Kohlendioxid (CO₂) ist ein ungiftiges, geruchloses Gas, das bei allen Verbrennungsprozessen von kohlenstoffhaltigem Material sowie bei Stoffwechselprozessen entsteht. Der CO₂-Gehalt der Raumluft dient als Indikator für die Luftqualität in Wohnräumen.

In der Außenluft beträgt die CO₂ -Konzentration je nach Jahreszeit und lokalen Verhältnissen zwischen 0,03 und 0,05 Prozent anteiliges Volumen (300 bis 500 ppm), wobei die Tendenz aufgrund der wachsenden Emission durch Energieumwandlung und Ressourcenverbrauch steigend ist.

Pettenkofer veröffentlichte schon 1858 Beobachtungen, nach denen sich Personen in Räumen mit CO₂-Konzentrationen unter 0,1 Prozent behaglich, in Räumen mit CO ₂-Konzentrationen über 0,2 Prozent unbehaglich fühlten. Er setzte daraufhin den akzeptablen CO₂ -Grenzwert als Kriterium für gute Innenluftqualität auf 0,1 Prozent CO₂. Auch in aktuellen Regelwerken ist der CO₂-Gehalt der Raumluft ein anerkannter Maßstab für den Grad der Luftbelastung in Wohnungen.

Eine Studie des Air Infiltration and Ventilation Center (AIVC) nennt Richtwerte der CO₂ -Konzentration zwischen 0,1 Prozent und 0,15 Prozent. CO₂ selbst ist auch in höheren Konzentrationen bis 0,5 Prozent (MAK-Wert) nicht schädlich. Erst ab 1 Prozent ist mit Beeinträchtigungen (Müdigkeit, Kopfschmerzen) zu rechnen.

Raumluftqualität, Geruchsbelastung und Kohlendioxid
Zu diesem Thema schrieb Max von Pettenkofer vor über 140 Jahren:

• “Die wesentlichsten Ausscheidungsstoffe unserer Lungen und unserer Haut, so weit sie in die Luft übergehen, sind Kohlensäure und Wasser. Gleichzeitig mit diesen geht stets noch eine geringe Menge flüchtiger organischer Stoffe in die Luft über, die sich bei einiger Anhäufung durch den Geruch bemerkbar machen. ... Für empfindsame Geruchsnerven wird jedes bewohnte Zimmer mehr oder weniger Geruch haben, so dass wir uns nach einem Massstabe umsehen müssen, der uns gewisse Grade der Luftverderbniss ohne Mitwirkung subjektiver Empfindungen zu bestimmen erlaubt. ... Somit bleibt uns kein anderer Anhaltspunkt als die Kohlensäure, deren Gehalt in der freien Luft durchgehends nur gering ist, ... Der Kohlensäuregehalt allein macht die Luftverderbniss nicht aus, wir benützen ihn bloss als Massstab, wornach wir auch noch auf den grössern oder geringern Gehalt an anderen Stoffen schließen, welche zur Menge der ausgeschiedenen Kohlensäure sich proportional verhalten.” 
  [Max von Pettenkofer, 1858]
  

Geruchsstoffe werden oberhalb gewisser Konzentrationen als störend empfunden und sind deshalb von der Toleranz gegenüber diesen abhängig (“subjektiv”). Da es hier keine “objektivierenden” Meßverfahren gibt, ist man auf die Beurteilung von Testpersonen angewiesen.

Pettenkofer führte um die Jahrhundertwende Versuche durch die zeigten, daß die von den Menschen ausgehende Geruchsbelästigung eng mit der (meßbaren) CO₂-Konzentration korreliert.

Abb. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen Außenluftvolumenstrom und CO₂-Innenluftkonzentration. Parameter ist die CO₂-Abgabe eines Menschen (12 l/h beim Schlafen, 23 l/h bei durchschnittlicher Haushaltstätigkeit, 18 l/h im Mittel). Mit einem Außenluftvolumenstrom 30 m³/h je Person wird die Pettenkoferzahl, ein CO₂ -Pegel von 0,10 Prozent, bei mittlerer CO₂-Abgabe eingehalten, beim schlafenden Menschen genügen dazu 20 m³/h. Bezüglich des Grenzwertes [DIN 1946-2] von 0,15 Prozent genügt ein Volumenstrom von 20 m³/h je Person auch bei den in Wohnungen nur kurzzeitig vorkommenden Phasen höherer körperlicher Aktivität. Die Sauerstoffversorgung des menschlichen Stoffwechsels ist schon bei etwa 10 Prozent des für die CO₂-Abfuhr notwendigen Volumenstroms gewährleistet.

Die Höhe der Feuchteproduktion in Wohnungen hängt stark von Anzahl und Verhalten der Bewohner ab. Die direkte Feuchteabgabe eines Menschen beträgt bei leichter Tätigkeit und Lufttemperaturen um 20°C ca. 40 g/h [Recknagel u.a. 1990]. Aus haushaltsüblichen Tätigkeiten (Waschen, Kochen, Wäschetrocknen) sowie durch Zimmerpflanzen ist je Bewohner mit bis zu 100 g/h zu rechnen.

Gegen Emissionsspitzen wirkt in üblichen Wohnungen die Feuchtepufferung an offenporigen Oberflächen, die in Form von Bauteilen, Raumtextilien oder Einrichtungsgegenständen vorliegen können. Feuchteschwankungen der Raumluft nach oben wie nach unten werden dadurch abgepuffert. Die Eindringtiefe kurzfristiger Feuchteschwankungen in sorptionsfähige Materialien beträgt nur wenige Millimeter. Zu beachten ist, daß der größte Teil auch der in Außenwänden gepufferten Feuchte wieder an die Raumluft abgegeben wird und durch den Außenluftwechsel abgeführt werden muß.

Im Winter ist die Innenoberflächentemperatur an schlecht gedämmten Außenflächen oder an Wärmebrücken deutlich niedriger als die Raumlufttemperatur, was sich in einer Erhöhung der lokalen relativen Feuchte vor kalten Oberflächen auswirkt. Dies kann bekanntermaßen sogar zu Tauwasserausfall auf Bauteiloberflächen führen. Das Wachstum bestimmter Schimmelpilzarten kann schon bei Luftfeuchten von 80 Prozent, die über mehrere Tage anhalten, an Materialoberflächen beginnen. Aus bauphysikalischer und hygienischer Sicht müssen daher relative Innenluftfeuchtigkeiten größer 60 Prozent über längere Zeiträume während der kalten Jahreszeit verhindert werden.

Der Mensch selbst fühlt sich bei Raumlufttemperaturen um 20°C in einem weiten Bereich der Raumluftfeuchte wohl. Aus wohnmedizinischen Gründen sollte die relative Feuchte der Raumluft in der Heizperiode zwischen 30 Prozent und 60 Prozent liegen.

Im Gegensatz zum CO₂-Gehalt ändert sich der Feuchtegehalt der Außenluft stark. Der Zusammenhang zwischen Feuchtegehalt in g Wasserdampf je Kubikmeter und der Außenlufttemperatur ist in Tab. 1 dargestellt. Feuchteabfuhr durch Lüftung erfolgt, indem kalte Außenluft mit geringem Feuchtegehalt in der Wohnung aufgewärmt wird und dabei Feuchtigkeit aufnehmen kann. In der kalten Jahreszeit ist die entfeuchtende Wirkung des Außenluftwechsels wesentlich stärker als in der wärmeren Übergangsjahreszeit.

Zum Entfeuchten einer beheizten Wohnung reicht während der Heizperiode ein Volumenstrom von ca. 30 m³/h je Person aus. Bei Temperaturen um und unter 0°C genügen dazu reduzierte Volumenströme. In der Übergangszeit und insbesondere im Sommer sind auch höhere Luftfeuchten normal und bauphysikalisch unkritisch.

Aus den Überlegungen zu Feuchte, CO₂ und Körpergerüchen lassen sich als Richtwert für den hygienisch notwendigen Volumenstrom 30 m³ Frischluft je Person und Stunde ableiten, was auch einer Dimensionierung nach [DIN 1946-6] “Lüftung von Wohnungen” zugrunde gelegt wird. Je nach der Größe der Wohnfläche pro Person bedeutet dies Luftwechselraten zwischen 0,3/h und 0,8/h. (Die Luftwechselrate ist das Verhältnis zwischen dem ausgetauschten Luftvolumen pro Stunde zu dem gesamten Raumvolumen).

Die Berücksichtigung des nicht vermeidbaren Anteils der Innenraumluftbelastung aus Baustoffen und Möblierung sowie der Pufferwirkung vieler Materialien für Wasserdampf und Geruchsstoffe erfordert die Bemessung eines Mindestvolumenstroms entsprechend der Wohnungsgröße. Benutzt man als Maßstab dafür das Luftvolumen einer Wohnung, sollte eine Luftwechselrate von 0,3/h nicht unterschritten werden.

In sommerlichen Hitzeperioden sind während der kühlen Nacht- und Morgenstunden zur Kühlung der Wohnung höhere Luftwechselraten wünschenswert. Diese können jedoch über geöffnete Fenster erzielt werden, ohne daß dies zu Heizenergieeinsatz oder Raumklimaproblemen führt.