HEIZUNG/LÜFTUNG/ELEKTRIZITÄT Energietechnik im Gebäude     BAU & ENERGIE

5.1 Luftbedarf

Kapitel: 05 Lüftung
5.1 Luftbedarf
5.2 Lüftungssysteme
5.3 Luftführung im Raum
5.4 Komponenten
5.5 Wohnungslüftung

5.1.1 Luftverunreinigungen

5.1.1 Luftverunreinigungen – 5.1.2 Minimale Luftvolumenströme – 5.1.3 Zeitlicher Verlauf der Luftqualität

Mögliche Quellen von Schadstoffen in der Raumluft sind die Aussenluft, der Mensch und das Gebäude (Bild 5.1). Eine Ge­samt­be­ur­tei­lung der Schad­­stoffe nach Quellen und Folgen für die Ge­sund­heit zeigt, dass die Ab­ga­be von Schadstoffen von In­nen­ein­rich­tun­gen zu be­ach­ten ist.

Schadstoffe und deren Quellen

Bild 5.1 Schadstoffe und deren Quellen
Starke Einzelquellen

Örtlich und zeitlich begrenzt anfallende, starke Verunreinigungen sind direkt an der Quelle abzusaugen oder durch gezieltes Lüften zu beseitigen. Ablufthauben, etwa über Kochherden, erlauben wirksam abzusaugen, vor allem wenn sie mit treibenden Luftstrahlen ausgerüstet sind [Lan]. In Kü­chen mit Gasherden ist eine gute Lüftung be­son­ders wichtig. Durch die hohen Brenntem­pe­ra­tu­ren entstehen Stickoxide, deren Konzentration bei un­ge­nü­gen­der Lüftung ein Mehrfaches des für die Aus­sen­luft gültigen Im­mis­si­ons­gren­z­wer­tes betragen kann.

Radon

Ein weiterer Schadstoff in der Raumluft ist das ra­dio­ak­ti­ve Edelgas Radon mit dessen Zerfallsprodukten. Radon ist für einen er­heb­li­chen Teil der natürlichen Strah­len­be­la­stung des Menschen ver­ant­wort­lich. Er­höh­te Ra­don­kon­zen­tra­tio­nen tre­ten hauptsächlich in alpinen Gebieten mit Urgestein (Gra­nit) auf. Das Ra­don tritt durch «Spalten» aus dem Un­ter­grund in die Kel­l­er­räu­me. Es sind folgende Vor­sichts­mass­nah­men in Ge­bie­ten mit mög­li­cher hoher Ra­don­be­la­stung zu tref­fen:

  • dichter Bodenüberzug im Keller anstatt Naturboden
  • Trennung der Kellerräume von den Wohnräumen durch dichte Abschlusstüren
  • Natürliche Lüftung der Kellerräume
  • Aussenluftversorgung der bewohnten Räume durch gute Fensterlüftung, einfache Lüftungsanlage
Raumluftfeuchtigkeit

Wie für die Raumlufttemperatur gibt es auch für die Luftfeuchtigkeit einen optimalen Bereich. Sowohl zu trockene als auch zu feuchte Luft haben nicht nur nach­tei­li­ge Folgen auf die Gesundheit, sondern können auch Schäden an Materialien verursachen. In geheizten Räumen sollte die relative Luft­feuch­tig­keit nicht dauernd unter 30 % liegen. Bei der Beurteilung der Lufttrockenheit hat auch der jeweilige Rein­heits­grad der Luft einen Einfluss: Je mehr die Luft ver­un­rei­nigt ist (z.B. Staubpartikel, Zigarettenrauch), desto eher wird diese als «zu trocken» be­urteilt. Kurzfristig sind Unterschreitungen zu­ge­las­sen. Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit (über 50 %) können im Winter an kalten Wänden Schim­mel­pil­ze wachsen sowie Bauschä­den auftreten. Im Sommer darf die Raumluftfeuchtigkeit bis 70 % ansteigen.

In Wohnhäusern entstehen 2 bis 4 kg Wasserdampf pro Tag und Person [Zür]. Je rund ein Drittel stammt:

  • von der Person selbst (ca. 50 g/h),
  • von Zimmerpflanzen,
  • vom Kochen und Duschen (direkt abführen!).

Um 1 kg Wasserdampf pro Tag abzuführen, ist ein dauernder Luftvolumenstrom von 7 m3/h erforderlich (Wasserdampfaufnahme Δx = 5 g/kg Luft).

5.1.2 Minimale Luftvolumenströme

5.1.1 Luftverunreinigungen – 5.1.2 Minimale Luftvolumenströme – 5.1.3 Zeitlicher Verlauf der Luftqualität

Nichtraucherräume

Die Kohlendioxid-Konzentration der Raumluft stellt ein Mass für die Luftqualität dar, insbesondere für die vom Menschen herrührenden Geruchsstoffe.

Es gilt folgende Grenzwerte der CO2-Konzentration in der Raumluft einzuhalten (10'000 ppm = 1 V %):

  • Typische Wohn- und Büroräume [SIA 382/1] 1400 ppm
  • Maximale Arbeitsplatzkonzentration MAK [SUVA] 5000 ppm

Bei im Hochbau praktisch unmöglichen 2,5 % treten Atembeschwerden auf. Bei lebensgefährlichen 10 % verlöschen Kerzen. Der Aussenluftvolumenstrom, der zur Einhaltung des Grenzwertes, unter stationären Bedingungen und bei vollkommener Durchmischung, notwendig ist, kann für Nicht­rau­cher­räu­me mit folgender Formel berechnet werden.

qv   minimaler Aussenluftvolumenstrom in m3/h
qv,CO2   abgegebener Kohlendioxidvolumenstrom in m3/h
Czul   zulässiger Volumenanteil CO2 in der Raumluft
Ca   Volumenanteil CO2 in der Aussenluft (Ca = 400 ppm = 0,0004)
 

Die CO2-Pro­duk­ti­on des Men­schen hängt von der Aktivität ab (Bild 5.2). Dort findet man auch die mit obi­ger Formel berechneten Aussenluftraten, die zur Ein­hal­tung des Grenzwerts nötig sind.

Kohlendioxid-Produktion und Aussenluft-Volumenstrom pro Person, mit welchem sich eine Kohlendioxid-Konzentration von 1400 ppm ergibt
Bild 5.2 Kohlendioxid-Produktion und Aussenluft-Volumenstrom pro Person, mit welchem sich eine Kohlendioxid-Konzentration von 1400 ppm ergibt [SIA 180]
Auslegungswerte

Ohne besondere Vereinbarung sollen nach [SIA 382/1] die Luftvolumenströme der Räume auf 30 bis 36 m3/h pro Person ausgelegt werden. Zur Vermeidung von zu tiefen Raumluftfeuchten können die Aussenluftvolumenströme bei tiefen Aussentemperaturen bis auf 15 m3/h pro Person reduziert werden. Damit wird gleichzeitig auch der Heizleistungsbedarf vermindert. Ohne Anwesenheit von Personen genügt noch weniger.

Richtwerte für die Abluftvolumenströme von Küchen und Nassräumen in Wohn- und Bürobauten:

  • Küche 40 m3/h (kontinuierlicher Betrieb), 150–600 m3/h (bedarfsgesteuert)
  • Dusche 40 m3/h
  • WC 10–20 m3/h (kontinuierlicher Betrieb), 30 m3/h (bedarfsgesteuert)
Raucherräume

In Räumen, in denen geraucht wird, ist es nicht möglich, mit den genannten Volumenströmen eine befriedigende Luftqualität zu erreichen. Dies gilt selbst bei verdoppeltem Volumenstrom.

Unterstützende Fensterlüftung

Auch bei Lüftungsanlagen ist eine Fensterlüftung immer eine sinnvolle Ergänzung bei aussergewöhnlichem Schadstoffanfall wie auch aus psychologischen Gründen.

5.1.3. Zeitlicher Verlauf der Luftqualität

5.1.1 Luftverunreinigungen – 5.1.2 Minimale Luftvolumenströme – 5.1.3 Zeitlicher Verlauf der Luftqualität

Bei konstantem CO2-Volumenstrom ist der CO2-Volumenanteil nach unendlich langer Zeit:

Ausgehend von einer bestimmten Anfangskonzentration wird bei vollständiger Durchmischung der CO2-Volumenanteil zur Zeit t:

C0   Volumenanteil CO2 zur Zeit t = 0
n   Aussenluftwechselzahl in h-1
t   Zeit in h
qv,CO2   Kohlendioxidvolumenstrom in m3/h
qv   Aussenluftvolumenstrom in m3/h
 

Die Luftwechselzahl gibt an, wie häufig bei einer idealen Verdrängungsströmung die Raumluft ausgetauscht würde.

n   Luftwechselzahl in h-1
qv   eintretender Luftvolumenstrom in m3/h
VR   Raumluftvolumen in m3
 

Bild 5.3 zeigt den Konzentrationsverlauf in einem Schulzimmer bei einem konstanten Aussenluftvolumenstrom von 11 m3 pro Stunde und Person. Im Weiteren ist der Verlauf mit natürlicher Lüftung ersichtlich: praktisch dichte Hülle während der Lektionen, systematische Fensterlüftung in der Pause.

Verlauf der CO2-Belastung in Schulraum 225 m3 mit 25 Personen, CO2-Produktion: 15 dm3/h Person
Bild 5.3 Verlauf der CO2-Belastung in Schulraum 225 m3 mit 25 Personen, CO2-Produktion: 15 dm3/h Person

Hinweis: Die angegebenen Gleichungen können auf beliebige Beimengungen zur Luft angewendet werden. Der Volumenanteil C entspricht dem Verhältnis des Partialdrucks pi der Beimengung zum Gesamtdruck p.