Planung einer Abluftanlage

AEREX-Abluftanlagen mit dezentraler Zuluft können je nach baulicher Situation in verschiedenen Varianten gebaut werden …

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ANFORDERUNGEN

Klärung der Anforderungen

Grundlage für eine gute Anlage ist die sorgfältige Planung und Klärung der Anforderungen an die Anlage.

Dazu gehören die Festlegung von Luftmengenverteilung, Nennvolumenstrom, Regelbereich sowie die Auslegung der Aussenluftdurchlässe. Anhand eines von Fachleuten für den Hersteller entwickelten Anlagenpflichtblattes werden die wesentlichen Anforderungen an die Anlage festgelegt.

ENERGIEEFFIZIENZ

Energieeffizienz

Energieeffizienz heißt bei einer Abluftanlage in erster Linie, den hygienisch notwendigen Luftvolumenstrom mit einem möglichst geringen Einsatz an elektrischer Energie zu fördern. Damit dies erreicht wird, muss der Planer ein möglichst strömungsgünstiges Kanalnetz entwerfen (großzügig dimensionierte Kanaldurchmesser, kurze Kanallänge, optimierte Formteile) und einen dazu passenden energieeffizienten Ventilator wählen.

Zulässig ist eine luftmengenspezifische elektrische Aufnahmeleistung von 0,25 W/(m³/h).
Mit der Uni-Box R-300-01 werden sogar luftmengenspezifische elektrische Aufnahmeleistungen zwischen 0,1 und 0,15 W/(m³/h) realisiert.

AUSLEGUNG AUSSENLUFTDURCHLÄSSE

Auslegung der Aussenluftdurchlässe

Der durch die Abluftanlage erzeugte Unterdruck lässt Außenluft durch geöffnete Aussenluftdurchlässe sowie durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle nachströmen. Damit eine gezielte Belüftung der Zulufträume durch die Aussenluftdurchlässe stattfinden kann, muss die Gebäudehülle ausreichend dicht sein. Laut Gesetzgeber darf die Luftdurchlässigkeit in Gebäuden mit Lüftungsanlagen den Grenzwert von n50 < 1/h nicht überschreiten. Allerdings erlaubt der Gesetzgeber einen Zuschlag wegen Messunsicherheiten, so dass sich für die maximal zulässige Gebäudeundichtheit ein gesetzlich bindender Wert von n50 = 1,5/h ergibt (EnEV).

Im allgemeinen setzt man für jeden Zuluftraum einen Außenluftvolumenstrom von 40 m³/h an. Ziel ist, dass sich zwei Personen dauerhaft in einem Zuluftraum aufhalten können, ohne dass zusätzlich über Fenster gelüftet werden muss. Da sich die hauptsächlichen Feuchtequellen in der Regel nicht in Zulufträumen befinden, können wir den in Abschnitt "Kohlendioxid" vorgestellten personenbezogenen Richtwert von 20 m³/h ansetzen, was für 2 Personen den oben genannten Wert von 40 m³/h ergibt.

Auch in Gebäuden, die den oben genannten Dichtheitsstandard erfüllen, strömen bei einem raumseitigen Unterdruck von 8 Pa nur ca. 75 Prozent der abgesaugten Luft über Aussenluftdurchlässe nach, der Rest infiltriert über verbleibende Undichtheiten in der Gebäudehülle. Das heißt, die Aussenluftdurchlässe eines Raumes müssen bei 8 Pa raumseitigem Unterdruck ca. 30 m³/h Luft fördern. Das wird zum Beispiel durch jeweils einen Aussenluftdurchlass Fresh 90 (siehe Abb. 11) oder Fresh 100 Thermo erreicht.

Abb. 11: Auslegungsdiagramm Aussenluftdurchlaß Fresh 90

Um Mißverständnisse zu vermeiden sei hier noch einmal erwähnt, daß über die Aussenluftdurchlässe im Wesentlichen nur soviel Luft nachströmt wie aktiv durch den Abluftventilator auch abgesaugt wird. D.h. bei dem Beispiel der 5-Personen-Wohnung werden 150 m³ Luft pro Stunde abgesaugt, die dann über die Aussenluftdurchlässe in Abhängigkeit ihrer Öffnungsstellung sowie über weitere noch vorhandene Undichtheiten nachströmen.

BETRIEBSPUNKTE DER ANLAGE

Betriebspunkte der Anlage

Entsprechend der Regel zur maximalen Strömungsgeschwindigkeit bei Nennvolumenstrom im Rohrnetz vNenn < 3 m/s werden die Durchmesser der Teilstränge festgelegt. Für den Strang des Abluftkanalnetzes, für den der größte Druckverlust zu erwarten ist, wird eine Rohrnetzberechnung durchgeführt.

Das Ergebnis der Rohrnetzberechnung sollte bei einem Nennvolumenstrom von 150 m³/h einen Druckabfall von unter 35 Pa (ohne Berücksichtigung des Abluftventils) ergeben. Das ist bei einem fachgerecht geplanten Kanalnetz in der Regel kein Problem. Entscheidend ist, dass unnötige Bögen vermieden und ausreichend große Kanaldurchmesser festgelegt werden.

Um den genannten geringen Druckabfall zu erreichen, kann es bei sehr weitläufigen Kanalnetzen auch notwendig werden, die Kanaldurchmesser so groß zu wählen, dass im Nennbetrieb Luftgeschwindigkeiten unter 3 m/s erreicht werden. Zu dem Ergebnis der Kanalnetzberechnung muss noch der Druckabfall über die Aussenluftdurchlässe und Überströmöffnungen hinzugezählt werden (insgesamt ca. 10 Pa). Mit dem resultierenden Wert (Beispiel 42 Pa) geht man in das Ventilatorkennliniendiagramm.

Für den Nennvolumenstrom von 150 m³/h findet man dort einen möglichen Betriebspunkt des Ventilators bei einem Druck von ca. 64 Pa und einer elektrischen Leistungsaufnahme von 16 W. Bei der Wahl dieses Betriebspunktes muss der Druckverlust über das Abluftventil des ungünstigsten Strangs 64 Pa - 42 Pa = 22 Pa betragen. Die Kennlinien eines möglichen Abluftventils befinden sich in Abb. 13. Mit diesem Abluftventil lassen sich bei 22 Pa Druckabfall ca. 60 m³/h Luft fördern, wenn der Ventilteller sich in der Stellung +10 befindet. Bisher haben wir den strömungstechnisch ungünstigsten Teilstrang betrachtet. Auch die anderen Teilstränge der Anlage müssen auf den oben gewählten Betriebspunkt des Ventilators abgeglichen werden.

Abb. 12: Druck-Volumenstrom Kennlinie und elektrische Leistungsaufnahme

Anm.: Bei der aktuellen Uni-Box R-300-01 ist die Volumenstromkennlinie bis 300 Pa druckkonstant ausgeführt, d.h. der Ventilator regelt Druckunterschiede selbstätig durch Anpassung der Drehzahl aus, so dass der über DIP-Schalter voreingestellte Volumenstrom immer konstant gehlten wird. Über die Abluftventile wird dann lediglich noch die Luftverteilung eingestellt.

Da das gewählte Abluftventil über einen weiten Einstellbereich bei geringer Eigenschallerzeugung verfügt, ist es auch für die anderen Abluftdurchlässe geeignet.

Abb. 13: Auslegungsdiagramm eines Ablufttellerventils zum Anschluß an Kanal DN 100

Die schwarze Linie im Ventilatordiagramm Abb. 12 stellt die so gefundene Anlagenkennlinie dar. Wo diese die Kennlinien des Ventilators für die verschiedenen Leistungsaufnahmen schneidet, liegen die Betriebspunkte der Anlage:

  • Nennbetrieb 150 m³/h bei 16 W. Die volumenstromspezifische elektrische Aufnahmeleistung liegt mit 0,13 W (m³/h) deutlich unter dem im Pflichtblatt geforderten Wert.
  • Die kleinste Betriebsstellung liegt bei ca. 65 m³/h. Die Anforderung an die Regelbarkeit der Anlage nach Pflichtblatt ist somit erfüllt.

Weitere Betriebspunkte der Anlage liegen bei ca. 110 m³/h und 180 m³/h. Letzterer ermöglicht auch eine erhöhte Lüftung z.B. beim Kochen oder bei erhöhter Personenzahl.

REGELUNG DER ANLAGE

Die "Regelung" der Anlage

Abb. 14 zeigt wesentliche Komponenten einer einfachen Abluftanlage, Boxventilator mit Steuergerät und Schalldämpfer. Der Einsatz von Telefonieschalldämpfern wird empfohlen, um auch in ruhigen Sommernächten kein störendes Ventilatorgeräusch in die Wohnung bzw. das Wohnhaus einzutragen.

Abb. 14: ehem. Boxventilator Fresh A-410-01 mit Rohrschalldämpfer und Steuergerät. Nachfolger in der bereits dritten Generation ist Uni-Box R-300-01.

Alle Lüftungsanlagen müssen grundsätzlich so konzipiert sein, dass in den typischen Lebensräumen, wie Wohnzimmer, Schlafzimmer und Kinderzimmer Abluftgeräusche nicht wahrgenommen werden können.
Die Anlage ist während der Heizperiode in der Regel permanent im Betrieb und sollte daher nicht mehr Strom verbrauchen als unbedingt notwendig.
In den häufig genutzten Betriebsstufen 2 und 3 liegt die elektrische Leistungsaufnahme der Anlage bei 9 W bzw. 16 W (siehe Abb. 12), d.h. in der gleichen Größenordnung wie bei einer Energiesparlampe.
Die Fenster können geschlossen bleiben, da die Nachströmöffnungen ausreichend Frischluft liefern. Unangenehme Plagegeister, wie Mücken und dergleichen, werden durch vorhandene Filter in den Aussenluftdurchlässen zurückgehalten.
Erleichterung gibt es übrigens auch für Pollenallergiker, denn mit Hilfe des Pollenfilters in den Zuluftelementen kann auch hier eine erhebliche Verbesserung der Luftqualität erreicht werden, das Haus wird pollenfrei!
In Toilettenräumen oder auch in Badezimmern können Tipp-Taster mit Zeitnachlaufrelais installiert werden, über die eine Stoßlüftungsfunktion der Anlage aktiviert wird. Diese Stoßlüftungsfunktion sollte sowohl während der Heizperiode, wenn die Anlage ohnehin in Betrieb ist, als auch in der Sommerzeit, wenn die Anlage ausgeschaltet ist, aktiviert werden können.
In Feuchträumen (i.d.R. Bad und Dusche) sollte zusätzlich eine Feuchtesteuerung installiert werden, die automatisch bei einer voreinstellbaren Luftfeuchte die Stoßlüftungsfunktion aktiviert.
Als zusätzlicher Komfort kann ein sogenannter Luftqualitätsfühler an geeigneter Stelle montiert werden, der ebenfalls einen “Einschaltimpuls” für die Anlage liefert.
Alle Lüftungsanlagen müssen von einem Fachmann, der über geeignete Meßinstrumente verfügt, einreguliert werden, um die beabsichtigte Luftführung in dem Haus bzw. in der Wohnung sicherzustellen. Seit Inkrafttreten der überarbeiteten DIN 1946-6 (2009) müssen die Planungsunterlagen sowie sämtliche Geräteunterlagen und das Inbetriebnahmeprotokoll vom Installateur an den Endkunden übergeben werden.

WARTUNG

Wartung

Die Anlagen haben über einen langen Zeitraum ihre Dauergebrauchstüchtigkeit hinlänglich bewiesen. Folgende geringe Wartungsaufwendungen sind allerdings notwendig:

1. Die Aussenluftdurchlässe verfügen über einfache Filter (Grobfilter). Diese sollten mindestens 1 oder 2 mal im Jahr überprüft und gereinigt werden. Einfaches Auswaschen in klarem Wasser reicht aus. Spezielle Pollenfilter müssen ausgetauscht werden, sollten allerdings auch nur während der pollenzeit eingesetzt werden. Ansonsten kann der Grobfilter verwendet werden.

2. Der Abluftventilator verfügt über einenn Grobfilter im Gerät, um den Ventilator vor Verschmutzungen zu schützen. Auch hier sollte mindestens einmal jährlich eine Überprüfung vorgenommen werden. Der Filter im Abluftventilator muß bei starker Verschmutzung gewechselt werden. Die Kosten für diese Filter sind gering, daher sollte der Nutzer mehrere Filter in Reserve halten.

Bei entsprechender Handhabung kann der Nutzer davon ausgehen, daß diese Anlagen außerordentlich langlebig sind.

ZUSAMMENFASSUNG

Zusammenfassung

Kontrollierte Wohnungslüftung gewinnt in Deutschland immer mehr an Bedeutung, seitdem sich seit 1995 die Baustandards erheblich verändert haben. Die sogenannte Wärmeschutzverordnung `95 wurde in den skandinavischen Ländern bereits 1975 verwirklicht und hat dort bereits zu erheblichen Energieeinsparungen geführt.

Der Wärmedämmstandard, der bei der Energieeinsparverordnung im Jahr 2000 gesetzlich verankert wurde, wurde durch die EnEV 2009 nochmals verschärft und hat den bereits reduzierten Energieverbrauch noch einmal deutlich verringert.

Im Zuge dieser Gesetzgebungen sind zahlreiche Produkte entwickelt worden, bei denen sich im Laufe der Jahre ein gewisser selbstverständlicher Standard herausgestellt hat. Die Aussenluftdurchlässe sollten grundsätzlich über Filter verfügen und hinsichtlich ihrer Schalldämmung die Qualität der normalen Fenstertechnik nicht herabsetzen.

Die Abluftventilatoren sollten während ihres Dauerbetriebes nur wenig Energie verbrauchen und über einen Mehrstufenschalter verfügen, so daß der Nutzer entsprechend seinen individuellen Bedürfnissen die Anlage steuern kann. Dazu zählen z.B. Grundlüftung während des Urlaubs (Stufe 1) oder eine sogenannte Partyschaltung (Stufe 4).

Ergänzende Regelmöglichkeiten über Luftfeuchtigkeitsfühler oder Luftqualitätsfühler sollten lieferbar sein. Die Aktivierung einer Stoßlüftung über Tipp-Taster von Toilettenräumen und Badezimmern aus, ist ein sinnvolles Komfortmerkmal, das nur einen geringen Mehraufwand bedeutet, wenn ohnehin eine mechanische Lüftungsanlage installiert wird.

Ansonsten sollte die Steuerung der Anlage so einfach wie möglich gestaltet sein und den Nutzer nicht überfordern.

Die Inbetriebnahme durch einen Fachhandwerker ist notwendig. 

Wir bedanken uns bei dem Ingenieurbüro ebök (www.eboek.de) für die Bereitstellung technischer Texte und Abbildungen, die einigen Abschnitten des Beitrags zugrunde liegen.

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