligen Aktivitätsgrad. Je mehr Sauerstoff er verbraucht, desto mehr CO2 wird produziert und ausgestoßen. Kurzzeitig verträgt der Mensch eine Kohlendioxidkonzentration von zwei Vol.-%, die akut tödliche Grenze liegt bei 10 %.
CO2-Gehalt in der Raumluft: Das gilt für die Luftqualität
Seit vielen Jahrzehnten ist der CO2-Gehalt in der Raumluft ein Indikator für die Luftqualität. Der Leitwert für Aufenthaltsräume wurde mit 0,10 %, entsprechend 1.000 ppm (Pettenkofer-Zahl), fixiert. Über 0,15 % wird die Luft nicht mehr als frisch und hygienisch einwandfrei empfunden. Das ist jedoch besonders auf die Anreicherung mit Geruchsstoffen durch menschliche Ausdünstungen zurückzuführen, denn die Zunahme der Humangeruchsstoffe (Bioeffluenten) verläuft etwa proportional zur CO2-Zunahme.
In den Technischen Regeln für Gefahrenstoffe (TRGS), insbesondere in der TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte“, wurde der Arbeitsplatzgrenzwert für Kohlenstoffdioxid mit 5.000 ml/m³ (ppm) bzw. 9.100 mg/m³ festgelegt. Die Arbeitsstättenregel ASR 3.6 „Lüftung“ beispielsweise empfiehlt einen CO2-Gehalt in der Raumluft von maximal 1.000 ppm. Sobald dieser Grenzwert für Kohlenstoffdioxid überschritten wird, sollten Maßnahmen zur Senkung ergriffen werden, z. B. Lüftungsverhalten überprüfen und verbessern, Lüftungsplan aufstellen (z. B. Verantwortlichkeiten festlegen, Außenluftvolumenstrom oder Luftwechsel erhöhen) oder Lüftungsanlagen installieren.
Der nationale Anhang der DIN EN 16798-1 berücksichtigt nicht die absolute Konzentration an Kohlenstoffdioxid in der Raumluft, sondern die Differenz zum CO2 Niveau in der Außenluft. Die Tabelle 9 des nationalen Anhangs (Tabelle 1) ist somit die erlaubte Erhöhung von Kohlenstoffdioxid in der Raumluft oberhalb der Außenluft in Abhängigkeit der Kategorie I (Qualität hoch)- IV (Qualität niedrig).
Wie wird der CO2-Gehalt in Innenräumen berechnet?
Zum CO2-Gehalt der Außenluft kommt noch die CO2-Abgabe durch uns Menschen. Diese beträgt ca. 20 l/h pro Person bei 5 m² Grundfläche in einem schadstoffarmen Gebäude. Um die Belastung der Raumluft mit CO2 zu berechnen, die in einem Raum mit Personen entsteht, erstellt man die CO2-Bilanz. Diese berücksichtigt den CO2-Gehalt der Außenluft, die CO2-Produktion durch Personen im Raum und die daraus resultierende CO2-Konzentration der Abluft.
Häufig werden in Räumen Sensoren eingesetzt, die kontinuierlich den CO2-Gehalt messen und daraufhin durch einen Vergleich mit dem eingestellten Sollwert den Zuluftvolumenstrom für den Raum anheben oder verringern. Das Stichwort für dieses Verfahren lautet „CO2-bedarfsgeregelte Lüftung“. So wird zum Beispiel bei einer geringen Besetzung eines Raums und eine daraus folgende geringere CO2-Abgabe von Personen der Luftvolumenstrom gesenkt, was zu Einsparungen bei den Betriebskosten führt. Mittlerweile werden häufig, z. B. in Schulen und Kitas, CO2-Ampeln eingesetzt. Sobald diese eine zu hohe CO2-Konzentration anzeigen (gelb, rot), sollten dann die Fenster für mehr Frischluft geöffnet werden.
Raumluftqualität: Welcher Mindestaußenluftvolumenstrom wird benötigt?
Hier gibt der nationale Anhang der DIN EN 16798-1 drei Möglichkeiten vor, um diesen genau zu berechnen.
Als „erster Ansatz“ kann jedoch für eine gute Zuluft- bzw. Raumluftqualität meist ein Wert von 50 m³/h Außenluft pro Person angenommen werden. Die Detailplanung hat dann aber konform dem Nationalen Anhang der DIN EN 16798-1 zu erfolgen.
Der Autor Dipl. Ing. (FH) Lars Keller hat 20 Jahre Erfahrung in Projektierung und Vertrieb von Kälte- und Klimaanlagen und Wärmepumpen. Er ist Autor von Fachbüchern, Referent und Schulungspartner für die VDI 4645.
