Dichtheit von Luftleitungssystemen, Teil 3

20.06.2021

Dichte Leitungssysteme sind nicht nur energetisch sinnvoll, man vermeidet auch finanzielle Mehrkosten. Ein Praxisbeispiel zeigt, wie eine nachträgliche Abdichtung funktioniert.

Dichtheit von Luftleitungssystemen, Teil 3 — © urbans78 - stock.adobe.com

Inhalt

Eine Änderung der Baugewohnheiten, die die Bedeutung dichter Luftleitungssysteme in den Fokus rückt, ist nicht nur aus energetischer Sicht sinnvoll. Vielmehr lassen sich mit dichten Leitungssystemen auch finanzielle Mehrkosten vermeiden, die bisher oft noch unbeachtet durch den Verlust an Wärme und Kälte entstehen. So berichtet Jens Amberg, Erfinder des Luftenergiezählers und Geschäftsführer der Luftmeister GmbH, Kirchzarten: „Meist wird bei der Dichtheit von Luftleitungen nur auf den Verlust von Luftmengen geachtet, also die Kubikmeter Luft, die entweichen und nicht nutzbar sind. Einen mindestens ebenso großen Stellenwert haben aber die Verluste an kostspieliger Wärme oder Kälte, die luftseitig transportiert wird.“

Beispielrechnung Mehrkosten im Betrieb

Wolf Rienhardt, selbständig tätig für Planung, Training, Beratung in der HLKS-Technik und Mitglied im Deutschen Fachverband für Luft und Wasserhygiene (DFLW), berechnet beispielhaft die durch Undichtigkeiten verursachten Mehrkosten einer Teilklimaanlage (Lüften, Filtern, Heizen, Kühlen) für die Luftförderung und Lufterwärmung in einer Winterperiode (auf Grundlage statistischer Wetterdaten für den Standort Mühldorf/Inn) zu rund 370 € (Luftbehandlung) bzw. 385 € (Luftbehandlung und Luftförderung).

Valerie Leprince, Geschäftsführerin von PLEIAQ, eine Beratungs- und Forschungsgruppe auf dem Gebiet der Lüftung, Luftdichtheit und thermischen Simulation von Gebäuden, bestätigt diese Zahlen und sagt: „Verschiedene Berechnungen, Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass sich durch die Beseitigung von Undichtigkeiten in Luftleitungssystemen die Heizlasten zwischen 5 und 18% und die Kühllasten zwischen 10 und 29% reduzieren lassen. Zudem führen Leckagen in Luftleitungssystemen dazu, dass rund 30 bis 75 % mehr Ventilatorleistung und in RLT-Anlagen eine um bis zu 48 % höhere Kühlleistung erforderlich ist. Durch die zuverlässige Beseitigung der Leckagen lassen sich bis zu 50 % der Energiekosten der eingesetzten Ventilatoren einsparen.“

Ein Umdenken setzt ein

Zudem wirken sich die Leckagen in punkto Baukosten negativ aus. Lüftungs-, Teilklima- und RLT-Anlagen werden bereits bei der Planung überdimensioniert und Volumenströme um 15 bis 20 % höher angesetzt, um den real benötigen Mindestluftwechsel gewährleisten zu können. Die Folge sind überdimensionierte Lüftungsgeräte, ein höherer Platzbedarf für größere Leitungen und Bauteile sowie ein Mehraufwand bei der Schalldämmung und Statik.

Während Bauherren und Betreiber bei der Energieeffizienz eher mal ein Auge zudrücken, führen nach Christian Podeswa, Schulungsreferent bei der Helios Ventilatoren GmbH & Co. KG, die immer mehr in den Vordergrund rückenden Mehrkosten durch undichte Luftleitungssysteme langsam, aber sicher zu einem Umdenken: „Neben den gesetzlichen Vorgaben und normungstechnischen Grundlagen, die immer mehr auf eine höhere Effizienz von Lüftungsanlagen abzielen, werden auch immer mehr Betreiber auf die Wirtschaftlichkeit einer Lüftungsanlage aufmerksam. Eine entscheidende große Rolle spielt dabei die Dichtheit. Denn salopp ausgedrückt: Wofür zahle ich und was bringt mir mein aufbereitetes Lebensmittel Luft in der Zwischendecke, wo es doch eigentlich in den Nutzungsräumen bereitgestellt werden soll?!“

Detlef Malinowsky, Sachverständiger, Referent für TGA-Technik, KfW und BAFA gelisteter Berater sowie Vorstand der Energiegenossenschaft und des Gewerbeverbands unterstützt diese Aussage mit einer Beobachtung aus der Praxis: „Welche Bereiche in einem Bürogebäude haben die beste Luftqualität? Die Antwort lautet: Die Schächte und die Zwischendecken!“

Paradigmenwechsel ist mehr als überfällig

Dies zu ändern, Kosten einzusparen, die Energieeffizienz zu erhöhen und zugleich sicherzustellen, dass das wertvolle Lebensmittel Luft – inklusive der darin gespeicherten Wärme- oder Kälteenergie – dort ankommt, wo sie benötigt wird, ist heutzutage grundsätzlich nicht schwierig. Es bedingt jedoch einen von Verbänden und Fachleuten immer stärker geforderten grundlegenden Paradigmenwechsel: Weg von der bisherigen Praxis stillschweigend akzeptierter Leckageraten von 15 % und mehr hin zu vorgeschriebenen und verpflichtend einzuhaltenden zuverlässig dichten Luftleitungssystemen. Weg von einer ignorierten oder missachteten Bedeutung hoher Leckage-Raten hin zu einem bei Planern, Anlagenbauern und Betreibern vorhandenen Bewusstsein, dass dichte Leitungen die wesentliche Grundlage für mehr Effizienz, einen geringeren Energiebedarf und enorme Kosteneinsparungen sind. Weg von einer Prozesskette ohne Nachweis der Dichtheit hin zu einer verpflichtenden und als Bestandteil der Prozesskette akzeptierten nachträglichen Abdichtung des gesamten Luftleitungssystems.

Wolf Rienhardt formuliert das erforderliche Umdenken und zugleich Zurückbesinnen auf alte Werte so: „Die Forderung nach Effektivität – die richtigen Dinge zu tun – und Effizienz – die Dinge richtig zu tun – gibt es in der TGA schon lange. Wären wir diesen Forderungen bisher schon konsequent nachgekommen, dann würden wir viele technische und gesetzliche Regelwerke nicht benötigen. Eine gesetzlich vorgeschriebene Dichtheitsklasse für Luftleitungssysteme – welche auch immer – wäre nicht erforderlich. Um am Prozess der Herstellung, Planung, Errichtung und Betrieb von Lüftungs- und Klimaanlagen beteiligt sein zu dürfen, müssen wir fachkundig sein, und darüber besteht wohl kein Zweifel. Sollte bei einem Fachkundigen die Effektivität und Effizienz nicht zu seinem Ethos gehören? Ich denke, dass dem so sein müsste. Solange wir – die am Prozess bei Herstellung, Planung, Errichtung und Betrieb Beteiligten – die Effektivität und Effizienz nicht zu unserem Ethos machen, werden auch vertragliche Vereinbarungen wie die Leckageprüfungen von Luftleitungssystemen und rechtsverbindliche Regelwerke wie das GEG ohne signifikante Wirkung bleiben.“

© MEZ-Technik
Das Umdenken muss auf allen Ebenen der am Bau Beteiligten einsetzen.

© MEZ-Technik
Die beste Planung und Qualität der Materialien bringen am Ende nichts, wenn nicht sorgfältig damit umgegangen wird.

Es muss einen Sinneswandel geben

Christian Podeswa bestätigt diesen Anspruch und ist der Meinung, dass die Zeit reif für einen Wandel ist: „Da Lüftungsleitungen einen erheblichen Teil einer Anlage darstellen, sollte hier angesetzt werden, um diese zukünftig dichter zu gestalten und somit einen ruhigen und effizienten Betrieb der Ventilatoren bzw. der Gesamtanlage zu ermöglichen. So wird ein Trend kommen, der sich mit unseren Ansprüchen entwickelt, Luftleitungsnetze in Zukunft dichter und somit effizienter zu gestalten.“

Auch Valerie Leprince sieht Handlungsbedarf: „Es braucht einen Sinneswandel, der dazu führt, dass das Bewusstsein der Menschen für die Bedeutung dichter Luftleitungssysteme gestärkt und sensibilisiert wird. Hierzu sollte bei der Inbetriebnahme systematisch eine vorgeschriebene Luftdichtheitsprüfung des ganzen Systems durchgeführt werden. Denn so können Bauherren, Planer und Anlagenbauer schnell und einfach sehen, dass die Luftdichtheit in der Regel ohne zusätzliche Maßnahmen schlecht ist. Wie viel an Mehrkosten dies bedeutet – auch hinsichtlich der Heiz- und Kühllasten sowie des Energieverbrauchs von Ventilatoren – kann einfach mit Gleichungen berechnet und anhand vieler Untersuchungsergebnisse aus Feldmessungen aufgezeigt werden.

Ein guter Ansatz wäre hierbei auch, die Auswirkung von Leckagen auf bisher unbeachtete Aspekte, wie zum Beispiel Lärm, Staubansammlung und Raumluftqualität, in weiteren Forschungsarbeiten zu untersuchen und dann in die Gleichungen mit einfließen zu lassen. Und last but not least sollte ein international vereinheitlichtes und verbessertes Messprotokoll, eine geringere Messunsicherheit gewährleistet und eine gesetzlich vorgeschriebene Dichtheitsklasse C eingeführt werden.“

Praktische Umsetzung

Den Wunsch einer Festschreibung der Dichtheitsklasse C als Mindestforderung äußern immer mehr Experten, Verbände und Fachleute. Eine perfekte Chance für diesen Paradigmenwechsel auch in den normativen Vorgaben wäre dessen schnelle Verankerung im Gebäudeenergiegesetz (GEG). In diesem sollte im Idealfall auch ein Passus enthalten sein, der eine im Leistungsverzeichnis verpflichtend auszuschreibende Mindestdichtheitsklasse fordert, die bei der Übergabe einer Lüftungs- oder RLT-Anlage durch den Anlagenbauer für das gesamte Luftleitungssystem durch (wirtschaftlich) unabhängige Prüfer nachgewiesen werden muss.

Für Neuanlagen oder sanierte Altanlagen sollte eine Übergabe mit Einregulierungsprotokollen gefordert werden. Realistisch umsetzbar sind all diese Forderungen jedoch nur dann, wenn die bisherige Prozesskette im Luftleitungsbau um einen wichtigen Schritt komplettiert wird: die nachträgliche Abdichtung kompletter Luftleitungssysteme mit zuverlässigen und innovativen Methoden. Denn nur so kann die Dichtheitsklasse C als neuer Standard für komplette Luftleitungssysteme zuverlässig und auf lange Sicht gewährleistet und vorab garantiert werden.

Das Aeroseal-Verfahren

Eine ideale Lösung zur Abdichtung kompletter Luftleitungssysteme bietet beispielsweise das in den USA entwickelte und patentierte Aeroseal-Verfahren, welches 2015 von der MEZ-Technik GmbH nach Deutschland eingeführt und seitdem europaweit verbreitet wurde. Anwendbar bei neuen und auch bei Lüftungs- und RLT-Anlagen im Bestand lassen sich mit Aeroseal Luftleitungssysteme innerhalb kurzer Zeit zuverlässig von innen heraus und ohne vorherige Suche der Leckagen abdichten. Bis zu einem Durchmesser von 15 mm werden dabei Undichtigkeiten durch das Einbringen eines den Anforderungen der VDI 6022 entsprechenden hygienisch unbedenklichen Dichtstoffs dauerhaft beseitigt. In der Regel ist dafür kein Eingriff in die Bausubstanz nötig und die Anlage kann mit Ausnahme des Abdichtungsprozesses, der meist innerhalb weniger Stunden und mit nur ein bis zwei Personen abgeschlossen ist, ungestört genutzt werden. Daher liegen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren die Amortisationszeiten mehrheitlich bei nur ein bis fünf Jahren. Die Gesamtkosten eines Gewerks können bei einer integrativen Planung reduziert werden, und sowohl die Kosten als auch der Zeitaufwand für die Abdichtung selbst sind gering.

© Aerotechnik
Eine ideale Lösung zur Abdichtung kompletter Luftleitungssysteme bietet das in den USA entwickelte und patentierte Aeroseal-Verfahren, welches 2015 von der MEZ-Technik nach Deutschland eingeführt und seitdem europaweit verbreitet wurde.

Ein Beispiel aus der Praxis

Das Aeroseal-Verfahren wurde beispielsweise von der Aerotechnik GmbH (Münsingen) verwendet, die mit dem Bau der Lüftungsanlage des BV Daimler Office V in Vaihingen beauftragt war. Um die im Leistungsverzeichnis geforderte Dichtheitsklasse C für das gesamte System zu gewährleisten, wurden zunächst ausschließlich Luftleitungskomponenten der Dichtheitsklasse C bestellt, geliefert und verbaut. Die Aufhängung erfolgte mit Hilfe von Profilschienen, um Undichtigkeiten durch Schrauben zu vermeiden. Lediglich in den Schächten konnte auf Bohrungen in den Luftleitungen zur Aufhängung nicht verzichtet werden.

Nach Fertigstellung der Anlage zeigte sich bei einer Dichtheitsprüfung, dass in den Steigschächten die geforderte Dichtheitsklasse C nicht erreicht wird. Statt auf eine manuelle Abdichtung einzeln lokalisierter Undichtigkeiten zu setzen, wurde zur Abdichtung der Leckagen Aeroseal verwendet.

So funktioniert die Abdichtung mit Aerosal

Hierzu mussten die Brandschutzklappen zur Abtrennung der Stränge in den einzelnen Etagen geschlossen werden. Zudem wurde das Abdichtungsgerät mit den abzudichtenden einzelnen Steigschächten verbunden. Dies konnte über einen einzigen Anschlusspunkt erfolgen, einen Steigschacht im Dachbereich. Von diesem aus waren alle weiteren Steigschächte über das Luftleitungssystem miteinander verbunden und somit zu erreichen.

Nach der erfolgreichen Verbindung von Abdichtungsgerät und Steigschacht über einen Folienschlauch erfolgte die Einleitung des mit Hilfe von Druck und Temperatur in feinste Teilchen zerstäubten Dichtstoffs, der zusammen mit der Luft durch das undichte Luftleitungssystem strömte. Da an undichten Stellen lokal der Druck absinkt, wird die mit Dichtstoff beladene Luft in diese Richtung umgelenkt und durchströmt die Undichtigkeiten von innen nach außen. Auf diese Weise lagern sich beim Durchströmen kleinste Mengen des Dichtstoffs an den Rändern der Leckagen ab, sodass Leckagen bis zu einem Durchmesser von 15 mm nach und nach dauerhaft verschlossen werden.

Ohne vorherige Suche, ohne zusätzlichen Aufwand, ohne Dreck und ohne Staub. Das Ergebnis: Innerhalb nur weniger Stunden konnte die Leckagemenge bei einer Oberfläche von rund 710 m² von gut 700 l/s (und damit Dichtheitsklasse A) auf nur etwa 90 l/s (= Dichtheitsklasse C) reduziert und damit dem Auftraggeber ein komplettes Luftleitungssystem der Dichtheitsklasse C übergeben werden, inklusive einer langfristigen Dichtheitsgarantie und minimaler Betriebskosten.

KfW-Förderung greift

Unterstützt wird dieser Trend zur Abdichtung durch eine staatliche Förderung, die greift, wenn der Einsatz von Aeroseal in Bestandsgebäuden zur einer EnEV-relevanten energetischen Aufwertung der Lüftungs- oder RLT-Anlage führt. Beispielsweise kann über ein Förderprogramm für Einzelmaßnahmen in Bestandsgebäuden die Erstinstallation oder Erneuerung einer Lüftungsanlage subventioniert werden, wenn durch die Erneuerung oder Instandsetzung mindestens eine mit Messungen nachgewiesene Dichtheitsklasse B (gemäß DIN 1507:2006-07 beziehungsweise DIN 12237:2003-07) erreicht wird.

Konkret werden bis zu 20 % Tilgungszuschuss auf einen Kredit der KfW Bank gewährt. Im Bereich der Prozesslüftungstechnik ist über das technologieoffene Förderprogramm „Energieeffizienz in der Wirtschaft (EEW)“ eine Förderung von bis zu 40 % möglich. Auch hier gilt die Dichtheitsklasse B als Maßgabe. Als Anhaltspunkt für die Förderrate werden die erwarteten CO2-Einsparungen, die einer Energieeinsparung gleichgesetzt werden, gegenüber dem Bestand herangezogen.

Fazit: Schritte in die richtige Richtung

Inwieweit die Vorgabe einer Dichtheitsklasse B als Standard für eine Förderung ausreichend sein sollte, ist für viele Experten strittig. Nichtsdestotrotz wird der Ansatz positiv gesehen und so sagt Marcel Riethmüller, Geschäftsführer des Fördermittel-Experten Ecogreen Energie: „Man kann oft froh sein, wenn die Firmen das Luftleitungssystem überhaupt auf Dichtigkeit überprüfen. Und um eine Förderung zu erhalten, muss diese mit einem Messprotokoll nachgewiesen werden.“

Eine nachgewiesene Dichtheitsklasse B mit Leckage-Raten von 2 % bedeutet im Vergleich zu der bisherigen Leckageraten von 15 % und mehr – und damit nicht einmal Dichtheitsklasse A, obwohl selbst geschriebene Verordnungen, Standards und Normen besseres fordern – immerhin einen wichtigen Schritt in die richtige Richtung. Einen Schritt in Richtung dichter Luftleitungssysteme, deren Dichtheitsklasse (C) im GEG festgeschrieben wird und wichtige Basis für jegliche energiesparenden und effizienzsteigernden Maßnahmen im Bereich Lüftungs- Teilklima- und RLT-Anlagen ist. Zudem einen wichtigen und richtigen Schritt in Richtung eines (nahezu) klimaneutralen Gebäudebestands, der spätestens 2050 deutschlandweit erreicht werden soll.

Quelle: MEZ-Technik, bearbeitet für haustec.de von Dittmar Koop. Dittmar Koop ist Journalist für erneuerbare Energien und Energieeffizienz.