Gute Raumluft ist erwünscht

Klima- und Lüftungstechnik ist heutzutage doppelt wichtig: Zum einen sichert sie in energiesparenden, wärmegedämmten Gebäuden den Luftaustausch und stellt so ein behagliches Raumklima her, zum anderen reduziert ihre Wärmerückgewinnung den Bedarf an Heizenergie. Mit diesem Artikel startet eine Serie, in der die Anforderungen an die Lüftungstechnik und die wichtigsten Aufgaben beschrieben werden.

Gerade in modernen Objekten wie Bürogebäude, Hotels oder öffentlichen Bauten, aber auch im Wohnungsbau, hat die Lüftungs- und Klimatechnik einen hohen Stellenwert. Sie ist unentbehrlich, um in wärmegedämmten Gebäuden einen zuverlässigen Luftaustausch und ein Wohlfühlklima zu schaffen.

Lüftungsanlagen erfüllen Aufgaben
Die Vorteile der maschinellen Lüftung gegenüber dem Öffnen von Fenstern sind unter anderem, dass ein geregelter Luftaustausch stattfindet und dabei nur ein Minimum an Wärmeenergie verloren geht. Zugleich können die Anlagen weitere Funktionen der Luftbehandlung bieten und dienen so der Teil- oder Vollklimatisierung. Damit sie diese Aufgaben sommers wie winters erfüllen, sind sie anhand entsprechender Auslegungsgrenzwerte (z.B. Mindestluftmenge pro Person oder minimale und maximale zu erwartende Außentemperatur) zu dimensionieren. Hierzu geben Normen und technische Regelwerke Hilfestellung.
Herrscht eine schlechte Luftqualität, weil die Raumtemperaturen zu hoch oder zu niedrig sind, die Luft zu trocken oder zu feucht oder einfach „abgestanden“ ist, hat das gravierenden Einfluss auf den menschlichen Körper: Zum Beispiel fühlen wir uns nicht wohl oder werden müde. Bedarfsgerecht geplante und ausgelegte raumlufttechnische Anlagen sind daher heute nicht nur zuständig für die thermische Behaglichkeit, sondern sorgen auch für die richtigen Luftfeuchten und regulieren den Luftaustausch. Sie schaffen die Voraussetzung für Behaglichkeit, eine hohe Konzentrationsfähigkeit und tragen so zu unserer Stimmung und Leistungsfähigkeit bei. Dabei ist der Einfluss von Wärme nicht zu unterschätzen: Bei ca. 20°C ist ein durchschnittlicher Mensch zu 100% leistungsfähig. Ab 28°C sinkt die Leistungsfähigkeit schon auf 70% und bei 33°C auf 50%. Laut Arbeitsstättenrichtlinie soll die Temperatur deshalb an Büroarbeitsplätzen einen Wert von 26°C nicht übersteigen.
Oft dienen Lüftungs- und Klimaanlagen auch dazu, die Luft zu reinigen, indem sie unangenehme Gerüche sowie schläfrig machende oder gar gefährliche Substanzen aus der Raumluft entfernen. Dies können Lösungsmittel aus Baustoffen oder Teppichen, Ozon aus Laserdruckern, Stäube, Gase und Dämpfe aus Herstellungsprozessen etc. sein. Maßstab dafür ist die maximale erlaubte Konzentration am Arbeitsplatz, der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW).

Stufen der Luftaufbereitung
Was unter Behaglichkeit und sauberer Luft zu verstehen ist, ist in Normen geregelt. Das Warm- und Kaltempfinden, die Filtration und der CO₂-Gehalt der Luft lassen sich heutzutage glücklicherweise objektiv erfassen, sodass die regulierenden Institutionen (z.B. die Herausgeber der Europäischen Normen) ein behagliches Umfeld für Menschen oder ein angemessenes klimatisches Umfeld für Tiere, Pflanzen, Prozesse und Maschinen definieren können. Ebenso ist in den Normen geregelt, wie die Klimaanlage zu bezeichnen ist. Die Anlagen werden nach DIN EN 13779 eingeteilt, je nachdem, welche der Funktionen – Luft filtern, Erwärmen, Kühlen oder Be- und Entfeuchten von Luft – sie erfüllen (Tabelle).

Sparsamer Umgang mit Energie
Heute – am Anfang der Ener­giewende – hat aber nicht nur die Kernfunktion, das Herstellen eines behaglichen Raumklimas, einen hohen Stellenwert, sondern auch die Auswirkung des Anlagenbetriebs auf Umwelt und Klima. Die Anlagen sollen mit einem geringst möglichen Ener­gieverbrauch arbeiten.
Aus der Forderung nach hoher Energieeffizienz ergibt sich für die Hersteller ein umfangreiches Anforderungspaket. So sind die Geräte so auszulegen, dass sie dem zu befördernden Luftstrom einen geringen Widerstand entgegensetzen, auch bei Teillast energieeffizient arbeiten und sich bedarfsgerecht regeln lassen. Nicht zu vergessen ist der Einfluss des Luftaustauschs auf den Wärmeverlust, denn im Winter wird mit der verbrauchten Luft auch Wärme abgeführt. Wärmerückgewinnungssysteme sind daher nicht mehr aus Lüftungs- und Klimaanlagen wegzudenken. Mit ihnen wird der Abluft (die das Haus verlässt) Wärme entzogen und für die Zuluft (die ins Haus strömt) wieder nutzbar gemacht. Möglich ist dies mit Rückwärmezahlen (sozusagen der Rückgewinnungswirkungsgrad) im Bereich von 70 bis 80%, in einzelnen Fällen sogar mehr. Oft ist der Einsatz einer Wärmerückgewinnung in Lüftungssystemen gesetzlich gefordert oder aber notwendig, um gegebene Energieeffizienzstandards zu erfüllen. Dies trifft auf Gewerbebauten ebenso zu wie auf Ein- und Mehrfamilienhäuser.
Nicht immer stand die Ener­gieeffizienz und maximaler Komfort im Mittelpunkt. So waren Wärmerückgewinnungs­sys­teme vor wenigen Jahrzehnten in Deutschland eher selten und die beförderten Luftmengen oft fest vorgegeben. Heute sind eine maßgeschneiderte und dem aktuellen Bedarf entsprechende Luftmengenanpassung, die Reduzierung der Luftgeschwindigkeiten in Geräten und Kanälen (zugunsten geringer Luftwiderstände), moderne Regelungen und hocheffiziente Wärmerückgewinnungssysteme eine Selbstverständlichkeit.

Wege zur Behaglichkeit
Um den Wunsch nach maximalem Komfort und maximaler Energieeffizienz gerecht zu werden, ist auch die Struktur der Klimaanlage wichtig. Hier sind drei Anlagentypen zu unterscheiden. Bei dem einen System erfolgt die Luftbehandlung über ein Zentralgerät, von dem aus die Räume bedient werden. Das andere ist das dezentrale System, bei dem raumweise ein Klimagerät installiert ist. Das dritte ist eine Kombination aus beiden. So ist es z.B. möglich, dass über eine Zentralanlage die Räume mit Luft versorgt und dort gekühlt oder erwärmt werden.
Der Vorteil zentraler Lüftungs- und Vollklimaanlagen ist, dass sie eine umfassende und energieeffiziente Aufbereitung der Luft ermöglichen. Die bereits erwähnten Komfortfaktoren Behaglichkeit, Luftqualität, Luftfeuchte und Temperatur sowie ein leiser Betrieb und Zugfreiheit lassen sich einfach und wirtschaftlich erfüllen. Da die wesentlichen Bauteile im Gebäude zentral platziert sind, liegt eine optimale Flächennutzung vor und die Geräte können einfach gewartet werden.
Ein Nachteil dieses Systems ist jedoch die einheitliche Temperierung der Zuluft. Dieser Nachteil lässt sich mit einer Luft-/Wasser-Anlage umgehen, die als Hybridsystem bezeichnet wird (hybrid = Mischung). Es kombiniert die zentrale Luftaufbereitung mit dezentralen Raumgeräten zum Temperieren. Bei solchen Anlagen erfolgt die Raumtemperierung durch Heiz- oder Kühlsys­teme (Heizkörper, Kühldecken usw.), die über einen Wasserkreislauf verschaltet sind. Die (Vor-)Temperierung der zugeführten Außenluft, die Filterung und ggf. Be- und Entfeuchtung verbleiben in den zentral angeordneten Geräten.
Um die Vorteile beider Klimatisierungssysteme miteinander zu vereinen – zentrale Bereitstellung behandelter Luft und Einregulierung der persönlichen Wohlfühltemperatur – werden immer mehr Klimatisierungssysteme als hybride Ausführung geplant. So lässt sich die individuelle Komforttemperatur über die dezentrale Klimaeinheit per Raumregler einstellen. Die Frischluftzufuhr und Abluftrückführung der verbrauchten Luft aus dem Raum wird dagegen von dem zentralen Klimagerät bewerkstelligt.

Ausblick
In den folgenden Serienteilen werden wesentliche Funktionen der Klimatechnik dargestellt. Für die kommenden Ausgaben der IKZ-PRAXIS sind diese Themen vorgesehen:

• Filtern der Luft
• Vor- und Nacherwärmen der Luft
• Kühlen und Entfeuchten der Luft

Autor: Hans-Joachim Heinze, Leitung Schulungsreferat GEA Air Treatment, Herne

www.gea-airtreatment.de